四位半高斯計(jì)以其1/30000量程的高分辨率為用戶提供10倍于傳統(tǒng)三位半產(chǎn)品的磁場(chǎng)解析能力。樂真科技的高斯計(jì)產(chǎn)品在此基礎(chǔ)上大幅度提高磁場(chǎng)測(cè)量速度。20讀數(shù)/s的測(cè)量速率有助于揭示實(shí)際磁場(chǎng)的微小波動(dòng)，衡量磁場(chǎng)質(zhì)量，從而為用戶提供更具實(shí)際效果的磁測(cè)量能力，并突破市場(chǎng)上現(xiàn)有四位半產(chǎn)品低于3讀數(shù)/s的測(cè)量速度瓶頸。 樂真科技使用以下措施實(shí)現(xiàn)高速四位半磁場(chǎng)測(cè)量能力：1.低噪聲霍爾探頭
噪聲是實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量的主要限制因素，并且在高速測(cè)量時(shí)一覽無余?；魻柼筋^的噪聲可劃分為兩部分，即零場(chǎng)噪聲和高場(chǎng)噪聲。 零場(chǎng)噪聲由霍爾探頭的電流激勵(lì)產(chǎn)生，來源于探頭內(nèi)部雜質(zhì)擴(kuò)散或離子注入工藝產(chǎn)生的晶格缺陷。缺陷導(dǎo)致明顯的散粒噪聲，噪噪聲頻譜主要集中于10hz以下的低頻區(qū)域。在實(shí)際測(cè)量中表現(xiàn)為低磁場(chǎng)下高斯計(jì)末位讀數(shù)的不等時(shí)跳動(dòng)，而等時(shí)跳動(dòng)通常來源于空間工頻干擾。零場(chǎng)噪聲的單位為高斯g。 高場(chǎng)噪聲同樣由晶格缺陷造成，但由測(cè)量過程中霍爾探頭所承受的磁場(chǎng)激勵(lì)和由此導(dǎo)致的磁場(chǎng)向電壓的轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生。高場(chǎng)噪聲在低磁場(chǎng)下不明顯，但在高于3000g的強(qiáng)磁場(chǎng)下，高場(chǎng)噪聲由于電子與晶格缺陷之間的強(qiáng)烈作用而十分明顯，并造成強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量中讀數(shù)末位不等時(shí)跳動(dòng)。高場(chǎng)噪聲通常表示為被測(cè)磁場(chǎng)的百分比，其頻譜范圍與零場(chǎng)噪聲基本重疊。 零場(chǎng)噪聲通常限制高斯計(jì)的優(yōu)良測(cè)量分辨率，例如0.1g或1g，而高場(chǎng)噪聲則決定可能的*高讀數(shù)分辨率，例如四位半或三位半，或者以量程表示為1/30000量程或1/2000量程。 霍爾探頭的零場(chǎng)噪聲通常低于1g，因此大多數(shù)高斯計(jì)均可提供1g的優(yōu)良分辨率。更高的優(yōu)良分辨率，例如0.1g，將要求更低的零場(chǎng)噪聲，例如低于+/-0.1g，才可提供穩(wěn)定的讀數(shù)。 設(shè)計(jì)良好的霍爾探頭高場(chǎng)噪聲不大于0.005%。但在設(shè)計(jì)不周時(shí)則可能高達(dá)0.03%，并使得高斯計(jì)讀數(shù)在磁場(chǎng)高于3000g即出現(xiàn)可見的1g噪聲。0.03%的高場(chǎng)噪聲對(duì)于三位半高斯計(jì)產(chǎn)品并無影響，0.03%尚低于三位半產(chǎn)品的1/2000量程之比例，例如20000g下，噪聲為6g，而優(yōu)良分辨率，即末位1個(gè)字為10g。但在四位半產(chǎn)品中，磁場(chǎng)高于3000g時(shí)，0.03%的高場(chǎng)噪聲即已顯露，至20000g時(shí)高場(chǎng)噪聲將對(duì)讀數(shù)末位造成+/-個(gè)字的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)而無法接受。 固然，采用簡(jiǎn)單的平均濾波方法可以抑制噪聲的部分影響，但這種方法將顯著降低高斯計(jì)的讀數(shù)速率，使讀數(shù)產(chǎn)生遲滯，并無法滿足現(xiàn)代高速測(cè)量之需求。 因此，為達(dá)到四位半，即1/30000量程的有效分辨率，樂真科技將霍爾探頭的高場(chǎng)噪聲限制于0.003%以內(nèi)，以保證在高至20讀數(shù)/s的高速測(cè)量中盡可能消除高場(chǎng)噪聲的影響，為測(cè)量者提供穩(wěn)定的高場(chǎng)高分辨率讀數(shù)。2.精密且快速的測(cè)量電路
與電阻測(cè)量類似，基于霍爾相應(yīng)的高斯計(jì)對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量實(shí)質(zhì)為有源激勵(lì)測(cè)量。根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，霍爾探頭必須在一定電流激勵(lì)下工作，并完成由磁場(chǎng)向電壓的轉(zhuǎn)換。因此高斯計(jì)內(nèi)部測(cè)量電路可劃分為提供有源激勵(lì)的電流源和用于測(cè)量的電壓表兩部分。 由于探頭零場(chǎng)噪聲和高場(chǎng)噪聲均在電流源激勵(lì)下產(chǎn)生，因此電流源自身的紋波和噪聲將同時(shí)導(dǎo)致表象讀數(shù)上的假性零場(chǎng)噪聲和高場(chǎng)噪聲，并且在任意被測(cè)磁場(chǎng)下均有體現(xiàn)。 0.05%的激勵(lì)電流噪聲對(duì)三位半高斯計(jì)不產(chǎn)生任何可見的影響。但對(duì)于四位半產(chǎn)品，尤其在高于2000字讀數(shù)的情形下，由于電流噪聲通常來自于電路中的工頻干擾，將造成讀數(shù)末位的明顯等時(shí)跳動(dòng)，在*的30000字滿量程時(shí)，跳動(dòng)幅度將達(dá)到+/-15字。以30000g滿量程為例，跳動(dòng)為+/-15g。 激勵(lì)電流噪聲可通過平均濾波方法消除，但將降低測(cè)量速率。為滿足四位半分辨率的高速磁場(chǎng)測(cè)量要求，樂真科技高斯計(jì)產(chǎn)品內(nèi)部電流源的總噪聲/紋波成分的有效值限制于0.003%以內(nèi)，對(duì)磁場(chǎng)高速測(cè)量的噪聲貢獻(xiàn)即使在四位半分辨率和滿量程測(cè)量時(shí)也可忽略。 電壓表自身的噪聲通常在磁場(chǎng)讀數(shù)上表現(xiàn)為假性的零場(chǎng)噪聲。此外，由于霍爾探頭內(nèi)部傳感器具有相對(duì)較高的輸出阻抗，電壓表必須具有足夠高的輸入阻抗，以避免自身輸入偏流造成的測(cè)量誤差。為實(shí)現(xiàn)高速四位半測(cè)量，電壓表還需具有足夠高的有效分辨率，以及在此分辨率下具有足夠高的測(cè)量速率。 傳統(tǒng)表頭式數(shù)顯高斯計(jì)采用數(shù)字表頭作為電壓表，但常見數(shù)字表頭的分辨率僅為三位半，或1/2000量程。即使使用四位半表頭，其*高讀數(shù)速率也僅為2.5讀數(shù)/s，不足以提供足夠高的測(cè)量速度。 樂真科技的高斯計(jì)使用微處理器控制的adc構(gòu)成四位半電壓表，并同時(shí)提供20讀數(shù)/s的快速測(cè)量能力。這種架構(gòu)更突出的優(yōu)勢(shì)在于微處理器提供的計(jì)算機(jī)接口控制能力，例如f1205和f1215，從而更適應(yīng)自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)要求，而數(shù)字表頭型產(chǎn)品則很難提供這一功能。 此外，樂真科技程控高斯計(jì)中的電壓表還進(jìn)一步支持上等測(cè)量系統(tǒng)常用的外部觸發(fā)測(cè)量功能。這些型號(hào)可在外部硬件觸發(fā)信號(hào)控制下，測(cè)量觸發(fā)時(shí)刻的磁場(chǎng)值。在需要高速測(cè)量的應(yīng)用中，程控型號(hào)，例如f1205、f1206、f1208及其對(duì)應(yīng)的交直流型號(hào)f1215、f1216和f1218，可根據(jù)外部觸發(fā)信號(hào)的頻率實(shí)現(xiàn)*高50讀數(shù)/s高速率，同時(shí)保證四位半讀數(shù)的高穩(wěn)定性。速度稍低的f1207和f1217也可達(dá)到20讀數(shù)/s的觸發(fā)測(cè)量速率。