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無需校零還能精準(zhǔn)測量?Lake Shore F71/F41 特斯拉計(jì)為您揭曉答案!

時(shí)間:2025-3-9閱讀:379

在科研與工業(yè)生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域,精確測量磁場強(qiáng)度至關(guān)重要。特斯拉計(jì),又稱高斯計(jì),是一種基于霍爾效應(yīng)原理測量磁場強(qiáng)度的儀器?;魻栃?yīng)是指當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時(shí),載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn),垂直于電流和磁場的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場,從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差,特斯拉計(jì)中的霍爾元件正是利用這一特性實(shí)現(xiàn)磁場測量。它廣泛應(yīng)用于磁性材料生產(chǎn)、磁體質(zhì)量控制、磁體分選、電磁場控制、交流磁場測量、核磁及其他超導(dǎo)磁體測量、計(jì)量檢驗(yàn)、科學(xué)研究等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。



圖1 霍爾效應(yīng)示意圖,在激勵(lì)電流恒定的情況下,霍爾電壓VH正比于磁場強(qiáng)度B


傳統(tǒng)的特斯拉計(jì)在實(shí)際使用中存在諸多不便。市面上常見的特斯拉計(jì)在開機(jī)時(shí)往往需要預(yù)熱30分鐘或更長時(shí)間,并且在測量前需要將測試探頭校零,這種測量方式不僅耗費(fèi)時(shí)間,還難以確保長時(shí)間磁場測量的準(zhǔn)確性。Lake Shore 重磅推出的F71/F41系列特斯拉計(jì),為磁場測量帶來了全新解決方案。設(shè)備采用超卓的TruZero™技術(shù)及低溫度系數(shù)電子元件,有效實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)、長時(shí)間穩(wěn)定測量,開啟了磁場精準(zhǔn)、高效測量的新時(shí)代。



圖2 F71特斯拉計(jì)


一、核心技術(shù)突破


1. 無需校零 精準(zhǔn)測量

 

傳統(tǒng)霍爾探頭中的偏移誤差主要由熱電效應(yīng)和傳感器觸點(diǎn)幾何位置不精準(zhǔn)引起,導(dǎo)致探頭產(chǎn)生“漂移",影響測量的重復(fù)性。典型的霍爾探頭必須定期置于零高斯腔中校零,以消除偏移量。F71/F41系列特斯拉計(jì)搭載的TruZero™ 技術(shù),無需進(jìn)行校零操作,即可快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行無憂且長時(shí)間的測量,從根源上解決了這些問題。

 

TruZero™ 技術(shù):

 FP 系列探頭中采用高度對稱且均勻的霍爾效應(yīng)傳感器,零場偏移電壓超低

 電纜使用特殊絕緣材料,確保介電性能

 先進(jìn)的傳感器激勵(lì) "spinning "技術(shù),可在不同的測量配置之間逐步切換;




④ 板載算法可組合連續(xù)的霍爾電壓讀數(shù),有效消除失調(diào)電壓和熱電效應(yīng)造成的偏移,同時(shí)降低閃爍噪聲,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)讀數(shù)。


 


2. 無需預(yù)熱 即開即測

 

許多特斯拉和高斯計(jì)為穩(wěn)定內(nèi)部溫度,要求長達(dá)30 分鐘或以上的預(yù)熱時(shí)間。F71和F41特斯拉計(jì)采用具有低溫度系數(shù)的高穩(wěn)定性組件,從硬件層面消除了預(yù)熱需求。開機(jī)后,用戶可立即獲取準(zhǔn)確的讀數(shù),在現(xiàn)場測量等場景中,無需考慮預(yù)熱因素,顯著提高了測量的及時(shí)性和便捷性。



圖3  F71和475特斯拉計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間示意對比

 

3. 主動(dòng)溫度補(bǔ)償 穩(wěn)定輸出數(shù)據(jù)

 

霍爾傳感器的特性會(huì)隨溫度變化,導(dǎo)致霍爾電壓電平會(huì)產(chǎn)生輕微變化。雖然FP系列探頭中使用的霍爾傳感器本身具有一定的溫度穩(wěn)定性,但F71/F41 系列特斯拉計(jì)在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步,通過主動(dòng)溫度補(bǔ)償優(yōu)化了這一特性。每個(gè)探頭頂端都集成一個(gè)溫度傳感器,可將溫度數(shù)據(jù)傳送到特斯拉計(jì)上。儀器根據(jù)這些讀數(shù)確定溫度偏移,并在標(biāo)準(zhǔn)工作場所環(huán)境溫度范圍內(nèi)對其進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,確保數(shù)據(jù)測量不受溫度變化的干擾,可在各種工作條件下精確讀取現(xiàn)場讀數(shù)。



圖4 Lake ShoreFP系列探頭中霍爾傳感器的溫度VS靈敏度曲線

 

4. 人性化設(shè)計(jì) 如智能手機(jī)般便捷操作

 

F71 和 F41 特斯拉傳感器在操作設(shè)計(jì)上充分考慮用戶體驗(yàn),配備整潔的觸摸顯示屏和特殊的 TiltView™屏幕。其操作界面遵循智能手機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),圖標(biāo)、手勢和菜單樣式簡潔直觀。TiltView™允許用戶手動(dòng)調(diào)整屏幕視角,從而在與觸摸屏交互時(shí)能夠獲得更清晰的視圖,提高準(zhǔn)確性。



圖5 觸控屏及可調(diào)傾角操作展示


二、嚴(yán)格技術(shù)驗(yàn)證

 

為驗(yàn)證TruZero™技術(shù)的可靠性,將F71 和 475特斯拉計(jì)置于溫控室中,兩個(gè)特斯拉計(jì)的探頭均放置在零高斯腔內(nèi),其中,475高斯計(jì)的探頭在初始測試時(shí)已完成校零。在多個(gè)溫度循環(huán)下,對兩款特斯拉計(jì)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比。



圖6 F71和475特斯拉計(jì)測試示意

 

測試結(jié)果顯示,F(xiàn)71 特斯拉計(jì)的霍爾探頭憑借主動(dòng)溫度補(bǔ)償功能,測試數(shù)據(jù)非常穩(wěn)定。F71特斯拉計(jì)測試初始值為0.47μT ,經(jīng)過5個(gè)多小時(shí)的多次熱沖擊后,數(shù)據(jù)依然保持在0.47μT;475 特斯拉計(jì)配套的霍爾探頭未配備溫度補(bǔ)償功能,其測試結(jié)果受溫度影響明顯,經(jīng)過相同時(shí)間和條件的熱沖擊后,475特斯拉計(jì)的測量值從最初的-1.3μT變?yōu)?3.2μT。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,F(xiàn)71特斯拉計(jì)在經(jīng)過長時(shí)間多次的熱沖擊后,只發(fā)生了輕微的零場漂移,而475特斯拉計(jì)的零場漂移較為顯著,F(xiàn)71特斯拉計(jì)具有超高的穩(wěn)定性和可靠性。



圖7 F71及475特斯拉計(jì)零場熱沖擊測試結(jié)果


三、豐富產(chǎn)品矩陣 滿足多元需求

 

Lake Shore為滿足不同用戶的多樣化需求,提供多款特斯拉計(jì),除了具備創(chuàng)新性技術(shù)TruZero的F71/F41系列,還有475/425常規(guī)通用型號可供選擇。




      


F71

F41

475

425

描述

多軸/單軸臺式機(jī)

單軸臺式機(jī)

單軸臺式機(jī)

單軸臺式機(jī)

探頭類型

多功能用于矢量或單軸測量

單軸測量

單軸測量

單軸測量

磁場范圍 (G)

1 mG ~ 350 kG

1 mG ~ 350 kG

1 mG ~ 350 kG

1 mG ~ 350 kG

頻率范圍 (Hz)

DC ~ 50 kHz

DC ~ 50 kHz

DC ~ 20 kHz

DC ~ 10 kHz

精度 @ 1 kG

1.5 G

1.5 G

4.9 G

9.2 G

TruZero™

交流濾波

先進(jìn)的

先進(jìn)的

先進(jìn)的

基礎(chǔ)的

磁場控制

選配

選配

報(bào)警閾值

脈沖管理

模擬輸出

驅(qū)動(dòng)

LabVIEW™,   IVI.NET, Python

LabVIEW™,   IVI.NET, Python

LabVIEW™

LabVIEW™

評率

5英寸觸控屏

5英寸觸控屏

2行 LCD屏

2行 LCD屏

通訊

USB, 網(wǎng)口

USB, 網(wǎng)口

RS-232, GPIB

USB

便攜性

建議應(yīng)用

永磁體質(zhì)量控制

磁體分選

電磁鐵磁場控制

Best

Best

交流磁場測量

Best

Best

科學(xué)研究/系統(tǒng)


四、F71特斯拉計(jì)樣機(jī)體驗(yàn)

 

QD中國科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心已引進(jìn)了F71特斯拉計(jì),并配置了三軸探頭和單軸探頭。即日起,我們將對該設(shè)備感興趣的老師和同學(xué)開放預(yù)約體驗(yàn),歡迎大家蒞臨感受F71特斯拉計(jì)的創(chuàng)新技術(shù)和超卓性能。


掃碼即刻預(yù)約體驗(yàn)吧!


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相關(guān)產(chǎn)品

1、Lake Shore高斯計(jì)/特斯拉計(jì)http://m.duoo135.com/usermanage/default.aspx?pro_promanage




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