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全數(shù)字高斯計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
日期：2024-12-21 04:02
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摘要：
顯示磁場(chǎng)讀數(shù)是高斯計(jì)*基本的功能。為使測(cè)量者獲知讀數(shù)，通常采用3種顯示方案，即指針表頭、數(shù)字表頭和微處理器控制。
指針表頭將電流轉(zhuǎn)化為指針在表盤中的偏轉(zhuǎn)位置，是*古老的讀數(shù)顯示方案，通?？商峁?%的有效讀數(shù)分辨準(zhǔn)確度。即使指針位置不存在誤差，測(cè)量者相對(duì)表盤的角度和估算經(jīng)驗(yàn)也將顯著提高讀出誤差，并且讀數(shù)速率很低。因此，在對(duì)準(zhǔn)確度和測(cè)量速率要求稍高的應(yīng)用中，指針表頭已趨淘汰。
數(shù)字表頭是針對(duì)指針表頭讀出誤差問題的改進(jìn)方案。數(shù)字表頭內(nèi)部集成ADC，將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過數(shù)碼管或段式液晶顯示為數(shù)字讀數(shù)，從而為測(cè)量者提供直觀的讀數(shù)。數(shù)字表頭具有固定的讀數(shù)速率，并且無法外部控制。
指針表頭和數(shù)字表頭均只能顯示磁場(chǎng)讀數(shù)，而無法提供更多的測(cè)量信息。無論使用二者之一，表頭之前均為簡(jiǎn)單的模擬電路結(jié)構(gòu)，因此必須大量使用易損低壽命的琴鍵開關(guān)和機(jī)械電位器實(shí)現(xiàn)有限的功能。
現(xiàn)代測(cè)量不僅需要可顯示的讀數(shù)，還需要更多的功能。自動(dòng)化測(cè)量至少需要高斯計(jì)與計(jì)算機(jī)之間的通訊接口，從而使計(jì)算機(jī)通過抗干擾的數(shù)字方式獲取讀數(shù)。使用表頭的高斯計(jì)無法提供數(shù)字接口，只能通過與磁場(chǎng)值成正比的模擬輸出接口與計(jì)算機(jī)外設(shè)的數(shù)字采集卡相連，外界干擾和處理環(huán)節(jié)增多將降低測(cè)量效用。
很多情況下，例如調(diào)整探頭位置等必須人工參與的環(huán)節(jié)，與測(cè)量值共同顯示的*大值將提供足夠的便利。然而，數(shù)字表頭通常單行顯示，無足夠顯示空間。而采用雙表頭時(shí)，記錄*大值的表頭之前必須配置復(fù)雜的依靠電容的*大值保持模擬電路，電容不可避免的漏電問題將造成嚴(yán)重的*大值誤差。
更**的高速自動(dòng)測(cè)量要求嚴(yán)格的測(cè)量實(shí)時(shí)性，即于某一時(shí)刻在同步觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)多臺(tái)儀器同步測(cè)量多個(gè)參數(shù)在此時(shí)刻的量值。數(shù)字表頭的測(cè)量起始時(shí)刻點(diǎn)由表頭內(nèi)部電路決定，無法控制，因此只能得到一段時(shí)間內(nèi)的平均值，而非某一時(shí)刻的準(zhǔn)確測(cè)量值，無法適應(yīng)高速測(cè)量要求。
數(shù)字表頭不具備運(yùn)算功能，因此只能實(shí)現(xiàn)高斯G與特斯拉T之間的換算，而對(duì)于Oe與A/m之間的非10的n次冪換算無能為力。
磁場(chǎng)讀數(shù)之外的功能已成為高斯計(jì)不可或缺的組成部分，而使用表頭的產(chǎn)品由于過于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)愈發(fā)無法適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)量要求。使用內(nèi)部微處理器的高斯計(jì)成為主流。
對(duì)于現(xiàn)代高斯計(jì)，內(nèi)部微處理器提供5個(gè)*重要的特征：
首先，微處理器可靈活控制顯示內(nèi)容。配置圖形點(diǎn)陣液晶后，高斯計(jì)可顯示讀數(shù)之外的大量測(cè)量信息，例如單位、*大值、直流/交流、自動(dòng)/手動(dòng)量程、計(jì)算機(jī)接口設(shè)置和觸發(fā)方式。籍此，測(cè)量者可直觀獲得大量有助于監(jiān)測(cè)測(cè)量過程的狀態(tài)信息。
其次，微處理器具有計(jì)算功能，因此對(duì)于單位換算、*大（*?。┲当３帧⑻筋^自動(dòng)校零功能的實(shí)現(xiàn)具有明顯優(yōu)勢(shì)。
再次，微處理器具有存儲(chǔ)功能。對(duì)于高斯計(jì)的參數(shù)設(shè)置可通過非易失性存儲(chǔ)器保存，并在開機(jī)后自動(dòng)重新設(shè)置。易失性存儲(chǔ)器還可實(shí)現(xiàn)一定深度的高速磁場(chǎng)讀數(shù)存儲(chǔ)，從而使上位機(jī)由頻繁的讀數(shù)查詢中解放出來，并通過批量讀數(shù)提高測(cè)量效率。
此外，微處理器具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC、DAC和鍵盤的控制，從而提高測(cè)量準(zhǔn)確度，并避免使用易損的機(jī)械部件，提高儀器可靠性。對(duì)于外界觸發(fā)信號(hào)，微處理器可作出實(shí)時(shí)測(cè)量響應(yīng)，大幅度提高測(cè)量實(shí)時(shí)性。
*后，微處理器提供面對(duì)計(jì)算機(jī)的接口。通過計(jì)算機(jī)接口，上位機(jī)不僅可獲得讀數(shù)，還可進(jìn)行復(fù)雜的操作，或?qū)Ω咚褂?jì)運(yùn)行狀態(tài)的查詢。與此類似，微處理器還提供對(duì)于數(shù)字化霍爾探頭的接口，并通過固化在數(shù)字化探頭內(nèi)部的校準(zhǔn)信息調(diào)整內(nèi)部電路參數(shù)，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度的同時(shí)，使探頭的校準(zhǔn)獨(dú)立于儀器本身，提高探頭互換性和可靠性。
微處理器的使用是現(xiàn)代儀器的基本特征?，F(xiàn)代高斯計(jì)籍此獲得更多的功能
借助微處理器，功能可抽象并獨(dú)立為模塊，模塊化設(shè)計(jì)使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本降低，全自動(dòng)校準(zhǔn)進(jìn)一步降低了高斯計(jì)的調(diào)試人工成本，從而使高性能價(jià)格比成為可能。