美國Lake Shore F71 / F41特斯拉計/高斯計
Lake Shore帶有FP系列探頭的新型（三軸）和F41（單軸）特斯拉計，其全新的TruZero?技術(shù)成功地避免了磁場測量后需要重新調(diào)零探頭情況，使用戶可以進行持續(xù)測量。FP系列探頭配備的新一代霍爾傳感器通過縮小感應(yīng)區(qū)、優(yōu)化線性度，實現(xiàn)比前代更高的測量精度。
Lake Shore的每個霍爾傳感器集成了溫度傳感器，方便將溫度數(shù)據(jù)傳送到特斯拉計，并通過內(nèi)置的溫度和磁場曲線進行補償，可以在各種工作條件下得到極為精確的磁場讀數(shù)。此外，3軸霍爾傳感器的設(shè)計旨在大限度地提高x，y和z傳感器元件之間的正交性，從而在磁場方向末知或發(fā)生變化時實現(xiàn)更精確的矢量值測量。
主要特征
? 可測量350 KG磁場
? 單軸或三軸測量
? DC~50 KHz頻率范圍
? 測試分辨率＜0.1 μT
? TruZero? 技術(shù)使探頭無需重新校零
? 全新霍爾傳感器，更小的有效面積和線性性能，提供更精確的測量
? 探頭內(nèi)置溫度計，實時溫度補償
? TiltView? 觸摸屏顯示，操作簡便
探頭無需校零
典型霍爾探頭出現(xiàn)偏移誤差有幾個原因：
? 熱電效應(yīng)，導(dǎo)致偏移量隨溫度變化。
? 傳感器接觸位置的幾何形狀不完美，會產(chǎn)生所謂的 "錯位電壓 "誤差，難以糾正。
這些誤差會導(dǎo)致探頭 "漂移"，影響測量的可重復(fù)性。典型的霍爾探頭必須定期置于零高斯室中，以消除隨著時間推移而產(chǎn)生的偏移。
TruZero? 技術(shù)無需校零，可消除困擾磁場測量的誤差，讓用戶放心進行測量 | |
新一代霍爾探頭通過縮小感應(yīng)區(qū)、優(yōu)化線性度，實現(xiàn)比前代更高的測量精度 | |
內(nèi)置溫度測量和磁場補償功能，可在各種工作條件下精確讀取現(xiàn)場讀數(shù) | |
簡潔的觸摸屏，使用任何智能手機用戶都熟悉的圖標(biāo)、手勢和導(dǎo)航技術(shù) | |
TiltView? 顯示屏可以調(diào)整角度，易于觀察和操作，提供更好的觸摸屏體驗 | |
優(yōu)質(zhì)的低溫度系數(shù)電子元件可縮短預(yù)熱時間，從而更快地進行精確測量 |
TruZero? 技術(shù)
Lake Shore的 TruZero? 技術(shù)無需頻繁進行歸零操作，從而節(jié)省了時間，并確保測量始終準確無誤。TruZero? 技術(shù)實現(xiàn)機制如下：
?FP系列探頭中使用的 2Dex? 霍爾效應(yīng)傳感器具有高度對稱性和均勻性，因此零場偏移電壓本身就很低
?電纜采用特殊絕緣材料，具有佳的絕緣性能
?先進的傳感器激勵 "spinning "技術(shù)可在不同的測量配置之間逐步切換。
?板載算法將連續(xù)的霍爾電壓讀數(shù)組合在一起，以消除由于錯位電壓和熱電效應(yīng)造成的偏移，并能減少閃爍噪聲，以獲得更準確、更精確的讀數(shù)。
這意味著在測量前無需將探頭"校零"。TruZero? 技術(shù)可實現(xiàn)快速、精確、省時省力的測量。
TruZero? 技術(shù)驗證
將F71 和 475高斯計放置在溫控室中，兩個高斯計的探頭都放置在零高斯腔內(nèi)，初始測試時475高斯計的探頭已經(jīng)校零，在多個溫度循環(huán)下對比兩款高斯計和探頭的測試數(shù)據(jù)。
F71 ? 隨溫度變化有非常輕微的零場偏移 ? 隨時間變化無明顯漂移 | 475 ? 零場偏移隨溫度變化較大 ? 數(shù)小時后出現(xiàn)明顯的漂移 |
設(shè)備參數(shù)
輸入通道
F41單軸 | F71多軸 | |
測量通道 | 1 | 3 |
連接插頭數(shù)量 | 1 | |
插頭類型 | 26-pin mini D-sub | |
支持的探頭/傳感器 | 單軸探頭和單軸即插即用傳感器 | 單軸探頭、單軸即插即用傳感器、多軸探頭 |
不支持的探頭/傳感器 | 400系列高斯計探頭，散裝的2Dex, InAs, GaAs傳感器 | |
量程
自動量程 | 35 mT (350 G) | 350 mT (3.5 kG) | 3.5 T (35 kG) | 35 T (350 kG) | |
標(biāo)準探頭 | 是 | 2 mA 驅(qū)動 | 2 mA 驅(qū)動 | 2 mA 驅(qū)動 | 0.2 mA 驅(qū)動 |
低溫探頭 | 是 | 無 | 0.2 mA 驅(qū)動 | 0.2 mA 驅(qū)動 | 0.2 mA 驅(qū)動 |
直流磁場測試性能
系統(tǒng)測量精度
單個軸（單軸：X/Y/Z）
標(biāo)準探頭 | |
35 T (350 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.2% |
3.5 T (35 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.15% |
350 mT (3.5 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.15% |
35 mT (350 G)量程 | 讀數(shù)的±0.15% |
低溫探頭 | |
35 T (350 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.2% |
3.5 T (35 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.2% |
350 mT (3.5 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.2% |
三軸合成矢量精度(基于三軸測量的合成磁場總值計算)
標(biāo)準探頭 | |
35 T (350 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.4% |
3.5 T (35 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.3% |
350 mT (3.5 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.3% |
35 mT (350 G)量程 | 讀數(shù)的±0.3% |
低溫探頭 | |
35 T (350 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.4% |
3.5 T (35 kG) 量程 | 讀數(shù)的±0.4% |
交流磁場測試性能
交流模式帶寬
交流模式截止頻率
550 Hz (-3 dB)
60 Hz (-0.2%)
特斯拉計頻率響應(yīng)：交流模式
交流模式精度
在儀器頻率響應(yīng)曲線平坦響應(yīng)部分的頻率范圍內(nèi)，所報告的磁場測量精度。
單個軸（單軸：X/Y/Z） | 三軸幅值 | ||
RMS | 讀數(shù)的 ± 0.25% ± 量程的0.05% | 讀數(shù)的±0.5% ± 量程的0.1% | |
峰-峰值 | 讀數(shù)的±0.55% ± 量程的0.2% | 儀器上未顯示讀數(shù) | |
高頻模式測試性能
高頻模式帶寬
高頻模式通帶
1.7 Hz ~ 75 kHz (-3 dB point)
20 Hz ~ 7 kHz (-0.2%)
特斯拉計頻率響應(yīng)：高頻模式
高頻模式精度
在儀器頻率響應(yīng)曲線平坦響應(yīng)部分的頻率范圍內(nèi)，所報告的磁場測量精度。
單個軸（單軸：X/Y/Z） | 三軸幅值 | ||
RMS | 讀數(shù)的 ± 0.5% ± 量程的0.5% | 讀數(shù)的±1% ± 量程的1% | |
峰-峰值 | 讀數(shù)的±2% ± 量程的2% | 儀器上未顯示讀數(shù) | |
FP系列探頭
特點：
? 寬量程設(shè)計——適用于從地磁場到全球強電磁場的測量
? 霍爾感器（有效面積僅0.1 mm2，實現(xiàn)更高精度測量）
? 內(nèi)置溫度補償與線性度（磁場）補償
? 多樣化手柄與探桿選項，適配多種應(yīng)用場景
? 配備易用性設(shè)計，如感應(yīng)區(qū)域指示與極性標(biāo)識
? 支持應(yīng)用場景定制化探針配置
選型：根據(jù)您的應(yīng)用需求，從可選配置中定制探頭。
單軸橫向
莖桿類型 | 莖桿材料 | 莖桿尺寸 | 外形規(guī)格 | 莖桿長度（cm） | 額外電纜長度（m） | 型號 | ||||
標(biāo)準 | 鋁 | 1.55 x 4.57 mm | 手持（默認） | 5 | 15 | 30 | 2(默認) | 6 | 15 | FP-NS-180-TSXX-XX |
固定安裝（-M） | 5 | 15 | 30 | 2(默認) | 6 | 15 | FP-NS-180-TSXXM-XX | |||
三軸
莖桿類型 | 莖桿材料 | 莖桿尺寸 | 外形規(guī)格 | 莖桿長度（cm） | 額外電纜長度（m） | 型號 | ||||
標(biāo)準 | 鋁 | 4 x 4mm | 手持（默認） | 5 | 15 | 30 | 2(默認) | 6 | 15 | FP-NS-180-ZSXX-XX |
固定安裝（-M） | 5 | 15 | 30 | 2(默認) | 6 | 15 | FP-NS-180-ZSXXM-XX | |||
*注：1、常規(guī)探頭(高亮黃色標(biāo)記部分)；2、低溫探頭即將上市
單軸橫向探頭 手持式：FP-NS-180-TSXX-XX |
三軸探頭 固定安裝式：FP-NS-180-ZSXXM-XX |
應(yīng)用案例：脈沖磁場測試
以下測試展示了F41和F71特斯拉計的脈沖測量能力。使用不同的特斯拉計配置測量這些脈沖，以便觀察不同設(shè)置之間的差異。
硬件設(shè)置
一個大容量電容器通過直流電源充電至45伏特，然后 通過粗線圈放電以產(chǎn)生磁場脈沖。圖中未顯示用于測量線圈電流的采樣電阻。
特斯拉計設(shè)置
特斯拉計的測量范圍設(shè)置為350 mT，因為預(yù)期的磁場脈沖強度將超過35 mT但低于350 mT。校準后的模擬輸出比例調(diào)整為20 V/T，以便與原始模擬輸出的比例保持一致，便于比較。
測試結(jié)果
以下數(shù)據(jù)是從示波器采集并轉(zhuǎn)換為磁場數(shù)值。
測試1: AC 交流模式 修正模擬輸出 ☆ 每秒2000次的校正模擬輸出更新率在信號離散的“階梯”變化中清晰可見； ☆ 線圈電流與校正輸出更新之間存在微小的傳播延遲； ☆ 大輸出電壓穩(wěn)定在約235 mT，與儀器檢測到的峰值磁場233.325 mT相差約1%； ☆ 脈沖寬度約為10毫秒，恰好適合交流模式。 |
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測試 2: HF 高頻模式 修正模擬輸出 ☆ 修正后模擬輸出的更新速率和傳播延遲可按離散時間步長實現(xiàn)； ☆ 由于帶寬更寬和采用交流耦合，脈沖形狀與交流模式略有不同； ☆ 10毫秒的脈沖寬度足夠快，可在高頻模式下觀測到； ☆ 針對該特定脈沖，交流模式與高頻模式的精度相當(dāng)。 |
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測試 3: HF高頻模式 原始模擬輸出 ☆ 該曲線為純模擬信號，可實現(xiàn)高時間分辨率，并消除了修正模擬輸出中的傳播延遲； ☆ 完成測試后，可計算調(diào)整后的換算系數(shù)。原采用20 V/T，計算峰值達245 mT。改用21 V/T可使后續(xù)脈沖的換算更精確； ☆ 儀器的峰值保持測量仍然準確。 |
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在測試3中，測得峰值電壓為4.9033 V，經(jīng)初始修正因子20 V/T換算后為245.165 mT。
