在國(guó)際單位制中描述磁場(chǎng)的物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位是特斯拉。由于1特斯拉意味著非常強(qiáng)的磁場(chǎng)，地球科學(xué)上常用納特(nT)來(lái)作為測(cè)量單位，工程上常用的CGS制(厘米-克-秒制)中，單位則是高斯。在早期，電磁領(lǐng)域高斯單位盛行，因此磁強(qiáng)計(jì)也稱(chēng)為高斯計(jì)。

磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，具有大小和方向特征，只測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的磁強(qiáng)計(jì)稱(chēng)為標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)，而能夠測(cè)量特定方向磁場(chǎng)大小的磁強(qiáng)計(jì)稱(chēng)為矢量磁強(qiáng)計(jì)。

磁力計(jì)(Magnetic、M-Sensor)也叫地磁、磁感器，可用于測(cè)試磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向，定位設(shè)備的方位，磁力計(jì)的原理跟指南針原理類(lèi)似，可以測(cè)量出當(dāng)前設(shè)備與東南西北四個(gè)方向上的夾角。

能夠測(cè)量磁場(chǎng)的物理原理有很多，根據(jù)不同原理進(jìn)行分類(lèi)，常見(jiàn)標(biāo)量磁強(qiáng)計(jì)原理有質(zhì)子旋進(jìn)磁強(qiáng)計(jì)，Overhauser磁強(qiáng)計(jì)，堿金屬光泵磁強(qiáng)計(jì)等，常見(jiàn)的矢量磁強(qiáng)計(jì)有磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)、磁阻磁強(qiáng)計(jì)等。主要介紹磁通門(mén)磁強(qiáng)計(jì)。

磁通門(mén)磁力計(jì)是一種基于軟磁材料磁化飽和時(shí)的非線性特性而工作的一種磁力計(jì)，用以精確測(cè)量大小為千分之一T以下的穩(wěn)定或者低頻交變的磁場(chǎng)，其應(yīng)用范圍涉及空間探索和地球物理等的許多領(lǐng)域。

是利用鐵磁體磁化時(shí)在飽和區(qū)的非線性來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的裝置，當(dāng)用軟磁材料做成的鐵磁體在磁化時(shí)，由于磁化的非線性，能調(diào)制外場(chǎng)，使得傳感器輸出和外場(chǎng)相關(guān)、相對(duì)調(diào)制磁場(chǎng)頻率的偶次諧波信號(hào)，檢測(cè)偶次諧波的大小就能得到外場(chǎng)的大小。

磁力計(jì)是一種可以測(cè)量環(huán)境磁場(chǎng)強(qiáng)度的傳感器，本文正是通過(guò)利用磁力計(jì)測(cè)得磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)而得到所需的載體方位角信息。作為一種實(shí)用器件其存在誤差是無(wú)可避免的，目前通常將磁力計(jì)的誤差劃分為自身內(nèi)部誤差、應(yīng)用安裝誤差以及羅差。

自身內(nèi)部誤差磁力計(jì)的自身內(nèi)部誤差有零位誤差、靈敏度誤差和正交誤差。

應(yīng)用安裝誤差當(dāng)將磁力計(jì)安裝于載體上時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)磁力計(jì)的坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系相互重合，這就產(chǎn)生了安裝誤差。

羅差因?yàn)殍F磁材料本身的特性會(huì)對(duì)外界磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，因此當(dāng)它出現(xiàn)在磁力計(jì)周?chē)鷷r(shí)必然會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響進(jìn)而引起誤差，我們把這種誤差稱(chēng)之為羅差。這種影響產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)分為硬鐵磁場(chǎng)和軟鐵磁場(chǎng)。對(duì)于鐵磁材料和電器設(shè)備會(huì)產(chǎn)生硬鐵磁場(chǎng)，其對(duì)磁力計(jì)測(cè)量值的影響等同于在地磁場(chǎng)的測(cè)量值上附加了一個(gè)大小和方向不變的常值偏移。由于受外界磁場(chǎng)影響而產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱(chēng)為軟鐵磁場(chǎng)，其大小和方向會(huì)隨著載體姿態(tài)和位置的變化而變化。

UPC 電子工程系的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型磁力計(jì)，可以集成到微電子芯片中，并且與當(dāng)前的集成電路完全兼容。該研究對(duì)電子系統(tǒng)和傳感器的小型化產(chǎn)生了極大的興趣，最近發(fā)表在Microsystems & Nanoengineering上。

微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 是最大限度地小型化到可以集成到芯片中的機(jī)電系統(tǒng)。它們存在于我們大多數(shù)的日常設(shè)備中，例如計(jì)算機(jī)、汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)和手機(jī)。將它們集成到電子系統(tǒng)中在尺寸、成本、速度和能效方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。但開(kāi)發(fā)它們的成本很高，而且它們的性能通常會(huì)因與設(shè)備內(nèi)其他電子系統(tǒng)不兼容而受到影響。

MEMS 可用于開(kāi)發(fā)磁力計(jì)——一種測(cè)量磁場(chǎng)以在導(dǎo)航過(guò)程中提供方向的設(shè)備，很像指南針——用于集成到智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備或用于汽車(chē)行業(yè)。因此，最有前途的工作之一是洛倫茲力 MEMS 磁力計(jì)。

“這種利用技術(shù)提供了一個(gè)沒(méi)有限制的大測(cè)量范圍，因?yàn)樗恍枰F磁材料。鐵磁體使得測(cè)量變得困難，因?yàn)樗鼈儽Ａ袅艘郧皽y(cè)量的記憶，這被稱(chēng)為滯后現(xiàn)象，”該研究所的研究員 Jordi Madrenas 解釋道。加泰羅尼亞理工大學(xué)-巴塞羅那理工大學(xué) (UPC)。

智能傳感器和集成系統(tǒng) (IS2) 研究小組也應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)可以集成到微電子芯片中的磁力計(jì)?！斑@使我們能夠?qū)㈦娮雍蜋C(jī)械部件組合成一個(gè)芯片，這與當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)程序不同，后者包括分別制造芯片然后將它們組合起來(lái)，”同樣在巴塞羅那電信工程學(xué)院 (ETSETB) 任教的 Madrenas 補(bǔ)充道。

除了磁力計(jì)，該小組還使用相同技術(shù)開(kāi)發(fā)了加速度計(jì)和壓力傳感器。這項(xiàng)研究為具有多個(gè)傳感器和電子設(shè)備的芯片打開(kāi)了大門(mén)。

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