[发明专利]霍尔探头有效测量位置的测定方法

说明书

霍尔探头有效测量位置的测定方法，属于磁场测量领域。将标准导线安装在样品台上；霍尔探头移动到接近标准导线；标准导线通电，并移动霍尔探头到导线的中心位置；测量已知通电标准导线的中心位置的磁场强度。根据标准导线的磁感应强度B、电流I、高度h和标准导线的尺寸参数的关系式，基于使用的电流值、测得的磁感应强度值和标准导线的尺寸参数值，计算得到霍尔探头有效测量位置距离探头底部高度h的值。更优的通过修改电流值多次测量，或通过使用不同宽度的标准导线来进行多次测量，使用数据拟合的方法获得更高的精度。

技术领域

本发明属于磁场测量领域，特别涉及霍尔探头有效测量位置距离探头底部高度的测定方法。

技术背景

霍尔探头是一种按照霍尔效应原理设计的测量磁场的传感器，被广泛地用于磁场的测量。通过控制系统将其在所测磁场中移动，连续测量不同位置的磁场场强，可以很方便获得磁场的分布。

霍尔探头组装时，在霍尔元件的外部包裹一层保护套，同时为了保护霍尔元件在测量过程中不受破坏，将霍尔元件做成内陷的形式，生产厂商无法提供精确的高度值h。霍尔探头中的霍尔元件存在安装精度不高的问题，其安装高度存在一定的误差，在磁场随高度变化不明显或不关键的条件下，霍尔探头可以取得良好的测量效果。霍尔探头可用于不同尺寸的磁场测量，在小尺寸的磁场测量过程中，磁场随高度变化明显，安装高度的误差将会对磁场的测量产生明显的影响，使得霍尔探头对磁场测量误差增大。

发明内容

本发明的主要目的在于弥补上述现有霍尔探头测量随高度变化明显的磁场时误差较大问题，提出一种霍尔探头有效测量位置的测定方法，以提高霍尔探头的测量精度。

本发明为达到上述目的所提出的技术方案如下：一种霍尔探头有效测量位置的测定方法，包括以下步骤：S1、将标准导线在样品安装台上安装固定；S2、将标准导线通恒定直流电，电流为I；S3、将霍尔探头移动接近标准导线表面；S4、使用二维扫描装置控制霍尔探头在标准导线上方扫描测量，获得磁感应强度值最大的位置即标准导线中心位置；S5、将霍尔探头下移，使探头底部与标准导线接触，测量标准导线中心位置在高度h处的磁感应强度值B；S6、根据标准导线的磁感应强度B、电流I、高度h和标准导线的尺寸参数的关系式，计算得到霍尔探头有效测量位置距离探头底部高度h的值；更优的，可以通过多次测量并进行数据拟合提高精度。

在本发明的实施例中，还具有如下技术特征：

上述标准导线为厚度均匀的宽导线，其材料为非磁性导体，优选为Cu带。

标准导线的可选择厚度在10至100微米范围内。

标准导线的结构在宽度方向上两侧对称，中部有沿导线长度方向、宽度不超过0.1毫米的间隙。

标准导线的长宽比大于2，优选的长宽比为10以上。

安装时标准导线的表面垂直于霍尔探头所测量磁场方向。所通电流在标准导线的面电流密度在0至5000A/cm范围内。

测量标准导线上方磁感应强度值最大的位置时，可以采用二维面扫描确定该位置的(X，Y)坐标，也可以采用在X方向进行一维线扫描获得磁感应强度最大的X坐标，然后在该X坐标进行Y方向一维线扫描获得磁感应强度最大的Y坐标。

标准导线的磁感应强度B、电流I、高度h和标准导线的尺寸参数的关系式为：

其中，μ₀表示真空磁导率，a为标准导线的宽度，为面电流密度。

更优方案可以通过调整电流I，获得一系列磁感应强度B随电流I变化的数据，通过上述的关系式进行拟合计算得到高度h；也可以使用不同宽度的标准导线，获得一系列磁感应强度B的值随标准导线宽度a变化的数据，如下关系式进行拟合计算得到高度h：