磁力計とは何ですか？
ヒステリシス曲線との関係やアプリケーションなど、磁力計の基本を学びます。
磁力計は、磁場の大きさや方向を測定できるデバイスです。それらは、電子機器のほぼすべての場所に存在します。それらは、スマートフォンが直立しているかどうかを検出するために使用するものと同じくらい単純な場合もあれば、NASAが火星の磁場を測定するために使用するものと同じくらい複雑な場合もあります。
ここでは、磁力計の基礎とその応用について見ていきます。今後の記事では、特定のタイプの磁力計について詳しく見ていきます。
磁力計はどのように機能しますか？
磁力計は、通常は間接的な方法で、いわゆる磁気モーメントを測定します。面積Aと電流Iの閉ループの磁気モーメントは、その大きさがI×Aに等しいベクトルです。このループが受けるトルクは、磁気モーメントに磁場を掛けたものに等しくなります。
>数学的には、磁気モーメントは次のように表されます。
$$ \ overrightarrow {\ tau} =\ overrightarrow {m} \ times \ overrightarrow {B} $$
どこ
- τ=トルク
- m =磁気モーメント
- B =外部磁場
ベクトル量として、磁場の方向はその振幅と同じくらい重要です。一部の磁力計は磁場の方向と大きさの両方を測定できますが（ベクトル磁力計）、他の磁力計はその振幅のみを測定できます（スカラー磁力計）。
単位に関しては、国際単位系（SI）はAm 2 です。 。ただし、$$ \ frac {erg} {G} $$など、他の多くの単位で表されるのが一般的です。ここで、ergは10 -7 に相当するエネルギーの単位です。 ジュールとGは1ガウスです。
磁力計とヒステリシス曲線
磁性材料は、磁場に浸すと特性が変化します。これらの材料は、適用の前後でフィールドにどのように反応するかに応じて、常磁性、反磁性、または強磁性の材料のグループに分類されます。これらとは別に、弱い磁気特性を示す非磁性材料があります。
磁気特性を表すのに最適なツールは、ヒステリシス曲線です。これは、磁場の強さの力Hに対する磁束密度Bを表します。
図1。 ヒステリシス曲線の例。 NDTリソースセンターの厚意により使用された画像
磁性材料の最も顕著な側面は、加えられた力を取り除いても、磁化されたままである（つまり、保持力を示す）ことです。次に、材料を元の位置に戻すには、負の磁場強度（H）を適用して消磁する必要があります（保磁力）。
磁性材料の特殊な側面とその多数の用途により、それらの特性を優れた解像度で測定する機能は、物理学と材料の分野に革命をもたらしました。
高感度電子測定
磁気センサーは、他の多くのセンサーと同様に、小さな電気信号を処理し、マイクロコントローラー、プロセッサー、または人間が読み取り可能な入力を生成するために、一連の電子システムを備えています。ほとんどの場合、信号は非常に小さく、ノイズに非常に敏感であるため、これらのシステムの設計と構築は課題です。したがって、設計者は、回路の複雑さ、センサー容量、およびコストの間のトレードオフに到達する必要があります。
フィルタやアンプなど、頻繁に使用され、比較的単純なコンポーネントもありますが、変調-復調チェーンやロックインアンプなど、より複雑なコンポーネントもあります。
小型化が進むにつれ、アナログ調整回路の一部が信号チェーンの集積回路（IC）内に実装されていることに気付くことがよくあります。これは、ディスクリートソリューションに比べてエラーが発生しにくくコンパクトであるためです。
図2。 ホールセンサーICの内部部品。 Allegroの好意により使用された画像
反対に、統合ソリューションは柔軟性が低くなる可能性があります。特定のアプリケーションや新しいアプリケーションで作業する場合、設計者は新しいコンディショニングチェーンを開発する必要があるため、個別のオプションを好む場合があります。
磁力計アプリケーション
磁力計は、日常のアプリケーションで広く使用されています。通常、最も複雑なセンサーは、ストラスブールの物理学および材料化学のような高度に専門化された研究所のために予約されています。このような磁力計には、振動試料型磁力計、SQUID磁力計、AGFM（代替勾配磁力計）などが含まれる場合があります。
ホール効果センサーは、磁場が強いアプリケーションで広く使用されています。彼らの最大のアプリケーションは、モータードライブアプリケーションでのモーション検出と制御です。
図3。 ホールセンサーIC。マイクロチップの厚意により使用された画像
モーター軸の周りに空間的に分散されたいくつかのセンサー（通常は2つまたは3つ）と、センサーをトリガーする金属コンポーネントをそれらの前に配置するのが一般的です。金属部品がセンサーの前を通過するたびに、速度または位置の計算を可能にする正方形または正弦波の信号を生成します。
MEMS磁力計も市場で簡単に見つかります。これらは通常、加速度、角速度、および磁場を測定する慣性運動ユニット（IMU）の一部です。 STMicroelectronicsのeCompassesなどのモデルは、PCB内に統合してから、フィルターやマイクロコントローラーなどの他の部品に接続できます。これらの磁力計は、スマートフォンの画面の動き検出などのアプリケーションに使用され、ディスプレイの水平方向または垂直方向に応じてディスプレイの情報を自動的に調整します。
磁力計についてどのような追加情報を知りたいですか？以下のコメントで質問を共有してください。
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