特斯拉计的测量原理主要基于两种核心技术,分别是霍尔效应和磁通门原理,其中霍尔效应应用最为广泛:
1. 霍尔效应原理(主流技术)
• 当电流通过半导体霍尔元件(如砷化镓、硅等材料),且元件处于垂直于电流方向的磁场中时,元件内部的载流子会因洛伦兹力发生偏转,在元件两端产生一个垂直于电流和磁场方向的电压,即“霍尔电压”。
• 霍尔电压的大小与磁场强度成正比(在电流恒定的情况下),通过测量霍尔电压并换算,即可得到对应的磁场强度数值。
• 优势:响应速度快、结构简单,适合测量直流或低频交变磁场,是多数特斯拉计的核心原理。
2. 磁通门原理
• 利用软磁材料(如坡莫合金)在交变磁场激励下的磁饱和特性,当外部磁场存在时,软磁材料的磁化曲线会发生不对称畸变,通过检测这种畸变信号可提取外部磁场强度。
• 优势:测量灵敏度高,尤其适合微弱磁场(如地磁场级别)的测量,但结构相对复杂,响应速度略慢于霍尔效应型。
两种原理均通过将磁场强度转化为可测量的电信号实现检测,实际应用中需根据测量范围、精度要求和磁场类型(直流/交流)选择对应原理的特斯拉计。