高斯計(jì)的測(cè)試精度

●精度的概念

高斯計(jì)&特斯拉計(jì)作為測(cè)試磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)試計(jì)量?jī)x器，它的測(cè)試精度就尤為重要。

※精密度

精密度(precision of measurement)系指在相同條件下，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行多次反復(fù)測(cè)量，測(cè)得值之間的一致(符合)程度。從測(cè)量誤差的角度來(lái)說(shuō)，精密度所反映的是測(cè)得值的隨機(jī)誤差。精密度高，不一定正確度高。也就是說(shuō)，測(cè)得值的隨機(jī)誤差小，不一定其系統(tǒng)誤差亦小。

※正確度

正確度(correctness of measurement)系指被測(cè)量的測(cè)得值與其“真值”的接近程度。從測(cè)量誤差的角度來(lái)說(shuō)，正確度所反映的是測(cè)得值的系統(tǒng)誤差。正確度高，不一定精密度高。也就是說(shuō)，測(cè)得值的系統(tǒng)誤差小，不一定其隨機(jī)誤差亦小。

※精確度

精確度亦稱準(zhǔn)確度(accuracy of measurement)系指被測(cè)量的測(cè)得值之間的一致程度以及與其“真值”的接近程度，即是精密度和正確度的綜合概念。從測(cè)量誤差的角度來(lái)說(shuō)，精確度(準(zhǔn)確度)是測(cè)得值的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合反映。

在實(shí)際工作中，對(duì)計(jì)量結(jié)果的評(píng)價(jià)考量的是綜合性的因素，只有在某些特定的場(chǎng)合才對(duì)精密度和正確度單獨(dú)考慮。通常所說(shuō)的測(cè)量精度或計(jì)量器具的精度，一般即指精確度(準(zhǔn)確度)，也就是說(shuō)實(shí)際上“精度”已成為“精確度”(準(zhǔn)確度)的習(xí)慣上的簡(jiǎn)稱。

●探頭對(duì)測(cè)量精度的影響

根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的特斯拉計(jì)（高斯計(jì)）在測(cè)量磁場(chǎng)中，有著廣泛的應(yīng)用。高斯計(jì)是由作為傳感器的霍爾探頭及儀表整機(jī)兩部分組成。其中探頭內(nèi)霍爾元件的尺寸、性能與封裝結(jié)構(gòu)對(duì)磁場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵的作用。
霍爾效應(yīng)特斯拉計(jì)對(duì)均勻、恒定磁場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確度一般在5%—0.5%，高精度的測(cè)量準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.05%。但對(duì)磁體表面的非均勻磁場(chǎng)的測(cè)量就談不上準(zhǔn)確度了。往往是不同的儀表或同型號(hào)的儀表，不同的探頭或同一支探頭的不同側(cè)面，去測(cè)量同一磁體表面、同一位置（應(yīng)該說(shuō)看上去是同一位置）的磁場(chǎng)時(shí)，顯示的結(jié)果大不一樣，誤差可以超過(guò)20%，甚至達(dá)到50%。造成上述差別的原因有兩點(diǎn)：
※霍爾元件封裝的位置不同

不同探頭內(nèi)霍爾元件封裝的位置不同，或元件不在探頭兩側(cè)的中部。

這些探頭在均勻磁場(chǎng)中，不會(huì)因位置上的改變而感受到磁場(chǎng)的改變，測(cè)量數(shù)據(jù)也不會(huì)因位置的不同而帶來(lái)誤差；當(dāng)用不同的探頭去測(cè)磁體表面發(fā)散的、不均勻的磁場(chǎng)時(shí)，雖然表面看上去是放到了同一位置，而內(nèi)部霍爾元件感受到的并不是同一位置的磁場(chǎng)，感受到的場(chǎng)值不同，測(cè)量結(jié)果當(dāng)然不一樣。見不同磁體磁場(chǎng)示意圖。

一般，對(duì)于徑向探頭，厚度越小，內(nèi)部霍爾元件離表面越近，測(cè)量表面磁場(chǎng)顯示讀數(shù)越大。采用超薄探頭去測(cè)表面磁場(chǎng)時(shí)讀數(shù)可以高于常規(guī)探頭20%以上（被測(cè)磁體尺寸越小，磁體表面曲率越大，表面磁場(chǎng)越不均勻，測(cè)量數(shù)據(jù)差別越大），但是無(wú)論多薄的探頭，其內(nèi)部對(duì)磁場(chǎng)敏感的部分與磁體表面總有一個(gè)間距，不可能為零距離。所以說(shuō)，不可能測(cè)到真正的表面磁場(chǎng)。只能說(shuō)，使用的探頭越薄，讀數(shù)越能反映出磁體的表面磁場(chǎng)。

※霍爾元件的敏感區(qū)尺寸不同

不同型號(hào)的霍爾探頭內(nèi)，所封裝霍爾元件的敏感區(qū)尺寸不同。

早期的霍爾元件，如鍺、硅霍爾元件，尺寸一般為4×2㎜2，也有6×3㎜2、8×4㎜2、最小為1.5×1.5㎜2。這種霍爾元件有效的敏感區(qū)基本上是元件本身的尺寸，面積大。若用這種霍爾元件來(lái)對(duì)磁力線發(fā)散的小磁體、磁體邊角部分或多極充磁的表磁進(jìn)行測(cè)量，僅能反映出通過(guò)該元件表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度的平均值，此值必定小于該區(qū)域的最大值。

如果改用敏感區(qū)小的霍爾元件，如砷化鎵霍爾元件，其敏感區(qū)的有效面積約為0.1×0.1～0.2×0.2㎜2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于霍爾元件的面積。這種霍爾元件就更能反映出表面磁場(chǎng)的場(chǎng)分布，所測(cè)到的最大值也更接近該區(qū)域的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)際值。
由前面的分析可以看出，表面磁場(chǎng)的實(shí)際值（即真實(shí)值）用霍爾效應(yīng)法是根本不可能測(cè)到的。也就是說(shuō)不可能找到建立一種統(tǒng)一的、共同的表面磁場(chǎng)的量值標(biāo)準(zhǔn)。只能去謀求測(cè)出更加接近表面磁場(chǎng)實(shí)際值的方法。