Magnétomètre Hall THM1176
Magnétomètres à 3 axes
Avantages
+ Intégration triaxiale des capteurs Hall
+ Presque instantané
+ Sensibilité adaptable pour champs moyens et élevés
+ Facilement intégrable
+ Mesure une seule composante vectorielle du champ
Contraintes
– Précision inférieure à la RMN ou fluxmètre
– Un étalonnage minutieux est nécessaire
– Un réétalonnage périodique est nécessaire pour compenser la dérive
– La dépendance angulaire introduit une erreur de mesure
Connu depuis la fin du XIXe siècle, l’effet Hall est la méthode la plus courante pour mesurer des champs moyens à élevés, pour une large gamme d’applications.
En fait, les applications de capteurs – capteurs de proximité, capteurs de rotation, capteurs de courant, etc. – sont économiquement beaucoup plus importantes que les applications de mesure, et ont catapulté l’élément Hall dans la production de masse.
Un système simple à intégrer
Un élément Hall moderne se compose d’une fine plaque de matériau semi-conducteur. Lorsqu’un courant est injecté parallèlement à la plaque, un champ magnétique perpendiculaire entraîne les conducteurs vers la gauche ou la droite, provoquant ainsi une différence de tension entre les bords gauche et droit.
Une mesure pratiquement instantanée
La sensibilité peut être ajustée en variant le courant ; il est possible de mesurer les composantes de champ positives et négatives ; et il est simple d’intégrer un tel capteur dans un système de mesure entièrement électronique.
Une mesure délicate
- Un élément Hall génère généralement une déviation de tension à zéro champ
- La réponse du capteur n’est qu’approximativement linéaire
- À mesure que la température augmente, plus de conducteurs sont disponibles, et la sensibilité du dispositif change
- Les plaques Hall vieillissent également, provoquant une dérive de sensibilité à long terme
- L’effet Hall planaire, où un champ dans le plan de la plaque Hall crée une réponse, provoque des interférences entre les composantes vectorielles du champ
- Dans la mesure où les fils forment des boucles de courant, déplacer une sonde Hall dans un champ fort induit une tension et biaise la mesure
- À des températures cryogéniques et avec des champs forts, la conductivité Hall devient quantifiée
La calibration, un élément clé du succès
Pour compenser ces effets physiques, un dispositif Hall doit être soigneusement calibré et, périodiquement recalibré.
En supposant que la réponse soit linéaire, la calibration est généralement effectuée à zéro et aux limites positives et négatives de la plage de mesure.
Pour calibrer à zéro champ, on peut utiliser une chambre zéro Gauss. Pour calibrer l’extrémité haute de la plage, un aimant de référence à champ élevé est nécessaire. Pour la référence ultime, l’aimant est contrôlé, voire régulé, par RMN.
Des capteurs 3-axes pour renforcer la mesure
Pour compenser l’effet Hall planaire ou d’autres sources d’interférences, une calibration et une déconvolution 3D très complexes deviennent nécessaires. C’est pourquoi Metrolab préconise l’utilisation de capteurs triaxiaux qui minimisent la perte d’information.
Si la réponse est significativement non linéaire, une calibration à une ou plusieurs valeurs de champ intermédiaires est nécessaire. Pour compenser les effets de température, l’ensemble de la calibration doit être répété à au moins deux températures.
