COMS-Magview-磁光传感器技术为磁材料测量领域提供了全新的视角！

 

磁性材料在人工制造和研究中的应用已大大增加。磁性测量和测试应用的重要性将继续上升，相应的技术趋势，如新能源汽车、机器人、小型化和自动化技术，以及有前途的磁性材料(例如，聚合物粘结磁体和磁性形状记忆合金)。与此同时，对用于静态和动态磁测量应用的传感器的需求不断增长，已经将现有的传感器技术推向了它们的极限。磁光传感器技术为磁测量与测试领域提供了全新的视角。

 

 

一、 磁光传感器

 

磁性材料的可靠使用需要在制造、质量控制和研发过程中准确掌握磁场的分布、强度和方向信息。建立的磁场测量系统的原理是基于不同的物理效应。所有这些系统的一个共同特点是分析电参数的变化，如电压和电流。参数测量能力取决于传感器的设计，并根据应用磁场的性质而改变。测量的电学值和特定的材料常数使传感器能够确定磁场的通量密度和强度。例如，对于霍尔传感器，导电材料(如半导体材料)中的霍尔效应引起一个电压(称为霍尔电压)直接取决于磁通密度。

 

 

 

图1.磁光(MO)介质中光与磁场的相互作用；出光的偏振面在经过MO介质前后旋转的差异，以作比较

磁阻性场传感器也得到了广泛的应用。原理是基于传感器材料的电阻变化作为应用磁场的函数。磁阻传感器利用电阻的变化(通过电压测量)来确定磁场强度。

相比之下，磁光传感器(MO-sensor)是基于法拉第效应而不是电效应来分析磁场。
 

磁光传感器的技术优点是可以直接在磁性材料表面上方立即获得测量数据，这取决于传感器的尺寸。因此，对磁场分布的实时测量可以进行，而不需要耗时的点对点扫描，如使用霍尔传感器所需要的。

 

二、 MO-sensor的工作原理

 

磁光传感器是基于迈克尔-法拉第在1845年发现的法拉第效应，他认识到光通过透明介质时，外部施加的磁场会改变光波，这取决于磁场。这一发现是光和磁之间相互作用的第一个迹象，后来导致了麦克斯韦方程的建立，其中包括将光描述为电-磁波。经典物理学中的电-磁相互作用的基本原理就是通过这些发现而产生的。法拉第效应描述的是旋转的通过磁体的偏振光的偏振面（振动面）的影响下的光学介质。与光波传播方向平行的外部磁场（图1）。偏振面的旋转角由以下方程定义

β = V ∙ d ∙ B

 

其中（指MO传感器） 与外部磁场B的静态磁通密度成比例，d是光在MO介质中通过的距离，V是特定材料的Verdet常数，用于表示材料的特定旋转强度。并且因材料不同而不同。因此，Verdet常数取决于光的波长和MO材料特定的折射率。

 

 

图2. 不同制造阶段的磁光（MO）传感器：（从左到右）初始基片，涂有MO层，涂有反射层。

三、 磁场的可视化

 

磁光传感器技术是一种用于磁场分析和可视化的绘图方法。为了对磁场进行光学可视化，MO-传感器被放置在与感兴趣的磁性材料的直接接触中，并用偏振光进行照明。光线穿过透明的MO-传感器层，被镜面涂层反射，并再次通过MO-传感器层。来自传感器的平面旋转的结果光被检测出来，可以分析出与双通道层厚度成比例的法拉第效应。

基于每个波的不同旋转角度，通过分析器-极化滤波模块创建一个强度对比图像，它代表了被测材料的磁场分布的精确图形（图3）。其结果是一个光学图像，代表了测试对象的磁杂散场的两个方向的切面。沿着测试对象磁场的X-Y平面的磁属性映射是在整个传感器尺寸上实时和同时进行的。因此，磁场的静态和动态变化都可以被可视化和分析。

在传感器的同一侧进行照明和检测提供了一个技术优势，即功能侧可用于快速、方便的测试对象定位。

 

 

图3. 磁光效应的示意图
 

磁光传感器已经不仅仅是传统磁场测量系统的替代品了。对更高的材料质量和制造质量的需求不断增长，需要新的直接测试和测量方法，而这些方法使用其他技术是不容易做到的。因此，像cmos-MagView这样的MO测量系统是快速、可靠地分析和显示杂散磁场的首选。此外，在许多领域，它们为研究、投资和制造磁性材料提供了创新方法。下面我们简单介绍一下昊量光电全新推出的COMS-Magview系列磁场相机！

 

 

 

四、 COMS-Magview系列磁场相机

 

COMS-Magview系列磁场相机是一种高分辨率、高精度的磁性材料、部件和表面测量和可视化系统，不仅可以使磁场和磁性结构可见，还可以测量磁通量密度。CMOS-MagView是一种用于磁场光学可视化的创新设备。高度工程化的磁光传感器技术可以直接以高光学分辨率观察磁性材料的磁杂散场。对测试样品的磁光分析提供了关于场极性、场均匀性、磁性材料的分布和磁化特性的具体信息，让看不见摸不着的磁场高分辨率可视化成为可能！

 

 

 

 

1．测量原理

 

磁光原理是基于法拉第效应。它描述了线偏振光在穿过透明介质时的平面旋转。当光通过磁光介质时，偏振的不同旋转角度取决于局部磁场强度，从而产生可以视觉评估的对比度差异。因此，实现了整个传感器表面上准静态磁场的直接、实时可视化。

 

 

图1. 磁光效应的示意图

 

磁场可视化的基础是利用法拉第效应的磁光传感器技术。该传感器在传感器平面上产生一个二维的磁场图像。因为传感器平面被只有几微米厚的镜面覆盖，所以可以检测到靠近测试样本表面的杂散场。探测到的是测试试样的磁场相对于磁光传感器表面的法向分量。

 

2．尺寸型号

 

 

 

 

3．应用和传感器类型

 

 

质量检查和几何评估：

 

A型传感器

 

· 磁性编码器

· 电工钢板

· 法医安全特性

· 剩磁

 

表面检测与定量分析: 

 

B/C型传感器

 · 具有强磁化的磁性编码器

 · 永磁体

 · 聚合物粘合磁铁

 · 复合材料中的磁性粒子

 

 ·  超导材料

 

 

调查和可视化： 

 

D型传感器

 · 软磁

 · 纸币上的磁性墨水

 · 文件中的的磁性墨水

 

大磁场测量: 

  
 

E型传感器

 · 达1T的永磁体
 

 · 大磁场多级磁铁

4．技术规格

 

· 传感器尺寸：蕞大可达 45*60mm

· 测量时间：1s

· 几何分辨率：蕞大可达 15μm(取决于传感器和相机)

· 实时显示磁场，测量磁感应强度

· 用于图像分析的Cmos-magview软件