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電子羅盤的指南原理及優點是什么?

日期: 2021-03-03
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在當前,為了使普通的平面電子羅盤不斷適應人類社會的需求,科研人員通過現代科學技術的方式將其進行了改進,就比如說當下手機的電子指南針就是電子羅盤的一種,它是建立在霍爾效應的磁傳感器的基礎上制作的,因此今天聊賴闡述一下電子羅盤運作的原理是什么。

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通過地理知識我們可以了解到,地磁的南北極與地球的南北極相反,而傳統的司南則是利用地磁效應制作出來的,某種程度上說,指南針它其實就是地磁場的方向顯示。

在當前我們使用的指南針它就是電子羅盤的一種,但是它是電子羅盤中基于霍爾效應的磁傳感器,通過測量磁場的方向來進行道路指南。

霍爾效應是電磁效應的一種。當電流垂直于外磁場通過半導體時,載流子發生偏轉,垂直于電流和磁場的方向會產生一個附加電場,從而在半導體的兩端產生電勢差,這一現象就是霍爾效應,這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。電流方向、磁場方向、電場方向滿足左手定則,所以當已知電流方向,手機又測得附加電場方向,就可以算出磁場方向。在電流和磁場一定時,霍爾效應的強弱與導體在磁場中的方位有關,導體與磁場的夾角越大,霍爾效應越強。

由于我們的手機不單單平行于地面使用,所以,還需要在三維空間內找到地球磁場的方向。因此,目前手機的電子羅盤基本都是三軸的,即結合重力加速度傳感器,在三維空間內測算出磁場方向。

雖然在當前手機大多會攜帶GPS定位功能,但是因為人類的信號更多的覆蓋在城市林立的地方,因此如果人類進入大山中衛星信號的微弱將會讓手機失去導航方向,但是因為地磁場的無處不在,因此電子羅盤它是人類在迷失方向且沒有GPS的幫助后可以借助的PlanB。

另外,如果人類處于靜止或是緩慢移動的狀態,GPS更多的是判斷人類所在的位置,并不能指示方向,打開導航地圖會發現你所在位置顯示是一個小圓點。而裝有電子羅盤的手機,圓點周圍則會顯示箭頭,可隨著手機的方位旋轉。因此,電子羅盤并不是可有可無的傳感器,它是GPS定位的重要補充。

但是雖然可以借用地磁場的電子羅盤的功能比較強勁,但是因為它是依附于磁場的影響的,當人類所處地區存在的磁場不止一個時,電子羅盤將會因為磁場的復雜性而出現絮亂,如果想要回復正常的話,那就需要通過傳感器捕捉電子羅盤運動并記錄各個磁場的數據的方式來使其恢復正常。以上就是電子羅盤的指南原理以及它的優點。

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