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电子罗盘的指南原理及优点是什么?

日期: 2021-03-03
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在当前,为了使普通的平面电子罗盘不断适应人类社会的需求,科研人员通过现代科学技术的方式将其进行了改进,就比如说当下手机的电子指南针就是电子罗盘的一种,它是建立在霍尔效应的磁传感器的基础上制作的,因此今天聊赖阐述一下电子罗盘运作的原理是什么。

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通过地理知识我们可以了解到,地磁的南北极与地球的南北极相反,而传统的司南则是利用地磁效应制作出来的,某种程度上说,指南针它其实就是地磁场的方向显示。

在当前我们使用的指南针它就是电子罗盘的一种,但是它是电子罗盘中基于霍尔效应的磁传感器,通过测量磁场的方向来进行道路指南。

霍尔效应是电磁效应的一种。当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。电流方向、磁场方向、电场方向满足左手定则,所以当已知电流方向,手机又测得附加电场方向,就可以算出磁场方向。在电流和磁场一定时,霍尔效应的强弱与导体在磁场中的方位有关,导体与磁场的夹角越大,霍尔效应越强。

由于我们的手机不单单平行于地面使用,所以,还需要在三维空间内找到地球磁场的方向。因此,目前手机的电子罗盘基本都是三轴的,即结合重力加速度传感器,在三维空间内测算出磁场方向。

虽然在当前手机大多会携带GPS定位功能,但是因为人类的信号更多的覆盖在城市林立的地方,因此如果人类进入大山中卫星信号的微弱将会让手机失去导航方向,但是因为地磁场的无处不在,因此电子罗盘它是人类在迷失方向且没有GPS的帮助后可以借助的PlanB。

另外,如果人类处于静止或是缓慢移动的状态,GPS更多的是判断人类所在的位置,并不能指示方向,打开导航地图会发现你所在位置显示是一个小圆点。而装有电子罗盘的手机,圆点周围则会显示箭头,可随着手机的方位旋转。因此,电子罗盘并不是可有可无的传感器,它是GPS定位的重要补充。

但是虽然可以借用地磁场的电子罗盘的功能比较强劲,但是因为它是依附于磁场的影响的,当人类所处地区存在的磁场不止一个时,电子罗盘将会因为磁场的复杂性而出现絮乱,如果想要回复正常的话,那就需要通过传感器捕捉电子罗盘运动并记录各个磁场的数据的方式来使其恢复正常。以上就是电子罗盘的指南原理以及它的优点。

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