磁共振(zhen)成像（MRI）的(de)發(fa)展提(ti)升了(le)診(zhen)斷(duan)能(neng)力(li)，接(jie)著，增(zeng)加(jia)了(le)細(xi)胞(bao)水平治療(liao)身體疾病(bing)數(shu)，zui明(ming)顯(xian)的(de)可(ke)能(neng)就(jiu)是(shi)癌癥(zheng)。作為種診(zhen)斷(duan)方法，MRI繼(ji)續(xu)發(fa)展，但是段(duan)時間以(yi)來(lai)，這種(zhong)發展已(yi)與(yu)基礎(chu)的(de)發(fa)展同步(bu)，尤其(qi)是圖(tu)像(xiang)采(cai)集。

　　 雖(sui)然(ran)MRI掃(sao)描自(zi)20世(shi)紀(ji)70年代初以(yi)來(lai)不(bu)斷(duan)進(jin)步(bu)，但其應(ying)用(yong)卻始(shi)於(yu)40年代中期(qi)。在這(zhe)個時間前後(hou)，有(you)兩(liang)個立的(de)研究小組(zu)，它(ta)們分(fen)別屬(shu)於(yu)哈佛(fo)大(da)學(xue)和斯(si)坦福(fu)大學(xue)，他(ta)們都(dou)發(fa)現(xian)了(le)後(hou)來(lai)*的(de)核(he)磁共(gong)振(zhen)現(xian)象(xiang)。不(bu)久以(yi)後(hou)，畢(bi)業(ye)於(yu)英國(guo)牛津(jin)大(da)學(xue)的(de)Bernard Rollin博士(shi)，組(zu)裝了(le)很(hen)可(ke)能(neng)是(shi)zui早(zao)的(de)NMR光譜(pu)儀(yi)實(shi)例。到50年代初該(gai)發(fa)現(xian)得到進(jin)步(bu)發展，出現(xian)了(le)分(fen)辨率的(de)NMR光譜(pu)儀(yi)，這時在(zai)化(hua)學(xue)和生化(hua)領(ling)域(yu)，它(ta)被認為是種(zhong)潛在(zai)有(you)用的(de)工具。通過(guo)努力(li)提(ti)成像分辨率終(zhong)於(yu)打(da)開(kai)了(le)它(ta)在診(zhen)斷(duan)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)大(da)門(men)，MRI掃(sao)描開(kai)始平行(xing)於(yu)NMR自(zi)發(fa)展。

　　它(ta)已(yi)經(jing)脫離了(le)個足(zu)以(yi)躺(tang)下名(ming)患者的(de)平臺的(de)傳(chuan)統形(xing)象(xiang)，而在(zai)不(bu)知(zhi)不(bu)覺(jiao)中(zhong)演變成個大(da)的(de)、圓形(xing)的(de)機(ji)器，就(jiu)像(xiang)個巨(ju)大(da)的(de)感(gan)應(ying)器，這時看(kan)不(bu)出MRI掃(sao)描是(shi)如何開展的(de)。

　　NMR/MRI 光譜(pu)儀(yi)的(de)個關(guan)鍵(jian)原理是(shi)軟(ruan)組(zu)織(zhi)內(nei)細(xi)胞(bao)運(yun)動所產生的(de)微(wei)弱(ruo)磁(ci)場。這(zhe)種(zhong)運(yun)動是細(xi)胞(bao)在移(yi)位後(hou)的(de)重(zhong)排(pai)。而移位是由(you)細(xi)胞(bao)接(jie)觸(chu)強磁(ci)場(chang)所(suo)致。細(xi)胞(bao)自(zi)身的(de)重(zhong)排(pai)速度(du)取(qu)決(jue)於(yu)其(qi)結構和狀(zhuang)態(tai)，而(er)出它(ta)們產生的(de)微(wei)弱(ruo)的(de)磁(ci)場(chang)所(suo)采(cai)用的(de)分(fen)辨率決(jue)定(ding)了(le)機(ji)器的(de)總體分辨率。

　　磁場(chang)產生的(de)細(xi)胞(bao)激(ji)發(fa)水平是決(jue)定(ding)MRI掃(sao)描儀(yi)功(gong)效的(de)關(guan)鍵(jian)要素(su)，所(suo)以(yi)磁(ci)場與(yu)所產生的(de)細(xi)胞(bao)重(zhong)排(pai)樣關(guan)鍵(jian)。現(xian)在有(you)許(xu)多(duo)公司研制MRI掃(sao)描儀(yi)，其中(zhong)很(hen)多(duo)都(dou)是(shi)*的(de)企業，不(bu)過有(you)趣的(de)是(shi)，它(ta)們主要依(yi)賴其(qi)他(ta)公司的(de)團(tuan)隊(dui)開發(fa)和提(ti)供(gong)這些儀(yi)器上的(de)配套傳(chuan)感(gan)器解(jie)決(jue)方案(an)。

　　LEM就(jiu)是(shi)其(qi)中的(de)家(jia)，它(ta)是的(de)電量參(can)數(shu)測量解(jie)決(jue)方案(an)提(ti)供(gong)商。由於(yu)MRI掃(sao)描儀(yi)的(de)應(ying)用(yong)，越(yue)來(lai)越迫(po)切(qie)地(di)需要提(ti)它(ta)們的(de)分(fen)辨率。這只(zhi)能(neng)通過(guo)精(jing)細(xi)的(de)磁(ci)場(chang)調(tiao)節(jie)來(lai)實(shi)現(xian)，而這(zhe)反(fan)過來(lai)又在(zai)大程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)測(ce)量和用(yong)來(lai)產生磁(ci)場的(de)電流的(de)能(neng)力(li)。

　　段(duan)時間以(yi)來(lai)，這個領(ling)域(yu)采(cai)用的(de)基(ji)於(yu)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)電流傳(chuan)感(gan)器，但是現(xian)在這(zhe)項在這個領(ling)域(yu)內存(cun)在(zai)明(ming)顯(xian)不(bu)足(zu)，尤其(qi)是方面(mian)。LEM受該領(ling)域(yu)家(jia)客(ke)戶所托(tuo)研發(fa)所(suo)需的(de)種(zhong)電流傳(chuan)感(gan)器，為其改(gai)善(shan)現(xian)有(you)能(neng)，提(ti)供(gong)。LEM花了(le)近(jin)7個月(yue)時間改(gai)良(liang)現(xian)有(you)使(shi)其(qi)這家(jia)客(ke)戶要求，zui終(zhong)研發(fa)成功(gong)的(de)這(zhe)款(kuan)電流傳(chuan)感(gan)器是當(dang)前市面(mian)上能(neng)zui的(de)。

　　LEM研發(fa)的(de)解(jie)決(jue)方案(an)是(shi)種雙(shuang)軸(zhou)磁(ci)通門(men)閉(bi)環傳(chuan)感(gan)器，即的(de)HPCT，將(jiang)其(qi)工作(zuo)原理與(yu)應(ying)用(yong)普(pu)遍的(de)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)相比(bi)，這種(zhong)可(ke)能(neng)有(you)用。

　　霍爾(er)效(xiao)應(ying)於(yu)1879年由美(mei)國物(wu)理學(xue)家(jia)Edwin Herbert Hall 發(fa)現(xian)，那時他(ta)就(jiu)讀(du)於(yu)位於(yu)巴爾(er)的(de)摩的(de)John Hopkins 大(da)學(xue)。霍爾(er)效(xiao)應(ying)由(you)對(dui)穿(chuan)過磁(ci)通密(mi)度(du)的(de)運(yun)動電荷起作(zuo)用(yong)的(de)洛(luo)倫(lun)茲(zi)力產生，F=q.（VXB）。向(xiang)磁(ci)場(chang)中(zhong)薄(bo)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)箔(bo)片施(shi)加個電流。電流的(de)運(yun)動載流子在(zai)外磁(ci)通密(mi)度(du)B產生的(de)洛(luo)倫(lun)茲(zi)力的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)發(fa)生垂(chui)直(zhi)於(yu)電流方向(xiang)的(de)偏移(yi)。這(zhe)種偏移(yi)導(dao)致多(duo)的(de)載(zai)流子在(zai)導(dao)體(ti)的(de)端(duan)聚集(ji)，從而(er)在導(dao)體(ti)兩(liang)端(duan)形成個電勢差(cha)，這就(jiu)是(shi)霍(huo)爾(er)電壓(ya)。

　　霍爾(er)效(xiao)應(ying)的(de)某(mou)些(xie)元(yuan)素(su)與(yu)溫(wen)度(du)相關(guan)，尤(you)其(qi)是(shi)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)的(de)霍(huo)爾(er)系(xi)數(shu)以(yi)及(ji)失調(tiao)電壓(ya)。因此(ci)，采(cai)用霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)的(de)電流傳(chuan)感(gan)器都(dou)必須(xu)提(ti)供(gong)溫(wen)度(du)補償(chang)。

　　霍爾(er)效(xiao)應(ying)zui簡(jian)單(dan)實(shi)用(yong)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)開(kai)環傳(chuan)感(gan)器，它(ta)提(ti)供(gong)了(le)體(ti)積zui小、質(zhi)量zui輕(qing)、成本zui低的(de)電流測量解(jie)決(jue)方案(an)，同時功(gong)耗(hao)也低(di)。

 [開(kai)環霍爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器工作(zuo)原理]

　　如圖(tu)1所(suo)示(shi)，這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器由個用(yong)於(yu)產生磁(ci)場的(de)載(zai)流導(dao)體(ti)組(zu)成。磁場用個開(kai)有(you)氣(qi)隙(xi)的(de)磁(ci)芯聚磁(ci)。氣(qi)隙(xi)內的(de)個霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)用(yong)於(yu)感(gan)應(ying)磁(ci)通密(mi)度(du)。采(cai)用電流和差(cha)分放大(da)，其(qi)組(zu)件(jian)通常(chang)集成在傳(chuan)感(gan)器內。在(zai)用(yong)於(yu)產生磁(ci)路的(de)材料(liao)的(de)磁(ci)滯(zhi)回線（B-H loop）的(de)線區內，磁(ci)通密(mi)度(du)B始(shi)終(zhong)與(yu)初電流Ip成正比(bi)，霍爾(er)電壓(ya)VH與(yu)磁通密(mi)度(du)B成正比(bi)。 因此(ci)，霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)的(de)輸(shu)出與(yu)初電流及(ji)失調(tiao)霍(huo)爾(er)電壓(ya)Vo成正比(bi)。

[標(biao)題(ti)：閉(bi)環霍爾(er)效(xiao)應(ying)電流傳(chuan)感(gan)器工作(zuo)原理]

　　開(kai)環傳(chuan)感(gan)器可(ke)以(yi)測(ce)量直(zhi)流、交流和復(fu)雜(za)電流波形(xing)，同時還(hai)提(ti)供(gong)電流。正如上文提(ti)及(ji)的(de)，其(qi)優(you)點是成本低、體(ti)積小、功(gong)耗(hao)低(di)。同時，它(ta)們在(zai)測(ce)量大(da)電流（>300A）方面(mian)尤其(qi)有(you)優(you)勢。不(bu)過，開環傳(chuan)感(gan)器有(you)局(ju)限(xian)，例如磁路中的(de)磁(ci)損(sun)耗(hao)導(dao)致的(de)響(xiang)應(ying)時間長及(ji)帶寬不(bu)足(zu)、與(yu)溫(wen)度(du)相關(guan)的(de)增(zeng)益漂移相對(dui)較大。

　　相比(bi)之下(xia)，閉(bi)環傳(chuan)感(gan)器，也叫(jiao)霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)補償(chang)式或“零(ling)磁通式”傳(chuan)感(gan)器，它(ta)利用(yong)霍(huo)爾(er)元(yuan)件(jian)電壓(ya)在次線圈(quan)中(zhong)產生個補償(chang)電流，從而(er)使(shi)總磁通量等(deng)於(yu)零(ling)（圖(tu)2 ）。換(huan)而(er)言(yan)之(zhi)，次電流Is產生的(de)磁(ci)通量與(yu)初電流產生的(de)磁(ci)通量相同，不(bu)過方向(xiang)相反(fan)。

　　在零(ling)磁通條(tiao)件(jian)下(xia)運(yun)行(xing)霍爾(er)元(yuan)件(jian)消(xiao)除(chu)隨(sui)溫(wen)度(du)變化的(de)增(zeng)益漂移，此(ci)外，這(zhe)種(zhong)結構還具備個好(hao)處(chu)，就(jiu)是(shi)次繞組(zu)在(zai)較頻率下起電流變壓(ya)器的(de)作(zuo)用(yong)，這(zhe)樣就(jiu)顯(xian)著擴大了(le)帶寬並(bing)縮(suo)短(duan)了(le)傳(chuan)感(gan)器的(de)響(xiang)應(ying)時間。

　　當(dang)磁(ci)通量等(deng)於(yu)零(ling)時，磁(ci)勢(shi)（安(an)培匝(za)數(shu)）等於(yu)零(ling)，相應(ying)的(de)，次電流Is是初(chu)電流Ip 的(de)映射(she)。閉(bi)環傳(chuan)感(gan)器的(de)優(you)點包括的(de)和良(liang)好(hao)的(de)線度(du)，響(xiang)應(ying)時間，主要不(bu)足(zu)是次電源(yuan)電流消(xiao)耗(hao)大(da)，因(yin)為它(ta)必須(xu)提(ti)供(gong)補償(chang)電流和偏置(zhi)電流。

　　在規(gui)格(ge)要求嚴(yan)格(ge)的(de)特定應(ying)用(yong)場(chang)合，例如非線誤(wu)差(cha)、低噪(zao)或低(di)的(de)與(yu)溫(wen)度(du)相關(guan)的(de)失(shi)調(tiao)漂(piao)移等，這時霍(huo)爾(er)效(xiao)應(ying)電流傳(chuan)感(gan)器不(bu)再適用。為了(le)這(zhe)些要求，LEM研發(fa)了(le)雙(shuang)軸(zhou)磁(ci)通門(men)閉(bi)環傳(chuan)感(gan)器（HPCT），它(ta)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)和穩定(ding)均的(de)直(zhi)流和交流電流測量，同時消(xiao)除(chu)初(chu)端(duan)註入的(de)噪(zao)聲。

[標(biao)題(ti)：HPCT傳(chuan)感(gan)器工作(zuo)原理]

　　圖(tu)3詳(xiang)細(xi)說明(ming)了(le)其(qi)工作(zuo)原理。該(gai)傳(chuan)感(gan)器包括(kuo)個由(you)三(san)個磁(ci)芯（C1、C2和C3,）以(yi)及(ji)初繞組(zu)（Wp1）和次繞組(zu)（Ws1 - Ws4）組(zu)成的(de)電流測量頭(tou)，如圖(tu)所(suo)示(shi)。通過(guo)將次電流Ic註入次繞組(zu)Ws2中(zhong)實(shi)現(xian)閉(bi)環補償(chang)。Ws2後(hou)半段線圈(quan)與(yu)3個磁(ci)芯進(jin)行(xing)磁耦(ou)合，並(bing)與(yu)測量電阻(zu)Rm串聯，從而(er)產生個輸(shu)出電壓(ya)。

　　對(dui)於(yu)較頻率範圍，次電流由兩(liang)個次線圈(quan)（Ws1和Ws2）之(zhi)間產生的(de)變壓(ya)器效應(ying)產生。對(dui)於(yu)較低頻率範圍（包括(kuo)直(zhi)流），傳(chuan)感(gan)器起閉(bi)環磁通門(men)傳(chuan)感(gan)器的(de)作(zuo)用(yong)，此(ci)時繞組(zu)Ws3和 Ws4用(yong)作(zuo)磁通門(men)感(gan)應(ying)線圈(quan)。

　　由(you)於(yu)磁(ci)通門(men)已(yi)經(jing)普(pu)及(ji)了(le)段(duan)時間，所(suo)以(yi)LEM可(ke)以(yi)采(cai)用這(zhe)種(zhong)並(bing)加以(yi)改(gai)良(liang)。zui終(zhong)研發(fa)的(de)傳(chuan)感(gan)器，溫(wen)度(du)失(shi)調(tiao)漂(piao)移低，時間穩定(ding)。的(de)線度(du)、的(de)輸(shu)出噪(zao)聲提(ti)了(le)HPCT的(de)和分(fen)辨率，而大(da)測量帶寬（直(zhi)流到200kHz，-3dB）了(le)該(gai)傳(chuan)感(gan)器的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。

　　事(shi)實(shi)上(shang)，除了(le)用(yong)於(yu)成像系(xi)統的(de)梯(ti)度(du)放大(da)器上電流以(yi)外，HPCT同樣適用於(yu)其(qi)他(ta)需要測(ce)量的(de)場(chang)合，如電流調(tiao)節(jie)電源(yuan)內的(de)反(fan)饋測量、試驗(yan)臺電源(yuan)分析校(xiao)準(zhun)設(she)備(bei)以(yi)及(ji)實(shi)驗(yan)室與(yu)計(ji)量儀(yi)器的(de)電流測量。

　　目(mu)前，該類傳(chuan)感(gan)器的(de)工作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍相對(dui)狹(xia)窄(zhai)（般為+10C 至 +50C）。不(bu)過LEM確信(xin)以(yi)後(hou)會(hui)證(zheng)明(ming)，這項用於(yu)發(fa)展HPCT傳(chuan)感(gan)器的(de)對(dui)MRI掃(sao)描前景的(de)意(yi)義(yi)與(yu)霍爾(er)效(xiao)應(ying)傳(chuan)感(gan)器對(dui)它(ta)的(de)推(tui)出的(de)意(yi)義(yi)樣重(zhong)大(da)，同時還(hai)會(hui)進(jin)步(bu)拓(tuo)展到許(xu)多(duo)至(zhi)今尚(shang)未(wei)預料(liao)到的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。