磁共振成像（MRI）的发展提升了诊断能力，接着，增加了细胞水平治疗身体疾病数，zui明显的可能就是癌症。作为种诊断方法，MRI继续发展，但是段时间以来，这种发展已与基础的发展同步，尤其是图像采集。

　　 虽然MRI扫描自20世纪70年代初以来不断进步，但其应用却始于40年代中期。在这个时间前后，有两个立的研究小组，它们分别属于哈佛大学和斯坦福大学，他们都发现了后来*的核磁共振现象。不久以后，毕业于英国牛津大学的Bernard Rollin博士，组装了很可能是zui早的NMR光谱仪实例。到50年代初该发现得到进步发展，出现了分辨率的NMR光谱仪，这时在化学和生化领域，它被认为是种潜在有用的工具。通过努力提成像分辨率终于打开了它在诊断领域的应用大门，MRI扫描开始平行于NMR自发展。

　　它已经脱离了个足以躺下名患者的平台的传统形象，而在不知不觉中演变成个大的、圆形的机器，就像个巨大的感应器，这时看不出MRI扫描是如何开展的。

　　NMR/MRI 光谱仪的个关键原理是软组织内细胞运动所产生的微弱磁场。这种运动是细胞在移位后的重排。而移位是由细胞接触强磁场所致。细胞自身的重排速度取决于其结构和状态，而出它们产生的微弱的磁场所采用的分辨率决定了机器的总体分辨率。

　　磁场产生的细胞激发水平是决定MRI扫描仪功效的关键要素，所以磁场与所产生的细胞重排样关键。现在有许多公司研制MRI扫描仪，其中很多都是*的企业，不过有趣的是，它们主要依赖其他公司的团队开发和提供这些仪器上的配套传感器解决方案。

　　LEM就是其中的家，它是的电量参数测量解决方案提供商。由于MRI扫描仪的应用，越来越迫切地需要提它们的分辨率。这只能通过精细的磁场调节来实现，而这反过来又在大程度上取决于测量和用来产生磁场的电流的能力。

　　段时间以来，这个领域采用的基于霍尔效应电流传感器，但是现在这项在这个领域内存在明显不足，尤其是方面。LEM受该领域家客户所托研发所需的种电流传感器，为其改善现有能，提供。LEM花了近7个月时间改良现有使其这家客户要求，zui终研发成功的这款电流传感器是当前市面上能zui的。

　　LEM研发的解决方案是种双轴磁通门闭环传感器，即的HPCT，将其工作原理与应用普遍的霍尔效应相比，这种可能有用。

　　霍尔效应于1879年由美国物理学家Edwin Herbert Hall 发现，那时他就读于位于巴尔的摩的John Hopkins 大学。霍尔效应由对穿过磁通密度的运动电荷起作用的洛伦兹力产生，F=q.（VXB）。向磁场中薄的半导体箔片施加个电流。电流的运动载流子在外磁通密度B产生的洛伦兹力的作用下发生垂直于电流方向的偏移。这种偏移导致多的载流子在导体的端聚集，从而在导体两端形成个电势差，这就是霍尔电压。

　　霍尔效应的某些元素与温度相关，尤其是霍尔元件的霍尔系数以及失调电压。因此，采用霍尔效应的电流传感器都必须提供温度补偿。

　　霍尔效应zui简单实用的应用是开环传感器，它提供了体积zui小、质量zui轻、成本zui低的电流测量解决方案，同时功耗也低。

 [开环霍尔效应传感器工作原理]

　　如图1所示，这种传感器由个用于产生磁场的载流导体组成。磁场用个开有气隙的磁芯聚磁。气隙内的个霍尔元件用于感应磁通密度。采用电流和差分放大，其组件通常集成在传感器内。在用于产生磁路的材料的磁滞回线（B-H loop）的线区内，磁通密度B始终与初电流Ip成正比，霍尔电压VH与磁通密度B成正比。 因此，霍尔元件的输出与初电流及失调霍尔电压Vo成正比。

[标题：闭环霍尔效应电流传感器工作原理]

　　开环传感器可以测量直流、交流和复杂电流波形，同时还提供电流。正如上文提及的，其优点是成本低、体积小、功耗低。同时，它们在测量大电流（>300A）方面尤其有优势。不过，开环传感器有局限，例如磁路中的磁损耗导致的响应时间长及带宽不足、与温度相关的增益漂移相对较大。

　　相比之下，闭环传感器，也叫霍尔效应补偿式或“零磁通式”传感器，它利用霍尔元件电压在次线圈中产生个补偿电流，从而使总磁通量等于零（图2 ）。换而言之，次电流Is产生的磁通量与初电流产生的磁通量相同，不过方向相反。

　　在零磁通条件下运行霍尔元件消除随温度变化的增益漂移，此外，这种结构还具备个好处，就是次绕组在较频率下起电流变压器的作用，这样就显著扩大了带宽并缩短了传感器的响应时间。

　　当磁通量等于零时，磁势（安培匝数）等于零，相应的，次电流Is是初电流Ip 的映射。闭环传感器的优点包括的和良好的线度，响应时间，主要不足是次电源电流消耗大，因为它必须提供补偿电流和偏置电流。

　　在规格要求严格的特定应用场合，例如非线误差、低噪或低的与温度相关的失调漂移等，这时霍尔效应电流传感器不再适用。为了这些要求，LEM研发了双轴磁通门闭环传感器（HPCT），它可以提供和稳定均的直流和交流电流测量，同时消除初端注入的噪声。

[标题：HPCT传感器工作原理]

　　图3详细说明了其工作原理。该传感器包括个由三个磁芯（C1、C2和C3,）以及初绕组（Wp1）和次绕组（Ws1 - Ws4）组成的电流测量头，如图所示。通过将次电流Ic注入次绕组Ws2中实现闭环补偿。Ws2后半段线圈与3个磁芯进行磁耦合，并与测量电阻Rm串联，从而产生个输出电压。

　　对于较频率范围，次电流由两个次线圈（Ws1和Ws2）之间产生的变压器效应产生。对于较低频率范围（包括直流），传感器起闭环磁通门传感器的作用，此时绕组Ws3和 Ws4用作磁通门感应线圈。

　　由于磁通门已经普及了段时间，所以LEM可以采用这种并加以改良。zui终研发的传感器，温度失调漂移低，时间稳定。的线度、的输出噪声提了HPCT的和分辨率，而大测量带宽（直流到200kHz，-3dB）了该传感器的应用领域。

　　事实上，除了用于成像系统的梯度放大器上电流以外，HPCT同样适用于其他需要测量的场合，如电流调节电源内的反馈测量、试验台电源分析校准设备以及实验室与计量仪器的电流测量。

　　目前，该类传感器的工作温度范围相对狭窄（般为+10C 至 +50C）。不过LEM确信以后会证明，这项用于发展HPCT传感器的对MRI扫描前景的意义与霍尔效应传感器对它的推出的意义样重大，同时还会进步拓展到许多至今尚未预料到的应用领域。