一体化高斯计系统及一体化高斯计技术领域
本发明涉及一种高斯计，特别涉及一种体积小且精度高的一体化高斯计，属于测
量器械领域。
背景技术
霍尔效应是指，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电
子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产
生电势差。霍尔元件则是根据该原理设计研制的电子器件，其设有4个引脚，其中一对为电
源输入，另外一对为电压输出。使用时要求电源输入的一组为恒流源或者恒压源，确保基准
电压稳定。在非饱和阶段，霍尔电势差会随着磁场强弱而高低变化，也就是说当霍尔元件中
电源输入端电压或电路恒定时，输出电压会随着磁场强度变化而变化，并呈现出线性变化
状态。高斯计正是利用霍尔元件在非饱和阶段的随着磁场变化而线性变化的特点，所制成
的磁感应强度测试仪器。
目前，市售高斯计均采用探头和主机分离的方式，探头部分的与主机通过电缆相
连接。使用时，将主机放置在方便观察的位置，然后手持探头进行测量。为了方便使用，探头
电缆长度会设计得很长，每次使用前后对电缆的整理会对其造成损伤，长此以往，线路中阻
抗变化必然会影响到测量精度。
另外，由于探头和主机分离，因此在探头制作工艺上相对谨慎，把霍尔元件包裹得
十分严密，霍尔元件的位置无法观察到，也就增加了使用者的操作难度，造成测量误差的概
率增大。
最后，市售高斯计专门设计独立的恒流源或恒压源为霍尔元件供电，然后再用单
片机对霍尔元件的输出电压进行采集运算后显示，由于存在较多组件，制造成本上存在一
定压力，导致市场售价较高。
申请号为CN201410608241.4的发明专利公开了一种利用单片机组成的高斯计，包
括供电系统、单片机、电压显示装置和依次电连接的磁感应装置、电压基准集成电路和电压
调节器，其中的电压显示装置分别与磁感应装置和电压基准集成电路电连接，磁感应装置
还电连接有供电系统。该高斯计存在以下明显缺陷：1、仅能模拟电压值，不能真实反映出磁
感应强度，而真实反映出磁感应强度是在实际使用中所必须的；2、用电压表进行显示，其测
量了结果具有很大偏差；3、从本领域专业角度来看，该专利申请的技术方案完全是对一些
功能模块的简单堆砌，这样的堆砌没有任何的实用价值，这些功能模块本身达不到磁感应
测量的基本要求，堆砌出来的技术方案也无法称之为高斯计；4、功能模块多，不能在机构上
缩减成本。
发明内容
针对现有技术中高斯计存在的上述问题，本发明提供一种一体化高斯计系统及一
体化高斯计。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种一体化高斯计系统，包括显示模块、按键模块、电池模块、霍尔元
件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机，所述数模转换模块AD与霍尔
元件相连，用于为霍尔元件提供基础电压，起到恒流源或者恒压源的作用，所述模数转换模
块DA与霍尔元件相连，用于采集霍尔元件在磁场中的数据，所述电池模块与单片机相连，用
于为单片机供电，所述显示模块与单片机相连，用于对外显示数据，所述按键模块与单片机
相连，用于向单片机发出控制指令。
本发明还提供一种基于上述一体化高斯计系统的一体化高斯计，包括线路板，所
述线路板的一端为固定设置有霍尔元件的探头，另一端为固定设置有包括模数转换模块DA
和数模转换模块AD的单片机的手柄，且设置有单片机的这一端套设于外壳内，所述外壳上
设置有包括显示屏和按键的人机交互界面。
作为本发明的进一步改进，所述霍尔元件的外部用透明灌封胶进行保护。
作为本发明的进一步改进，所述按键包括HOLD键，所述HOLD键用于锁定显示结果。
作为本发明的进一步改进，用于装配霍尔元件的线路板部分与用于装配单片机的
线路板部分为一体成型的PCB板。
作为本发明的进一步改进，在装配霍尔元件的线路板部分还设置有用于读取长度
信息的刻度标记。
本发明的有益效果如下：
1、本发明利用单片机自身的集成度和精度优势，在不降低产品性能的同时，大大
的降低了电路复杂度和制造成本并增加了产品可靠性。
2、由于线路结构大大简化，体积也能够减小很多，和传统的高斯计相比，体积仅有
原来的探头手柄大小。探头的敏感点位置就是霍尔元件的几何中心，通过透明灌封胶可以
清楚的看到霍尔元件中心，因此能够避免测试位置不准确出现的误差。
3、本发明中高斯计按键的设置中，专门设有HOLD键，能够锁定显示，保证测试点结
果准确的显示。
4、霍尔元件装配在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻
抗、导线损伤造成的信号损失；FR-4.0印制线路板作为探头，具有很好的强度与韧性，也增
加了探头的机械抗性。
附图说明
图1是本发明一体化高斯计系统的模块结构图；
图2是本发明一体化高斯计的外部结构示意图；
图3是本发明一体化高斯计的内部结构示意图。
图中：1、霍尔元件；2、透明灌封胶；3、线路板；4、单片机；5、按键；5.1、HOLD键；6、显
示屏；7、外壳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明的一体化高斯计系统的模块结构如图1所示，包括显示模块、按键模块、电
池模块、霍尔元件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机。数模转换模块
AD与霍尔元件相连，用于为霍尔元件提供基础电压，起到恒流源或者恒压源的作用；模数转
换模块DA与霍尔元件相连，用于采集霍尔元件在磁场中的数据；电池模块与单片机相连，用
于为单片机供电，能够实现本发明目的所有电池类型都可设置为电池模块，本发明中优选
为如图1所示的内置锂电池；显示模块与单片机相连，用于对外显示数据；按键模块与单片
机相连，用于向单片机发出控制指令，能够实现本发明目的所有显示装置和按键装置都可
设置为显示模块和按键模块，本发明中显示模块优选为OLED显示屏，本发明中按键模块优
选为普通揿钮式按键。
本发明一种基于上述一体化高斯计系统的一体化高斯计的结构如图2和图3所示。
该一体化高斯计包括线路板3，线路板3的一端为固定设置有霍尔元件1的探头，另一端为固
定设置有包括模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机4的手柄，且设置有单片机4的这
一端套设于外壳7内。外壳7上设置有包括显示屏6和按键5的人机交互界面。本发明采用兼
有模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机，分别对霍尔元件进行供电和采样。数模转
换模块起到恒流源或者恒压源的作用，为霍尔元件提供基础电压。模数转换模块则负责采
集霍尔元件在磁场中数据。该方案利用单片机的数模转换模块，具有足够的精度，因此可以
删除外部的恒流源或者恒压源模块的设计，节省出不少线路板面积。这个设计不但节约了
物料成本，还降低了出现故障的可能性，提高了设计的可靠性。由于线路板面积的减小，可
以将主板设计进探头手柄中，为一体化高斯计提供了充分的设计基础。本发明利用单片机
自身的集成度和精度优势，在不降低产品性能的同时，大大的降低了电路复杂度和制造成
本并增加了产品可靠性；由于线路结构大大简化，体积也能够减小很多，和传统的高斯计相
比，体积仅有原来的探头手柄大小。
针对现有技术中由于霍尔元件被严密包裹而导致其位置无法观察的问题，本发明
在霍尔元件1的外部用透明灌封胶2进行保护。这一设计使霍尔元件1即能得到有效保护，又
能便于操作者观察其位置。探头的敏感点位置就是霍尔元件的几何中心，通过透明灌封胶
可以清楚的看到霍尔元件中心，因此能够避免测试位置不准确出现的误差。
应当理解，凡能够实现本发明目的的不同类型的按键、不同功能的按键、不同数量
的按键都可设置为本发明中的按键5。作为本发明的优选实施方式，图2中仅示例出设置两
个揿钮式按键的情况。这两个按键的功能分别设定为开关键和用于锁定显示结果的HOLD键
5.1。HOLD键能够锁定显示，保证测试点结果准确的显示。
装配霍尔元件1的线路板3部分与用于装配单片机4的线路板3部分可以是固定相
连的相互独立线路板，线路板可以是单面板、双面板、多层板等，可以是FPC板、PCB板等，凡
能够实现本发明目的的线路板都可以用于本发明的技术方案中。作为本发明的优选实施方
式，用于装配霍尔元件1的线路板3部分与用于装配单片机4的线路板3部分选用一体成型的
PCB板。霍尔元件、单片机及其外围电路装配在同一块线路板上，组成了高斯计的核心部分，
另外还有显示屏、按键等部分构成了人机交互的界面。霍尔元件装配在与主板相同的PCB
上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号损失。霍尔元件装配
在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号
损失。探头部分的线路板优选为FR-4.0印制线路板，FR-4.0印制线路板具有很好的强度与
韧性，也增加了探头的机械抗性。
作为本发明的优选实施方式，在装配霍尔元件1的线路板3部分还可以设置用于读
取长度信息的刻度标记。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。