气相色谱是常用的分析仪器，主要是利用物质的物理化学性质差异，对多组分混合物进行分离和测定，目前作为有机定量分析方法中最重要的分支，在石油化工、医药工业、食品安全和环境监测等方面具有广泛的应用。作为精密仪器而言，在气相色谱的仪器实现中，仪器需要接受光、声、热、电、磁等多种信号，因此需要安装多种多样的传感器，用以将各种信息转化为电信号，从而进行仪器各种功能的实现，并输出响应的结果。

气相色谱中常用的传感器有十多种，主要有温度传感器、压力传感器、流量传感器等，其原理各不相同，本文主要介绍有关磁传感器的原理和应用场景等内容。

1 传感器概述

根据国家标准《GB/T 7665-2005 传感器通用术语》的定义，传感器（transducer/sensor）指“能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。其中，敏感元件（sensing element)，指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件（transducing element)，指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

2 磁传感器工作原理

2.1 电磁感应与洛伦兹力

说明：本小结内容参考书籍《传感器与智能时代》。

磁性是物质的基本属性之一，同时，电磁之间有着密切的关联，我们可以直接通过电和磁的相互作用来实现对磁场的感知，并以电信号输出。较为熟知的电磁之间的关系是英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)的电磁感应定律：当一个线圈所处的磁场环境发生变化时，将会伴随有感应电流的产生。因此，可以通过感应电流来对变化的磁场进行感知。另外，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹(Hendrik Lorentz)证实了运动的电荷在磁场中会受到洛伦兹力_{（洛伦兹力，电磁学名词，指运动电荷在磁场中所受到的力，即磁场对运动电荷的作用力。）}的作用。因此，可以借助运动电荷受力的特点来探测恒定的磁场。言而总之，只要存在相互作用，就可以被感知和测量。

2.2 霍尔效应

霍尔效应就是静电力和洛伦兹力对电流产生作用的一种现象，可以用来实现对磁场的测量。霍尔效应（Hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载流子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力。_{（摘自百度百科）}

说明：图片来源自网络，V_H即为霍尔电压

利用霍尔效应可以制成霍尔元件。按照霍尔元件的功能可分为霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。霍尔线性器件有霍尔式微位移传感器等；霍尔开关器件有霍尔式转速传感器、霍尔开关等。例如手机壳的翻盖亮屏，以及翻盖保护壳的智能唤醒，就是利用了霍尔元件。

2.3 霍尔开关

开关型的霍尔元件，分为三个小类型：单极霍尔元件、全极霍尔元件、双极锁存霍尔元件。

单极霍尔元件指的是只感应一个磁极的霍尔，一般是插件封装的只感应S极。即S极的磁铁靠近霍尔元件时，霍尔元件产生高低电平的变化，N极靠近的时候，是不感应的。全极霍尔元件可以感应两个磁铁，即N和S任意一个磁极靠近霍尔元件时，霍尔元件都会产生高低电平的变化。双极锁存霍尔元件，需要N和S两个磁铁交替接近霍尔元件才能产生高低电平的切换，即一个磁极靠近再离开后继续保持开的状态，需要另外一个磁铁靠近才能切换成关的状态。

以霍尔开关CC6102R为例，其原理框图如下：

CC6102R 包含稳压输出模块，霍尔薄片，信号放大模块，动态失调消除模块、带有限流保护的功率输出级和内置的上拉电阻。当磁场北极靠近芯片CC6102RTO标识面，磁场强度达到阈值时，功率管导通，输出低电平。当磁场南极靠近芯片CC6102RTO标识面，磁场强度达到阈值时，功率管截止，输出高电平。

2.4 接近开关/磁控开关/感应开关等

接近开关/磁控开关/感应开关也是气相色谱中常用的磁传感器之一。

开关主要由感应器_（_干簧管_）和触发器_{（永久磁铁）}两部分组成；感应部分由磁簧开关_（干_{簧管或者舌簧管，其构造是在充满惰性气体的密封玻璃管内封装2个或2个以上金属簧片}_；_{根据舌簧触点的构造不同，舌簧管可分为常开、常闭、转换三种类型。}_）经引线连接、定型封装而成；触发器部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶或合金壳体内。当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的接通与断开，从而感应物体位置的变化；它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。

3 气相色谱中磁传感器应用场景

3.1 霍尔开关的应用

霍尔开关常用在气相色谱仪的液体自动进样器上，液体自动进样器存在多个霍尔开关用以判断机械部件的行程和位置，如进样器底盘、样品盘、注射机构和进样塔门的开合处等。

例如，液体自动进样器的底盘设计有包含了磁铁和弹簧的支柱；当安装在固定位置时，支柱被进样口外围的凸起压下，触发霍尔开关，仪器借以判断液体自动进样器的安装位置。

如上图所示：当安装在前进样口时，支柱未被压下；当安装在后进样口时，支柱被凸起压下。支柱被压下，意味着安装于其中的磁铁靠近霍尔开关，引起霍尔开关输出的变化，从而可以判断液体自动进样器的安装位置。

3.2接近开关/磁控开关/感应开关的应用

接近开关/磁控开关/感应开关常用于气相色谱的柱温箱，用以检测柱箱门开启与关闭；当柱箱门打开时，仪器将会停止加热和关闭柱温箱风扇，避免引发危险。