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應環球表計邀稿，寫了一篇有關無磁傳感方面的科普性質的介紹，以便讓大家了解近年水錶圈熱議的無磁到底是怎麼回事。
以本人認識，從何謂無磁傳感和無磁傳感原理兩部分來闡述，希望有助讀者於理解該技術的基本原理。
何謂無磁傳感
目前流體計量中所指的無磁傳感是相對於磁體採樣而言的定義，是種約定俗成的說法。具體來說，有磁採樣是指機械水錶中指示盤的旋轉指針上，安裝了小磁鐵，採樣是外部用幹簧管或霍爾元件實現。無磁就是指旋轉指針沒有這種小磁鐵，用不受磁影響的金屬片替代磁鐵，這種採集金屬旋轉轉動及方向的技術，被稱為無磁採樣。
金屬片的材質可以用不鏽鋼，銅等不受外部磁場影響的金屬。
無磁傳感原理介紹
無磁傳感的基本原理包含 ：金屬片上的傅科電流原理 ；產生電流的能量提供源 ；能量提供源頭做採樣判斷。
傅科電流（渦流）
塊狀金屬處於變化磁場中或相對於磁場運行時，在金屬體內部形成感應電流，這種電流的流線呈渦旋狀閉合回線，所以叫渦流。由於該現象於 1851 年由法國物理學家傅科首先發現故又稱為傅科電流（Foucault current）。
渦流的產生原理如圖所示，線圈中的交變電流產生磁場，這個磁場從圓心徑向分布，如圖所示。磁力線是呈傘形分布的 ；而渦流則是與磁力線垂直、呈圓周分布的，無數的渦流就形成許多同心圓。實際上渦流是電磁感應現象的一種表現形式，都是從法拉第最早發現電磁感應原理派生出來的現象。
渦流中的趨膚效應：當導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻，電流集中在導體的 「 皮膚 」 部分，也就是說電流集中在導體外表的薄層，越靠近導體表面，電流密度越大，導體內部實際上電流較小。結果使導體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。這一現象稱為趨膚效應（skin effect）。
水錶中的部分金屬化指針，就是在變化磁場中做旋轉運動。部分金屬化指針位置與磁力線垂直，轉動過程中還伴有在轉動軸心的上下位移。
結論一 ：目前採金屬片旋轉的方式均為該原理，也有把此無磁稱為「抗磁」，實際上全都是金屬片垂直切割交變磁場方式。
結論二 ：與金屬片厚度無關，與金屬片面積有關。
線圈 —— 金屬片渦流能量提供源
交變磁場由線圈提供，線圈的形式可以是有鐵氧體磁芯的電感、空心線圈、印製板 PCB 線圈等形式。線圈與電容組合成的 LC 諧振電路為金屬片產生的渦流提供能量來源。線圈上的諧振頻率和電壓幅值由電路 LC 等參數決定，有興趣讀者可自查該方面資料。
其中磁芯線圈不抗外部強磁，儘管在無外強磁情況下也能檢測金屬片旋轉，但屬於筆者稱謂之 「 假無磁 」。
從線圈即能量提供端採樣判斷金屬旋轉及位置
線圈作為金屬片上渦流的能量來源，如果可以提供足夠能量的話，是另外一種應用領域 ：加熱產品。如家用的電磁爐，煉鋼所用的電磁爐等等，都是利用了電渦流原理。
應用於水錶流體中的線圈，其提供的能量有限，正是由於弱電源的原因，當金屬片垂直於線圈即交變磁力線時，能量傳遞到金屬片的瞬間，線圈自身的諧振幅值被拉垮，即明顯的振蕩衰減現象。這種明顯的振蕩衰減現象可被電路捕獲，送入單片機中做出旋轉和方向的判斷。可以說無磁採樣是電渦流原理在流體採樣領域的特殊應用。
圖示中紅色波形為電感線圈位於金屬片位置，藍色波形部分為電感線圈位於非金屬位置。紅色部分明顯諧振衰減。理解了這點可以回答關於無磁採樣的誤區：
誤區一：無磁是收髮式或者是雷達式。無磁採樣就是利用了線圈諧振時電壓衰減並被捕獲，不是通信射頻發送與接收的概念。
誤區二：無磁功耗會很高？無磁功耗來源於激勵瞬間時功耗，LC 振蕩時電流在電感 L 與電容 C 之間流動，不會再有功耗的增加了。是目前已知的採樣手段中功耗最低的方式之一。
對於無磁採樣的原理，可簡單總結為幾點，方便理解；
金屬片上產生的渦流需要能量 ；能量提供方的諧振電壓被衰減；衰減的電壓能被檢測。
作者簡介
張弦，從事電力儀表行業產品開發技術管理，國際市場開拓等工作近二十年。原就職於長沙威勝電子有限公司，2019 年創業成立長沙銓準電子科技有限公司，致力於解決電，流體底層傳感計量產品，面向全行業提供精準計量的前端模塊。
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