Что такое магнитометры?
Магнитометры широко используются в различных приложениях, таких как географические исследования, археологические исследования, металлодетекторы, космические исследования и т. Д. Для обнаружения минерализации и геологических структур. В нефтегазовой отрасли эти расходомеры играют важную роль в процессе направленного бурения. Эти измерители доступны в зависимости от типа приложений, таких как наземные, бортовые, морские и микромеханические атомные магнитометры.
Магнитометры используются для измерения силы магнитного поля и, в некоторых случаях, его направления. Они попадают под научные инструменты. Датчик, прикрепленный к этому устройству, измеряет плотность магнитного потока окружающего его магнитного поля. Поскольку плотность магнитного потока пропорциональна напряженности магнитного поля, выходной сигнал напрямую дает интенсивность или силу магнитных линий. Земля окружена линиями магнитного потока, которые колеблются с разной частотой в зависимости от местоположения. Любой объект или аномалия, искажающие это магнитное поле, обнаруживаются магнитометром.
Эти устройства могут обнаруживать два типа магнетизма, постоянный и временный магнетизм. При временном магнетизме магниточувствительный материал получает магнитное поле от внешнего поля, поэтому чем выше магнитная восприимчивость материала, тем сильнее индуцированное магнитное поле. Этот тип измерения используется в археологических процессах. Некоторые из источников постоянного магнетизма (например, железо, другие металлы) полезны при измерении напряженности магнитного поля. Однако в этих устройствах также используются магнитные свойства ядер атомов.
2 типа магнитометров:
Магнитометры делятся на два основных типа: скалярные и векторные манометры. Скалярный манометр измеряет скалярное значение интенсивности магнитного потока с очень высокой точностью. Они снова дифференцируются как прецессия протонов, эффект капитального ремонта и ионизированные газовые магнитометры. Векторный манометр измеряет величину и направление магнитного поля. Они делятся на различные типы, такие как вращающаяся катушка, магнитометры с эффектом Холла, магниторезистивные, феррозонды, поисковые катушки, SQUID и магнитометры SERF. Все эти типы манометров кратко рассматриваются ниже.
1. Скалярный магнитометр
- Протонный магнитометр прецессии
Он использует ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для измерения резонансной частоты протонов в магнитном поле. Поляризующий постоянный ток пропускается через соленоид, который создает сильный магнитный поток вокруг топлива, богатого водородом, такого как керосин. Некоторые из этих протонов выровнены с этим потоком. Когда поляризационный поток высвобождается, частота прецессии протонов до нормального выравнивания может использоваться для измерения магнитного поля.
Прецизионный магнитометр Proton от инженер гараж
- Магнитометр с эффектом Оверхаузера
Магнитометр капитального ремонта эй
Это также работает по тому же принципу типа прецессии протона, но вместо соленоида низкий мощность радиочастотного сигнала используется для выравнивания протонов. Когда жидкость, богатая электронами, соединяется с водородом, она подвергается воздействию радиочастотного (RF) сигнала. Благодаря эффекту капитального ремонта протоны связываются с ядрами жидкости. Частота прецессии линейна с плотностью магнитного потока и поэтому может использоваться для измерения напряженности поля. Он требует меньшего энергопотребления и имеет более высокую частоту дискретизации.
- Ионизированные газовые магнитометры
Он более точен, чем магнитометр прецессии протонов. Он состоит из светового излучателя фотонов и паровой камеры, заполненной парами, такими как цезий, гелий и рубидий. Когда атом цезия встречает фотон лампы, уровни энергии электронов меняются с частотой, соответствующей внешнему магнитному полю. Это изменение частоты измеряет напряженность магнитного поля.
два . Векторные магнитометры
- Магнитометр с магнитометром
Магнитометр Fluxgate от Викимедиа
Они используются для приложений с высокой чувствительностью. Привод индукционного датчика имеет переменный ток возбуждения, который проходит через проницаемый материал сердечника. Он состоит из магниточувствительного сердечника, намотанного две катушки проволоки . Одна катушка возбуждается источником переменного тока, и постоянно меняющееся поле индуцирует электрический ток во второй катушке. Это текущее изменение основано на фоновом поле. Следовательно, переменное магнитное поле и индуцированный выходной ток не будут соответствовать входному току. Степень, в которой это так, будет зависеть от силы фонового магнитного поля.
- СКВИД-магнитометры
Он состоит из двух сверхпроводников, разделенных тонкими изоляционными слоями, которые образуют два параллельных перехода. Они очень чувствительны к полям низкой интенсивности и обычно используются для измерения магнитных полей, создаваемых мозгом или сердцем в медицинских приложениях.
- Поисковый магнитометр
Поиск катушечного магнитометра по НАСА
Они основаны на принципе индукционных законов Фарадея. Он состоит из медных катушек, намотанных на магнитопровод. Сердечник намагничивается силовыми линиями магнитного поля, создаваемыми внутри катушек. Колебания магнитного поля приводят к протеканию электрического тока, и изменения напряжения, вызванные этим током, измеряются и регистрируются магнитометром.
- Магнитометр с вращающейся катушкой
Во время вращения катушки магнитное поле индуцирует в катушке синусоидальный сигнал. Амплитуда этого сигнала пропорциональна силе магнитного поля. Но этот метод устарел.
- Магниторезистивный магнитометр
Это полупроводниковые устройства, в которых электрическое сопротивление изменяется в зависимости от приложенного или окружающего магнитного поля.
Применение магнитометра:
- Археология
Для обнаружения археологических памятников, захороненных и затопленных объектов.
- Разведка угля
Используется для обнаружения подоконников и других препятствий, вызывающих взрыв
- Военное применение
Используется в обороне и на флоте для выполнения подводных работ.
- Оборона и авиакосмическая промышленность
Используется на суше, в воздухе, на море и под водой, а также в космосе.
- Разведка нефти и газа
Используется при бурении обнаруженных скважин
- Датчики бурения
Используется для определения направления или траектории процессов бурения
- Плазменные потоки
Используется при изучении солнечного ветра и планетарного тела
- Мониторинг здравоохранения
Используется для выполнения кардиологических приложений, таких как диагностическая система, способная неинвазивно измерять функцию сердца
- Мониторинг трубопроводов
Контроль коррозии трубопровода в подземных системах, а также в целях мониторинга они используются
- Геодезисты
Используется в приложениях геофизики
- Компасы
- Космические приложения
- Обработка изображений магнитных данных
Я надеюсь, что моя статья оставит вам базовые знания о магнитометрах. Теперь, когда вы знаете о магнитометрах, я оставляю вам вопрос: как вы можете различать магнитометры по их чувствительности. Кроме того, любые вопросы по этой концепции или по электрическим и электронные проекты Пожалуйста, оставьте свой вопрос и ответ в разделе комментариев ниже.
