Τι είναι τα μαγνητόμετρα;
Τα μαγνητόμετρα χρησιμοποιούνται εκτενώς σε διάφορες εφαρμογές όπως γεωγραφικές έρευνες, αρχαιολογικές έρευνες, ανιχνευτές μετάλλων, εξερευνήσεις του διαστήματος κ.λπ. Στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, αυτοί οι μετρητές παίζουν σημαντικό ρόλο για μια κατευθυνόμενη διαδικασία γεώτρησης. Αυτοί οι μετρητές είναι διαθέσιμοι με βάση τον τύπο εφαρμογών, όπως τα ατομικά μαγνητόμετρα εδάφους, αερομεταφερόμενα, θαλάσσια και μικρο-κατασκευασμένα.
Τα μαγνητόμετρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου και σε ορισμένες περιπτώσεις κατεύθυνση του πεδίου. Αυτά υπάγονται σε επιστημονικά όργανα. Ένας αισθητήρας που είναι προσαρτημένος σε αυτήν τη συσκευή μετρά την πυκνότητα ροής του περιβαλλόμενου μαγνητικού πεδίου γύρω από αυτήν. Δεδομένου ότι η πυκνότητα μαγνητικής ροής είναι ανάλογη με την ισχύ του μαγνητικού πεδίου, έτσι η έξοδος δίνει άμεσα την ένταση ή την ισχύ των μαγνητικών γραμμών. Η Γη περιβάλλεται από τις γραμμές ροής που δονείται στις διαφορετικές συχνότητες ανάλογα με τις τοποθεσίες. Κάθε αντικείμενο ή ανωμαλία που παραμορφώνει αυτό το μαγνητικό πεδίο ανιχνεύεται από ένα μαγνητόμετρο.
Αυτές οι συσκευές μπορούν να ανιχνεύσουν δύο τύπους μαγνητισμού, μόνιμο και προσωρινό μαγνητισμό. Σε προσωρινό μαγνητισμό, το μαγνητικά ευαίσθητο υλικό αποκτά το μαγνητικό πεδίο από το εξωτερικό πεδίο, οπότε όσο υψηλότερη είναι η μαγνητική ευαισθησία του υλικού τόσο ισχυρότερο είναι το επαγόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτός ο τύπος μέτρησης χρησιμοποιείται σε αρχαιολογικές διαδικασίες. Μερικές από τις πηγές του μόνιμου μαγνητισμού είναι (όπως σίδηρος, άλλα μέταλλα) χρήσιμες κατά τη μέτρηση της ισχύος του μαγνητικού πεδίου. Ωστόσο, αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν επίσης τις μαγνητικές ιδιότητες των πυρήνων των ατόμων.
2 τύποι μαγνητόμετρων:
Τα μαγνητόμετρα χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους: βαθμίδες και μανόμετρα διανύσματος. Το μανόμετρο κλίμακας μετρά τη βαθμίδα της έντασης της μαγνητικής ροής με πολύ υψηλή ακρίβεια. Αυτά διαφοροποιούνται και πάλι ως προεξοχή πρωτονίων, αναθεωρημένη επίδραση και μαγνητόμετρα ιονισμένου αερίου. Ένα διανυσματικό μανόμετρο μετρά το μέγεθος και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Αυτά χωρίζονται σε διάφορους τύπους όπως περιστρεφόμενα πηνία, Hall Effect, magnetoresistive, fluxgate, search coil, SQUID και SERF magnetometer. Όλοι αυτοί οι τύποι μανόμετρων συζητούνται εν συντομία παρακάτω.
1. Κλιματικό μαγνητόμετρο
- Μαγνητόμετρο ακρίβειας Proton
Χρησιμοποιεί πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό (NMR) για τη μέτρηση της συχνότητας συντονισμού των πρωτονίων σε μαγνητικό πεδίο. Ένα πολωτικό ρεύμα DC περνάει από ένα σωληνοειδές, το οποίο δημιουργεί υψηλή μαγνητική ροή γύρω από το πλούσιο σε υδρογόνο καύσιμο όπως η κηροζίνη. Μερικά από αυτά τα πρωτόνια ευθυγραμμίζονται με αυτήν τη ροή. Όταν απελευθερώνεται η ροή πόλωσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η συχνότητα μετατόπισης των πρωτονίων στην κανονική ευθυγράμμιση.
Μαγνητόμετρο ακριβείας Proton από μηχανικός γκαράζ
- Μαγνητόμετρο εφέ Overhauser
Μαγνητόμετρο Overhause από ποιος εγώ
Αυτό λειτουργεί επίσης με την ίδια αρχή τύπου πρωτονίων, αλλά στη θέση της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας χαμηλή σήμα ραδιοσυχνοτήτων ισχύος χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση των πρωτονίων. Όταν ένα υγρό πλούσιο σε ηλεκτρόνια συνδυάζεται με υδρογόνο, υποβάλλεται σε σήμα ραδιοσυχνοτήτων (RF). Με γενικά αποτελέσματα, τα πρωτόνια συνδέονται με τους πυρήνες του υγρού. Η συχνότητα μετάβασης είναι γραμμική με την πυκνότητα μαγνητικής ροής και έτσι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της έντασης του πεδίου. Απαιτεί λιγότερη κατανάλωση ενέργειας και έχει ταχύτερους ρυθμούς δειγματοληψίας.
- Μαγνητόμετρα ιονισμένου αερίου
Είναι πιο ακριβές από το μαγνητόμετρο προπόνησης πρωτονίων. Αυτό περιλαμβάνει φως εκπομπής φωτονίων και θάλαμο ατμών γεμάτο με ατμούς όπως καίσιο, ήλιο και ρουβίδιο. Όταν το άτομο του καισίου συναντά το φωτόνιο του λαμπτήρα, τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων μεταβάλλονται στη συχνότητα που αντιστοιχεί στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διακύμανση της συχνότητας μετρά την ένταση του μαγνητικού πεδίου.
δύο . Διάνυσμα μαγνητόμετρα
- Μαγνητόμετρο Fluxgate
Μαγνητόμετρο Fluxgate από wikimedia
Χρησιμοποιούνται για εφαρμογές υψηλής ευαισθησίας. Μια μονάδα αισθητήρα ροής έχει εναλλασσόμενο ρεύμα κίνησης που τρέχει διαπερατό υλικό πυρήνα. Αποτελείται από έναν μαγνητικά ευαίσθητο πυρήνα που τραυματίζεται δύο πηνία σύρματος . Ένα πηνίο ενθουσιάζεται από την τροφοδοσία AC και το συνεχώς μεταβαλλόμενο πεδίο προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο δεύτερο πηνίο. Αυτή η τρέχουσα αλλαγή βασίζεται στο πεδίο φόντου. Ως εκ τούτου, το εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο και το επαγόμενο ρεύμα εξόδου, θα είναι εκτός βήματος με το ρεύμα εισόδου. Ο βαθμός στον οποίο συμβαίνει αυτό θα εξαρτηθεί από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου υποβάθρου.
- Μαγνητόμετρα SQUID
Αποτελείται από δύο υπεραγωγούς που χωρίζονται από λεπτά μονωτικά στρώματα για να σχηματίσουν δύο παράλληλους κόμβους. Αυτά είναι πολύ ευαίσθητα για τα πεδία έντασης χαμηλής εμβέλειας και χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση των μαγνητικών πεδίων που παράγονται από τον εγκέφαλο ή την καρδιά σε ιατρικές εφαρμογές.
- Μαγνητόμετρο αναζήτησης-πηνίου
Αναζήτηση μαγνητόμετρο Coil από nasa
Αυτά βασίζονται στην αρχή των σημερινών νόμων επαγωγής. Αποτελείται από πηνία χαλκού που τυλίγονται γύρω από έναν μαγνητικό πυρήνα. Ο πυρήνας μαγνητίζεται από τις γραμμές μαγνητικού πεδίου που παράγονται μέσα στα πηνία. Οι διακυμάνσεις στο μαγνητικό πεδίο έχουν ως αποτέλεσμα τη ροή ηλεκτρικών ρευμάτων και οι μεταβολές στην τάση που οφείλονται σε αυτό το ρεύμα μετρώνται και καταγράφονται από το μαγνητόμετρο.
- Μαγνητόμετρο περιστρεφόμενου πηνίου
Ενώ το πηνίο περιστρέφεται, το μαγνητικό πεδίο προκαλεί το σήμα ημιτονοειδούς κύματος στο πηνίο. Αυτό το πλάτος σήματος είναι ανάλογο με την ισχύ του μαγνητικού πεδίου. Αλλά αυτός ο τύπος μεθόδου είναι ξεπερασμένος.
- Magneto Resistive Magnetometer
Πρόκειται για συσκευές ημιαγωγών στις οποίες η ηλεκτρική αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με το εφαρμοζόμενο ή το μαγνητικό πεδίο περιβάλλοντος.
Εφαρμογές μαγνητόμετρου:
- Αρχαιολογία
Για την ανίχνευση των αρχαιολογικών χώρων, θαμμένων και βυθισμένων αντικειμένων
- Εξερεύνηση άνθρακα
Χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό των περβάζων και άλλων εμποδίων που οδηγούν σε έκρηξη
- Στρατιωτικές εφαρμογές
Χρησιμοποιείται στην άμυνα και το ναυτικό για την εκτέλεση των υποβρυχίων δραστηριοτήτων.
- Άμυνα και αεροδιαστημική
Χρησιμοποιείται στην ξηρά, στον αέρα, στην και στην υποθαλάσσια και σε διαστημικές εφαρμογές
- Εξερεύνηση πετρελαίου και φυσικού αερίου
Χρησιμοποιείται κατά τη διάτρηση των ανακαλυφθέντων πηγαδιών
- Αισθητήρες διάτρησης
Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της κατεύθυνσης ή της διαδρομής για τις διαδικασίες γεώτρησης
- Ροές πλάσματος
Χρησιμοποιείται κατά τη μελέτη για τον ηλιακό άνεμο και το πλανητικό σώμα
- Παρακολούθηση υγειονομικής περίθαλψης
Χρησιμοποιείται για την εκτέλεση καρδιακών εφαρμογών όπως το διαγνωστικό σύστημα ικανό για μη επεμβατική μέτρηση της καρδιακής λειτουργίας
- Παρακολούθηση αγωγών
Χρησιμοποιούνται επιθεωρήσεις διάβρωσης του αγωγού στα υπόγεια συστήματα και επίσης για σκοπούς παρακολούθησης
- Επιθεωρητές
Χρησιμοποιείται στις εφαρμογές γεωφυσικής
- Διαβήτης
- Διαστημικές εφαρμογές
- Επεξεργασία εικόνας των μαγνητικών δεδομένων
Ελπίζω το άρθρο μου να σας αφήσει βασικές γνώσεις σχετικά με τα μαγνητόμετρα. Τώρα που γνωρίζετε για τα μαγνητόμετρα, σας αφήνω μια ερώτηση - Πώς μπορείτε να διαφοροποιήσετε τα μαγνητόμετρα με βάση την ευαισθησία τους. Επιπλέον, οποιεσδήποτε απορίες σχετικά με αυτήν την έννοια ή σε ηλεκτρικές και ηλεκτρονικά έργα Αφήστε την ερώτηση και την απάντησή σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων.
