Магнитометры

Для магниточувствительных металлоискателей (далее–магнетометров) чувствительность принято обозначать величиной магнитной индукции поля, которое способен зарегистрировать прибор. Обычно чувствительность измеряют в нанотеслах (нТл) 1нТл=(1Е-9)Т.

Поле Земли составляет величину примерно 35000 нTл. Это усредненная величина – в различных точках земного шара она меняется в диапазоне 35000¸60000 нTл. Таким образом задача поиска ферромагнитных предметов состоит в том, чтобы на фоне природного поля Земли обнаружить изменение поля, обусловленное искажениями от ферромагнитных предметов.

Кроме чувствительности для определения качества магнетометров используют такой параметр, как разрешающая способность, который также измеряется в нанотеслах и определяет минимальную разницу индукции, которую возможно зарегистрировать прибором.

Существует несколько физических принципов и основанных на них типов магнитометров, позволяющих фиксировать минимальные изменения магнитного поля Земли или искажения, вносимые ферромагнитными объектами. Современные магнитометры обладают чувствительностью от 0.01 нTл до 1 нTл, в зависимости от принципа действия и класса решаемых задач.

Широкое распространение получили приборы, принцип работы которых основан на использовании нелинейных свойствах ферромагнитных материалов. Чувствительные элементы, реализующие этот принцип, получили название феррозонды. Он содержит катушку возбуждения с нелинейным ферромагнитным сердечником, а также приемную катушку, находящуюся около катушки возбуждения.

Если через катушку возбуждения пропустить переменный ток, который создаст переменное поле с амплитудой напряженности Н_m и приложить к феррозонду соосное постоянное поле напряженностью Н_о, то на выходе приемной катушки появится напряжение с удвоенной частотой, пропорциональное напряженности H_o постоянного магнитного поля. Появление напряжения удвоенной частоты обусловлено нелинейной характеристикой сердечника феррозонда. Это напряжение и является сигналом, по которому судят о внешнем магнитном поле.

Типичная конструкция магнетометра включает в себя штангу, с размещенными на ней батарейным блоком питания и электронным блоком, а также феррозондовый преобразователь, размещенный на оси, перпендикулярной штанге (рис. 9).

Рис. 9. Феррозондовый металлодетектор Ferromex 120 фирмы

Unimex Handels Gmbh (Германия)

Магнитное поле земли в конкретном месте имеет некоторую конкретную величину напряженности Н_о. Это поле вместе с полем, создаваемым катушкой возбуждения, воздействует на приемную катушку феррозонда, на выходе которой создается некоторое напряжение.

Перед применением прибор предварительно калибруют, чтобы компенсировать воздействие поля земли в отсутствии ферромагнитных объектов контроля (полная аналогия с калибровкой индукционных металлоискателей). Если затем около прибора поместить предмет из ферромагнитного материала он исказит форму силовых линий и величину напряженности магнитного поля земли (рис. 10). В результате измениться выходное напряжение приемной катушки. Феррозонд является векторным прибором, т.е. его выходной сигнал зависит не только от величины внешнего магнитного поля, но и от направления его силовых линий относительно оси феррозонда. По этой причине феррозонд располагают на вращающемся шарнире, чтобы под собственным весом он всегда занимал вертикальное положение относительно земной поверхности и силовых линий нормального магнитного поля земли. В связи с тем, что магнетометр является векторным прибором, анализ напряжения приемной катушки позволяет получить информацию об ориентации и размерах ферромагнитного объекта.

Рис. 10. Искажение магнитного поля ферромагнитным предметом

Существуют магнетометры, работающих на других физических принципах. Так, известны квантовые приборы, основанные на эффекте ядерного магнитного резонанса и эффекте Зеемана с оптической накачкой. Они обладают большей чувствительностью.

Дата добавления: 2014-04-15; просмотров: 410; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!