Изграждане на протонно-прецесионен магнитометър, Краснодар, Белецки А. И.

Магнитометър предназначен за измерване на индукция на магнитно поле. Магнитометърът използва референтно магнитно поле, което позволява чрез определени физически ефекти, преобразуват измереното магнитно поле в електрически сигнал.
Приложното използване на магнитометри за откриване на масивни обекти от феромагнитни (най-често стоманени) материали се основава на локалното изкривяване на магнитното поле на Земята от тези обекти. Предимството на използването на магнитометри пред традиционните металдетектори е, че по-дълъг обхват на откриване.

Флуксгейт (векторни) магнитометри

Един вид магнитометър е . Флуксгейтът е изобретен от Фридрих Фьорстер ( )

През 1937 г. и служи за определяне вектор на индукция на магнитно поле.

Fluxgate дизайн

един прът fluxgate

Най-простият fluxgate се състои от пермалоен прът, върху който е поставена възбуждаща намотка (( задвижваща намотка), захранван от променлив ток, и измервателна бобина ( детекторна бобина).

Пермалой- сплав с меки магнитни свойства, състояща се от желязо и 45-82% никел. Пермалой има висока магнитна проницаемост (максимална относителна магнитна проницаемост ~100 000) и ниска коерцитивност. Популярна марка пермалой за производство на флюсгейтове е 80НХС - 80% никел + хром и силиций с индукция на насищане 0,65-0,75 T, използван за сърцевини на малки трансформатори, дросели и релета, работещи в слаби полета на магнитни екрани, за ядра импулсни трансформатори, магнитни усилватели и безконтактни релета, за сърцевини с магнитни глави.
Зависимостта на относителната магнитна проницаемост от силата на полето за някои разновидности на пермалой има формата -

Ако към сърцевината се приложи постоянно магнитно поле, тогава в измервателната намотка се появява напрежение дорихармоници, чиято величина служи като мярка за силата на постоянно магнитно поле. Това напрежение се филтрира и измерва.

двоен прът fluxgate

Пример е описаното в книгата устройство Каралиса В.Н. "Електронни схемив индустрията" -

Устройството е предназначено за измерване на постоянни магнитни полета в диапазона от 0,001 ... 0,5 oersted.
Намотки на полето на сензора L1И L3включен брояч. Измервателна намотка L2навити над намотките на полето. Възбуждащите намотки се захранват от 2 kHz ток от двутактен генератор с индуктивна обратна връзка. Генераторният режим се стабилизира от DCрезисторен делител R8И R9.

fluxgate с тороидална сърцевина
Една от популярните опции за дизайн на fluxgate магнитометър е fluxgate с тороидално ядро ( fluxgate с пръстеновидно ядро) -

В сравнение с пръчковите fluxgates, този дизайн има по-малко шуми изисква създаване много по-ниска магнитодвижеща сила.

Този сензор е възбудителна намотка, навит на тороидално ядро, през което тече променлив токс амплитуда, достатъчна да доведе ядрото до насищане, и измервателна намотка, от който се отстранява променливото напрежение, което се анализира за измерване на външното магнитно поле.
Измервателната намотка се навива върху тороидалното ядро, покривайки го изцяло (например върху специална рамка) -

Този дизайн е подобен на оригиналния дизайн на fluxgate (добавен е кондензатор за постигане на резонанс при втория хармоник) -

Приложения на протонни магнитометри
Протонните магнитометри се използват широко в археологическите изследвания.
Протонният магнитометър се споменава в научнофантастичния роман на Майкъл Крайтън „В капана на времето“. Хронология") -
Той посочи надолу покрай краката си. Три тежки жълти корпуса бяха закрепени към предните подпори на хеликоптера. „В момента разполагаме със стерео карти на терена, инфрачервен, UV и радар за странично сканиране.“ Крамър посочи през задното стъкло към една дълга шест фута сребриста тръба, която висеше под хеликоптера отзад. "Протонен магнитометър." „Ъъъъ. И какво прави?“ „Търси магнитни аномалии в земята под нас, които биха могли да показват заровени стени, или керамика, или метал.“

Цезиеви магнитометри

Вид квантови магнитометри са атомните магнитометри на алкални метали с оптично напомпване.

цезиев магнитометър G-858

Магнитометри на Овърхаузер

Магнитометри в твърдо състояние

Най-достъпни са магнитометрите, вградени в смартфони. За Androidдобро приложение с помощта на магнитометър е . Страницата за това приложение е http://physics-toolbox-magnetometer.android.informer.com/.

Настройка на магнитометри

За да тествате fluxgate, можете да използвате. Намотките на Helmholtz се използват за създаване на почти еднородно магнитно поле. В идеалния случай те представляват две еднакви пръстеновидни завои, свързани един с друг последователно и разположени на разстояние един от друг на радиуса на завоя. Обикновено намотките на Хелмхолц се състоят от две намотки, на които са навити определен брой намотки, като дебелината на намотката трябва да бъде много по-малка от техния радиус. В реални системи дебелината на намотките може да бъде сравнима с техния радиус. По този начин можем да разглеждаме система от пръстени на Хелмхолц като две еднакви коаксиално разположени намотки, разстоянието между центровете на които е приблизително равно на средния им радиус. Тази система от намотки се нарича още разделен соленоид ( разделен соленоид).

В центъра на системата има зона на равномерно магнитно поле (магнитно поле в центъра на системата в обем 1/3 от радиуса на пръстените хомогенен в рамките на 1%), които могат да се използват за измерване, за калибриране на сензори за магнитна индукция и др.

Магнитната индукция в центъра на системата се определя като $B = \mu _0\,(\left((4\over 5)\right) )^(3/2) \, (IN\over R)$,
където $N$ е броят на намотките във всяка намотка, $I$ е токът през намотките, $R$ е средният радиус на намотката.

Бобините на Хелмхолц също могат да се използват за екраниране на магнитното поле на Земята. За да направите това, най-добре е да използвате три взаимно перпендикулярни двойки пръстени, тогава тяхната ориентация няма значение.

За ремонти и други технически проблеми, щракнете тук. Ремонт на битова и офис техника.

Изградете протоннопрецесионен магнитометър. Кубан Краснодар.

Превод с добавки и бележки, изд. Л. И. Волкова. [имейл защитен]Запорожие, октомври 2008 г

В горната статия допълненията и коментарите на автора са в курсив.

ОТНОСНООбразователният проект „заден двор“ беше реализиран с помощта на широко достъпни електронни компоненти. Това устройство използва брояч за измерване на честотата на прецесия на протоните в магнитно поле след тяхната импулсна поляризация. Контролът на честотата на прецесията на протоните в магнитно поле се основава на строга физическа константа. Обширен справочен материал, както и практически приложения на протонните магнитометри, са описани в списание The Amateur Scientist, февруари 1968 г. - виж съотв. колона, редактирана от Scientific American. Там е описан и дизайнът на двойна магнитометърна намотка. Информацията от тази статия е използвана като основа за това развитие. Скоро след като намерих статия за този проект в Scientific American през февруари 1968 г., ми хрумна, че можем да опитаме да добавим честотен брояч към такъв протонен магнитометър. Този научен проект, наречен "наука в задния двор", представлява интерес за измерване на силата на земното магнитно поле в определена точка. Ако добавите цифрово-аналогов преобразувател към устройството, ще бъде възможно да свържете устройство за запис на диаграми.

Преди няколко години създадох прецесионен магнитометър (флуксгейт магнитометър). Описано е в статия на Ричард Нобълс, публикувана през септември 1991 г. в Electronics World + Wireless World. В радиационната диаграма на това устройство максимумите на магнитното поле са в източна и западна посока, а нулевите пресичания са в северна и южна посока. В близост до научния център в задния двор шумът е доста приличен. Мощните хармоници на мощността, излъчвани от електропроводите, се простират в звуковия честотен диапазон, където се конкурират с основната честота на протонната деполяризация. Тези шумове могат да се справят само чрез диференциално (контра) превключване на намотките на сензора, оптимална ориентация на сензора в земното магнитно поле и стандартно вземане на проби от цифров аудио сигнал.

и ще бъдете отведени до уебсайта на USGS (САЩ) Fredericksburg Monitoring Research Center, близо до който се намира задният двор.

ФИЗИЧНИ ОСНОВИ НА РАБОТА НА ПРЕЦЕСИОНЕН МАГНИТОМЕТЪР

Работата на прецесионните магнитометри се основава на атомна константа, която определя честотата на прецесия на оста на въртене на протона в магнитно поле. Във физиката и редица други науки тя е известна като честотата на Лармор.

Понастоящем съществуват квантово-механични подходи за обяснение на този феномен, но класическото обяснение е общодостъпно и по-възприемчиво. Протонът е заредена частица, която може да си представим, че се върти около централната си ос. Въртенето на заредена частица винаги генерира магнитно поле, така че протонът може да бъде представен като вид елементарен микромагнит. Прилагането на външно магнитно поле не променя ъгловата честота на въртене на протона, но предизвиква колебания (прецесия) на неговата магнитна ос. По този начин ефектът на външното магнитно поле върху протона се балансира.

Законът на Larmor не е верен за слаби магнитни полета, когато към протона отвън се прилага енергия под 3kT. В слабите магнитни полета преобладава хаотично (произволно) изместване на магнитната ос на протона поради топлинни ефекти и други междумолекулни взаимодействия. Следователно в слаби магнитни полета хаотичната прецесия на протоните е източник на значителен електромагнитен шум.

[Забележка платно Като дете всеки, който завърти играчка с механичен плот и след това леко я удари, е наблюдавал феномена на прецесията. Въртящ се връх, след прилагане на най-малкия външен импулс (щракване), моментално се отклонява от предишната си ос на въртене и започва да трепти около нея с определена честота.

Нашата планета Земя също непрекъснато се върти около оста си с наклон на оста на въртене спрямо оста на еклиптиката от 23 градуса 26 минути и период на въртене от 23h56m; постоянно се намира в гравитационното поле на по-голям космически обект - въртяща се протонно-хелиева звезда - Слънцето, около което се върти с период от 365,25 земни дни. Мощните гравитационни и магнитни полета на Слънцето се наслагват върху гравитационните и магнитните полета на въртяща се разтопена магма, земната кора и огромна маса вода, съдържаща протони, както и много други магнитно податливи материали на планетата Земя.

Периодът на прецесия на оста на въртене на Земята е огромен за нашите стандарти - малко по-малко от 26 000 земни години. През целия този период наклонът на оста на въртене на Земята спрямо оста на еклиптиката се колебае хармонично в рамките на ±23 градуса 26 минути. Това е основната причина за периодичните глобални дългосрочни климатични промени на нашата планета.

Достатъчно е да се каже, че библейското съществуване на последната човешка цивилизация, което започва от момента, в който Бог даде на земния първи човек Адам Неговото Слово и Своя Свети Дух (допотопни и следпотопни периоди чак до наши дни) е малко повече от една четвърт от периода на прецесия на оста на въртене на Земята около оста на еклиптиката ! (На фиг. 1 това е долният десен сектор).

Скала на ъгъла на деклинация

Ориз. 1. Прецесионно движение на небесния полюс по протежение на околополярните съзвездия. Небесният полюс се движи много бавно през околополярните съзвездия, прецесирайки около оста на еклиптиката с период от почти 26 000 години. В същото време той последователно преминава през следните съзвездия: Херкулес (-8000-6000 години пр.н.е.), Дракон (-6000-2000 години пр.н.е.), Малка мечка (-2000-0+3500 години преди и след н.е.), Цефей (3500-8000 г. сл. н. е.), Лебед (8000-13 000 г. сл. н. е.), Лира (13 000-15 500 г. сл. н. е.) и отново Дракон (след 15 500 г. сл. н. е.) Градацията по години е приблизителна. В продължение на 26 000 години оста на еклиптиката също се измества в посоката на движение на цялата Слънчева система с малко - около 4? 276-277.)

Земята периодично се влияе от своя спътник Луната, както и от всички останали 8 (9) планети от Слънчевата система. Поради периодичното въртене на Луната около Земята възникват периодични приливи и отливи на вода в моретата и океаните: огромната маса на земната вода съдържа гигантски брой протони, както и парамагнитни кислородни атоми, които се отнасят от гравитационните и магнитните полета на Луната, както и на всички други планети от Слънчевата система.

Човек е приблизително 80% вода, така че той, както всички води на Земята, в по-голяма или по-малка степен усеща магнитните бури на Слънцето и фазите на Луната (пълнолуние) и влиянието на всички други планети на слънчевата система. Човек усеща гравитационните полета под формата на тегло (маса). Що се отнася до магнитните полета на Земята, Слънцето, Луната и всички останали планети, човечеството е толкова свикнало с тяхното вечно съществуване и техните естествени периодични промени, че повечето хора не забелязват и, като че ли, не усещат нито тези. полета или техните промени, точно както живеещите край морето забелязват шума на прибоя.

Магнитната чувствителност на водата и по-голямата част от химичните елементи, техните съединения и структурни образувания на Земята е близка до единица. Въпреки това, някои химични елементи и техните структурни образувания (редица кристали и сплави на базата на желязо, никел, кобалт и др.) са силно магнитно податливи. Основният компонент на човешката кръв е водата. В него са разтворени различни молекули, техните хидроксилни групи и агрегати, трайно групирани в сложни сложни биологични структури, съдържащи желязо, което е многовалентно и се вписва в много структурни форми с различна магнитна чувствителност. Следователно част от човечеството е силно податлива на локални промени в магнитното поле на Земята, дължащи се на магнитни слънчеви бури и локални флуктуации на земната магма. Някои свръхчувствителни хора могат не само да възприемат микрофлуктуациите в магнитното поле на Земята, но могат и да приложат своята свръхчувствителност на практика - например могат да открият подземни източници на вода (радеестезия).

Гореизложеното означава, че в протонните магнитометри сензорите за външно магнитно поле не са намотки като такива, а самата течност, съдържаща протони - вода, керосин и много други въглеводородни течности, редица алкохоли и др. Сензорните намотки са необходими за поляризацията на протони в протон-съдържаща среда по ваш избор, както и за улавяне на слаби сигнали на релаксационна прецесия на поляризирани протони. Следователно показанията на протоннопрецесионните магнитометри по правило не зависят от конструкцията на сензорите.

Край прибл. платно].

Протонът реагира на смущението, произтичащо от приложеното външно магнитно поле, като прецесира своята ос на въртене с определена ъглова честота, която е точна константа [водороден стандарт], нарича се жиромагнетичен коефициент. За протоните този коефициент се закръгля до 267,53x1E6 радиана в секунда/тесла, или 42,58 MHz/тесла.

[Забележка платно Тук жиромагнитният коефициент е даден в системата SI. В по-ранни работи (например от Hougaard) тя е дадена като 4,258-4,26 kHz/Gauss, което е еквивалентно, т.к. 1 тесла = 10^4 гаус].

В северните ширини на Съединените щати средната сила на магнитното поле е около 50 000 - 55 000 нанотесла, тя варира в зависимост от мястото на измерване. Поради периодичните магнитни бури настъпват краткотрайни промени в силата на магнитното поле на Земята, които могат да достигнат няколкостотин нанотесла. Ежедневните промени, причинени от слънчевите ветрове в йоносферата, са в рамките на десетки нанотесла. Като цяло средната сила на магнитното поле на Земята в тези географски ширини непрекъснато намалява в рамките на минус 90 нанотесла на година.

[Това не е краят на света, а нормална последица от прецесията на оста на въртене на Земята около оста на еклиптиката. Прецесията на оста на въртене на Земята оказва значително влияние върху климата на всички нейни континенти – виж по-горе изд. прибл. превод]

Измервайки честотата на прецесията на протоните в земното магнитно поле със специален уред, установяваме, че тази честота е в акустичния диапазон:

Пример: 42,58 MHz/Tesla * 52500x1E-9 Tesla = 2235 Hz В моя (т.е. на автора на тази статия - прибл. лента) район (на североизток), измерената честота до момента е средно 2271 Hz, което съответства до Средната сила на магнитното поле е около 53 300 нанотесла. Този резултат е в отлично съответствие с данните от мониторинга на USGS за местоположение на 160 мили западно от Фредериксбърг. Тази стойност също е в съответствие със стойността, измерена от референтен прецесионен магнитометър, който е калибриран в полето на намотка на Helmholtz. За да се получи максимална стойност на силата на магнитното поле на Земята в дадена точка, геометричната ос на прецесионния сензор на устройството беше изместена от хоризонтално положение в почти вертикално.

[Забележка платно Линиите на магнитното поле, излъчвани от магнитните полюси на Земята, се затварят по квазиелиптичните траектории. Нормалната към тези линии има нулева деклинация само на екватора. Когато наблюдателят се приближи до един от полюсите на Земята, деклинацията на нормалата постоянно се увеличава в посока на близкия полюс. Сглобете втория от магнитометрите, описани в тази статия - и ще можете да измервате числено силата на земното магнитно поле и големината на магнитната деклинация за вашия район, да наблюдавате краткосрочни и дългосрочни промени в магнитното поле поради слънчеви магнитни бури, както и прецесионни промени в магнитното поле, с много висока точност. Измерванията трябва да се извършват далече от източници на ток, метални предмети, магнитни аномалии и др., чрез повдигане на сензорана височина най-малко 2 m от земната повърхност. Край прибл. прев.]

Дванадесет месеца след като сензорите, описани по-горе, започнаха да пристигат в задния двор, забелязах намаляване на стойността на честотата на четене в нашия район с приблизително 6-7 Hertz. Първоначално честотните стойности бяха около 2277 - 2278 Hz. Това също е в съответствие с големината на промяната, прогнозирана за района от службите за мониторинг на USGS.

ПРОТОНЕН ПРЕЦЕСИОНЕН МАГНИТОМЕТЪР ЗА ОЦЕНКА НА НАПРЯЗЕНОСТТА НА ГЕОМАГНИТНОТО ПОЛЕ И ОТКРИВАНЕ НА МАГНИТНИ АНОМАЛИЯ „НА СЛУХ“

Ориз. 2 Блокова схема на протоннопрецесионен магнитометър за оценка на напрегнатостта на геомагнитното поле и откриване на магнитни аномалии „НА СЛУХ“.

Фигура 2 показва блокова схема на версията на устройството с изход „само за слух“. Отчитащата част от електрическата верига липсва. Веригата съдържа само сензорна намотка(и), аудио усилвател и захранване и таймер. Таймерът се използва за управление на работата на релето, което последователно свързва бобината към източника за поляризация и към входа на аудио усилвателя. (Диаграмата показва форма на вълната на изходния сигнал на таймера.)

[Забележка платно

1. По-добре е да смените биполярния транзистор с полеви. Понастоящем масово се произвеждат ключови FET полеви транзистори с всякаква мощност. В затворено състояние имат много по-голямо съпротивление от биполярните. Преходните процеси, свързани с увеличения капацитет на канала на мощен FET транзистор, практически не играят роля, тъй като измерванията на честотата на прецесията на протоните обикновено започват не по-рано от 100-200 милисекунди след края на токовия импулс за тяхната поляризация.

2. За да настроите намотките на сензора към резонанс, са необходими високо стабилни кондензатори с нисък ток на утечка. На фиг. 2 кондензатор за настройка на намотката на сензора към резонанс е обозначен като „кондензатор за настройка на намотката 0,25-0,62 mF“. Ако устройството е предназначено да работи в една област, тогава можете да се ограничите до една граница на измерване и следователно до един кондензатор. Броят на границите на измерване зависи от работния диапазон на устройството, както и от качествения фактор на LC веригата при честотата на прецесията на протонната релаксация - колкото по-висок е той, толкова повече ограничения трябва да се направят. Следователно има нужда от превключване на резонансни кондензатори. В магнитометър MMP203 те се превключват чрез конвенционален многопозиционен превключвател на границите на измерване.

Резонансните кондензатори също могат да се превключват с FET транзистори. Контролният ток е наноампери, така че веригата за превключване на кондензатора може да бъде изградена с помощта на евтина CMOS логика.

Край прибл. прев.]

ДИЗАЙН НА СЕНЗОР

На пазара открих местен супер източник на рамки за намотки за сензори за магнитометри, които могат едновременно да се използват като контейнери за течност, съдържаща протони. Това е частта от пазара, където се намират подправките. Търсете подправки с правилния обем и форма на контейнера. Открих, че това са онези пластмасови контейнери с тънки стени, които имат пръстени на дъното и точно под капака. Те са форма, върху която лесно може да се навие многооборотна намотка.

Фиг.3. Конструкция на линеен сензор тип бутилка Фигура 3 показва бобина на линеен сензор със специфични размери. Има много налични размери. Макарите с дължина около 3,75 инча са най-предпочитани. По-големият размер на буркана за подправки [контейнера] позволява сензорна намотка с по-голяма проводимост. Ниското съпротивление на бобината осигурява по-висок качествен фактор Q, както и по-висок поляризационен ток (ограничен от мощността на захранването). По-големият поляризационен ток увеличава първоначалната амплитуда на деполяризиращия сигнал. По-високият качествен фактор на Q бобината осигурява и по-дълга вибрационна модулация на сигнала по време на деполяризация. Обърнете внимание, че индуктивността на бобината е пропорционална на квадрата на броя на навивки, докато активното съпротивление на намотката е право пропорционално на броя на навивки. Може да се предположи, че най-добри резултати (висок коефициент на качество Q и селективна настройка на цялата верига) ще бъдат получени чрез използване на възможно най-много навивки и възможно най-голямо напречно сечение на проводника. Разбира се, също толкова важен компонент е и кондензаторът, който е свързан към бобината, за да я настрои на честотата [на протонна прецесия].

Големината на индуктивността на бобината трябва да е достатъчна, за да може да се използва не много скъп кондензатор за оптимална настройка на бобината за периода (честотата) на деполяризация. Голямата стойност на Q също помага да се получи по-тясна честотна лента на цялата измервателна верига, което е много важно за увеличаване на съотношението сигнал/шум и намаляване на влиянието на по-високи хармонични компоненти (обертонове) на усиления сигнал. Бележки от автора на статията

1. Възможно е при навиване на тази намотка от 700 оборота жицата да бъде положена на четири слоя. Не е лесно да се поддържа идеалната плътност на слоя, така че може да се окажете с пет слоя. Всъщност броят на завоите не е критичен. Ако последният ви 700-ти оборот е далеч от края на намотката, продължете да навивате до края.

2. С горните параметри получих индуктивност от около 10 милиХенри. Приблизителна формула за изчисляване на индуктивността (пренебрегвайки многослойностите, което намалява индуктивността с не повече от 5%):

L = (r2n2)/(10(r+l))

където: r = 1/2 от диаметъра на рамката (бутилка), инч

n = брой завои

l = дължина, инчове

3. Ако се спазват всички горепосочени параметри, за две сензорни намотки, свързани последователно, капацитетът на резонансния кондензатор трябва да бъде около 0,25 μF.

4. Контейнерите се пълнят с течност, съдържаща протони. Това може да бъде дестилирана вода, керосин, метанол. Също така е възможно да се използва изопропилов алкохол

5. Контейнерите за подправки обикновено не са проектирани да държат течности. Техните капаци може да имат хартиени уплътнения вътре, които трябва да бъдат премахнати. За да запечатате контейнери, опитайте да направите уплътнения от вътрешна гума на велосипед или подобен материал.

В задния двор използването на две бобини значително подобри съотношението сигнал/шум. При мен две еднакви бобини дадоха най-голям ефект. За да се намалят индустриалните смущения, те бяха включени последователно и внимателно ориентирани. Най-доброто съотношение сигнал/шум е постигнато при успоредна ориентация на осите на бобината и противоположното им свързване.

[Забележка платно С висок коефициент на качество на сензорната бобина, значителна ЕМП може да се образува в нейните краища в моменти на превключване, така че напрежението на пробив на резонансните кондензатори и всички ключови елементи трябва да бъде възможно най-високо.]

[Допълнение на преводача. Други конструкции на прецесионни магнитометрични сензори.

Ориз. 4. Сензорни намотки от потопяем тип. Точно такива намотки (2 броя, разположени успоредно една на друга, брояч на превключване, + общ отворен екран по външния периметър на двете намотки) се използват в сензора на добре познатия магнитометър MMP-203

Ориз. 5. Сензорна рамка от тороидален тип

Ориз. 6. Междинни етапи на производство на тороидален датчик

Ориз. 7. Тороидален сензорен модул

Добавка на преводача за обяснение на фоновия шум на сензора.

Снимките са подредени - фиг.7, фиг.8, фиг.9.

ОРИЗ. 8.. Сигнал за протонна деполяризация от прецесионен магнитометър (сензор с една намотка). По осите: X - сек., Y - mV.

За да чуете сигнала, щракнете върху номера на снимката.

ОРИЗ. 9..Честотен спектър на най-сенчестата част от сигнала за протонна деполяризация, показан на фиг. 8, след теснолентов усилвател (сензор с една намотка).

За да чуете сигнала, щракнете върху номера на снимката.

ОРИЗ. 10.. Този честотен спектър е получен с помощта на компенсационен метод за измерване, който се основава на свързването гръб към гръб на две бобини, поради което повечето от смущенията и термомагнитния шум, много забележими на Фиг. 1, са взаимно компенсирани. 8 и 9. След компенсаторно изваждане на интерференцията и термомагнитния шум в спектрограмата се наблюдава линейно разпределение на спектралната плътност на прецесионния сигнал на протонната релаксация. Ясно се вижда основният пик на протонна прецесия с честота около 2 kHz. Основният пик на втория хармоник на основната честота (около 4 kHz) също е ясно видим. Над и под първата (около 2 kHz) и втората (около 4 kHz) хармоници на честотата на протонната прецесия се наблюдават сателитни пикове. Техните честоти се изместват над и под централния пик според коефициента на умножение на честотата (хармонично число) съгласно законите на спин-орбиталното взаимодействие. Сателитните пикове на втория хармоник се разделят на 2 пика. Долният сателитен пик на втория хармоник е ясно изместен към ниски честоти, и става огледално симетричен на горния връх. Очевидно е, че прецесията на оста на въртене на протона от първи ред е рязко асиметрична спрямо центъра на масата на протона (енергиите на противоположните връзки на протони и електрони (S- и P-орбитали) в SP? връзките са различни). Прецесията на оста на въртене на протона от втори ред е почти симетрична спрямо неговия център на маса (SP±1/2).

В началото на тази статия беше казано, че източникът на собствения фонов шум на сензора е термохаотичната прецесия на протони в слаби геомагнитни полета. За да се измери честотата на релаксационната прецесия на протоните, процесът на измерване трябва да бъде организиран така, че да започне почти веднага след изключване на поляризационния ток и приключване на преходните процеси и да продължи в ограничен интервал от време (на фиг. 8 това е най-сенчестият интервал), в който амплитудата на полезния сигнал надвишава нивото на шума на сензора, източниците на което са смущения и хаотична прецесия на протони в слаби геомагнитни полета с енергия, равна или по-малка от 3kT.

От опит е известно, че вибриращ звуков сигнал, чийто източник са комбинирани честоти, винаги се наслагва върху основната честота на сигнала за протонна прецесия (около 2 kHz). Техният произход може да бъде разбран след анализ на Фиг. 10. Акустичната модулация на сигнала на протонната прецесия с честота около 2 kHz от други честоти е следствие от суперпозицията върху основния сигнал на комбинирани честоти, образувани в резултат на динамичното добавяне и изваждане на горните и долните хармонични компоненти на резонансни трептения в близката част на акустичния спектър, включително влиянието на магнитния резонанс, разделящи енергийните нива на водородния атом поради спинорбитално взаимодействие.

Край на добавянето прев.]

АУДИО УСИЛВАТЕЛ

Ориз. 11. Блокова схема на селективен аудио усилвател

Аудио усилвателят е изграден на четири биполярни транзистории един двоен операционен усилвател. Блоковата диаграма показва разпределението на печалбата на всеки етап. Този усилвател също е активен прорезен филтър, настроен на очакваната честота на протонна прецесия [за дадена област]. При максимум усилването е повече от 130 dB. Показана е и теоретичната честотна лента. Общото усилване е много голямо, така че по време на монтажа трябва да се вземат мерки за предотвратяване на самовъзбуждане на усилвателя.

Ориз. 12. Честотна характеристика на селективен аудио усилвател

Ориз. 13. Принципна схема на селективен аудио усилвател

За да се увеличи входното съпротивление на усилвателя, има резистор от 100 Ohm в емитера на транзистора и резистор от 12 kOhm в основата, което намалява натоварването на намотките на сензора, настроени на резонанс. Резонансната паралелна LC верига на сензора, образувана от намотките и резонансния кондензатор, има импеданс от около 3000 ома. Всички останали елементи на входното стъпало бяха подбрани така, че да осигурят добро съотношение сигнал/шум при възможно най-голямо усилване. Шумът на този етап е еквивалентен на шума на резистор 560 ома. Въпреки това, шумът от намотките и външните смущения значително надвишава шума на самия усилвател.

Забележка платно Във втория, третия и последния етап можете да използвате композитен транзисторс високо усилване тип BC847C (?=400-1000). Такава подмяна допълнително ще стесни честотната лента и ще намали изходния импеданс на усилвателя до 1-3 kOhm (Re = 820 Ohm, Rк = 1-3 kOhm).

Ориз. 14. Конструктивно разположение на частите на платката на усилвателя

На фиг. 14 по-долу показва разположението на частите на платката на усилвателя. Монтира се върху двустранно фолио от фибростъкло [гетинакс]. Всички компоненти са здраво запоени, клемите им са поставени в найлонови или тефлонови клеми. Проводниците, свързващи отделни компоненти, трябва да са възможно най-къси. Платката на усилвателя е поставена в специално формован корпус, покрит с алуминиев екран (лента). Външният екран е свързан към вътрешната платка чрез джъмпер.

Забележка превод Какво е добро за протонно-прецесионния магнитометър: честотата на протонната прецесия не зависи от конструкцията на сензора и вида на протон-съдържащата течност, а зависи само от силата на външното магнитно поле. (Това е така, защото магнитната пропускливост на типичните съдържащи протони течности и материали, използвани в производството на сензори, е равна на единица.) Но амплитудата на сигнала, времето за измерване, както и съотношението сигнал/шум, и следователно чувствителността на устройството като цяло, много зависят от решенията за проектиране на веригата, които вземате, от дизайна и внимателното производство на сензора и цялото устройство като цяло.

На следващата страница е показана диаграма на магнитометър с допълнителен генератор, чиято честота на генериране е синхронизирана с честотата на прецесия [на протоните]. Това е напълно достъпна електрическа схема на устройство, което ви позволява да измервате силата на магнитното поле в локален геомагнитен регион. Такива измервания обикновено се правят само за информационни цели. Заинтересованите страни могат да адаптират устройството за други специфични практически приложения. Стремях се да постигна рентабилност и достъпност на разработката, така че при повторението да мога да използвам стандартни, лесно достъпни компоненти. Избраната от мен CMOS логика може да бъде заменена с TTL аналози - но тогава ще е необходимо по-мощно захранване.

ВМИНЕТЕ СЕ В ИЗГРАЖДАНЕТО НА УСТРОЙСТВО С ДОПЪЛНИТЕЛЕН ГЕНЕРАТОР!

ОПИСАНИЕ НА КОНСТРУКЦИЯТА НА МАГНИТОМЕТЪР С ДОПЪЛНИТЕЛЕН ГЕНЕРАТОР И PLL

Фиг. 15. Функционална схема на протонен магнитометър с допълнителен генератор и PLL Това е блокова схема на протонен магнитометър, който добавя възможност за измерване на честотата на промяна на емф, генерирана в сензорната бобина чрез прецесия на протони след прилагане на поляризиращ ток за няколко секунди. Четири десетични делителя ви позволяват да показвате резултата от измерването с разделителна способност от 1 или 0,1 Hz. Такава висока разделителна способност с време на измерване по-малко от една секунда беше получена чрез N-кратно умножение на измерената честота на прецесионния сигнал.

Инструментът съдържа дванадесет интегрални схеми (IC) и малък брой различни дискретни компоненти. Използването на интегрални схеми е по-икономично във всички отношения, тъй като такова устройство се състои от малък брой стандартни стандартни елементи. Има много алтернативи на многофункционалните интегрални схеми, използвани тук - те могат да бъдат заменени с дискретни INE (NAND), ExOR (ExNOR) врати, броячи и мултивибратори. За това приложение изборът на многофункционална интегрална схема 4046 с фазово автоматично управление на честотата, вграден осцилатор с контролирано напрежение (VCO) в комбинация с брояч/делител 4060 е добро решение, но има и други варианти. Ако устройството се захранва от батерия, замяната на TTL логически ИС с CMOS значително намалява натоварването и изискванията за постоянно захранване.

(В тази статия по-рано беше представена друга многофункционална микросхема, показана в предишния сегмент (фиг. 2), на базата на която може да се реализира САМО най-простата версия на устройството за откриване на магнитни аномалии „СЛУШАЙТЕ“ (НА СЛУХ). Такова техническо решение не изисква честотни измервания [протонна прецесия]; то използва само таймер, който периодично включва и изключва тока на сензорните намотки за периодична поляризация [на протони]).

Забележка превод Въпреки своята простота, това устройство е доста функционално. По дълбочина и радиус на откриване на магнитни аномалии, създадени в почвата и водоемите от черни метали, той значително се припокрива с повечето металдетектори от други класове и типове. (Посочената чувствителност може да се получи само чрез свързване към устройството на сензор с две почти еднакви бобини, свързани в противоположни посоки).

В устройство с PLL (фиг. 15, 16) синхронизирането на токовия импулс през намотките, както и всички последващи процеси на измерване на честотата [протонна деполяризация] се извършва с помощта на кварцов резонатор. Можете да намерите подобни малки цилиндрични устройства в някои цифрови ръчни часовници. Те се продават за приблизително $1 за 2 броя. в Active Electronics или 1 долар за 1 бр. в Радио Шак.

Основният кварцов резонатор е незаменимо допълнение към чифта CD4060/MC14060 MS. Заедно с часовников кварцов резонатор те генерират честота от 32768 Hz, която се наблюдава на входа на четиринадесетбитов брояч/делител. Крайната изходна честота на брояча/делителя е 2 Hz, което съответства на честота на повторение на импулса от 0,5 секунди. За управление на устройството тази честота се изпраща на 4 двоични брояча, от които последният управлява интегрирани логически елементи: четири секунди - логическа единица / четири секунди - логическа нула. Пълният цикъл на броене от 4 двоични брояча се използва за простота. Ако възнамерявате да създадете преносима версия на магнитометъра, може да е полезно да намалите интервала на деполяризация (слушане) до половин секунда. За да направите това, е необходимо да допълните веригата с поне още един от четирите NAND логически елемента, за да декодирате входящите импулси (10 тактови цикъла) и да възстановите броя.

Поляризиращ ток се прилага към сензорните намотки за няколко секунди, за да се получи добра амплитуда на носещия сигнал. Обикновено [за протонна поляризация] са достатъчни три секунди. Превключващото реле, след като изключи бобината от източника на поляризационен ток, свързва бобината(ите) към входа на аудио усилвателя. След усилване сигналът отива към брояча. Ако броенето е на честотата на релаксация, тогава е необходим един допълнителен интервал на броене, за да се постигне точност на измерване на честотата с разделителна способност от 1 Hz, и десет секунди, за да се постигне разделителна способност от 0,1 Hz. Несъмнено в последния случай сигналът има време да намалее до нивото на шума на усилвателя. Следователно, в типичен дизайн на верига в задния двор (фиг. 2), след една секунда сигналът за релаксация вече се конкурира с шум и смущения.

Фиг. 16 Принципна схема на магнитометър с допълнителен осцилатор и PLL

Фазово заключен контур със затворен контур [който е реализиран в CD(HEF)40406 MS, както и в 74AC(ACT)4046, 74HC(HCT)4046, 74HC(HCT)7046, 74HC(HCT)9046 и се използва в тази схема], осигурява измерване на носещата честота с висока точност и разделителна способност от 1 и 0,1 Hz и за по-малко от една секунда. Единият вход на вградения фазов компаратор(и) [ФК1:EXOR и ФК2:СОМВ)] получава сигнал от изхода на аудио усилвателя. Другият вход на същия фазов компаратор(и) получава сигнал, синтезиран от вътрешния осцилатор MS......046, управляван от напрежение - VCO.

[Прибл. В горната серия MS.....046, вграденият фазов компаратор FK1 ви позволява да сравнявате входни сигнали както на основната честота, така и на хармониците на входния сигнал, което е еквивалентно на N-кратно умножение на входа честота дори без външен делител. FC2 може да сравнява 2 периодични (импулсни) сигнала само на основната честота. Дискретизирането на броя на честотите (или по-скоро на периода) на входящия сигнал за получаване на необходимата максимална разделителна способност на измерване на честотата f/N се осигурява от факта, че текущата стойност на честотата на генериране на вградения VCO за всички типични смущения в контролните граници се поддържа автоматично, като при наличие на външен делител винаги има стойност, която е N пъти по-висока от текущата честота на входящия сигнал. Времето за установяване на изходната честота на VCO след стъпкова промяна в честотата или фазата на входния сигнал е по-малко от 1 ms. Обикновено сравнението на фазите на входящия и референтния сигнал, извършвано в един от вградените фазови компаратори: FK1, FK2 или FK3 (при някои модели), се извършва на честотата на входящия сигнал. Следователно изходната честота на VCO обикновено се разделя на коефициент N, преди да се подаде към входа на компаратора.]

В тази схема текущата изходна честота на VCO се разделя последователно на 10 и 8 от два външни цифрови брояча/делителя. Когато външната комуникационна верига на 4046 MC е затворена, тогава VCO честотата непрекъснато се поддържа равна на изходната честота на аудио усилвателя, умножена по коефициент N, равен на общия коефициент на разделяне на всички свързани външни делители (8x10 = 80) . [Забележка лента: за MMP-203 N = 64, т.е.

Директното вземане на проби от сигнала от VCO изхода към разделителите ви позволява да получите индикация с разделителна способност от 0,1 Hz (вярно за MS CD(HEF)4046. MS сериите AC, NS ви позволяват да получите по-висока разделителна способност - вижте бележката в края на статията). Естествено, четирицифрената индикация за силата на магнитното поле може да надхвърли четвъртата цифра за броене, тъй като с повишена разделителна способност хилядите се показват в най-високата (4-та) цифра, а стотиците, десетките, единиците и десетите от Hz се показват в следващите цифри , съответно.

[Забележка платно MS от всички серии...046 Фазовият компаратор FK2 (и само един!) има 2 изхода: единият - инверсен - се изпраща към външен нискочестотен филтър, а другият - директен - е предназначен да покаже момента, когато обратният изходът на FK2 е в трето състояние Z. Само в това състояние на FC2 входните и изходните честоти на MS са строго синхронизирани с кратността на умножение/деление N, докато на директния изход на FC2 се появява логическа. Този изход (1-ви щифт на MS) може (и трябва) да се използва за активиране на показването на истински резултати от измерване и забрана на фалшиви. Подобна схема се използва в MMP-203 - веригата е много обемиста, в резултат на което е значително по-ниска от всяка интегрирана MS ... 046 по устойчивост на смущения и смущения. В дадените тук схематична диаграмаВ демо версията на устройството тази най-важна функция на микросхемата MS...046 не се използва за опростяване].

В този дизайн (опростена демо версия) състоянията на броячите на десетилетия се показват с помощта на светодиоди. Диаграмата (фиг. 16) показва четири светодиода в значимите цифри [показващи състояния 1, 2, 4, 8], а в най-значимата цифра е напълно достатъчно да инсталирате два или три светодиода, тъй като рядко има излишък в тази цифра. Потребителят лесно ще може да прочете простия еквивалент на двоичен декодер BCD2 (две хиляди или двеста, в зависимост от избраната резолюция). Обикновено при стабилни условия на измерване промените настъпват само в най-малката цифра - с избрана разделителна способност от 1 Hz, или в последните две цифри - с разделителна способност от 0,1 Hz. Ако предвиденото използване на инструмента е преносимо търсене, тогава подозирам, че показването на пълни десетични цифри би било много желателно, така че да се четат всички варианти. (Въпреки че за откриване на магнитни аномалии, просто слушане на звука от аудио изхода може да е напълно достатъчно). Има много решения за внедряване на десетичния дисплей, с който сме свикнали: това е... композитен LCD дисплей, седемсегментен LCD дисплей и т.н. Те изискват веригата да бъде допълнена с подходящ BCD декодер, така че декодерът/индикаторът да може да бъде сегментиран. Може да се използва и скъп комбиниран брояч/индикатор. За да се спести и минимизира броят на свързващите проводници, придружаващи броещите компоненти на веригата, в някои случаи е възможно да се използват моностабилни мултивибратори (моностабили) вместо дискретни броячи. С тяхна помощ можете да зададете периодите на импулси, пристигащи в веригите за съвпадение и синхронизация. Това е по-просто от декодирането на състоянията на броячите CD4060 и 74197 (U1 и U2), които се управляват от времеви импулси, генерирани от 32,768 kHz кристал. (фиг.7). Всички декодиращи и контролни операции могат да бъдат реализирани с помощта на NAND логически елементи, както и инвертори (особено в случаите, когато самите броячи не осигуряват необходимите логически операции върху изходните сигнали Qpr и Qinv).

За да се гарантират определени времеви интервали, импулсните периоди на изходите на мултивибраторите трябва да бъдат зададени и стабилизирани с достатъчна степен на точност, но толерансът на номиналните стойности на външните времеви елементи на мултивибратора често е недостатъчен, за да се гарантира точни времеви интервали (закъснения). В горната схема формирането на точни времеви интервали се извършва с помощта на кварцова стабилизация на честотата и многобитов брояч. Времевите резистори R3 и R4 са проектирани правилно, но на практика те трябва да бъдат регулирани, за да осигурят необходимите времеви закъснения (времеви интервали), [ тъй като толерансът за кондензатори с номинална стойност от 10 mF е много широк!Забележка платно].

Ориз. 7. Времеви диаграми на формиране на управляващи импулси. ЗАДАВАНЕ НА ВРЕМЕВО ЗАКЪСНЕНИЕ Четвъртата двоична цифра на изхода на осцилатор/брояч CD4060 (Q4) е налична на MS U1, щифт 7. В този момент честотата на кристалния осцилатор (32768 Hz) е разделена на 16, равно на 2048 Hz. Настройка на закъснението на мултивибратора U3A

Създайте следните временни връзки:

1. Прекъснете връзката между точките A1 и A2. Свържете A2 към тестов сигнал с честота 2048. Това е изходът на MC U1, пин #7.

2. Прекъснете връзката между точките TC1 и TC2. Тук преминава сигналът за първоначална настройка (RESET TO ZERO) на декадите на всички броячи, генерирани и забавени от мултивибратора U3A.

Задайте стойността на променливия резистор R12 на щифт 11 на U10 на около 8000 ома. По този начин централната честота на CD4046 MS VCO е предварително настроена, за да провери доколко тя попада в лентата на улавяне на обратната връзка за тестовия сигнал. Когато честотата е уловена от VCO, тя трябва да бъде 80 пъти по-висока от честотата на тестовия сигнал, т.е. равна на 163840 Hz. Поставете превключвателя за разделителна способност (S1) на позиция "1 Hz". В този случай изходът на десетичния делител на честотата на MS 16384 VCO (MS 74196 е посочен на диаграмата!) е свързан към входа на десетдневния брояч от висок ред. Задайте номиналната стойност на синхронизиращия резистор R3 на 56 kOhms или 62 kOhms.

Дисплеят трябва да се актуализира на всеки осем секунди. Изчислената продължителност на цикъла на показване е 0,2 секунди, така че при честота на VCO от 163840 Hz ще се покаже като 3277. (0,2 X 16384 = 3277). Изберете стойност за резистор R3, така че времето на забавяне U3A да е в диапазона от 190 - 210 милисекунди, докато броячът трябва да показва между 3112 - 3440.

Настройка на забавянето на мултивибратора U3B:

Оставете всички предишни тестови връзки. Освен това създайте следните временни тестови връзки:

1. Прекъснете връзката между точки D1 и D2.

2. Прекъснете връзката между точки B1 и B2. При B1 прикрепете джъмпер от изолиран проводник, така че да можете ръчно да го свържете към земята и да възстановите нулирането на десетилетието.

3. Създайте временна връзка от точка E1 до D1. Ръчно нулирайте измервателния уред чрез заземяване на B1. Наблюдавайте брояча, който трябва да брои както преди, така и след ръчното възстановяване на брояча. За R4 задайте първоначалната стойност на 27 kOhms. Регулирайте стойността на R4, така че времето на забавяне да е между 90 и 100 милисекунди, което е еквивалентно на показание на брояча между 1475 и 1638. Възстановете всички връзки според електрическата схема на устройството. НАСТРОЙКА НА VCO ЧЕСТОТАТА НА MS CD4046:

Временно прикрепете точка A2 към земята. Регулирайте стойността на съпротивлението R12, така че показанията на индикатора да попадат в диапазона от 2230 - 2250. Отстранете временното заземяване.

[Забележка платно Замяната на CD4046 с MS 74NS(NST)7046-9046 позволява да се получи индикация за честотата на прецесия на протонната релаксация с разделителна способност 1; 0,1; 0,01 и 0,001 Hz!. (Вижте по-горе: Според схемата CD4046 VCO, заедно с разделители на 10 и 8, генерира тестов сигнал от 163840 Hz. За CD4046 VCO ограничаващата честота е 1-2 MHz. Ако вместо CD4046 вземем 74HC( HCT)70(90)46 и добавете OS веригата е друг десетичен делител (10*10*8), тогава VCO постоянно ще генерира централна честота с порядък по-висока, т.е. 1638400 Hz, можете да увеличите честотата на VCO с друг порядък и тогава получаваме разделителна способност от 0,001 Hz за новата серия MS 74NS...046, горната работна честота се повишава до 16-18 MHz за новата серия CMOS брояч 74NS, честотата на броене се повишава до 50-80 MHz).]

С uv. Белецки А.И. 10.2008 г Кубан Краснодар.

Диференциалният магнитометър, който предлагаме на вашето внимание, може да бъде много полезен за търсене на големи железни предмети. Търсенето на съкровища с такъв уред е почти невъзможно, но е незаменимо при търсене на плитко потънали танкове, кораби и други видове военна техника.

Принципът на работа на диференциалния магнитометър е много прост. Всеки феромагнитен обект изкривява естественото магнитно поле на Земята. Тези предмети включват всичко, изработено от желязо, чугун и стомана. Изкривяването на магнитното поле може да бъде значително повлияно и от собственото намагнитване на обектите, което често се случва. След като регистрираме отклонението на силата на магнитното поле от фоновата стойност, можем да заключим, че в близост до измервателното устройство има предмет, изработен от феромагнитен материал.

Изкривяването на магнитното поле на Земята далеч от целта е малко и се оценява от разликата в сигналите от два сензора, разделени на известно разстояние. Ето защо устройството се нарича диференциално. Всеки сензор измерва сигнал, пропорционален на силата на магнитното поле. Най-широко използвани са феромагнитните сензори и сензорите, базирани на магнитната прецесия на протоните. Въпросното устройство използва сензори от първия тип.

Основата на феромагнитен сензор (наричан още fluxgate) е намотка със сърцевина, изработена от феромагнитен материал. Типична крива на намагнитване за такъв материал е добре известна от училищния курс по физика и, като се вземе предвид влиянието на магнитното поле на Земята, има следната форма, показана на фиг. 29.

Ориз. 29. Крива на намагнитване

Бобината се възбужда от променлив синусоидален носещ сигнал. Както се вижда от фиг. 29, изместването на кривата на намагнитване на феромагнитната сърцевина на намотката от външното магнитно поле на Земята води до факта, че индукцията на полето и свързаното напрежение върху намотката започват да се изкривяват по асиметричен начин. С други думи, напрежението на сензора със синусоидален ток на носещата честота ще се различава от синусоидата с по-„сплескани“ върхове на полувълните. И тези изкривявания ще бъдат асиметрични. На езика на спектралния анализ това означава появата в спектъра на изходното напрежение на бобината на четни хармоници, чиято амплитуда е пропорционална на силата на подмагнитното магнитно поле (полето на Земята). Именно тези равномерни хармоници трябва да бъдат „уловени“.

Ориз. 30. Диференциален феромагнитен сензор

Преди да споменем синхронен детектор, който естествено се предлага за тази цел, работещ с референтен сигнал с двойна носеща честота, нека разгледаме дизайна на сложна версия на феромагнитен сензор. Състои се от две сърцевини и три намотки (фиг. 30). В основата си това е диференциален сензор. Но за простота по-нататък в текста няма да го наричаме диференциален, тъй като самият магнитометър вече е диференциален :).

Дизайнът се състои от две еднакви феромагнитни сърцевинис еднакви намотки, разположени успоредно една до друга. По отношение на възбуждащия електрически сигнал на референтната честота, те са свързани срещу ток. Третата намотка е намотка, навита върху първите две сърцевини, сгънати заедно. При липса на външно отклоняващо магнитно поле, електрическите сигнали на първата и втората намотка са симетрични и в идеалния случай действат по такъв начин, че да няма изходен сигнал в третата намотка, тъй като магнитните потоци през нея са напълно компенсирани .

При наличие на външно изместващо магнитно поле картината се променя. Първо едното или другото ядро в пика на съответната полувълна "лети" в насищане по-дълбоко от обикновено поради допълнителното влияние на магнитното поле на Земята. В резултат на това на изхода на третата намотка се появява двоен сигнал за несъответствие на честотата. Основните хармонични сигнали са идеално напълно компенсирани там.

Удобството на разглеждания сензор се крие във факта, че неговите намотки могат да бъдат включени в осцилаторни вериги за повишаване на чувствителността. Първият и вторият - в осцилаторна верига (или вериги), настроена на носещата честота. Третият - в осцилираща верига, настроена на втория хармоник.

Описаният сензор има ясно изразен модел на излъчване. Неговият изходен сигнал е максимален, когато надлъжната ос на сензора е разположена по протежение на силовите линии на външното постоянно магнитно поле. Когато надлъжната ос е перпендикулярна на силовите линии, изходният сигнал е нула.

Сензор от разглеждания тип, особено във връзка със синхронен детектор, може успешно да работи като електронен компас. Неговият изходен сигнал след коригиране е пропорционален на проекцията на вектора на силата на магнитното поле на Земята върху оста на сензора. Синхронното откриване позволява да се открие знакът на тази проекция. Но дори и без знак - ориентирайки сензора според минималния сигнал, получаваме посока на запад или изток. Ориентирайки се максимално, получаваме посоката на линията на магнитното поле на Земята. В средните географски ширини (например в Москва) той върви наклонено и се „залепва“ в земята в посока на север. Ъгълът на магнитната деклинация може да се използва за приблизително оценяване на географската ширина на дадена област.

Диференциалните феромагнитни магнитометри имат своите предимства и недостатъци. Предимствата включват простотата на устройството; не е по-сложно от радиоприемника с директно усилване. Недостатъците включват трудоемкостта на производството на сензори - в допълнение към точността е необходимо абсолютно точно съвпадение на броя на завъртанията на съответните намотки. Грешка от едно или две завъртания може значително да намали възможната чувствителност. Друг недостатък е "компасният" характер на устройството, т.е. невъзможността да се компенсира напълно полето на Земята чрез изваждане на сигнали от два раздалечени сензора. На практика това води до фалшиви сигнали при завъртане на сензора около ос, перпендикулярна на надлъжната.

Практичен дизайн

Практическият дизайн на диференциален феромагнитен магнитометър е реализиран и тестван в прототипна версия без специална електронна част за звукова индикация, използвайки само микроамперметър с нула в средата на скалата. Веригата за звукова индикация може да бъде взета от описанието на металдетектора на принципа "предаване-приемане". Устройството има следните параметри.

Основни технически характеристики

Захранващо напрежение - 15... 18 V
Консумация на ток - не повече от 50 mA

Дълбочина на откриване:

пистолет - 2м
цев на оръдие - 4м
резервоар - 6м

Структурна схема

Блоковата схема е показана на фиг. 31. Стабилизиран с кварц главен осцилатор произвежда тактови импулси за преобразувателя на сигнала.

Ориз. 31. Блокова схема на диференциален феромагнитен магнитометър

На един от неговите изходи има правоъгълна вълна на първия хармоник, която отива към усилвателя на мощността, който възбужда излъчващите намотки на сензори 1 и 2. Другият изход генерира квадратна вълна на еталонната двойна тактова честота с 90° смяна за синхронен детектор. Сигналът на разликата от изходните (трети) намотки на сензорите се усилва в приемния усилвател и се коригира от синхронен детектор. Коригираният постоянен сигнал може да бъде записан с микроамперметър или с устройства за звукова индикация, описани в предишните глави.

Схематична диаграма

Схематичната диаграма на диференциален феромагнитен магнитометър е показана на фиг. 32 - част 1: главен осцилатор, преобразувател на сигнала, усилвател на мощност и излъчващи намотки, фиг. 33 - част 2: приемни намотки, приемен усилвател, синхронен детектор, индикатор и захранване.

Ориз. 32. Електрическа схема - част 1

Главният осцилатор е сглобен на инвертори D1.1-D1.3. Честотата на генератора се стабилизира от кварцов или пиезокерамичен резонатор Q с резонансна честота 215 Hz = 32 kHz („часовников кварц“). Веригата R1C1 предотвратява възбуждането на генератора при по-високи хармоници. OOS веригата е затворена чрез резистор R2, а POS веригата е затворена през резонатор Q. Генераторът е прост, има ниска консумация на ток, работи надеждно при захранващо напрежение 3...15 V и не съдържа настроени елементи или резистори с прекалено високо съпротивление. Изходната честота на генератора е около 32 kHz.

Кондиционер за сигнал(фиг. 32)

Кондиционерът на сигнала е монтиран на двоичен брояч D2 и D-тригер D3.1. Видът на двоичния брояч не е важен, основната му задача е да раздели тактовата честота на 2, 4 и 8, като по този начин се получават меандри с честоти съответно 16, 8 и 4 kHz. Носещата честота за възбуждане на излъчващите намотки е 4 kHz. Сигнали с честоти 16 и 8 kHz, действащи върху D-тригера D3.1, образуват на изхода си квадратна вълна, удвоена спрямо носещата честота 8 kHz, изместена с 90° спрямо изходния сигнал 8 kHz на двоичния брояч. Такова изместване е необходимо за нормалната работа на синхронен детектор, тъй като същото изместване има полезен сигнал за несъответствие с двойна честота на изхода на сензора. Втората половина на микросхемата от два D-тригера - D3.2 не се използва във веригата, но нейните неизползвани входове трябва да бъдат свързани или към логическа 1, или към логическа 0 за нормална работа, което е показано на диаграмата.

Усилвател(фиг. 32)

Усилвателят на мощността на пръв поглед не изглежда такъв и представлява само мощни инвертори D1.4 и D1.5, които в противофаза въртят осцилаторна верига, състояща се от последователно-паралелно свързани излъчващи намотки на сензора и кондензатора C2. Звездичка до рейтинга на кондензатора означава, че стойността му е посочена приблизително и че трябва да бъде избрана по време на настройката. Неизползваният инвертор D1.6, за да не остави входа си несвързан, инвертира сигнала D1.5, но практически работи на празен ход. Резисторите R3 и R4 ограничават изходния ток на инверторите до приемливо ниво и заедно с осцилиращата верига образуват висококачествена лентов филтър, поради което формата на напрежението и тока в излъчващите намотки на сензора практически съвпада със синусоидалната.

Приемащ усилвател(фиг. 33)

Приемният усилвател е двустъпален. Сглобява се с помощта на операционни усилватели D4.2 и D6.1 с паралелна обратна връзка по напрежение. Кондензаторът C4 намалява усилването при по-високи честоти, като по този начин предотвратява претоварването на пътя на усилване с високочестотни смущения от електрически мрежи и други източници. Веригите за корекция на операционни усилватели са стандартни.

Синхронен детектор(фиг. 33)

Синхронният детектор е направен с помощта на операционен усилвател D6.2 по стандартна схема. Като аналогови ключове се използва D5 CMOS мултиплексор-демултиплексор 8 на 1 чип (фиг. 32). Неговият цифров адресен сигнал се премества само в най-малкия бит, осигурявайки алтернативно превключване на точки К1 и К2 към обща шина. Ректифицираният сигнал се филтрира от кондензатор C8 и се усилва от операционен усилвател D6.2 с едновременно допълнително затихване на нефилтрирани RF компоненти от вериги R14C11 и R13C9. Веригата за коригиране на операционния усилвател е стандартна за използвания тип.

Ориз. 33. Електрическа схема - част 2. Приемен усилвател

Индикатор(фиг. 33)

Индикаторът е микроамперметър с нула в средата на скалата. Индикаторната част може успешно да използва схемите на други видове метални детектори, описани по-рано. По-специално, дизайнът на металдетектор, базиран на принципа на електронен честотомер, може да се използва като индикатор. В този случай неговият LC осцилатор се заменя с RC осцилатор и измереното изходно напрежение се подава през резистивен делител към веригата за настройка на честотата на таймера. Можете да прочетете повече за това на уебсайта на Юрий Колоколов.

Чипът D7 стабилизира еднополярното захранващо напрежение. Операционният усилвател D4.1 създава захранване с изкуствена средна точка, което позволява използването на конвенционални биполярни операционни усилватели. Керамичните блокиращи кондензатори C18-C21 са монтирани в непосредствена близост до корпусите на цифровите микросхеми D1, D2, D3, D5.

Видове части и дизайн

Използваните видове микросхеми са посочени в таблица. 6.

Таблица 6. Видове използвани чипове

Вместо микросхеми от серия K561 е възможно да се използват микросхеми от серия K1561. Можете да опитате да използвате някои микросхеми от серията K176 или чужди аналози от сериите 40ХХ и 40ХХХ.

близнак операционни усилватели(O-Amp) от серията K157 може да бъде заменен от всеки операционен усилвател с общо предназначение с подобни параметри (с подходящи промени в pinout и корекционните вериги).

Няма специални изисквания към резисторите, използвани в схемата на диференциалния магнитометър. Те просто трябва да имат издръжлив и миниатюрен дизайн и да бъдат лесни за инсталиране. Номинална разсейвана мощност 0,125...0,25 W.

Потенциометрите R5, R16 за предпочитане са многооборотни за удобство фина настройкаустройство. Дръжката на потенциометъра R5 трябва да бъде направена от пластмаса и да е с достатъчна дължина, така че докосването на ръката на оператора по време на настройката да не причинява промени в показанията на индикатора поради смущения.

Кондензатор C16 - електролитен от всякакъв малък тип.

Кондензаторите на осцилаторните вериги C2* и SZ* се състоят от няколко (5-10 бр.) кондензатора, свързани паралелно. Настройката на веригата за резонанс се извършва чрез избор на броя на кондензаторите и тяхната оценка. Препоръчителен тип кондензатори K10-43, K71-7 или чуждестранни термостабилни аналози. Можете да опитате да използвате конвенционални керамични или метални филмови кондензатори, но ако температурата варира, ще трябва да регулирате устройството по-често.

Микроамперметър - всякакъв тип за ток от 100 μA с нула в средата на скалата. Малките микроамперметри, например тип M4247, са удобни. Можете да използвате почти всеки микроамперметър и дори милиамперметър - с всякакво ограничение на мащаба. За да направите това, трябва да регулирате съответно стойностите на резисторите R15-R17.

Кварцов резонатор Q - всеки кварцов часовник с малък размер (подобни се използват и в преносими електронни игри).

Превключвател S1 - всякакъв тип, малогабаритни.

Сензорните бобини са направени върху кръгли феритни сърцевини с диаметър 8 mm (използвани в магнитни антени на радиоприемници в диапазоните CB и DV) и дължина около 10 cm. Всяка намотка се състои от 200 намотки меден проводник с a диаметър 0,31 мм, равномерно и плътно навити на два слоя в двойна лаково-копринена изолация. Слой екранно фолио е прикрепен върху всички намотки. Ръбовете на екрана са изолирани един от друг, за да се предотврати образуването на късо съединение. Изходът на екрана е направен с калайдисан едножилен меден проводник. В случай на екран от алуминиево фолио, този терминал се поставя върху екрана по цялата му дължина и се увива плътно с електрическа лента. При екран от медно или месингово фолио клемата е запоена.

Ориз. 34. Конструкция сензор-антена

Дължината на тръбата е около 60 см. Всяка една от половинките на датчика е разположена в края на тръбата и е допълнително закрепена със силиконов уплътнител, който запълва пространството около намотките и сърцевините им. Пълненето се извършва през специални отвори в тялото на тръбата. Заедно с флуоропластични шайби, такъв уплътнител дава необходимата еластичност на закрепването на крехки феритни пръти, което ги предпазва от напукване при случайни удари.

Настройка на устройството

1. Уверете се, че инсталацията е правилна.

2. Проверете консумацията на ток, която не трябва да надвишава 100 mA.

3. Проверете правилната работа на главния осцилатор и други елементи за генериране на импулсен сигнал.

4. Настройте осцилаторния кръг на сензора. Излъчване - на честота 4 kHz, приемане - на 8 kHz.

5. Уверете се, че пътят на усилване и синхронният детектор работят правилно.

Работа с апарата

Процедурата за настройка и работа с устройството е както следва. Излизаме на мястото за търсене, включваме устройството и започваме да въртим антената на сензора. Най-добре е във вертикална равнина, минаваща в посока север-юг. Ако сензорът на устройството е на прът, тогава не можете да го завъртите, а да го завъртите доколкото позволява прътът. Индикаторната стрелка ще се отклони (ефект на компаса). С помощта на променлив резистор R5 се опитваме да сведем до минимум амплитудата на тези отклонения. В този случай средната точка на показанията на микроамперметъра ще се „премести“ и също ще трябва да се регулира с друг променлив резистор R16, който е предназначен да зададе нула. Когато ефектът "компас" стане минимален, устройството се счита за балансирано.

За малки обекти методът на търсене с помощта на диференциален магнитометър не се различава от метода на работа с конвенционален металдетектор. В близост до обект стрелката може да се отклони във всяка посока. За големи обекти стрелката на индикатора ще се отклони в различни посоки върху голяма площ.

Чети и пишиполезен

Ориз. 29. Крива на намагнитване

Ориз. 30. Диференциален феромагнитен сензор

Преди да споменем синхронен детектор, който естествено се предлага за тази цел, работещ с референтен сигнал с двойна носеща честота, нека разгледаме дизайна на сложна версия на феромагнитен сензор. Състои се от две сърцевини и три намотки (фиг. 30). В основата си това е диференциален сензор. Въпреки това, за простота, по-нататък в текста няма да го наричаме диференциален, тъй като самият магнитометър вече е диференциален (©).

Конструкцията се състои от две еднакви феромагнитни сърцевини с еднакви намотки, разположени успоредно една до друга. По отношение на възбуждащия електрически сигнал на референтната честота, те са свързани срещу ток. Третата намотка е намотка, навита върху първите две сърцевини, сгънати заедно. При липса на външно отклоняващо магнитно поле, електрическите сигнали на първата и втората намотка са симетрични и в идеалния случай действат по такъв начин, че да няма изходен сигнал в третата намотка, тъй като магнитните потоци през нея са напълно компенсирани .

При наличие на външно изместващо магнитно поле картината се променя. Първо едното или другото ядро в пика на съответната полувълна „лети“ в насищане по-дълбоко от обикновено поради допълнителното влияние на магнитното поле на Земята. В резултат на това на изхода на третата намотка се появява двоен сигнал за несъответствие на честотата. Основните хармонични сигнали са идеално напълно компенсирани там.

Удобството на разглеждания сензор се крие във факта, че неговите намотки могат да бъдат включени в осцилаторни вериги за повишаване на чувствителността. Първият и вторият са в осцилаторна верига (или вериги), настроена на носещата честота. Третият - в осцилираща верига, настроена на втория хармоник.

Практичен дизайн

Основни технически характеристики
Захранващо напрежение 15... 18 V
Консумация на ток не повече от 50 mA
Дълбочина на откриване:
пистолет 2м
цев на пистолет 4м
резервоар 6м

Структурна схема

Ориз. 31. Блокова схема на диференциален феромагнитен магнитометър

Схематична диаграма

Схематичната диаграма на диференциален феромагнитен магнитометър е показана на фиг. 32 - част 1; главен осцилатор, преобразувател на сигнала, усилвател на мощност и излъчващи намотки, фиг. 33 - част 2: приемни намотки, приемен усилвател, синхронен детектор, индикатор и захранване.

Ориз. 32. Електрическа схема - I част

ГЛАВЕН ГЕНЕРАТОР (ФИГ. 32)

Главният осцилатор е сглобен на инвертори D1.1-D1.3. Честотата на генератора се стабилизира от кварцов или пиезокерамичен резонатор Q с резонансна честота 215 Hz = 32 kHz („часовников кварц“). Веригата R1C1 предотвратява възбуждането на генератора при по-високи хармоници. Чрез резистор R2 се затваря веригата OOS, а през резонатора Q веригата PIC се затваря. Генераторът е прост, има ниска консумация на ток, работи надеждно при захранващо напрежение 3...15 V и не съдържа елементи за настройка или резистори с прекалено високо съпротивление. Изходната честота на генератора е около 32 kHz.

ФОРМИРАЧ НА СИГНАЛ (ФИГ. 32)

УСИЛВАТЕЛ НА МОЩНОСТ (ФИГ. 32)

Усилвателят на мощността на пръв поглед не изглежда такъв и представлява само мощни инвертори D1.4 и D1.5, които в противофаза въртят осцилаторна верига, състояща се от последователно-паралелно свързани излъчващи намотки на сензора и кондензатора C2. Звездичка до рейтинга на кондензатора означава, че стойността му е посочена приблизително и че трябва да бъде избрана по време на настройката. Неизползваният инвертор D1.6, за да не остави входа си несвързан, инвертира сигнала D1.5, но практически работи на празен ход. Резисторите R3 и R4 ограничават изходния ток на инверторите до приемливо ниво и заедно с осцилиращата верига образуват висококачествен лентов филтър, поради което формата на напрежението и тока в излъчващите намотки на сензора почти съвпадат със синусоидалната.

Ориз. 33. Електрическа схема - част II. Приемащ усилвател

ПРИЕМАЩ УСИЛВАТЕЛ (ФИГ. 33)

Приемният усилвател усилва диференциалния сигнал, идващ от приемните намотки на сензора, които заедно с кондензатора SZ образуват колебателен кръг, настроен на двойна честота от 8 kHz. Благодарение на настройващия резистор R5, сигналите от приемните бобини се изваждат с определени тегловни коефициенти, които могат да се променят чрез преместване на плъзгача на резистора R5. Така се постига компенсация за неидентични параметри на приемните намотки на сензора и минимизиране на неговия "компас". Приемният усилвател е двустъпален. Сглобява се с помощта на операционни усилватели D4.2 и D6.1 с паралелна обратна връзка по напрежение. Кондензаторът C4 намалява усилването при по-високи честоти, като по този начин предотвратява претоварването на пътя на усилване с високочестотни смущения от електрически мрежи и други източници. Веригите за корекция на операционни усилватели са стандартни.

СИНХРОНЕН ДЕТЕКТОР (ФИГ. 33)

ИНДИКАТОР (ФИГ. 33)

Индикаторът е микроамперметър с нула в средата на скалата. Индикаторната част може успешно да използва схемите на други видове метални детектори, описани по-рано. По-специално, дизайнът на металдетектор, базиран на принципа на електронен честотомер, може да се използва като индикатор. В този случай неговият LC генератор се заменя с RC генератор и се измерва изходно напрежениечрез резистивен делител се подава към веригата за настройка на честотата на таймера. Можете да прочетете повече за това на уебсайта на Юрий Колоколов.

Видове части и дизайн

Използваните видове микросхеми са посочени в таблица. 6.

Таблица 6. Видове използвани чипове

Двойните операционни усилватели (op-amps) от серията K157 могат да бъдат заменени с всякакви операционни усилватели с общо предназначение с подобни параметри (с подходящи промени в pinout и коригиращи вериги).

Потенциометрите R5, R16 за предпочитане са многооборотни за по-лесно прецизно регулиране на устройството. Дръжката на потенциометъра R5 трябва да бъде направена от пластмаса и да е с достатъчна дължина, така че докосването на ръката на оператора по време на настройката да не причинява промени в показанията на индикатора поради смущения. Кондензатор C16 - електролитен от всякакъв малък тип.

Превключвател S1 - всякакъв тип, малогабаритни.

Ориз. 34. Конструкция сензор-антена

Краищата на феритните сърцевини са фиксирани във флуоропластични центриращи дискове, благодарение на което всяка от двете половини на сензора се държи вътре в пластмасова тръба от текстолит, която служи като корпус, както е схематично показано на фиг. 34. Дължината на тръбата е около 60 см. Всяка от половините на датчика е разположена в края на тръбата и е допълнително закрепена със силиконов уплътнител, който запълва пространството около намотките и сърцевините им. Пълненето се извършва през специални отвори в тялото на тръбата. Заедно с флуоропластични шайби, такъв уплътнител дава необходимата еластичност на закрепването на крехки феритни пръти, което ги предпазва от напукване при случайни удари.

Настройка на устройството

1. Уверете се, че инсталацията е правилна.

2. Проверете консумацията на ток, която не трябва да надвишава 100 mA.

3. Проверете правилната работа на главния осцилатор и други елементи за генериране на импулсен сигнал.

4. Настройте осцилаторния кръг на сензора. Излъчване - на честота 4 kHz, приемане - на 8 kHz.

5. Уверете се, че пътят на усилване и синхронният детектор работят правилно.

Работа с апарата

Магнитометърът е устройство, което се използва за изследване на магнитното поле на Земята или търсене на скрити обекти. Въз основа на принципа на работа, устройството е малко като металдетектор, който реагира на метални повърхности, с изключение на това, че е чувствителен към естественото магнитно поле на Земята, както и големи неметални обекти, които имат собствени остатъчно поле. Устройството намери своето приложение в различни отрасли на промишлеността и науката, тъй като ви позволява да записвате природни аномалии и също така ускорява търсенето на обекти.

Защо се използва магнитометър?

Магнитометрите реагират на магнитно поле и изразяват силата му в различни физически мерни единици. В тази връзка има много видове тези устройства, всеки от които е адаптиран за конкретна цел на търсене. Модификациите на тези устройства се използват в десетки отрасли на науката и индустрията:

Геология.
Археология.
Навигация.
Сеизмология.
Военно разузнаване.
Геохронология.

IN геологияС помощта на магнитометър могат да бъдат намерени минерали, без да е необходимо пробно сондиране за вземане на проби. Устройството ви позволява да запишете богата на минерали вена и да вземете решение относно целесъобразността да започнете добив в района. Също така с помощта на това оборудване можете да определите къде се намират подземни източници на питейна вода, как са разположени и техния обем. Благодарение на това можете предварително да решите къде да изградите кладенец или сондаж, за да стигнете до водата, без да е необходимо максимално задълбочаване.

Магнитометрите се използват в археологияпо време на разкопки. Те ви позволяват да реагирате на основи на сгради, статуи и други обекти, скрити дълбоко под земята, които имат остатъчна магнетизация. На първо място, това е изгорена тухла или камък. Устройството реагира на древни огнища и печки, скрити дълбоко под земята. Може да се използва за търсене на обекти в лед или сняг.

Магнитометърът се използва и в навигация. С негова помощ се определя магнитното поле на Земята, в резултат на което е възможно да се получат данни за посоката на движение при дезориентация. Такива устройства се използват в авиацията и морския транспорт. Магнитометрите са задължително оборудване за космически станциии совалки.

IN сеизмологияМагнитометрите, които реагират на магнитното поле на Земята, позволяват да се предвиди земетресение, тъй като когато характеристиките на тектоничните плочи се променят, обичайните индикатори на полето се нарушават. По този начин е възможно да се идентифицират свежи подземни пукнатини, през които може да започне изригване.

IN военното разузнаванеТова оборудване ви позволява да търсите военни цели, скрити от конвенционалните радари. С помощта на магнитометър можете да идентифицирате подводница, разположена на морското или океанското дъно.

IN геохронологияВъзрастта на скалите може да се определи по силата на остатъчната магнетизация. Има и по-точни методи, но с магнитометър това става за секунди, без да е необходим скъп анализ.

Видове магнитометри според принципа на действие

Въз основа на принципа на действие магнитометрите се разделят на 3 вида:

Магнитостатичен.
Индукция.
Квантов.

Всяка разновидност реагира на външно магнитно поле, използвайки специфичен физичен принцип. На базата на тези три разновидности са създадени различни високоспециализирани видове магнитометри, които са по-точни за измервания при определени условия.

Магнитостатичен

Въпреки външната сложност на това устройство, то работи според напълно разбираем физически принцип. Вътре в магнитометъра има малък постоянен магнит, който реагира на магнитното поле, с което влиза в контакт. Магнитът е окачен на еластично окачване, което му позволява да се върти. Той практически няма твърдост, така че не го задържа и му позволява да се върти без съпротива. Когато постоянен магнит реагира с чуждо поле, чиято посока или сила не е същата като неговата, възниква реакция на привличане или отхвърляне. В резултат на това окаченият постоянен магнит започва да се върти, което открива чувствителния сензор. По този начин се измерва силата и посоката на външното магнитно поле.

Чувствителността на магнитостатичното устройство зависи от референтния магнит, който е инсталиран в него. Еластичността на окачването също влияе върху точността на измерване.

Индукция

Индукционните магнитометри имат вътрешна намотка с намотка от проводник. Захранва се от източник на батерия. Бобината създава свое собствено магнитно поле, което започва да влиза в контакт с полета на трети страни, преминаващи през неговата верига. Чувствителните сензори реагират на промените, които се показват на бобината в резултат на това взаимодействие. Те могат да реагират на въртене или вибрация. В по-сложните устройства сензорите реагират на промените в магнитната проницаемост на сърцевината на бобината. Независимо от това как се записва промяната, устройството показва индикатори за външни магнитни полета и ви позволява да определите местоположението на обектите, техния размер и разстояние.

Квантов

Квантовият магнитометър реагира на магнитния момент на електроните, които се движат под въздействието на външни магнитни полета. Това е скъпо оборудване, което се използва за лабораторни изследвания, както и за сложни търсения. Устройството записва магнитния момент на микрочастиците и силата на измереното поле. Това оборудване ви позволява да измервате силата на слаби полета, включително тези, открити в космоса. Именно това оборудване се използва в геоизследванията за търсене на дълбоки находища на минерали.

Разлика между моделите

Магнитометърът е високо техническо оборудване, което може да се различава от други подобни устройства не само по физическия принцип на реагиране на промени в магнитното поле или чувствителността, но и по други характеристики. Устройствата могат да се различават едно от друго според следните критерии:

Наличие на дисплей.
Брой сензори.
Наличието на звуков индикатор.
Грешки при измерване.
Метод на индикация.
Продължителност на непрекъсната работа.
Размери и тегло.

Що се отнася до броя на чувствителните сензори, колкото повече са, толкова по-точно ще бъде оборудването. Магнитометърът може да показва своите измервания числено или графично. Трудно е да се каже кое е по-добро, тъй като всичко зависи от характеристиките на условията, в които се извършва измерването. В някои случаи просто трябва да получите дисплей на индикаторите на магнитното поле в числа, докато понякога се нуждаете от повече визуално определяне на вектора на неговите вихри. Най-добрият вариант са комбинираните устройства, които ви позволяват да визуализирате индикатори в цифров и графичен дисплей.

Изграждане на протонно-прецесионен магнитометър, Краснодар, Белецки А. И.

Флуксгейт (векторни) магнитометри

Магнитометри в твърдо състояние