Xəzinələri və xəzinələri axtarın: Maqnitometrlər - əsas məlumatlar. Fluxgate maqnitometrləri Ferromaqnit nüvəli və üç sarımlı maqnitometr

Yüksüz vəziyyətdə ideal transformatorun vektor diaqramını quraq (şək. 15.34).

Boş vəziyyətdə maqnitləşdirici qüvvə

İndi ideal transformatorun yükü altında onun ekvivalent sxemini tərtib edək (şək. 15.35).

Müqaviməti olan bir yük ikincil sarımın terminallarına qoşularsa Z n, sonra ondan bir cərəyan keçəcək , bu da öz növbəsində maqnit axını azaltmağa meylli olacaq , və bu, emf-nin azalmasına səbəb olacaq. , bunun nəticəsində cərəyan artacaq maqnit axınının olduğu belə bir dəyərə ilkin qiymətini alacaq və (15.35) tənliyi yerinə yetiriləcəkdir.

Beləliklə, ikincil dövrədə cərəyanın görünüşü birincil dövrədə cərəyanın artmasına səbəb olur. Yüklənmiş transformatorda nüvədəki maqnit axını yüksüz vəziyyətdə olan maqnit axınına bərabərdir, yəni. Həmişə F= const. Yük altında maqnit axını birincil və ikincil sarımların maqnitləşdirici qüvvələrinin təsiri altında yaranır:

Yük altında olan ideal transformatorun vektor diaqramını quraq (şək. 15.36).

İdeal transformatorun ekvivalent dövrəsini çevirək, bunun üçün induktiv birləşmədən xilas olacağıq. Transformator sarımlarının eyni terminallarını bir-birinə bağlasanız, transformatorun iş rejimi dəyişməyəcəkdir.

Əvvəlcə ortaq nöqtəyə malik olan induktiv birləşmiş elementləri nəzərdən keçirək. Bu halda iki elementin birləşmə əmsalı birinə bərabərdir, bütün maqnit axını birincil və ikincil sarımların növbələri ilə tamamilə bir-birinə bağlandığından, yəni.

buna görə də nəzərə alınmaqla w 1 = w 2, tapırıq:

İndi dövrənin bir hissəsini ümumi nöqtəsi olan induktiv birləşmiş elementlərlə əvəz edək (şək. 15.37). A) induktiv birləşməsiz ekvivalent dövrəyə (şək. 15.37 b).

;

;

Tapılanları nəzərə alaraq, sxem Şəkil 15.37-də göstərilən formanı alır V, və ideal transformatorun ekvivalent sxemi Şəkil 15.38-də göstərilən tipdir.

İndi hər iki sarımın aktiv və induktiv sızma müqavimətini nəzərə alsaq, o zaman transformator üçün w 1 = w 2, Şəkil 15.39-da göstərilən ekvivalent sxemi alırıq.

Dövrənin birincili və ikincil dövrələrinin tənliklərini yazaq:

Dövrənin vektor diaqramını quraq (şək. 15.40).

Kiçik sabit və dəyişən maqnit sahələrini ölçmək üçün, ən sadə formada yumşaq maqnit materialından hazırlanmış və biri müvəqqəti maqnit axını yaradan, digəri isə ölçən iki sarğı olan çubuqlar olan fluxgates istifadə olunur.

Sinusoidal formanın alternativ cərəyanı həyəcan sarğısından keçdikdə, nüvənin maqnit vəziyyəti dinamik histerezis döngəsi boyunca dəyişəcək və ölçmə sarımında e-dalğa görünür. d.s., əsas tezliyə əlavə olaraq, daha yüksək tək harmonikləri ehtiva edəcəkdir.

düyü. 21. Sxematik diaqram ballistik quraşdırma: elektromaqnit, ölçmə bobini, ballistik qalvanometr, istinad bobinin ilkin və ikincil sarımları, açarlar, açar, reostat sistemi, A - ampermetr

düyü. 22. Ölçmə zondunun sxematik konstruksiyası

Belə bir zond nüvənin oxu boyunca dəyişən sahə ilə eyni şəkildə yönəldilmiş sabit bir maqnit sahəsinə yerləşdirilirsə, nüvənin maqnit vəziyyəti artıq asimmetrik özəl dövrədə dəyişəcəkdir. Bu, sabit bir sahənin hərəkəti istiqamətində nüvənin maqnitləşməsinin dəyişməsinin sabit sahənin olmaması ilə müqayisədə alternativ sahənin daha aşağı dəyərlərində baş verəcəyi və əks istiqamətdə bir sabitin baş verəcəyi ilə izah olunur. sahə maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsinə mane olacaq. Bu halda əyridə e. d.s. Qəribə harmoniklərlə yanaşı cütlər, əsasən ikinci harmoniklər meydana çıxacaq. Belə çıxır ki, e-nin dəyəri. d.s. bu

harmoniklər maqnit sahəsinin gücünə mütənasibdir. Ölçüyə görə e. d.s., bu harmoniklə mütənasibdir və sahə gücünü ölçün.

Şəkildə. 22, nüvəsi yumşaq maqnit materialı permalloydan hazırlanmış ölçmə zondlarından birinin sxematik dizaynını göstərir. Özək qalınlığı 20-50 boşqabdan ibarətdir.Əgər bir naqilin eyni sayda növbəsi nüvənin hər iki tərəfinə əks istiqamətdə sarılarsa, onda hər sarımın yaratdığı maqnit axınları bərabər olacaqdır.

düyü. 23. Körpü tipli maqnit zondunun sxematik konstruksiyası

düyü. 24. Körpü tipli zond cihazına

Sargılar bir-birinə ardıcıl olaraq bağlanır. Ölçmə bobini 3 nüvəyə yerləşdirilir 1. Əgər alternativ cərəyan sarğı 2-nin növbələrindən keçirilirsə, o zaman ölçmə bobinində baş verməyəcək, çünki hər bir sarğıdan 2-dən maqnit axınının zamanla dəyişməsi bərabər və əks istiqamətdə olacaq. Nüvə sarımların və bobinin kəsişmə müstəvisinə perpendikulyar yönəldilmiş sabit vahid sahəyə yerləşdirildikdə, sarımlar 2 arasındakı boşluqda maqnit axınlarının yenidən paylanması baş verəcəkdir, çünki sabit sahə alternativə qədər əlavə edəcəkdir. sahələr, bunun nəticəsində ölçmə bobinində elektromotor qüvvə yaranacaq 3. Bu e. d.s. maqnit sahəsinin gücünə mütənasib olacaq. Belə bir zonddan istifadə edərək, 103 Hz alternativ cərəyan tezliyində maqnit sahələrini ölçmək mümkündür.

Hazırda körpü tipli maqnit zondları mövcuddur. Bu körpülərdən biri Şəkildə göstərilmişdir. 23. Körpü təbəqə yumşaq maqnit materialından kəsilmişdir (şək. 24). O, bir neçə vərəqdən yığılır, yarısı uzununa, digər yarısı isə yuvarlanana kəsilir. Bu, körpü qollarının optimal maqnit vahidliyini təmin edir və qolların maqnit təmasını yaxşılaşdırır. Seqmentlər bükülür və bir-birinə bağlanır ki, körpünün ikinci diaqonalı yaranır. 1 və 2-ci rulonlar körpünün diaqonallarında yerləşir və onlardan hər hansı biri ya ölçü, ya da həyəcan verici ola bilər. Həyəcan bobininin sarğısı sənaye və ya

artan tezlik. Maqnit körpüsü tarazlıqdadır və xarici sabit maqnit sahəsi olmadan ölçmə bobinində emissiya baş vermir. d.s. Körpü xarici sabit maqnit sahəsinə yerləşdirilirsə, o zaman körpünün tarazlığı pozulur, körpünün diaqonalında alternativ maqnit axını görünəcək və ölçmə bobinində emissiya görünəcəkdir. d.s. induksiya, onun böyüklüyü xarici sahənin gücünün qiymətini təyin edir. Maksimum dəyər e. d.s. xarici sahə körpünün iki əks qoluna paralel yönəldildikdə ölçmə bobinində baş verir. Həssaslığı artırmaq üçün bəzən dirəklərlə maqnit körpüsü hazırlanır (şək. 25).

düyü. 25. Qütblü maqnit zondunun sxematik dizaynı

-ə qədər maqnit sahəsinin gücünü ölçmək üçün yüksək həssas kompensasiya maqnitometrini nəzərdən keçirək, burada maqnitlə doymuş zond istifadə olunur. Maqnitometrin sxematik diaqramı və maqnitlə doymuş zondun bölməsi Şəkil 1-də göstərilmişdir. 26 və 27.

Maqnitometr dövrəsi həyəcan və siqnal dövrəsindən, kompensasiya dövrəsindən və cihazın həssaslığını yoxlamaq üçün dövrədən ibarətdir.

Həyəcan və siqnal dövrəsinə generator 4, tezlik dublyoru 5, faza diskriminatoru 6, rezonans gücləndiricisi 7 və göstərici cihazı 8 daxildir. Həssaslığı artırmaq üçün cihaz kompensasiya ölçmə metodundan istifadə edir ki, burada elektromaqnit 2-nin ölçülmüş sahəsi məlum böyüklükdə və əks istiqamətdə olan başqa bir sahə ilə kompensasiya edilir. Bu sahə içərisində zond 1 yerləşdiyi cərəyan keçirən bobin tərəfindən yaradılır.Kompensasiya zolağı 3 ya şərti solenoid şəklində, ya da qapalı sarğı şəklində istifadə olunur. İkinci növ bobin ferromaqnit materialları maqnitometrin yaxınlığında yerləşdikdə istifadə olunur.

Kompensasiya nümunənin ölçmə sarımından keçən bir cərəyandan istifadə etməklə də həyata keçirilə bilər. Bu halda, ölçmə başlığının ölçüləri əhəmiyyətli dərəcədə azalır, lakin kompensasiya sahəsinin vahidliyi pisləşir. Kompensasiya dövrəsini gücləndirmək üçün istifadə edin təkrar doldurulan batareyalar böyük tutum. Maqnitlə doymuş zond molibden permalloydan hazırlanmış iki nüvədən 6 ibarətdir. Növlər, rulon boyunca kəsilmiş və istilik müalicəsinə məruz qalan ölçülü plitələrdən yığılır. Nüvələrdə diametri 1400 döngə ilə bir həyəcan sarğı 4 və 400 döngə ilə bir ölçü sarğı 3 var.

Həyəcan sarğısına 25 V Hz gərginlik verilir. Həyəcan cərəyanı 0,3 A-dır. Bu şərtlərdə quraşdırma ən böyük həssaslığa malikdir. Ölçmələrə başlamazdan əvvəl, Helmholtz rulonlarında nüvəni hərəkət etdirərək prob tənzimlənir. Ölçmə sarımında qəbul edilən siqnal tənzimlənmiş rezonans gücləndiricisi ilə gücləndirilir və sonra faza diskriminatoruna verilir. Sıfır qurğunun göstəricisinin 2-3 bölmə ilə sapması maqnit sahəsinin gücünə uyğundur.Təsvir olunan maqnitometr işdə sabitdir və onun rejimi xarici şəraitin dəyişməsindən (temperatur, mexaniki vibrasiya və s.) praktiki olaraq müstəqildir.

düyü. 26. Maqnit zondlu maqnitometrin sxematik diaqramı: 1 - zond, 2 - elektromaqnit, 3 - kompensasiya bobini, 4 - generator, 5 - tezlik dublyor, 6 - faza diskriminator, 7 - rezistiv gücləndirici, 8 - göstərici cihazı, kompensasiya sxem, cihazın həssaslığını yoxlamaq üçün dövrə

İş 0,18X1,75X100 ölçüləri olan iki permalloy özəkdən ibarət zondun optimal iş şəraitinin hesablanmasını təmin edir.Həyəcan sarğı 350 döngə uzunluğunda məftildən sarılır.Ölçmə sarğı 1500 döngə məftildən ibarətdir.At. quraşdırmanın çıxışı, yalnız dəyərini qeyd edən bir voltmetr açılır e. d.s. ikinci harmonik. Bu harmonik amplitüdünün effektiv dəyərini hesablamaq üçün aşağıdakı düsturdan istifadə edin:

xarici ölçülmüş maqnit sahəsi haradadır, ikinci harmonikdə zondun xarici sahəyə həssaslığı. Son dəyər düsturla müəyyən edilir

burada ölçmə sarımının növbələrinin sayı, nüvələrin kəsik sahəsi, həyəcan sarğılarını təmin edən alternativ cərəyanın tezliyidir, axının yayılmasını nəzərə alan bir əmsal maqnitdən asılı olaraq müəyyən bir sabitdir. materialın xassələri və maqnitsizləşdirici amil.

Həssaslıq, gücü düsturdan istifadə edərək hesablanan əyilmə cərəyanının optimal dəyəri ilə müəyyən edilir

sahə sarımında növbələrin sayı haradadır.

Uzun bir nüvədən istifadə edildikdə təsvir edilən prob yüksək həssaslığa malikdir.

Qrabovski və Skoroboqatov məcburiyyət qüvvəsini ölçmək üçün permalloy fluksqeytdən istifadə etdilər.Onların quraşdırılması iki tamamilə eyni maqnitləşdirici rulondan ibarət idi, onların arasında uzunluğu, eni və qalınlığı olan fluksgate yerləşmişdi.Bobinlərdən elə istiqamətdə cərəyan keçdi ki, fluxgate tərəfindən işğal edilmiş boşluq, rulonların maqnit sahələri qarşılıqlı kompensasiya edildi. Məcburiyyət qüvvəsini ölçmək üçün rulonlardan birinə maqnitləşdirilmiş nümunə yerləşdirildi və nümunənin maqnit sahəsi fluxgate üzərində yerləşən göstərici sarımına daxil olan cihazın iynəsinin əyilməsinə səbəb oldu. Maqnitləşdirici rulonlardan birbaşa cərəyan keçərək, nümunə tədricən maqnitsizləşdirildi. Göstərici cihazının iynəsi sıfır vəziyyətinə qayıtdığı anda, rulonlarda cərəyan gücü ölçüldü və sarğı sabitinin olduğu düsturdan istifadə edərək məcburi qüvvənin dəyəri hesablandı.

düyü. 27. (skanına bax) Maqnit zondunun bölməsi: 1 - cərəyan keçirən ləçəklər, 2 - gövdə, 3 - ölçü sarğı, 4 - həyəcan sarğı, 5 - çərçivə, 6 - nüvə, 7 - izolyasiya contaları

Təsvir edilən koersimetrdən istifadə edərək, 2-3% dəqiqliklə tez ölçə bilərsiniz.

Janus koersimetrində fluxgate çərçivə formasına malikdir, onun tərəflərində iki sarım var: həyəcanlandırma və ölçmə. Test nümunəsi solenoidə yerləşdirilir ki, onun ucları solenoiddən çıxsın. Onlar dəmir boyunduruğuna bitişikdir, orta hissəsi fluxgate nüvəsi ilə bağlanır.

Drojjina və Fridman fluxgate təklif etdilər

yumşaq maqnit materiallarının maqnit xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün maqnitometr. Onların maqnitometrində daşınan astatik sistem fluxgates ilə əvəz olundu ki, bu da sıfır dalğalanmaları aradan qaldırmağa imkan verdi. Fluxgate permalloydan hazırlanmış iki özəkdən ibarətdir.Sahə sarımları ardıcıl olaraq bağlanır ki, nüvələrin maqnit axınları qarşılıqlı bağlansın. Fluxgate-in ölçmə sarğıları diferensial şəkildə bağlanır və xarici sabit sahə olmadan induksiyaların cəmi, məsələn. d.s. bu sarımlarda sıfırdır. Daimi maqnit sahəsinin mövcudluğunda e. d.s. hətta harmoniklər meydana çıxır ki, onların böyüklüyü bu sahəni müəyyən edir.

Fluxgate maqnitometri üfüqi şəkildə biri digərinin altında yerləşən iki eyni solenoiddən ibarətdir, onlardan birində tədqiq olunan nümunə yerləşdirilir. Diferensial fluxgate bu solenoidlər arasında yerləşir. Nümunəsiz solenoidlərin maqnit sahələri fluxgate-in yerləşdiyi həcmdə qarşılıqlı olaraq kompensasiya olunur.

Yüksək keyfiyyətli ölçmələr üçün astatik fluxgate maqnitometrindən istifadə etmək daha yaxşıdır. Bu təcəssümdə bir fluxgate solenoidlər arasında, digəri isə paralel üfüqi müstəvidə birincidən bir məsafədə yerləşir. Bu fluxgatelərin sarımları bir-birinə doğru ardıcıl olaraq bağlanır.

Fluxgate maqnitometrindən istifadə edərək yumşaq maqnit materiallarının maqnitləşmə əyrisini, histerezis dövrəsini və məcburiyyət qüvvəsini təyin edə bilərsiniz. Maqnitləşmə əyrisi və histerezis döngəsi kompensasiya üsulu ilə ölçülür. Bu məqsədlə kompensasiya edən sarğıdan cərəyan keçir, onun maqnit sahəsi zondun yerləşdiyi ərazidə maqnitlənmiş nümunənin sahəsini kompensasiya edir. Məcburiyyət qüvvəsini ölçmək üçün nümunəni maqnitləşdirmək lazımdır, sonra demaqnitləşmə sahəsini artırmaqla göstərici cihazının oxunuşlarını sıfıra endirmək lazımdır. Sadə sxem və sürətli ölçmə prosesi V fəsildə təsvir olunacaq fluksgate maqnitometrinin digər maqnitometrlərə nisbətən üstünlüklərindən biridir. Son zamanlar sürətləndiricilərdə və spektrometrlərdə maqnit sahəsini öyrənmək üçün bəzi növ maqnit zondlarından istifadə olunmağa başlanmışdır. Probların təsviri də işlərdə mövcuddur.

Bu tip maqnitometrlərdə maqnit həssas element permalloydan (dəmir-nikel ərintisi - yumşaq maqnit ferromaqnit) hazırlanmış iki nazik və uzun çubuqdan ibarət olan bir fluxgatedir, onun üzərinə birincil (həyəcanlı) sarğı sarılır. əks istiqamət. Bundan əlavə, hər iki nüvə birincil sarğı ilə birlikdə ikincil (ölçmə) sarğı ilə örtülmüşdür (şəkil 3.15 a). Yumşaq maqnit ferromaqnitlər onlar üçün histerezis halqasının o qədər dar olması ilə xarakterizə olunur ki, onu bir əyri hesab etmək olar (şək. 3.15 b).

düyü. 3.15. Fluxgate maqnitometrinin iş prinsipi

ikinci harmonik növü.

Fluxgate-in iş prinsipi aşağıdakı kimidir. İstifadə etməklə xarici mənbə Birincil (həyəcanlı) sarğıdan w tezliyi (ən çox 400 Hz) cərəyanı keçir. Xarici maqnit sahəsi yoxdursa, nüvələrin ilkin maqnitləşməsi sıfırdır. Hər yarım dövrədə w tezlikli cərəyan keçdikdə, özəklərdəki induksiya impulsları əks istiqamətə yönəldilir və bir-birini kompensasiya edir (şək. 3.15 b). Buna görə də, zamanın hər anında nüvələrə ən yaxın olan məkanda ümumi induksiya sıfırdır və siqnal ölçmə sarımında induksiya edilmir, yəni. həm də sıfırdır.

Hər yarım dövrədə xarici T sahəsi görünəndə (ölçülməlidir), bu sahə nüvələrdən birinin induksiyası ilə üst-üstə düşür və digər nüvənin induksiyası əks istiqamətə yönəldilir ki, bu da yerdəyişməyə bərabərdir. nüvələrin induksiyasında. Nüvələrin yaxınlığında kosmosda ümumi (ümumi B S) induksiya, əlavə edərək, 2w tezliyi ilə dəyişən alternativ maqnit axını əmələ gətirir (Şəkil 3.15. b). Bu axın, ölçmə sarımında 2w tezliyi və sarımlarda induksiyanın "köçürülməsinə" mütənasib bir amplituda - xarici maqnitləşmə sahəsi T ilə elektrik siqnalını induksiya edir.

Bu sahəni ölçmək üçün yalnız bir filtrdən (F) istifadə edərək 2w (800 Hz) tezliyi olan bir siqnal seçmək, onu gücləndirici (U) ilə gücləndirmək, sahənin işarəsini (faza) bir faza ilə təyin etmək lazımdır. həssas detektor (PSD) və onun amplitudasını bir metr (I) ilə ölçün. Bu halda, siqnalın amplitüdünü ölçən cihaz maqnit sahəsinin gücü və ya induksiya vahidlərində kalibrlənə bilər. Belə bir fluxgate "ikinci harmonik tipli fluxgate" adlanır.

Maqnit tədqiqatları üçün belə bir fluxgate-in faydalı xüsusiyyəti, zondun oxu boyunca yönəldilmiş maqnit sahəsinin gücünün komponentini ölçə bilməsidir. Yəni, T sahəsi nüvələrə perpendikulyar yönəldilmişdirsə, sarımlarda induksiyanın "dəyişməsi" olmayacaq və ikincil sarımda heç bir siqnal olmayacaqdır.

Bu xüsusiyyət metodun üstünlüklərindən biri olan maqnit sahəsi induksiyasının sözdə komponent ölçmələrini (yəni, üç komponentin oxlar boyunca ölçmələrini) həyata keçirməyə imkan verir. Metodun dezavantajı cihazın sıfır ofsetinin olmasıdır ki, bu da cihazın 1 nT yüksək həssaslıq həddi ilə belə yüksək dəqiqliklə ölçmə aparmağa imkan vermir.

Fluxgate-in başqa adları da var: maqnit doyma zondu, maqnit modulyasiya sensoru (MMD). Xarici ədəbiyyatda buna flux - tarix (flux gate) - axın-keçid deyilir.

Maqnitometr maqnit sahəsinin induksiyasını ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Maqnitometr, müəyyən fiziki təsirlər vasitəsilə imkan verən istinad maqnit sahəsindən istifadə edir. ölçülmüş maqnit sahəsini elektrik siqnalına çevirmək.
Ferromaqnit (ən çox polad) materiallardan hazırlanmış kütləvi cisimləri aşkar etmək üçün maqnitometrlərin tətbiqi istifadəsi bu obyektlər tərəfindən Yerin maqnit sahəsinin lokal təhrifinə əsaslanır. Maqnitometrlərdən istifadənin ənənəvi metal detektorlarından üstünlüyü ondan ibarətdir ki daha uzun aşkarlama diapazonu.

Fluxgate (vektor) maqnitometrləri

Bir növ maqnitometrdir . Fluxgate Friedrich Förster tərəfindən icad edilmişdir ( )

1937-ci ildə təyin etməyə xidmət edir maqnit sahəsinin induksiya vektoru.

Fluxgate dizaynı

tək çubuqlu fluxgate

Ən sadə fluxgate, həyəcan bobininin yerləşdirildiyi bir permalloy çubuqdan ibarətdir (( sürücü bobini), alternativ cərəyanla və ölçmə bobindən ( detektor bobini).

Permalloy- dəmir və 45-82% nikeldən ibarət yumşaq maqnit xüsusiyyətləri olan bir ərinti. Permalloy yüksək maqnit keçiriciliyinə (maksimum nisbi maqnit keçiriciliyi ~ 100,000) və aşağı məcburiyyətə malikdir. Fluxgates istehsalı üçün məşhur permalloy markası 80НХС - 80% nikel + xrom və doyma induksiyası 0,65-0,75 T olan silisiumdur, kiçik ölçülü transformatorların nüvələri, maqnit ekranlarının zəif sahələrində işləyən şoklar və rölelər üçün istifadə olunur, impuls transformatorlarının, maqnit gücləndiricilərinin və kontaktsız relelərin nüvələri üçün, maqnit baş nüvələri üçün.
Bəzi permalloy növləri üçün nisbi maqnit keçiriciliyinin sahə gücündən asılılığı aşağıdakı formaya malikdir:

Nüvəyə sabit bir maqnit sahəsi tətbiq edilərsə, ölçmə bobinində bir gərginlik görünür hətta böyüklüyü sabit bir maqnit sahəsinin gücünün ölçüsü kimi xidmət edən harmoniklər. Bu gərginlik süzülür və ölçülür.

ikiqat çubuqlu fluxgate

Məsələn, kitabda təsvir olunan cihaz Karalisa V.N. "Elektron sxemlər sənayedə" -



Cihaz 0,001 ... 0,5 oersted diapazonunda sabit maqnit sahələrini ölçmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Sensor sahəsinin sarımları L1 Və L3 sayğac daxildir. Sarımın ölçülməsi L2 sahə sarımları üzərində yara. Həyəcan sarğıları induktiv bir təkan generatorundan 2 kHz cərəyan tezliyi ilə təchiz edilmişdir. rəy. Generator rejimi ilə sabitləşir DC rezistor bölücü R8 Və R9.

toroidal nüvəli fluxgate
Bir fluxgate maqnitometri üçün məşhur dizayn variantlarından biri toroidal nüvəli bir fluxgatedir ( ring core fluxgate) -

Rod fluxgates ilə müqayisədə bu dizayn var daha az səs-küy və yaratmağı tələb edir daha aşağı maqnitomotor qüvvəsi.

Bu sensordur həyəcan sarğısı, nüvəni doymuş vəziyyətə gətirmək üçün kifayət qədər amplituda ilə alternativ cərəyanın axdığı toroidal nüvəyə sarılır və sarğı ölçmə, xarici maqnit sahəsini ölçmək üçün təhlil edilən alternativ gərginliyin çıxarıldığı.
Ölçmə sarğı toroidal nüvəyə sarılır, onu tamamilə əhatə edir (məsələn, xüsusi bir çərçivədə) -


Bu dizayn orijinal fluxgate dizaynına bənzəyir (ikinci harmonikdə rezonansa nail olmaq üçün bir kondansatör əlavə olunur) -

Proton maqnitometrlərinin tətbiqi
Arxeoloji tədqiqatlarda proton maqnitometrlərindən geniş istifadə olunur.
Proton maqnitometrinin adı Maykl Kriçtonun "Zamanda Tutulmuş" elmi fantastika romanında çəkilir. Zaman qrafiki") -
Ayaqlarının yanından aşağı işarə etdi. Üç ağır sarı korpus helikopterin ön dayaqlarına bərkidilmişdi. "Hazırda biz stereo relyef xəritəçiləri, infraqırmızı, ultrabənövşəyi şüalar və yan skan radarı daşıyırıq." Kramer arxa pəncərəni, helikopterin altından arxada sallanan altı fut uzunluğunda gümüş boruya tərəf göstərdi: "Bəs bu nədir?" "Proton maqnitometri." "Uh-huh. Və nə edir?" "Aşağımızdakı yerdə basdırılmış divarları, keramikaları və ya metalları göstərə biləcək maqnit anomaliyalarını axtarır."

Sezium maqnitometrləri

Kvant maqnitometrlərinin bir növü optik nasoslu qələvi metal atom maqnitometrləridir.

sezium maqnitometri G-858

Overhauser maqnitometrləri

Bərk Hal Maqnitometrləri

Ən əlçatan olanlar smartfonlara quraşdırılmış maqnitometrlərdir. üçün Android yaxşı proqram maqnitometrdən istifadə edilir . Bu proqram üçün səhifə http://physics-toolbox-magnetometer.android.informer.com/-dir.

Maqnitometrlərin quraşdırılması

Fluxgate-i sınamaq üçün istifadə edə bilərsiniz. Helmholtz rulonları demək olar ki, vahid bir maqnit sahəsi yaratmaq üçün istifadə olunur. İdeal olaraq, onlar bir-birinə ardıcıl olaraq bağlanmış və bir-birindən dönüş radiusu məsafəsində yerləşən iki eyni həlqəvi döngəni təmsil edirlər. Tipik olaraq, Helmholtz rulonları müəyyən sayda növbənin sarıldığı iki rulondan ibarətdir və rulonun qalınlığı onların radiusundan çox az olmalıdır. Həqiqi sistemlərdə rulonların qalınlığı onların radiusu ilə müqayisə edilə bilər. Beləliklə, Helmholtz halqaları sistemini mərkəzləri arasındakı məsafə təxminən onların orta radiusuna bərabər olan iki koaksial yerləşdirilmiş eyni rulon hesab edə bilərik. Bu bobin sisteminə ayrıca split solenoid deyilir ( split solenoid).

Sistemin mərkəzində vahid maqnit sahəsi zonası (sistemin mərkəzində halqaların radiusunun 1/3 həcmində maqnit sahəsi) var. 1% daxilində homojen), ölçmə məqsədləri üçün istifadə edilə bilən, maqnit induksiya sensorlarının kalibrlənməsi və s.

Sistemin mərkəzindəki maqnit induksiyası $B = \mu _0\,(\left((4\over 5)\right) )^(3/2) \, (IN\over R)$ kimi müəyyən edilir,
burada $N$ hər bobindəki dönmələrin sayı, $I$ bobinlərdən keçən cərəyan, $R$ bobinin orta radiusudur.

Helmholtz rulonları Yerin maqnit sahəsini qorumaq üçün də istifadə edilə bilər. Bunu etmək üçün, üç qarşılıqlı perpendikulyar cüt üzükdən istifadə etmək yaxşıdır, sonra onların istiqaməti əhəmiyyət kəsb etmir.

Son zamanlar maqnit sahəsinin ölçülməsi prinsiplərində ciddi dəyişikliklər baş verməmişdir. Maqnit çəkilişləri sahəsində maqnit rezonansı fenomeninə, atomların optik oriyentasiyasına və s. əsaslanan üsullar yaradılmışdır.Sursların maqnit xassələrinin müəyyən edilməsi və quyularda müşahidələrin aparılması üçün flux-qapı qurğularından, astatik maqnitometrlərdən və süxurlardan istifadə olunur. generatorlar remanent maqnitləşməni ölçmək üçün istifadə olunur. Bir maqnitometr kimi bir cihaz üzərində daha ətraflı dayanaq.

Maqnitometr- maqnit sahəsinin xüsusiyyətlərini və maddələrin (maqnit materiallarının) maqnit xüsusiyyətlərini ölçmək üçün cihaz. Müəyyən edilən qiymətdən asılı olaraq ölçmə üçün alətlər fərqləndirilir: sahənin gücü (oerstedmeters), sahə istiqaməti (meyllər və declinatorlar), sahə qradiyenti (qradientometrlər), maqnit induksiyası (teslametrlər), maqnit axını (vebermetrlər və ya fluxmetrlər), məcburiyyət qüvvəsi (koersimetrlər) , maqnit keçiriciliyi (mu-metr), maqnit həssaslığı (kappa-metr), maqnit momenti.

Daha dar mənada maqnitometrlər maqnit sahəsinin gücünü, istiqamətini və qradiyentini ölçmək üçün alətlərdir.

Maqnitometrin ən vacib parametri onun həssaslığıdır. Eyni zamanda, bu parametri rəsmiləşdirmək və bütün maqnitometrlər üçün uniforma etmək demək olar ki, mümkün deyil və təkcə maqnitometrlər iş prinsipi ilə deyil, həm də çeviricilərin dizaynı və siqnalın işlənməsi funksiyası ilə fərqlənir. Maqnitometrlər üçün həssaslıq adətən cihazın qeyd edə bildiyi sahənin maqnit induksiyasının böyüklüyü ilə ifadə edilir. Tipik olaraq, həssaslıq nanotesla (nT) 1nT = (1E-9) T ilə ölçülür.

Yerin sahəsi təxminən 35000nT (35µT) təşkil edir. Bu, orta dəyərdir - dünyanın müxtəlif yerlərində 35000nT (35µT) - 60000nT (60µT) diapazonunda dəyişir. Beləliklə, ferromaqnit obyektlərinin axtarışı vəzifəsi Yerin təbii sahəsinin fonunda ferromaqnit obyektlərinin təhrifləri nəticəsində yaranan sahədə artımı aşkar etməkdir.

Yerin maqnit sahəsində minimal dəyişiklikləri və ya ferromaqnit cisimlər tərəfindən təqdim edilən təhrifləri qeyd etməyə imkan verən bir neçə fiziki prinsip və maqnitometrik alətlərin növləri vardır. Müasir maqnitometrlər iş prinsipindən və həll olunan problemlərin sinfindən asılı olaraq 0,01nT-dən 1nT-ə qədər həssaslığa malikdirlər.

Sahənin xüsusiyyətlərinin mütləq dəyərlərini və sahədə və ya zamandakı nisbi dəyişiklikləri ölçmək üçün maqnitometrlər var. Sonunculara maqnit variometrləri deyilir. Maqnitometrlər də iş şəraitinə görə və nəhayət, onların işinin altında yatan fiziki hadisələrə uyğun olaraq təsnif edilir.

Fərqli iş prinsiplərinə əsaslanan bir neçə növ maqnitometr var, məsələn: fluxgate, maqnitoinduktiv, Hall effekti, maqnitorezistiv, kvant (Proton).

Fluxgate maqnit sahəsi çeviriciləri üzərində ətraflı dayanaq, onların iş prinsipini, dizaynını və ölçü texnologiyasını nəzərdən keçirək.

Dəmir-nikel ərintilərində yüksək maqnit keçiriciliyinin xüsusiyyətlərinin kəşfi - permalloşlar, sensorların işləməsi permalloy nüvələrinin maqnit keçiriciliyinin reaksiyasının təsirinə əsaslanan fluxgate və ya axını hiss edən maqnitometrlərin yaradılmasına səbəb oldu. alternativ cərəyanla təchiz edildikdə Yerin sabit maqnit sahəsinin hərəkəti.

Fluxgate maqnit sahəsinin çeviricisi və ya fluxgate, sabit və yavaş dəyişən maqnit sahələrini və onların qradiyentlərini ölçmək və göstərmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Flüksqeytin hərəkəti müxtəlif tezlikli iki maqnit sahəsinin təsiri altında ferromaqnitin maqnit vəziyyətinin dəyişməsinə əsaslanır. Tətbiq olunan gərginliyin böyüklüyündən asılı olaraq, fluxgate pik tipli və ikinci harmonik prinsiplər üzərində işləyə bilər. İkinci harmonik prinsiplə işləyən qurğular daha geniş istifadə olunur(3).

Ferromaqnit zondlar aşağıdakılarla xarakterizə olunur:

Yüksək həssaslıq - güc komponenti dəyişdikdə cihazın qeyd edə biləcəyi ölçülmüş sahə elementindəki minimum dəyişiklik; ən yaxşı cihazların həssaslığı 1 nT, bucaq dəyəri üçün - 01 san;

Dəqiq (0,1%) kalibrləmə imkanı;

Aşağı temperatur əmsalı, 0,01 nT/deq-dən azdır. -20 ilə +50 dərəcə arasında olan temperatur aralığında Selsi. Selsi;

Öz səs-küyünün aşağı səviyyəsi;

Kiçik ölçülü (10-20 sm) və çəkisi (ölçmə vahidi ilə 1-2 kq);

Aşağı enerji istehlakı(2).

Şəkildə. Şəkil 1 fluxgates üçün bəzi dizayn variantlarını sxematik şəkildə göstərir.

düyü. 1

Ən sadə versiyada, fluxgate ferromaqnit nüvədən və onun üzərində yerləşən iki rulondan ibarətdir: alternativ cərəyanla təchiz edilmiş həyəcan sarğısı və ölçmə (siqnal) sarğı. Fluxgate nüvəsi yüksək maqnit keçiriciliyi olan materiallardan hazırlanır. 1 ilə 300 kHz tezliyi olan alternativ bir gərginlik həyəcanlandırma bobininə xüsusi bir generatordan verilir (parametrlərin səviyyəsindən və cihazın məqsədindən asılı olaraq). Ölçülmüş maqnit sahəsi olmadıqda, həyəcan sarğısındakı cərəyanın yaratdığı H dəyişən maqnit sahəsinin təsiri altında nüvə simmetrik bir dövrədə yenidən maqnitləşir. Nüvənin simmetrik əyri boyunca maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsi nəticəsində yaranan maqnit sahəsində dəyişiklik siqnal bobinində harmonik qanuna görə dəyişən bir emf yaradır. Eyni zamanda ölçülən sabit və ya yavaş-yavaş dəyişən Ho maqnit sahəsi nüvəyə təsir edərsə, onda maqnitləşmənin əks əyrisi ölçüsünü və formasını dəyişir və asimmetrik olur. Bu zaman siqnal bobinində EMF-nin böyüklüyü və harmonik tərkibi dəyişir. Xüsusilə, EMF-nin hətta harmonik komponentləri də görünür, onların böyüklüyü ölçülmüş sahənin gücünə mütənasibdir və simmetrik maqnitləşmənin geri çevrilmə dövrü zamanı yoxdur.

Fluxgates aşağıdakılara bölünür:

tək elementli çubuq (a)

açıq nüvəli diferensial (b)

qapalı (halqa) nüvəli diferensial (c).

Diferensial fluxgate (Şəkil b, c), bir qayda olaraq, tək harmonik komponentlərin praktiki olaraq kompensasiya edildiyi şəkildə bağlanan sarımları olan iki nüvədən ibarətdir. Bu, ölçmə avadanlığını sadələşdirir və fluxgate-in həssaslığını artırır. Fluxgate zondları maqnit sahələrinə çox yüksək həssaslıqla xarakterizə olunur. Onlar 10-4-10-5 A/m (~10-10-10-11 T) qədər güclü maqnit sahələrini qeyd etməyə qadirdirlər.

Müasir fluxgate dizaynları yığcamdır. Yerli G73 maqnitometrlərinin təchiz olunduğu fluxgate həcmi 1 sm 3-dən azdır və G74 maqnitometr üçün üç komponentli fluxgate 15 mm tərəfi olan bir kuba uyğun gəlir.

Şəkildə bir nümunə olaraq. Şəkil 2 miniatür fluxgate çubuğunun dizaynını və ölçülərini göstərir.

düyü. 2

Fluxgate dizaynı olduqca sadədir və tələb etmir xüsusi izahatlar. Onun nüvəsi permalloydan hazırlanmışdır. Ölçmə sarğı və həyəcan sarğısının sarıldığı nüvənin mərkəzi hissəsində təxminən 10 dəfə azalan uzunluğu boyunca dəyişən bir kəsikliyə malikdir. Bu dizayn nisbətən qısa uzunluğu (30 mm), yüksək maqnit keçiriciliyi (1,5x105) və nüvənin mərkəzi hissəsində doyma sahəsinin gücünün aşağı dəyərini təmin edir, bu da nüvənin faza və zaman həssaslığının artmasına səbəb olur. fluxgate. Bununla əlaqədar olaraq, fluxgate-nin ölçmə sarımında çıxış impulslarının forması yaxşılaşdırılır ki, bu da zaman impuls siqnalının yaradılması dövrəsində səhvləri azaltmağa imkan verir. Standart dizaynlı fluxgate çeviricilərinin ölçmə diapazonu ±50… ±100 A/m (±0,06… ±0,126 mT) Çubuq özəkləri olan fluxgatelər üçün 0,1 Hz-ə qədər tezlik diapazonunda maqnit səs-küy sıxlığı 30 - 40 μA təşkil edir. / m (m x Hz1/2) həyəcan sahəsindən asılı olaraq, sonuncu artdıqca azalır. 0,5 Hz-ə qədər tezlik diapazonunda səs-küyün sıxlığı 3 - 3,5 dəfə yüksəkdir. Halqalı fluxgatelərin eksperimental tədqiqi göstərdi ki, onların səs-küy səviyyəsi çubuqlu özəkləri olan fluksqeytlərdən bir qədər aşağıdır(3).