מגנטומטרים - סוגים ויישומים כמו גלאי מתכות וסקרים גיאוגרפיים

מהם מגנטומטרים?

משתמשים במגנטומטרים באופן נרחב ביישומים שונים כמו סקרים גיאוגרפיים, סקרים ארכיאולוגיים, גלאי מתכות, חקר חללים וכו 'כדי לזהות את המינרליזציה והמבנים הגיאולוגיים. בתעשיית הנפט והגז, למונים אלה תפקיד חשוב בתהליך קידוח כיווני. מטרים אלה זמינים על סמך סוג היישומים כמו מגנטומטרים אטומיים יבשתיים, מוטסים, ימיים ומיקרו מפוברקים.

מגנטומטרים משמשים למדידת חוזק השדה המגנטי ובמקרים מסוימים כיוון השדה. אלה נמצאים תחת מכשירים מדעיים. חיישן המחובר למכשיר זה מודד את צפיפות השטף של השדה המגנטי המוקף סביבו. מכיוון שצפיפות השטף המגנטי פרופורציונאלית לעוצמת השדה המגנטי, כך שהפלט נותן ישירות את עוצמת הקו המגנטי. כדור הארץ מוקף בקווי השטף הרוטטים בתדרים השונים בהתאם למיקומים. כל אובייקט או חריגה שמעוותים את השדה המגנטי הזה מזוהים על ידי מגנומטר.

מכשירים אלה יכולים לזהות שני סוגים של מגנטיות, מגנטיות קבועה וזמנית. במגנטיות זמנית, החומר הרגיש למגנטיות רוכש את השדה המגנטי מהשדה החיצוני, כך שככל שהרגישות המגנטית לחומר חזקה יותר הוא השדה המגנטי המושרה. סוג זה של מדידה משמש בתהליכים ארכיאולוגיים. חלק ממקורות המגנטיות הקבועה שימושיים (כמו ברזל, מתכות אחרות) בעת מדידת חוזק השדה המגנטי. עם זאת, מכשירים אלה משתמשים גם בתכונות המגנטיות של גרעיני האטומים.

2 סוגים של מגנטומטרים:

מגנטומטרים מחולקים לשני סוגים בסיסיים: סקלרי ומנומטר וקטורי. המונומטר הסקלרי מודד בדיוק גבוה מאוד את הערך הסקלרי של עוצמת השטף המגנטי. אלה מובחנים שוב כנוהל פרוטונים, השפעה מתוקנת ומגנומטרים של גז מיונן. מנומטר וקטורי מודד את גודל וכיוון השדה המגנטי. אלה מחולקים לסוגים שונים כמו סליל מסתובב, אפקט הול, magnetoresistive, fluxgate, סליל חיפוש, מגנטומטרים SQUID ו- SERF. להלן נדון בקצרה על כל סוגי המנומטרים הללו.

1. סקלר מגנטומטר

• מגנטומטר Precession Precession

הוא משתמש בתהודה מגנטית גרעינית (NMR) כדי למדוד את תדר התהודה של הפרוטונים בשדה מגנטי. זרם DC מקוטב מועבר דרך סולנואיד, שיוצר שטף מגנטי גבוה סביב הדלק העשיר במימן כמו נפט. חלק מהפרוטונים הללו מיושרים עם השטף הזה. כאשר שטף הקיטוב משתחרר, ניתן להשתמש בתדירות הקצב של הפרוטונים ליישור רגיל למדידת השדה המגנטי.

פרוטון מגנטומטר דיוק מאת מהנדס מוסך

• מגנטומטר אפקט אובר-האוזר

לנקום מגנטומטר על ידי וואי

זה עובד גם על אותו עיקרון של סוג של נסיגת פרוטון אבל במקום הסולנואיד נמוך אות תדר רדיו כוח משמש ליישור הפרוטונים. כאשר נוזל עשיר באלקטרונים משתלב עם מימן, הוא נתון לאות תדר רדיו (RF). על ידי השפעה מתוקנת מצמידים פרוטונים לגרעינים של הנוזל. תדר הקצב הוא ליניארי עם צפיפות השטף המגנטי ובכך ניתן להשתמש בו למדידת חוזק השדה. זה דורש פחות צריכת חשמל ובעל שיעורי דגימה מהירים יותר.

• מגנומטרים של גז מיונן

זה מדויק יותר ממגנומטר הדיגיטלי של פרוטון. זה מורכב מאור פולט פוטון ותא אדים מלא באדים כמו צזיום, הליום ורובידיום. כאשר אטום הצזיום נתקל בפוטון המנורה, רמות האנרגיה של האלקטרונים משתנות בתדר המתאים לשדה המגנטי החיצוני. וריאציית תדרים זו מודדת את עוצמת השדה המגנטי.

שתיים . מגנטומטרים וקטוריים

• מגנטומטר פלוקסגייט

מגנטומטר פלוקסגייט מאת ויקימדיה

אלה משמשים ליישומים בעלי רגישות גבוהה. לכונן חיישני פלוקסגייט זרם כונן מתחלף המפעיל חומר ליבה חדיר. זה מורכב מליבה רגישת מגנטית על ידי שני סלילי חוט . סליל אחד מתרגש מאספקת ה- AC והשדה המשתנה כל הזמן גורם לזרם חשמלי בסליל השני. השינוי הנוכחי מבוסס על שדה הרקע. מכאן שהשדה המגנטי המתחלף, וזרם המוצא המושרה, לא ייעלמו עם זרם הקלט. עד כמה זה המצב יהיה תלוי בחוזק השדה המגנטי ברקע.

• מגנטומטרים SQUID

הוא מורכב משני מוליכי על המופרדים על ידי שכבות בידוד דקות ויוצרים שני צמתים מקבילים. אלה רגישים מאוד לשדות בעוצמת הטווח הנמוך ומשמשים לרוב למדידת השדות המגנטיים המיוצרים על ידי המוח או הלב ביישומים רפואיים.

• מגנטומטר סליל חיפוש

חפש מגנטומטר סליל לפי נאסא

אלה מבוססים על העיקרון של חוקי האינדוקציה. הוא מורכב מסלילי נחושת העטופים סביב ליבה מגנטית. הליבה מתמגנטת על ידי קווי השדה המגנטי המיוצרים בתוך הסלילים. התנודות בשדה המגנטי מביאות לזרימת זרמים חשמליים ושינויים במתח הנובעים מזרם זה נמדדים ונרשמים על ידי המגנומטר.

• מגנטומטר סליל מסתובב

בזמן שהסליל מסתובב השדה המגנטי גורם לאות גל הסינוס בסליל. משרעת האות הזו פרופורציונאלית לחוזק השדה המגנטי. אך שיטה מסוג זה מיושנת.

• מגנטומטר התנגדות מגנטו

אלה הם התקני מוליכים למחצה שבהם ההתנגדות החשמלית משתנה עם השדה המגנטי המופעל או הסביבתי.

יישומים של מגנטומטר:

• אַרכֵיאוֹלוֹגִיָה

לאיתור האתרים הארכיאולוגיים, חפצים קבורים ושקועים

• חיפושי פחם

משמש לאיתור אדנים ומכשולים אחרים אשר גורמים לפיצוץ

• יישומים צבאיים

משמש בהגנה ובצי לביצוע פעילויות הצוללות.

• הגנה וחלל

משמש ביבשה, באוויר, בים ובתחתית וביישומי חלל

• חיפושי נפט וגז

משמש בעת קידוח הבארות שהתגלו

• קידוח חיישנים

משמש לאיתור הכיוון או הנתיב לתהליכי הקידוח

• פלזמה זורמת

משמש בעת לימוד על רוח השמש והגוף הפלנטרי

• ניטור בריאות

משמש לביצוע יישומי לב כמו מערכת אבחון המסוגלת למדוד באופן לא פולשני את תפקוד הלב

• ניטור צנרת

נעשה שימוש בבדיקת קורוזיה של הצינור במערכות התת-קרקעיות וגם למטרות ניטור

• מודדים

משמש ביישומי הגיאופיזיקה

• מְחוּגָה
• יישומי חלל
• עיבוד תמונה של הנתונים המגנטיים

אני מקווה שהמאמר שלי משאיר לך ידע בסיסי בנושא מגנומטרים. עכשיו כשאתה יודע על מגנטומטרים, אני משאיר לך שאלה - כיצד תוכל להבדיל בין מגנטומטרים על סמך הרגישות שלהם. יתר על כן, כל שאילתות על מושג זה או על חשמל ו פרויקטים אלקטרוניים אנא השאר את שאלתך ותשובתך בקטע ההערות למטה.