Magnetometers - Các loại & Ứng dụng như Máy dò kim loại và Khảo sát địa lý

Magnetometers là gì?

Từ kế được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác nhau như khảo sát địa lý, khảo sát khảo cổ học, máy dò kim loại, thám hiểm không gian, v.v. để phát hiện khoáng vật và cấu trúc địa chất. Trong ngành công nghiệp dầu khí, các máy đo này đóng một vai trò quan trọng đối với quá trình khoan định hướng. Những máy đo này có sẵn dựa trên loại ứng dụng như từ kế nguyên tử trên đất liền, trên không, trên biển và được chế tạo vi mô.

Từ kế được sử dụng để đo cường độ của từ trường và trong một số trường hợp là hướng của trường. Chúng thuộc các công cụ khoa học. Một cảm biến được gắn vào thiết bị này đo mật độ thông lượng của từ trường xung quanh nó. Vì mật độ từ thông tỷ lệ với cường độ từ trường nên đầu ra trực tiếp cho cường độ hoặc cường độ của đường sức từ. Trái đất được bao quanh bởi các dòng thông lượng dao động ở các tần số khác nhau tùy thuộc vào các vị trí. Bất kỳ vật thể hoặc dị thường nào làm biến dạng từ trường này đều được phát hiện bằng từ kế.

Các thiết bị này có thể phát hiện hai loại từ tính, từ tính vĩnh viễn và từ tính tạm thời. Trong từ tính tạm thời, vật liệu dễ nhiễm từ sẽ thu được từ trường từ trường bên ngoài, vì vậy vật liệu càng cao thì vật liệu có tính cảm ứng càng mạnh là từ trường cảm ứng. Loại phép đo này được sử dụng trong các quá trình khảo cổ học. Một số nguồn tạo ra từ tính vĩnh cửu (như sắt, các kim loại khác) hữu ích trong khi đo cường độ từ trường. Tuy nhiên, các thiết bị này cũng đang tận dụng các đặc tính từ tính của hạt nhân nguyên tử.

2 loại từ kế:

Từ kế được chia thành hai loại cơ bản: áp kế vô hướng và áp kế vectơ. Áp kế vô hướng đo giá trị vô hướng của cường độ từ thông với độ chính xác rất cao. Chúng một lần nữa được phân biệt thành tiền tuế sai proton, hiệu ứng đại tu và từ kế khí ion hóa. Một áp kế vectơ đo độ lớn và hướng của từ trường. Chúng được chia thành nhiều loại khác nhau như cuộn xoay, Hiệu ứng Hall, từ trở, từ thông, cuộn tìm kiếm, từ kế SQUID và SERF. Tất cả các loại áp kế này được thảo luận ngắn gọn dưới đây.

1. Từ kế vô hướng

• Proton Precession Magnetometer

Nó sử dụng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) để đo tần số cộng hưởng của các proton trong từ trường. Dòng điện một chiều phân cực được chạy qua một điện từ, tạo ra từ thông cao xung quanh nhiên liệu giàu hydro như dầu hỏa. Một số proton này được liên kết với thông lượng này. Khi thông lượng phân cực được giải phóng, tần số tuế sai của các proton đối với sự sắp xếp lại bình thường có thể được sử dụng để đo từ trường.

Proton Precision Magnetometer của kỹ sư

• Máy đo từ tính hiệu ứng Overhauser

Sử dụng quá mức Magnetometer bằng cách whoi

Điều này cũng hoạt động trên cùng một nguyên tắc của kiểu tuế sai proton nhưng thay cho điện từ là mức thấp tín hiệu tần số vô tuyến điện được sử dụng để sắp xếp các proton. Khi một chất lỏng giàu điện tử kết hợp với hydro, nó phải chịu một tín hiệu tần số vô tuyến (RF). Bằng hiệu ứng đại tu, các proton được kết hợp với hạt nhân của chất lỏng. Tần số tuế sai tuyến tính với mật độ từ thông và do đó có thể được sử dụng để đo cường độ trường. Nó yêu cầu tiêu thụ ít điện năng hơn và có tốc độ lấy mẫu nhanh hơn.

• Từ kế khí ion hóa

Nó chính xác hơn so với từ kế tuế sai proton. Điều này bao gồm ánh sáng phát ra photon và buồng hơi chứa đầy hơi như xêzi, heli và rubidi. Khi nguyên tử của xêzi gặp photon của đèn, mức năng lượng của các electron biến thiên ở tần số tương ứng với từ trường bên ngoài. Sự biến thiên tần số này đo cường độ của từ trường.

hai . Véc tơ từ kế

• Từ kế Fluxgate

Fluxgate Magnetometer của wikimedia

Chúng được sử dụng cho các ứng dụng có độ nhạy cao. Bộ truyền động cảm biến thông lượng có dòng điện xoay chiều chạy vật liệu lõi có tính thấm. Nó bao gồm một lõi dễ nhiễm từ tính bằng cách hai cuộn dây . Một cuộn dây được kích thích bởi nguồn điện xoay chiều và trường thay đổi liên tục tạo ra dòng điện trong cuộn dây thứ hai. Thay đổi hiện tại này dựa trên trường nền. Do đó, từ trường xoay chiều và dòng điện đầu ra cảm ứng sẽ lệch pha với dòng điện đầu vào. Mức độ xảy ra trường hợp này sẽ phụ thuộc vào cường độ của từ trường nền.

• SQUID Magnetometers

Nó bao gồm hai chất siêu dẫn được ngăn cách bởi các lớp cách điện mỏng để tạo thành hai chỗ nối song song. Chúng rất nhạy đối với các trường cường độ dải thấp và được sử dụng phổ biến nhất để đo từ trường do não hoặc tim tạo ra trong các ứng dụng y tế.

• Tìm kiếm từ kế cuộn dây

Tìm kiếm từ kế cuộn dây bằng nasa

Chúng dựa trên nguyên tắc của các định luật cảm ứng khác nhau. Nó bao gồm các cuộn dây đồng được quấn quanh một lõi từ tính. Lõi bị nhiễm từ bởi các đường sức từ được tạo ra bên trong các cuộn dây. Các dao động trong từ trường dẫn đến dòng điện và sự thay đổi điện áp do dòng điện này được đo và ghi lại bằng từ kế.

• Từ kế cuộn dây quay

Trong khi cuộn dây đang quay, từ trường tạo ra tín hiệu sóng sin trong cuộn dây. Biên độ tín hiệu này tỷ lệ với cường độ của từ trường. Nhưng loại phương pháp này đã lỗi thời.

• Từ kế điện trở Magneto

Đây là các thiết bị bán dẫn trong đó điện trở thay đổi theo từ trường áp dụng hoặc xung quanh.

Các ứng dụng của Magnetometer:

• Khảo cổ học

Để phát hiện các địa điểm khảo cổ, các đồ vật bị chôn vùi và ngập nước

• Thăm dò than

Được sử dụng để xác định vị trí của ngưỡng cửa và các chướng ngại vật khác dẫn đến vụ nổ

• Ứng dụng quân sự

Được sử dụng trong quốc phòng và hải quân để thực hiện các hoạt động của tàu ngầm.

• Quốc phòng và hàng không vũ trụ

Được sử dụng trên cạn, trên không, trên và dưới biển, và trong các ứng dụng vũ trụ

• Thăm dò dầu khí

Được sử dụng khi khoan các giếng đã phát hiện

• Cảm biến khoan

Được sử dụng để phát hiện hướng hoặc đường dẫn cho quá trình khoan

• Dòng plasma

Được sử dụng khi nghiên cứu về gió mặt trời và thiên thể hành tinh

• Theo dõi chăm sóc sức khỏe

Được sử dụng để thực hiện các ứng dụng tim như hệ thống chẩn đoán có khả năng đo chức năng tim không xâm lấn

• Giám sát đường ống

Kiểm tra độ ăn mòn của đường ống trong hệ thống ngầm và cũng cho mục đích giám sát, chúng được sử dụng

• Người khảo sát

Được sử dụng trong các ứng dụng địa vật lý

• La bàn
• Ứng dụng không gian
• Xử lý hình ảnh của dữ liệu từ tính

Tôi hy vọng bài viết của tôi để lại cho bạn những kiến ​​thức cơ bản về từ kế. Bây giờ bạn đã biết về Magnetometers, tôi để lại một câu hỏi cho bạn- Làm thế nào bạn có thể phân biệt Magnetometers dựa trên độ nhạy của chúng. Hơn nữa, bất kỳ câu hỏi nào về khái niệm này hoặc về điện và dự án điện tử Vui lòng để lại câu hỏi và câu trả lời của bạn trong phần bình luận bên dưới.