Technologie de mesure des sondes ferromagnétiques. Magnétométométrie dans la version la plus simple que le ferrozond consiste en un noyau ferromagnétique et deux bobines sur elle

Nous construisons un diagramme de vecteur du transformateur idéal au cours de ralenti (Fig.15.34).

La force de magnétisation au ralenti

Nous sommes maintenant un système de remplacement du transformateur idéal lors de sa charge (fig.15.35).

Si vous connectez la charge avec une résistance aux clips d'enroulement secondaire Z. n. Ensuite, il passera le courant qui, à son tour, s'efforcera de réduire le flux magnétique Et cela conduira à une diminution des DED. , à la suite de ce que le courant âge à une telle magnitude à laquelle le flux magnétique il va acquérir la valeur initiale et l'équation (15.35) sera effectuée.

Ainsi, l'apparition du courant dans le circuit secondaire conduit à une augmentation du courant dans le circuit primaire. Dans un transformateur chargé, le flux magnétique dans le noyau est égal au flux magnétique au ralenti, c'est-à-dire toujours F. \u003d const. Lors du chargement d'un flux magnétique créé sous l'action des forces magnétiantes des enroulements primaires et secondaires:

Nous construisons un diagramme de vecteur du transformateur parfait avec une charge (Fig. 15,36).

Nous convertissons le schéma de substitution de transformateur idéal pour lequel vous vous débarrassez de la communication inductive. Si vous connectez les mêmes clips des clips d'enroulement du transformateur, le mode de fonctionnement du transformateur ne changera pas.

Considérez les premiers éléments liés à la métrage inductif qui ont maintenant un point commun. Le coefficient de couplage de deux éléments dans ce cas est égal, car l'ensemble du flux magnétique est complètement déverrouillé avec les tweeters des enroulements primaires et secondaires, c'est-à-dire

par conséquent, compte tenu de ça w. 1 = w. 2, nous trouvons:

Remplacez maintenant une partie du schéma avec des éléments connectés inductivement avec un point commun (fig.15.37 mais) sur un circuit équivalent sans communication inductive (fig.15.37 b.).

;

;

Compte tenu du schéma trouvé de la figure 15.37 danset le schéma de remplacement du transformateur idéal est une vue illustrée à la Fig. 15.38.

Si vous envisagez maintenant une résistance de diffusion active et inductive aux deux enroulements, alors pour un transformateur qui w. 1 = w. 2, nous obtenons un schéma de substitution représenté à la Fig. 15.39.

Nous écrivons les équations des contours du circuit primaire et secondaire:

Nous construisons un diagramme de chaîne de vecteur (Fig.15.40).

Cet appareil mesure le champ magnétique de la Terre à un point spécifique. Lors du déplacement de l'appareil près des matériaux ferromagnétiques (dans notre cas, de l'acier, de la fonte), une modification du champ magnétique est enregistrée par rapport à l'arrière-plan. Les instruments de ce groupe conviennent à la recherche de grands objets en fonte et en acier (réservoirs, locomotives, voitures). Du principe de fonctionnement du magnétomètre, les flux de fonctions suivants: Le degré de distorsion du champ magnétique dépend principalement de la masse de l'objet. Ainsi, sur le réservoir et sur la pile de rail, le magnétomètre fonctionnera le même poids de manière égale. Par conséquent, le magnétomètre est adapté à la recherche de armes et d'entrepôts de munitions. Sur les métaux non ferreux, le magnétomètre ne réagit pas.

Concepts de base

Magnétomètre - Dispositif de mesure des caractéristiques du champ magnétique et des propriétés magnétiques des substances (matériaux magnétiques). En fonction de la valeur déterminée, les instruments de mesure sont distingués: contraintes de champs (immobiliers), directions de terrain (inclinateurs et décalcomanies), gradient de champ (gradatènes), induction magnétique (Teslametters), flux magnétique (speamètres ou fluxéters), force coercitive (Coercimetimètres)), perméabilité magnétique (mètres MJ), susceptibilité magnétique (kappa mètres), moment magnétique.

À la recherche d'objectifs utilisés teslamètreset Gradientométrie. L'idée principale d'utiliser un magnétomètre pour rechercher des objets contenant du fer est la suivante. Comme vous le savez, la Terre a son propre champ magnétique. La magnitude et la direction de ce champ sont presque constantes sur des zones suffisamment grandes. Cependant, près de l'objet ferromagnétique, le champ magnétique change, à la fois dans la direction et la magnitude. En fixant à l'aide d'un magnétomètre, modifiez le champ magnétique, un tel objet peut être détecté. De plus, appliquer les méthodes de calcul utilisés dans la géophysique, vous pouvez calculer les dimensions de l'objet et la profondeur sur laquelle elle est située.

Qu'est-ce qui nous dit la géophysique? Sur les pôles, les composants verticaux de l'induction magnétique sont d'environ 60 mkl et horizontal - zéro. À l'équateur, le composant horizontal est d'environ 30 mkl et la verticale est nulle. Certains chiffres: un objet de fer pesant 1 livre (453 grammes), à une distance de 3 m change le champ magnétique sur 1 NTL. Ainsi, un magnétomètre décent devrait mesurer le champ magnétique à moins de 30 000 à 60 000 NTL avec une précision de 1 NTL.

Principe d'opération

Capteurs principaux utilisés dans les magnétomètres:

Principe de fonctionnement mécanique optique les magnétomètres sont similaires à ceux de la boussole. Un élément sensible (capteur) de ces dispositifs est un aimant permanent pouvant pivoter librement. En fonction de l'orientation de l'axe de rotation de l'aimant permanent, de son moment magnétique et de la résistance du champ magnétique de la terre, l'aimant constant occupe une certaine position par rapport au plan horizontal ou vertical. La variation de la tension du champ magnétique de la Terre conduit au changement correspondant de l'angle d'inclinaison de l'aimant permanent (avec d'autres choses étant égales). Pour augmenter la précision de la détermination de l'angle d'inclinaison du système, des dispositifs optiques spéciaux sont utilisés. Pour une diminution de l'erreur lorsque l'orientation du méridien magnétique utilise une méthode de compensation de mesures. Pour ce faire, l'appareil présente un aimant de compensation rigoureusement lié à l'échelle de comptage. Une compensation en douceur est effectuée en tournant cet aimant jusqu'à ce que l'aimant permanent ne s'établisse pas horizontalement. Le moment de la compensation est fixé à l'aide d'un système optique spécial en combinant le miroir réfléchi sur le miroir et les index horizontaux fixes. Pour élargir les limites de mesure ΔZ, il y a un second, ainsi que l'aimant de la plage de la compensation de pas. Erreur de mesure avec un tel instrument est de 2 à 5 NTLS.

La base de la conception de la FERRORSOND (élément sensible) ferrorsondo Magnétomètre La bobine électrique enroulé sur la tige allongée d'un ferromagnétique, qui présente une petite force coercitive et une grande perméabilité magnétique dans des champs magnétiques faibles (par exemple, d'un alliage de fer et de nickel - Permalloe). En l'absence d'un champ magnétique externe lorsqu'il est transmis à travers une bobine de générateur (primaire) d'un courant électrique alternatif avec une fréquence F et une amplitude suffisante pour créer un champ d'excitation, dépassant le niveau du niveau de saturation de base, un EMF d'un double Fréquence 2F apparaît dans la bobine de mesure (secondaire). En présence d'un champ magnétique permanent externe, qui est différent de zéro le long de l'axe de tige, la fréquence coïncidant avec la fréquence du champ d'excitation F prévaudra dans l'induction. Le magnétomètre ferrozond est composé de deux tiges de permalloe identiques situées en parallèle les unes aux autres et orientées le long de la composante mesurée du champ magnétique de la Terre. Les enroulements des bobines d'excitation sont connectés de manière à ce que le champ variable de deux noyaux soit dirigé vers l'opposé. Pour mesurer le champ magnétique extérieur (son composant dirigé le long de l'axe de la tige), une méthode de compensation est généralement utilisée, qui consiste à compenser le champ magnétique permanent de la terre par le champ actuel réglable permanent. L'ampleur du courant de compensation est jugée sur la tension du champ magnétique de la terre le long de l'axe de la ferrorsonde. Ces dispositifs comprennent l'aeromagnométomètre AMF-21. En raison de l'erreur dans l'orientation de la FerrorSond, la précision de la prise de vue d'un tel magnétomètre atteint des dizaines de nanotex. Aux puits, un ferromagnomnetométomètre de type puits est utilisé (par exemple, TSMK-30), ce qui permet de mesurer les composants du champ magnétique AZ, AH, AU avec une erreur allant jusqu'à ± 100 NTL.

Firm Precision Navigation Inc. (US) a développé une version améliorée du capteur Ferroresonance, qui a reçu le nom industriel magnétique Capteur - capteurs magnéto-inductifs (MI). Le capteur est une inductance d'inductance de microminiature avec un noyau ferromagnétique. La bobine ne contient qu'une seule enroulante et enregistre le champ magnétique dans la direction d'un seul des axes.

Capteur de salle Il fonctionne approximativement, comme suit (voir la figure): Si vous ignorez le courant à travers la plaque à semi-conducteur dans la direction AB, puis avec le champ magnétique, l'intensité H, dirigée perpendiculaire au plan plan, sur les bords de la plaque EF. Il y aura une EDC. La valeur, l'EMF dépend de la force du champ magnétique. La sensibilité des magnétomètres avec les capteurs de la salle est d'environ 10 NTL.

magnétisteur.

Magnétisteur. (Voir Fig.) Contient une plaque à semi-conducteur 2 située sur un substrat 1 à partir d'un ferromagnétique anisotrope à haute efficacité. Le principe de fonctionnement de la résistance magnétique est le suivant: une structure de domaine est formée dans le ferromagnétique, au moins deux domaines. L'aimantation dans les domaines est un plan normal du substrat et sont opposés les uns aux autres. La plaque est située le long des domaines avec le même sens de magnétisation. Les structures de domaine du substrat ferromagnétique créent un champ magnétique initial dans une plaque semi-conductrice, ce qui augmente la résistivité et le transfert du point de fonctionnement. Lorsque vous placez une résistance magnétique dans un champ magnétique mesuré, elle conduit à un changement supplémentaire de la résistivité. Le seuil de la sensibilité des magnétorésistors est d'environ 0,1 NTL.

Principe de fonctionnement protony ou alors Nucléairemagnétomètrebasé sur le phénomène de la précession libre des protons dans le champ magnétique de la Terre. Après un certain effet électromagnétique sur le capteur contenant du proton, les protons sont préessés autour de la direction du champ magnétique de la Terre avec une vitesse angulaire Ω, proportionnelle à la tension totale du champ magnétique de la terre T: Ω \u003d à, où une Le coefficient de proportionnalité est égal au rapport gyromagnétique du noyau (le point magnétique du noyau à la mécanique). Le magnétomètre de protons est constitué d'une unité ou d'un capteur magnétiquement sensible (récipient contenant de la proton avec de l'eau, d'alcool, de benzène, etc., autour de laquelle des bobines passionnantes et mesurant sont enroulées); connecter des fils; bloc électronique (préampli, schéma de commutation, multiplicateur de fréquence, indicateur de fréquence et indicateur de lumière); Enregistrement du périphérique et de l'alimentation. Le cycle de fonctionnement, c'est-à-dire le temps de déterminer les valeurs du champ magnétique à chaque point, se compose de temps à la polarisation du capteur (il est 3-8 ° C), le temps de changer du capteur et du temps pour déterminer La fréquence de signal induite dans la bobine de capteur (0,1- 0,4 s). En fonction de la substance contenant du proton et de la précision de la détermination de la fréquence de la précession, le cycle de fonctionnement est de 1 à 10 s. Avec une petite vitesse de mouvement du support du magnétomètre (options moulu ou maritime), les données sur le champ magnétique de la terre T sont obtenues presque en continu. À grande vitesse, par exemple, à la vitesse de l'aéronef de 350 km / h, la distance entre les mesures est de 300 m. A l'aide d'un magnétomètre de protons, il est possible de réaliser une surveillance magnétique à l'aide de porte-métaux - des navires ou des avions avec leurs propre champ magnétique. Dans le même temps, le capteur de magnétomètre est remorqué sur le câble, dont la longueur doit plusieurs fois supérieure à la taille longitudinale du support. Avec l'aide d'un magnétomètre de protons discrètement (1 fois dans 1-10 ° C), la valeur absolue de l'induction magnétique du champ géomagnétique avec une erreur de ± 1-2 NTL est mesurée à faible sensibilité (± 45 °) à L'orientation du capteur du méridien magnétique, l'indépendance de la température et du temps (décalage zéro manquant). Les magnétomètres de protons sont utilisés avec le sol (par exemple, la prise de vue MMP-203 (MMP-3) et marine (MMP-3), moins souvent avec des films d'air (MCC-214) et des observations de forage.

DANS quantummagnétomètresDestiné à mesurer les valeurs absolues du module d'induction de champ magnétique, utilisez l'effet de Zeeman. Dans la structure électronique des atomes avec un moment magnétique, lors de la saisie du champ magnétique, les niveaux d'énergie sont clivagés sur la pente, avec la différence d'énergie et, en conséquence, la fréquence de rayonnement dans le module proportionnel du vecteur d'induction magnétique total à la point d'observation. L'élément sensible du magnétomètre est un navire dans lequel il y a des paires de césium, un rubidium ou un hélium. À la suite du déclenchement de la lumière monochromatique (méthode de la pompe optique), les électrons de vapeur sont traduits d'une sous-couche d'énergie à une autre. Les retournant au niveau précédent après la fin de la pompe est accompagnée d'une émission d'énergie avec une fréquence proportionnelle au champ magnétique. À l'aide d'un magnétomètre quantique, la mesure T est effectuée avec une erreur de ± (0,1-1) NTL avec une faible sensibilité à l'orientation du capteur, de la vitesse élevée et de la stabilité des lectures (légère décalage de zéro). Les principaux magnétomètres quantiques nationaux sont les dispositifs des grades suivantes: sol (piéton) M-33 et MMP-303, mer KM-8, aéromagnétomètre KAM-28. Dans les magnétomètres pour la prise de vue en mouvement (marine, air ou automobile), l'enregistrement d'induction magnétique est effectué automatiquement, presque continuellement. Les profils sont liés de différentes manières (navigation radio, avec photographie aérienne, etc.). Les résultats des observations sont parfois présents sous forme analogique sous la forme d'un magnétogramme, mais plus souvent - sous forme numérique, ce qui garantit le traitement ultérieur des informations sur les ordinateurs embarqués ou dans des centres d'informatique expéditionnaires.

Le convertisseur de champ magnétique FERRORSOND, ou ferrozond, est conçu pour mesurer et indiquer des champs magnétiques constants et changés lentement et leurs gradients. L'effet de la ferrozone est basé sur le changement de l'état magnétique du ferromagnétique sous l'influence de deux champs magnétiques de différentes fréquences.

En figue. Montrez schématiquement quelques options pour les conceptions de Ferrorsonds.

Dans la version la plus simple, le Ferrorsond est constitué d'un noyau ferromagnétique et de deux bobines sur elle:

couper les bobines alimentées par un courant alternatif

et mesurer la bobine (signal).

Le noyau de FerrorSond est effectué à partir de matériaux de perméabilité magnétique élevés.

Une tension variable est fournie à la bobine d'excitation à partir d'un générateur spécial avec une fréquence de 1 à 300 kHz (en fonction du niveau de paramètres et de la nomination de l'appareil).

En l'absence d'un champ magnétique mesuré, le noyau sous l'action d'un champ magnétique alternatif H, créé par le courant dans la bobine d'excitation, est libéré le long d'un cycle symétrique.

La modification du champ magnétique causée par la magnétisation du noyau le long d'une courbe symétrique induit un EDC dans une bobine de signal, variant pour une loi harmonique.

Si elles sont simultanément sur le noyau, le champ magnétique constant mesuré ou lentement changeant, mais la courbe de magnétisation change ses dimensions et sa forme et devient asymétrique. Cela modifie la composition de magnitude et harmonique de l'EMF dans la bobine de signal.

En particulier, même les composants harmoniques de l'EMF apparaissent, dont la magnitude est proportionnelle à l'intensité du champ mesuré et ne sont pas disponibles avec un cycle de magnétisation symétrique.

Les ferrorsonds sont divisés en:

tiges d'élément latéral (Fig. A)

Différentiel avec noyau ouvert (Fig. B)

Différentiel avec un noyau fermé (anneau) (fig. Dans).

Le ferrozond différentiel (Fig. B, B), en règle générale, se compose de deux noyaux dont les enroulements sont connectés de manière à ce que les composants harmoniques étranges soient pratiquement compensés. Ainsi, l'équipement de mesure est simplifié et la sensibilité de Ferrorsond augmente.

Les Ferrorsonds se caractérisent par une très haute sensibilité au champ magnétique.

Ils sont capables d'enregistrer des champs magnétiques avec une tension allant jusqu'à 10 -4 -10 -5 a / m (~ 10 -10 -10 -11 tl).

Designs modernes de Ferrorsonds diffèrent de la compacité.

Le volume de Ferrorsond, qui termine les magnétomètres domestiques G73, est inférieur à 1 cm 3 et le ferrozond à trois composants pour le magnétomètre G74 s'insère dans le cube d'un côté de 15 mm.

Comme exemple de la Fig. La conception et les dimensions de la tige miniature FERRORSOND sont données.

La conception de Ferrorsond est assez simple et ne nécessite pas d'explications spéciales.

Son noyau est fait de Permallo.

Il a une section transversale de longueur variable, en diminuant environ 10 fois dans la partie centrale du noyau, qui est enroulée à la remontée à mesurer enroulement et à l'excitation.

Cette conception fournit une perméabilité magnétique élevée de longueur relativement petite (30 mm) (1, 5x10 5) et une faible valeur de l'intensité du champ de saturation dans la partie centrale du noyau, ce qui entraîne une augmentation de la phase et de la temporelle. sensibilité de FERRORSOND. En raison de cela, la forme des impulsions de sortie dans l'enroulement de la mesure du ferrozond est également améliorée, ce qui réduit les erreurs du schéma de formation de signal "impulsion temporelle".

La plage de mesure des convertisseurs de ferrozond d'une conception typique est de ± 50 ... ± 100 A / m (± 0, 06 ... ± 0, 126 mt).

La densité de bruit magnétique dans la bande de fréquence jusqu'à 0,1 Hz pour les ferrons avec des cœurs de tige est de 30 à 40 μ / m (m x de Hz 1/2), en fonction du champ d'excitation, en diminuant avec l'augmentation de ce dernier. Dans la bande de fréquence jusqu'à 0,5 Hz, la densité de bruit est de 3 à 3,5 fois plus élevée.

Magnétomètre Conçu pour mesurer l'induction du champ magnétique. Le magnétomètre utilise un champ magnétique de support qui nous permet d'obtenir certains effets physiques. convertir le champ magnétique mesuré en un signal électrique.
Application appliquée de magnétomètres pour détecter des objets massifs provenant de matériaux ferromagnétiques (le plus souvent, en acier) à base de distorsion locale par ces objets du champ magnétique de la Terre. L'avantage d'utiliser des magnétomètres en comparaison avec les détecteurs de métaux traditionnels est grande plage de détection.

Furrorsonda (vector) magnétomètres

L'un des types de magnétomètres est . Ferrorsond a été inventé par Friedrich Ferstern ( )

En 1937 et sert à déterminer vecteur d'induction de champ magnétique.

Conception ferrozond

ferrozhd simple éclairé.

Le ferrozond le plus simple consiste en une tige permalloe, qui contient une bobine d'excitation ( bobine d'entraînement.), alimentée par le courant alternatif et la bobine de mesure ( bobine de détecteur.).

Permalloy - Alliage avec propriétés magnétiques et mous, composées de fer et 45-82% de nickel. Permalla a une perméabilité magnétique élevée (perméabilité magnétique relative maximale à 100 000) et une faible force coercitive. La marque populaire Permalloe pour la fabrication de Ferrorsonds est de 80% du nickel + chrome et de silicium avec induction de saturation 0.65-0.75 TL, utilisé pour les cœurs de transformateurs de petite taille, des étrangers et des relais travaillant dans des marges faibles d'écrans magnétiques, car les cœurs de transformateurs de pouls. , Amplificateurs magnétiques et relais sans contact, pour cœurs de têtes magnétiques.
La dépendance de la perméabilité magnétique relative de la force du champ pour certaines variétés de Permalloe a la forme -

Si un champ magnétique constant est superposé sur le noyau, la tension apparaît dans la bobine de mesure même Harmonic, dont la magnitude sert de mesure du champ magnétique constant. Cette tension est filtrée et mesurée.

ferroysond à deux barils

Par exemple, vous pouvez apporter l'appareil décrit dans le livre. Karalysa V.n. "Circuits électroniques dans l'industrie" -



L'appareil est conçu pour mesurer des champs magnétiques constants compris entre 0,001 ... 0,5 éteint.
Enroulements d'excitation des capteurs L1. et L3. Ceux inclus. Winding de mesure L2. Treuillé sur les enroulements d'excitation. Les enroulements d'excitation sont alimentés par un courant de fréquence de 2 kHz à partir d'un générateur à deux temps avec une rétroaction inductive. Le mode générateur est stabilisé par DC Divisory sur les résistances R8. et R9.

furrororsond avec un noyau toroïdal
L'une des options de conception populaires pour le magnétomètre ferrozond est un ferrozonde avec un noyau toroïdal ( core de l'anneau fluxgate.) -

Comparé à la tige ferrozonds un tel design a petit bruit et nécessite la création beaucoup moins magnéto-livestorm.

Ce capteur est herse boiserieplaie sur un noyau toroïdal, qui coule un courant alternatif avec une amplitude suffisante pour entrer le noyau en saturation et winding de mesureAvec laquelle une tension alternée est éliminée, qui est analysée pour mesurer le champ magnétique externe.
L'enroulement de la mesure est enroulée sur le noyau toroïdal, couvrant entièrement (par exemple, sur un cadre spécial) -


Cette conception est similaire à la conception initiale de Ferrorsonds (le condenseur a été ajouté pour obtenir une résonance sur le second harmonique) -

L'utilisation de magnétomètres de proton
Les magnétomètres de protons sont largement utilisés dans les études archéologiques.
Le magnétomètre de protons est mentionné dans le roman de science-fiction Novel Michael Chilnon "dans un piège" (" Chronologie.") -
Il a souligné ses pieds. Trois boîtiers jaunes lourds ont été sortis sur les jambières avant de l'hélicoptère. "Pour le moment, nous portons des mappeurs de terrain stéréo, un radar infrarouge, des UV et une balayage latéral." Kramer a souligné la lunette arrière vers un tube d'argent de six pieds de long qui a pesé sous l'hélicoptère à l'arrière. "Et qu'est-ce que c'est ça?" "Magnetomètre de protons." "Euh-hein. Et ça fait quoi?" "Recherche des anomalies magnétiques dans le sol en dessous des États-Unis afin de pouvoir indiquer des murs enterrés, des céramiques ou des métaux."

Césia magnétomètres

Une variante de magnétomètres quantiques sont des magnétomètres atomiques sur un métal alcalin avec pompage optique.

magnétomètre césium G-858

Magnétomètres surhauseur

Magnétomètres d'état solide

Les plus accessibles sont des magnétomètres intégrés aux smartphones. Pour Android Une bonne application utilisant un magnétomètre est . Page de cette application - http://physics-toolbox-magnetomètre.android.informer.com/.

Magnétomètre de configuration

Pour tester la ferrozone, vous pouvez utiliser. Les bobines Helmholtz sont utilisées pour obtenir un champ magnétique pratiquement homogène. Dans le cas idéal, il s'agit de deux tours de bague identiques connectés de manière séquentielle et située à une distance du rayon de la bobine les unes des autres. Habituellement, les bobines de la Helmholtz se composent de deux bobines, sur lesquelles un nombre de tours sont enroulés et l'épaisseur de bobines devrait être beaucoup moins que leur rayon. Dans les systèmes réels, l'épaisseur de bobines peut être comparable à leur rayon. Ainsi, nous pouvons envisager le système des anneaux de Helmholtz deux deux localisations coaxialement les mêmes bobines, la distance entre les centres dont il est approximativement égal à leur rayon moyen. Un tel système de bobines est également appelé solénoïde divisé ( solénoïde divisé).

Au centre du système, il existe une zone d'un champ magnétique homogène (le champ magnétique au centre du système de la quantité de 1/3 du rayon des anneaux uniformément dans 1%), qui peut être utilisé à des fins de mesure, pour calibrer les capteurs d'induction magnétique, etc.

L'induction magnétique au centre du système est définie comme $ b \u003d \\ mu _0 \\, (\\ gest)) ^ (3/2) \\, (in \\ over r) $
Où $ N $ est le nombre de tours dans chaque bobine, $ i $ - courant à travers les bobines, $ R $ est le rayon moyen de la bobine.

De plus, les bobines de Helmholtz peuvent être utilisées pour protéger le champ magnétique de la terre. Pour ce faire, il est préférable d'utiliser trois paires d'anneaux mutuellement perpendiculaires, puis leur orientation n'a pas d'importance.

Le magnétomètre différentiel proposé peut être très utile pour la recherche de grands articles de fer. Un tel dispositif est presque impossible de rechercher des trésors, mais il est indispensable lorsque vous recherchez un tanken superficiel, des navires et d'autres échantillons d'équipements militaires.

Le principe de fonctionnement du magnétomètre différentiel est très simple. Tout article de la ferromagnétique déforme le champ magnétique naturel de la Terre. Ces sujets incluent tout en fer, fonte et acier. Dans une large mesure, affecter la distorsion du champ magnétique peut également avoir sa propre magnétisation d'objets, qui a souvent lieu. Fixation de la déviation de la résistance du champ magnétique de la valeur d'arrière-plan, on peut conclure qu'il est proche de l'instrument de mesure de l'objet du matériau ferromagnétique.

La distorsion du champ magnétique de la Terre éloignée de la cible n'est pas suffisante et on estime que la différence de signaux de deux capteurs espacés. Par conséquent, l'appareil est également nommé différentiel. Chaque capteur mesure le signal, la résistance au champ magnétique proportionnel. Les capteurs ferromagnétiques et les capteurs basés sur la précession magnéton des protons ont obtenu la plus grande répartition. Dans l'instrument à l'étude, les capteurs de premier type sont utilisés.

La base du capteur ferromagnétique (également appelée Ferrorsondo) est une bobine avec un noyau de matériau ferromagnétique. La courbe typique de l'aimantation d'un tel matériau est bien connue du cours de physique de l'école et présente la forme suivante, en tenant compte de l'influence du champ magnétique de la terre, illustrée à la Fig. 29

Figure. 29. Courbe de magnétisation

La bobine est excitée par un signal de fréquence de roulement sinusoïdal variable. Comme on peut le voir de la Fig. 29, le déplacement de la courbe de magnétisation du noyau ferromagnétique de la bobine par un champ magnétique extérieur de la Terre conduit au fait que l'induction du champ et la tension associée sur la bobine commence à être déformées de manière asymétrique. En d'autres termes, la tension du capteur dans le courant sinusoïdal de la fréquence porteuse va différer des sinusoïdes plus "rendez-vous" les sommets de la moitié tombé. Et ces distorsions seront asymétriques. Dans la langue d'analyse spectrale, cela signifie que l'apparence dans le spectre de la tension de sortie de la bobine des harmoniques même, dont l'amplitude est proportionnelle à la tension du champ magnétique du décalage (champ de la terre). Ce sont même des harmoniques et vous devez "attraper".

Figure. 30. Capteur ferromagnétique différentiel

Avant de mentionner un détecteur synchrone configuré naturellement, fonctionnant avec un signal de référence de fréquence de roulement douté, envisagez la conception de la version compliquée du capteur ferromagnétique. Il se compose de deux noyaux et de trois bobines (Fig. 30). En substance, c'est un capteur différentiel. Cependant, pour la simplicité, nous ne serons pas appelés différencial dans le texte, car le magnétomètre lui-même est déjà différentiel (©).

La conception se compose de deux noyaux ferromagnétiques identiques avec des bobines identiques situées en parallèle côte à côte. En ce qui concerne le signal électrique passionnant de la fréquence de référence, ils sont inclus dans le compteur. La troisième bobine est une plaie sinueuse sur deux plié ensemble les deux premières bobines avec des cœurs. En l'absence d'un champ magnétique de décalage externe, les signaux électriques des premier et deuxième enroulements sont symétriques et, dans le cas idéal, ils agissent de sorte que le signal de sortie dans la troisième enroulement est manquant, car les flux magnétiques sont complètement compensés à travers il.

S'il y a un champ magnétique de décalage externe, l'image change. Ensuite, un, puis un autre noyau au sommet de la demi-onde de la demi-onde correspondante dans la saturation plus profond que d'habitude en raison de l'ajout du champ magnétique de la terre. En conséquence, à la sortie de la troisième remontage, une inadéquation de fréquence de diversion apparaît. Les signaux de l'harmonica principal sont idéalement compensés.

La commodité du capteur considérée est que ses bobines peuvent être incluses pour augmenter la sensibilité au circuit oscillatoire. Les premier et deuxième dans le circuit oscillant (ou le contour) configuré à la fréquence porteuse. Le troisième est un contour de vibration configuré au deuxième harmonique.

Le capteur décrit a un motif prononcé de l'orientation. Sa sortie est maximale à l'emplacement de l'axe longitudinal du capteur le long des lignes d'alimentation du champ magnétique permanent externe. Lorsque l'axe longitudinal est perpendiculaire aux lignes de puissance - le signal de sortie est zéro.

Le capteur du type considéré, en particulier en conjonction avec le détecteur synchrone, peut fonctionner avec succès en tant que compas électronique. Sa sortie après le redressement est proportionnelle à la projection du champ magnétique du champ magnétique de la terre sur l'axe du capteur. La détection synchrone vous permet d'apprendre et de signer cette projection. Mais même sans signe, le capteur axé au minimum du signal, nous recevrons la direction à l'ouest ou à l'est. Orienté au maximum - nous obtenons la direction de la ligne d'alimentation magnétique du champ de la Terre. En latitudes moyennes (par exemple, à Moscou), il va obliquement et "s'en tient" au sol vers le nord. Dans le coin du déclin magnétique, vous pouvez évaluer approximativement la latitude géographique du terrain.

Les magnétomètres ferromagnétiques différentiels ont leurs avantages et leurs inconvénients. Les avantages comprennent la simplicité de l'appareil, il n'est pas plus compliqué par une radio de renforcement direct. Les inconvénients incluent la complexité de la fabrication de capteurs - en plus de la précision, une coïncidence absolument précise du nombre de tours des enroulements correspondants est requise. L'erreur d'un ou deux tours peut fortement réduire la sensibilité possible. Un autre inconvénient est la "boussole" de l'appareil, c'est-à-dire l'impossibilité de compensation complète du champ de la Terre en soustrayant des signaux de deux capteurs espacés. En pratique, cela conduit à de faux signaux lorsque le capteur tourne autour de l'axe perpendiculaire au longitudinal.

Conception pratique

La conception pratique du magnétomètre ferromagnétique différentiel a été mise en œuvre et testée dans une version de dumping sans une partie électronique spéciale pour une indication sonore, à l'aide d'un microamméter à zéro au milieu de la balance. Le circuit d'indication sonore peut être extrait de la description du détecteur de métaux sur le principe de "réception de transmission". L'appareil dispose des paramètres suivants.

Principales caractéristiques techniques
Tension d'alimentation 15 ... 18 V
Consommation actuelle Pas plus de 50 mA
Profondeur de détection:
pistolet 2 M.
cannon tige 4 m
réservoir 6 M.

Régime structurel

Figure. 31. Schéma structurel d'un magnétomètre ferromagnétique différentiel

Le schéma structurel est montré à la Fig. 31. Synchronisation de fréquence d'horloge des émissions d'accroissement stabilisée de quartz.

À une prise de sortie, il existe un méandre du premier harmonique, qui arrive à l'amplificateur de puissance, des bobines de capteur de rayonnage passionnantes 1 et 2. Une autre sortie génère un méandre de la fréquence d'horloge douce avec un décalage de 60 ° pour un détecteur synchrone. Le signal de différence de la sortie (troisième) enroulements des capteurs est amplifié dans l'amplificateur de réception et est redressé avec un détecteur synchrone. Le signal permanent redressé peut être enregistré par un microamméter ou décrit dans les chapitres précédents des dispositifs d'indication sonore.

Programme schématique

Le diagramme schématique du magnétomètre ferromagnétique différentiel est décrit à la Fig. 32 - Partie 1; Spécification générateur, générateur de signal, amplificateur de puissance et émettrices de bobines, Fig. 33 - Partie 2: Bobines de réception, amplificateur de réception, détecteur synchrone, indicateur et alimentation.

Figure. 32. Schéma électrique concept - Partie I

Spécification générateur (Fig. 32)

Le générateur de spécification est assemblé sur des inverseurs D1.1-D1.3. La fréquence du générateur est stabilisée par un résonateur quartz ou sous-zocheramique Q avec une fréquence de résonance de 215 Hz \u003d 32 kHz ("heure quartz"). La chaîne R1C1 empêche l'excitation du générateur sur des harmoniques plus élevées. À travers la résistance R2, le circuit de l'OOS est fermé, via le résonateur Q -Cile Pic. Le générateur est caractérisé par une simplicité, un petit courant, il fonctionne de manière fiable à une tension d'alimentation de 3 ... 15 B, ne contient pas d'éléments parés et de résistances trop résistantes. La fréquence de sortie du générateur est d'environ 32 kHz.

Signal ancien (Fig. 32)

Le générateur de signal est assemblé à un compteur binaire D2 et D3.1 D3.1 D-Trigger. Le type de compteur binaire n'est pas suffisant, sa tâche principale est de diviser la fréquence d'horloge par 2, par 4 et par 8, ainsi obtenues, des moyensdras avec des fréquences 16, 8 et 4 kHz, respectivement. Fréquence porteuse pour l'excitation des bobines émettrices-4 kHz. Les signaux avec des fréquences 16 et 8 kHz, affectant le D-Trigger D3.1, forment à sa sortie du méandre doublé à la fréquence porteuse de 8 kHz, décalé de 90 ° par rapport au signal de sortie de mètre binaire de 8 kHz. Un tel décalage est nécessaire au fonctionnement normal du détecteur synchrone, car le même décalage présente un trouble bénéfique de la double fréquence à la sortie du capteur. La seconde moitié de la puce de deux déclencheurs D3.2 dans le diagramme n'est pas utilisée, mais ses entrées inutilisées doivent être connectées à la logique 1 ou à la logique 0 pour un fonctionnement normal, comme indiqué dans le diagramme.

Amplificateur de puissance (Fig. 32)

L'amplificateur de puissance avec vue ne semble pas probable et ne représente que des inverseurs puissants D1.4 et D1.5, qui, dans l'antiphase, diviser un circuit oscillatoire constitué de manière séquentielle parallèlement sur les bobines rayonnantes du capteur et du condenseur C2. Un astérisque près de la notation du condenseur signifie que sa valeur est indiquée approximativement et qu'elle doit être choisie lors de la réglage. Un onduleur non utilisé D1.6 afin de ne pas laisser son incontrôle de l'entrée, inverse le signal D1.5, mais pratiquement le «rapide». Les résistances R3 et R4 limitent le courant de sortie des onduleurs à un niveau admissible et avec le contour oscillatoire forment un filtre à bande à haut risque, de sorte que la forme de tension et de courant dans les bobines de capteur émettrices coïncide presque avec le sinusoïdal.

Figure. 33. Le schéma électrique fondamental est la partie II. Amplificateur de récepteur

Amplificateur de récepteur (Figure 33)

L'amplificateur de réception améliore le signal de différence provenant des bobines de réception du capteur formant avec le condensateur du circuit oscillant, configuré à la fréquence deux fois de 8 kHz. En raison de la résistance rapide R5, la soustraction des signaux des bobines de réception est faite avec certains coefficients de pesée, qui peuvent varier en déplaçant le moteur résistant R5. Cela représente une indemnisation de la non-identité des paramètres des enroulements de réception du capteur et de la minimisation de sa "compassibilité". Amplificateur de réception double étape. Il est assemblé pour OU D4.2 et D6.1 avec tension d'exploitation parallèle. Le condensateur C4 réduit l'amplification à des fréquences plus élevées, empêchant ainsi le renforcement du chemin d'amplification avec des conseils à haute fréquence à partir de réseaux d'alimentation et d'autres sources. OU - Circuits de correction standard.

Détecteur synchrone (Fig. 33)

Le détecteur synchrone est effectué sur l'OU D6.2 selon le schéma typique. En tant que clé analogique, une puce D5 CMOS multiplexeur-démultiplexeur 8 à 1 est utilisée (Fig. 32). Son signal d'adresse numérique n'est décalé que dans la décharge plus jeune, fournissant une autre commutation de points K1 et K2 sur un pneu total. Le signal redressé est filtré par le condensateur C8 et la D6.2 est améliorée avec l'atténuation supplémentaire simultanée de composants RF non filtrés R14C11 et R13C9. Le circuit de correction ou est standard pour le type utilisé.

Indicateur (Fig. 33)

L'indicateur est un micro-ammeter avec zéro au milieu de la balance. Dans la partie indicatrice, les circuits des détecteurs métalliques décrits précédemment d'autres types peuvent être utilisés avec succès. En tant qu'indicateur, vous pouvez utiliser la conception du détecteur de métal sur le principe d'un compteur de fréquence électronique. Dans ce cas, son générateur LC est remplacé par un générateur RC et la tension de sortie mesurée à travers le diviseur résistif est introduite vers la chaîne de fréquence de la minuterie. Vous pouvez en savoir plus sur ce site sur le site Web de Yuri Kolokolov.

La puce D7 stabilise une tension d'alimentation unique polaire. Avec l'aide de OU D4.1, un point d'alimentation moyen artificiel est créé, ce qui permet d'utiliser un ingénierie de circuit bipolaire conventionnel pour OU. Les condensateurs de blocage en céramique C18-C21 sont montés à proximité immédiate des boîtiers de puce numériques D1, D2, D3, D5.

Types de détails et design

Les types de microciruits utilisés sont indiqués dans le tableau. 6

Tableau 6. Types de microcirculats utilisés

Au lieu de la puce série K561, il est possible d'utiliser les microcircuits de la série K1561. Vous pouvez essayer d'appliquer des copeaux de série K176 ou des analogues étrangères de 40xx et 40xx.

Les amplificateurs à double opération (OU) de la série K157 peuvent être remplacés par n'importe quel similaire aux paramètres d'usage général (avec des modifications appropriées dans les circuits de sous-sol et de correction).

Les résistances ne sont pas présentées aux résistances utilisées dans le diagramme de magnétomètre différentiel. Ils n'ont besoin que d'avoir un design solide et miniature et être pratiques pour l'installation. Puissance 2.125 ... 0.25 W.

Les potentiomètres R5, R16 sont à plusieurs tours pour la commodité du réglage de l'instrument précis. La poignée du potentiomètre R5 doit être en plastique et doit avoir une longueur suffisante de sorte que la main de la main de l'opérateur ne provoque pas de modifications aux lectures des indicateurs en appuyant sur. Condenseur C16 - Electrolytique Toute petite taille.

Les condensateurs de contours oscillatoires C2 * et SZ * sont composés de plusieurs condensateurs (5-10 pcs) inclus en parallèle. La définition du contour dans la résonance est effectuée en sélectionnant le nombre de condensateurs et de leur nominal. Type recommandé de condensateurs K10-43, K71-7 ou des homologues thermostables étrangers. Vous pouvez essayer d'utiliser des condensateurs de céramique ou de métal classiques, cependant, lorsque la température est des oscillations, il sera nécessaire de régler le périphérique plus souvent.

Micronmmeter - tout type de courant 100 μA avec zéro au milieu de la balance. Microammetteurs de petite taille pratique, par exemple, type M4247. Vous pouvez utiliser presque tout microamméter et même un millimmeter - avec toute limite de la balance. Pour ce faire, il est nécessaire d'ajuster correctement les taux des résistances R15-R17. Resonator Quartz Q - Toute quartz de petite heure (similaire à celles utilisées dans des jeux électroniques portables).

Commutateur S1 - TOUT TYPE, PETIT.

Figure. 34. Construction d'un capteur d'antenne

Les bobines de capteur sont fabriquées sur des noyaux ronds en ferrite d'un diamètre de 8 mm (utilisées dans les antennes magnétiques des récepteurs radio radio et de la plage de la plage de radio) et d'environ 10 cm de long. Chaque enroulement est constitué en douceur et étroitement blessé dans deux couches de 200 tours de la Fil d'enroulement en cuivre avec un diamètre de 0,31 mm. Dans l'isolement double vernis-soie. Sur le dessus de tous les enroulements, la couche de la feuille d'écran est attachée. Les bords d'écran sont isolés les uns des autres pour empêcher la formation d'un virage court-circuité. La sortie d'écran est effectuée par fil monoconial en cuivre en cuivre. Dans le cas d'un écran d'aluminium d'aluminium, cette sortie est appliquée sur l'écran de toute sa longueur et est étroitement apprêtée par la bande. Dans le cas d'un écran d'une feuille de cuivre ou de laiton, la sortie est la soudure.

Les extrémités des noyaux de ferrite sont fixées dans des disques de centrage fluoroplastiques, grâce auquel chacune des deux moitiés du capteur est maintenue à l'intérieur d'un tube en plastique d'une textolite servant le boîtier, comme décrit schématiquement sur la Fig. 34. La longueur du tuyau est d'environ 60 cm. Chacune des moitiés du capteur est située à l'extrémité du tuyau et est en outre enregistrée par des hermintiaux de silicone, qui est remplie par l'espace autour des enroulements et de leurs noyaux. Remplir des trous spéciaux dans le boîtier de la pipe. Avec des rondelles fluoroplastiques, un tel mastic donne la fixation de tiges de ferrite fragiles l'élasticité nécessaire qui les empêche de craquer lors des coups accidentels.

Établir l'appareil

1. Assurez-vous que l'installation est correcte.

2. Contrôler le courant consommé, qui ne doit pas dépasser 100 mA.

3. Vérifiez le bon fonctionnement du générateur spécifiant et des éléments restants de la formation de signaux d'impulsion.

4. Personnalisez le circuit de capteur oscillatoire. Émettant - sur la fréquence de 4 kHz, recevant - sur 8 kHz.

5. Assurez-vous que l'exactitude du chemin amélioré et du détecteur synchrone.

Travailler avec l'appareil

La méthode de configuration et de fonctionnement avec l'appareil est la suivante. Nous allons au lieu de recherche, allumez l'appareil et commençons à faire tourner l'antenne du capteur. Meilleur de tous dans le plan vertical traversant la direction nord-sud. Si le capteur de périphérique est sur la tige, vous ne pouvez pas tourner, mais pour rock aussi loin que cela vous permet de faire une barre. La flèche indicatrice s'écartera (effet Compass). En utilisant une résistance variable R5, nous essayons de minimiser l'amplitude de ces écarts. Il "déplacer" le point moyen des lectures de microamméter et il faudra également être ajusté à une autre résistance R16 variable, conçue pour définir zéro. Lorsque l'effet "Compass" devient minimal, l'appareil est considéré comme équilibré.

Pour les petits objets, la technique de recherche utilisant un magnétomètre différentiel ne diffère pas de la technique de travail avec un détecteur de métal classique. Près de l'objet, la flèche peut dévier dans n'importe quelle direction. Pour les gros objets, la flèche indicatrice s'écartera dans différentes directions sur un grand espace.