Magnetometer - Typen und Anwendungen wie Metalldetektoren und geographische Vermessungen

Was sind Magnetometer?

Magnetometer werden in vielfältiger Weise verwendetAnwendungen wie geographische Vermessungen, archäologische Vermessungen, Metalldetektoren, Weltraumerkundungen usw. zur Erfassung der Mineralisierung und der geologischen Strukturen. In der Öl- und Gasindustrie spielen diese Zähler eine wichtige Rolle für einen Richtungsbohrprozess. Diese Messgeräte sind je nach Art der Anwendungen verfügbar, wie z. B. Land-, Luft-, See- und Mikro-Atomometer.

Zur Messung der Stärke von werden Magnetometer verwendetdas Magnetfeld und in einigen Fällen die Richtung des Feldes. Diese fallen unter wissenschaftliche Instrumente. Ein an diesem Gerät angebrachter Sensor misst die Flussdichte des umgebenden Magnetfelds. Da die magnetische Flussdichte proportional zur magnetischen Feldstärke ist, gibt die Ausgabe direkt die Intensität oder Stärke der magnetischen Linien an. Die Erde ist von Flusslinien umgeben, die je nach Standort bei den verschiedenen Frequenzen schwingen. Jedes Objekt oder jede Anomalie, die dieses Magnetfeld verzerrt, wird vom Magnetometer erfasst.

Diese Geräte können zwei Arten von Magnetismus erkennen,permanente und temporäre Magnetismen. Bei temporärem Magnetismus erfasst das magnetisch anfällige Material das Magnetfeld aus dem äußeren Feld. Je höher die magnetische Suszeptibilität des Materials, desto stärker ist das induzierte Magnetfeld. Diese Art der Messung wird in archäologischen Prozessen verwendet. Einige der Quellen des Dauermagnetismus sind (wie Eisen, andere Metalle) bei der Messung der magnetischen Feldstärke nützlich. Diese Geräte nutzen jedoch auch die magnetischen Eigenschaften der Atomkerne.

2 Arten von Magnetometern:

Magnetometer sind in zwei grundlegende Typen unterteilt: Skalar- und Vektor-Manometer. Das Skalarmanometer misst den Skalarwert der magnetischen Flussintensität mit sehr hoher Genauigkeit. Diese unterscheiden sich wiederum in Protonenpräzession, Overhauser-Effekt und ionisierte Gasmagnetometer. Ein Vektor-Manometer misst die Stärke und Richtung des Magnetfelds. Diese sind in verschiedene Typen unterteilt, wie Drehspule, Hall-Effekt, Magnetowiderstand, Fluxgate, Suchspule, SQUID und SERF-Magnetometer. Alle diese Manometer werden im Folgenden kurz erläutert.

1. Skalarmagnetometer

  • Protonen-Präzessions-Magnetometer

Es nutzt die Kernspinresonanz (NMR) umMessen Sie die Resonanzfrequenz der Protonen in einem Magnetfeld. Ein polarisierender Gleichstrom wird durch ein Solenoid geleitet, das einen hohen magnetischen Fluss um den wasserstoffreichen Kraftstoff wie Kerosin erzeugt. Einige dieser Protonen sind auf diesen Fluss ausgerichtet. Wenn der Polarisationsfluss freigegeben wird, kann die Häufigkeit der Präzession der Protonen zur normalen Neuausrichtung zum Messen des Magnetfelds verwendet werden.

Proton-Präzisionsmagnetometer
  • Overhauser-Effekt-Magnetometer
Überhaus Magnetometer

Dies funktioniert auch nach dem gleichen Prinzip von ProtonPräzessionsart, aber anstelle des Solenoids wird ein niederfrequentes Hochfrequenzsignal verwendet, um die Protonen auszurichten. Wenn sich eine elektronenreiche Flüssigkeit mit Wasserstoff verbindet, wird sie einem Hochfrequenzsignal (RF) ausgesetzt. Durch den Überhauseffekt werden Protonen an die Kerne der Flüssigkeit gekoppelt. Die Präzessionsfrequenz ist linear zur magnetischen Flussdichte und kann somit zur Messung der Feldstärke verwendet werden. Es erfordert weniger Stromverbrauch und hat schnellere Abtastraten.

  • Ionisierte Gas-Magnetometer

Es ist genauer als die ProtonenpräzessionMagnetometer. Diese besteht aus Photonenemitterlicht und einer Dampfkammer, die mit Dämpfen wie Cäsium, Helium und Rubidium gefüllt sind. Wenn das Atom des Cäsiums auf das Photon der Lampe trifft, werden die Energieniveaus der Elektronen mit der Frequenz variiert, die dem äußeren Magnetfeld entspricht. Diese Frequenzänderung misst die Intensität des Magnetfelds.

2. Vektor-Magnetometer

  • Fluxgate-Magnetometer
Fluxgate-Magnetometer

Diese werden für die hochempfindlichen verwendetAnwendungen. Ein Fluxgate-Sensorlaufwerk hat einen wechselnden Treiberstrom, der ein durchlässiges Kernmaterial durchläuft. Es besteht aus einem magnetisch empfindlichen Kern, der von zwei Drahtspulen gewickelt ist. Eine Spule wird durch die Wechselstromversorgung angeregt und das sich ständig ändernde Feld induziert einen elektrischen Strom in der zweiten Spule. Diese aktuelle Änderung basiert auf dem Hintergrundfeld. Daher werden das magnetische Wechselfeld und der induzierte Ausgangsstrom nicht mit dem Eingangsstrom Schritt halten. Inwieweit dies der Fall ist, hängt von der Stärke des Hintergrundmagnetfelds ab.

  • SQUID-Magnetometer

Es besteht aus zwei Supraleitern, die durch getrennt sinddünne Isolierschichten bilden zwei parallele Übergänge. Diese sind sehr empfindlich für die Intensitätsfelder im niedrigen Bereich und werden am häufigsten zur Messung der Magnetfelder verwendet, die in medizinischen Anwendungen von Gehirn oder Herz erzeugt werden.

  • Suchspulen-Magnetometer
Spulenmagnetometer suchen

Diese basieren auf dem Prinzip der Faradays-Gesetzeder Induktion. Es besteht aus Kupferspulen, die um einen Magnetkern gewickelt sind. Der Kern wird durch die innerhalb der Spulen erzeugten Magnetfeldlinien magnetisiert. Die Schwankungen im Magnetfeld resultieren aus dem Fluss elektrischer Ströme und die Spannungsänderungen aufgrund dieses Stroms werden vom Magnetometer gemessen und aufgezeichnet.

  • Drehspulen-Magnetometer

Während sich die Spule dreht, induziert das Magnetfeld das Sinuswellensignal in der Spule. Diese Signalamplitude ist proportional zur Stärke des Magnetfelds. Diese Art von Methode ist jedoch veraltet.

  • Magnetoresistives Magnetometer

Hierbei handelt es sich um Halbleitervorrichtungen, bei denen der elektrische Widerstand mit dem angelegten oder umgebenden Magnetfeld variiert.

Anwendungen von Magnetometer:

  • Archäologie

Um die archäologischen Stätten, vergrabene und untergetauchte Objekte zu erkennen

  • Kohleforschung

Wird verwendet, um die Schweller und andere Hindernisse zu lokalisieren, die zur Explosion führen

  • Militärische Anwendungen

Wird in der Verteidigung und Marine zur Durchführung der U-Boot-Aktivitäten verwendet.

  • Verteidigung und Luftfahrt

Wird an Land, in der Luft, zu und unter Wasser sowie in Weltraumanwendungen eingesetzt

  • Öl- und Gasexploration

Wird beim Bohren der entdeckten Brunnen verwendet

  • Bohrsensoren

Wird verwendet, um die Richtung oder den Pfad für die Bohrvorgänge zu ermitteln

  • Plasma fließt

Wird während des Studiums über Sonnenwind und Planetenkörper verwendet

  • Überwachung der Gesundheitsversorgung

Wird zur Durchführung von Herzanwendungen wie Diagnosesystemen verwendet, die die Herzfunktion nicht-invasiv messen können

  • Rohrleitungsüberwachung

Zur Überprüfung der Korrosion der Rohrleitung in den unterirdischen Systemen sowie zu deren Überwachung werden diese verwendet

  • Gutachter

Wird in geophysikalischen Anwendungen verwendet

  • Zirkel
  • Raumfahrtanwendungen
  • Bildverarbeitung der magnetischen Daten

Ich hoffe, mein Artikel lässt Sie bei den GrundlagenWissen über Magnetometer. Nun, da Sie sich mit Magnetometern auskennen, stelle ich Ihnen eine Frage: Wie können Sie Magnetometer nach ihrer Empfindlichkeit unterscheiden? Außerdem Fragen zu diesem Konzept oder zu elektrischen und elektronischen Projekten Bitte hinterlassen Sie Ihre Frage und Antwort im Kommentarbereich.


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