Магнитометр - Magnetometer

Гелиевый векторный магнитометр (HVM) Пионер 10 и 11 космический корабль

А магнитометр это устройство, которое измеряет магнитное поле или же магнитный дипольный момент. Некоторые магнитометры измеряют направление, силу или относительное изменение магнитное поле в определенном месте. А компас одно из таких устройств, которое измеряет направление окружающего магнитного поля, в данном случае Магнитное поле Земли. Другие магнитометры измеряют магнитный дипольный момент магнитного материала, такого как ферромагнетик, например, записав эффект этого магнитный диполь от наведенного тока в катушке.

Первый магнитометр, способный измерять абсолютную магнитную напряженность в точке пространства, был изобретен Карл Фридрих Гаусс в 1833 году и заметные события 19 века включали эффект Холла, который до сих пор широко используется.

Магнитометры широко используются для измерения Магнитное поле Земли, в геофизические исследования, обнаружить магнитные аномалии различных типов, и для определения дипольный момент магнитных материалов. В самолете система ориентации и курса, они обычно используются как Заголовок ссылка. Магнитометры также используются в вооруженных силах для обнаружения подводных лодок. Следовательно, некоторые страны, такие как США, Канада и Австралия, классифицируют более чувствительные магнитометры как военные технологии и контролируют их распространение.

Магнитометры могут использоваться как металлоискатели: они могут обнаруживать только магнитные (железо ) металлы, но может обнаруживать такие металлы на гораздо большей глубине, чем обычные металлоискатели; они способны обнаруживать крупные объекты, такие как автомобили, на расстоянии десятков метров, в то время как дальность действия металлоискателя редко превышает 2 метра.

В последние годы магнитометры были уменьшены до такой степени, что их можно было встроить в интегральные схемы по очень низкой цене и находят все более широкое применение в качестве миниатюрных компасов (Датчик магнитного поля MEMS ).

Вступление

Магнитные поля

Магнитные поля находятся вектор количествах характеризуются как силой, так и направленностью. Сила магнитного поля измеряется в единицах тесла в Единицы СИ, И в гаусс в система cgs единиц. 10 000 гаусс равны одному тесла.[1] Измерения магнитного поля Земли часто выражаются в единицах нанотесла (нТл), также называемых гамма.[2] Магнитное поле Земли может варьироваться от 20000 до 80000 нТл в зависимости от местоположения, колебания магнитного поля Земли составляют порядка 100 нТл, а изменения магнитного поля из-за магнитные аномалии может быть в диапазоне пикотесла (pT).[3] Гауссметры и тесламетры магнитометры, которые измеряют в единицах Гаусса или Тесла соответственно. В некоторых контекстах магнитометр - это термин, используемый для прибора, который измеряет поля менее 1 миллитесла (мТл), а гауссметр используется для тех, которые измеряют более 1 мТл.[1]

Типы магнитометров

Магнитометр эксперимент для Юнона орбитальный аппарат для «Юноны» можно увидеть здесь, на конце стрелы. На космическом корабле используются два феррозондовых магнитометра. (смотрите также Магнитометр (Юнона) )

Есть два основных типа измерения магнитометром. Векторные магнитометры измерить векторные компоненты магнитного поля. Магнитометры полного поля или же скалярные магнитометры измерить величину векторного магнитного поля.[4] Магнитометры, используемые для изучения магнитного поля Земли, могут выражать векторные компоненты поля в терминах склонение (угол между горизонтальной составляющей вектора поля и магнитным севером) и склонность (угол между вектором поля и горизонтальной поверхностью).[5]

Абсолютные магнитометры Измерьте абсолютную величину или векторное магнитное поле, используя внутреннюю калибровку или известные физические константы магнитного датчика.[6] Относительные магнитометры Измерьте величину или векторное магнитное поле относительно фиксированной, но не откалиброванной базовой линии. Также называемый вариометры, относительные магнитометры используются для измерения вариаций магнитного поля.

Магнитометры также можно классифицировать по их положению или предполагаемому использованию. Стационарные магнитометры устанавливаются в фиксированное положение, и измерения производятся, когда магнитометр неподвижен.[4] Портативный или же мобильные магнитометры предназначены для использования в движении и могут переноситься вручную или транспортироваться в движущемся транспортном средстве. Лабораторные магнитометры используются для измерения магнитного поля материалов, помещенных в них, и обычно являются стационарными. Обзорные магнитометры используются для измерения магнитных полей при геомагнитной съемке; они могут быть фиксированными базовыми станциями, как в ИНТЕРМАГНИТ сеть или мобильные магнитометры, используемые для сканирования географического региона.

Производительность и возможности

Характеристики и возможности магнитометров описаны в их технических характеристиках. Основные характеристики включают[1][3]

  • Частота дискретизации количество считываний в секунду. Обратное - это время цикла в секундах за чтение. Частота дискретизации важна для мобильных магнитометров; частота дискретизации и скорость автомобиля определяют расстояние между измерениями.
  • Пропускная способность или же Bandpass характеризует, насколько хорошо магнитометр отслеживает быстрые изменения магнитного поля. Для магнитометров без встроенного обработка сигналов, полоса пропускания определяется Предел Найквиста устанавливается частотой дискретизации. Современные магнитометры могут выполнять сглаживание или усреднение по последовательным выборкам, обеспечивая более низкий уровень шума в обмен на более низкую полосу пропускания.
  • Разрешение это наименьшее изменение магнитного поля, которое может разрешить магнитометр. Магнитометр должен иметь разрешение, намного меньшее, чем самое маленькое изменение, которое можно наблюдать.
  • Ошибка квантования вызывается округлением записи и усечением цифровых выражений данных.
  • Абсолютная ошибка - разница между показаниями истинного магнитного поля магнитометра.
  • Дрейф - изменение абсолютной ошибки с течением времени.
  • Термостойкость - зависимость измерения от температуры. Он задается как температурный коэффициент в единицах нТл на градус Цельсия.
  • Шум это случайные колебания, создаваемые датчиком магнитометра или электроникой. Шум дан в единицах , где частотная составляющая относится к полосе пропускания.
  • Чувствительность больше шума или разрешения.
  • Ошибка направления представляет собой изменение измерения из-за изменения ориентации прибора в постоянном магнитном поле.
  • В мертвая зона - угловая область ориентации магнитометра, в которой прибор производит плохие или нулевые измерения. Все магнитометры с оптической накачкой, безпротонной прецессии и магнитометры Оверхаузера испытывают некоторые эффекты мертвой зоны.
  • Допуск градиента - это способность магнитометра получать надежные измерения в присутствии магнитного поля. градиент. В обзорах неразорвавшиеся боеприпасы или свалки, градиенты могут быть большими.

Ранние магнитометры

Компас - это простой тип магнитометра.
Береговой и геодезический магнитометр № 18.

Компас, состоящий из намагниченной стрелки, ориентация которой изменяется в зависимости от внешнего магнитного поля, представляет собой простой тип магнитометра, который измеряет направление поля. Частота колебаний намагниченной иглы пропорциональна квадратному корню из силы окружающего магнитного поля; так, например, частота колебаний стрелки компаса, расположенного горизонтально, пропорциональна квадратному корню из горизонтальной напряженности окружающего поля.[нужна цитата ]

В 1833 г. Карл Фридрих Гаусс, глава Геомагнитной обсерватории в Геттингене, опубликовал статью об измерении магнитного поля Земли.[7] В нем описывался новый инструмент, который состоял из постоянного стержневого магнита, подвешенного горизонтально на золото волокно. Разница в колебаниях, когда стержень был намагничен и когда он был размагничен, позволил Гауссу вычислить абсолютное значение силы магнитного поля Земли.[8]

В гаусс, то CGS единица плотность магнитного потока был назван в его честь, определен как один Максвелл на квадратный сантиметр; это равно 1 × 10−4 тесла (в Единица СИ ).[9]

Фрэнсис Рональдс и Чарльз Брук независимо изобрели магнитографы в 1846 году, которые непрерывно регистрировали движения магнита, используя фотография, облегчая тем самым нагрузку на наблюдателей.[10] Их быстро использовали Эдвард Сабин и другие в глобальной магнитной съемке, и обновленные машины использовались и в 20 веке.[11][12]

Лабораторные магнитометры

Лабораторные магнитометры измеряют намагничивание, также известный как магнитный момент образца материала. В отличие от обзорных магнитометров, лабораторные магнитометры требуют, чтобы образец был помещен внутрь магнитометра, и часто можно контролировать температуру, магнитное поле и другие параметры образца. Намагниченность образца в первую очередь зависит от упорядочения неспаренных электронов внутри его атомов с меньшим вкладом от ядерные магнитные моменты, Ларморовский диамагнетизм, среди прочего. Порядок магнитных моментов в первую очередь классифицируется как диамагнитный, парамагнитный, ферромагнитный, или же антиферромагнитный (хотя зоология магнитного упорядочения также включает ферримагнитный, гелимагнитный, тороидальный, спин-стекло, так далее.). Измерение намагниченности как функции температуры и магнитного поля может дать ключ к разгадке типа магнитного упорядочения, а также любого фазовые переходы между различными типами магнитных порядков, которые возникают при критических температурах или магнитных полях. Этот тип измерения магнитометрии очень важен для понимания магнитных свойств материалов в физика, химия, геофизика и геология, а также иногда биология.

СКВИД (сверхпроводящее устройство квантовой интерференции)

Основная статья: КАЛЬМАР

СКВИДы - это тип магнитометров, используемых как в качестве обзорных, так и в качестве лабораторных магнитометров. СКВИД-магнитометрия - это чрезвычайно чувствительный метод абсолютной магнитометрии. Однако СКВИДы чувствительны к шуму, что делает их непрактичными в качестве лабораторных магнитометров в сильных магнитных полях постоянного тока и в импульсных магнитах. Коммерческие СКВИД-магнитометры доступны для температур от 300 мК до 400 кельвинов и магнитных полей до 7 тесла.

Катушки индуктивного захвата

Основная статья: Индуктивный датчик

Индуктивные измерительные катушки (также называемые индуктивными датчиками) измеряют магнитный дипольный момент материала путем обнаружения тока, индуцируемого в катушке из-за изменения магнитного момента образца. Образец намагничивание можно изменить, приложив небольшое переменное магнитное поле (или быстро меняющееся постоянное поле), как это происходит в импульсных магнитах с конденсаторным приводом. Эти измерения требуют различения магнитного поля, создаваемого образцом, и внешнего приложенного поля. Часто используется специальное расположение катушек гашения. Например, половина измерительной катушки намотана в одном направлении, а другая половина - в другом, а образец помещается только в одну половину. Внешнее однородное магнитное поле обнаруживается обеими половинами катушки, и, поскольку они намотаны в противоположных направлениях, внешнее магнитное поле не производит чистого сигнала.

VSM (вибрационный магнитометр)

Вибрационные магнитометры (VSM) обнаруживают дипольный момент образца путем механической вибрации образца внутри индукционной катушки считывания или внутри катушки СКВИДа. Измеряется наведенный ток или изменяющийся магнитный поток в катушке. Вибрация обычно создается двигателем или пьезоэлектрическим приводом. Обычно метод VSM примерно на порядок менее чувствителен, чем магнитометрия SQUID. VSM можно комбинировать с SQUID, чтобы создать систему, более чувствительную, чем любая из них по отдельности. Тепло из-за вибрации образца может ограничить базовую температуру VSM, как правило, до 2 Кельвинов. VSM также непрактичен для измерения хрупкого образца, чувствительного к быстрому ускорению.

Экстракционная магнитометрия в импульсном поле

Магнитометрия с извлечением импульсного поля - еще один метод, в котором для измерения намагниченности используются считывающие катушки. В отличие от VSM где образец физически вибрирует, в экстракционной магнитометрии с импульсным полем образец закреплен, а внешнее магнитное поле быстро изменяется, например, в магните с конденсаторным приводом. Затем необходимо использовать один из нескольких методов, чтобы отменить внешнее поле из поля, создаваемого образцом. К ним относятся катушки с противообмоткой, которые нейтрализуют внешнее однородное поле и измерения фона при удалении образца из катушки.

Магнитометрия момента

Магнитометрия крутящего момента может быть даже более чувствительной, чем КАЛЬМАР магнитометрия. Однако магнитометрия магнитного момента не измеряет магнетизм напрямую, как это делают все ранее упомянутые методы. Магнитометрия магнитного момента вместо этого измеряет крутящий момент τ, действующий на магнитный момент μ образца в результате однородного магнитного поля B, τ = μ × B. Таким образом, крутящий момент является мерой магнитной анизотропии или анизотропии формы образца. В некоторых случаях намагниченность образца может быть извлечена из измеренного крутящего момента. В других случаях измерение магнитного момента используется для обнаружения магнитного фазовые переходы или же квантовые колебания. Самый распространенный способ измерения магнитных крутящий момент установить образец на консоль и измерить смещение через емкость измерение между консоль и ближайший неподвижный объект, или измеряя пьезоэлектричество кантилевера или оптическая интерферометрия от поверхности кантилевера.

Магнитометрия силы Фарадея

Магнитометрия силы Фарадея использует тот факт, что пространственный градиент магнитного поля создает силу, действующую на намагниченный объект, F = (M⋅∇) B. В магнитометрии силы Фарадея сила, действующая на образец, может быть измерена с помощью шкалы (подвешивание образца на чувствительных весах) или путем определения смещения относительно пружины. Обычно используется емкостной датчик веса или консоль из-за его чувствительности, размера и отсутствия механических частей. Магнитометрия с силой Фарадея примерно на порядок менее чувствительна, чем СКВИД. Самый большой недостаток магнитометрии с использованием силы Фарадея заключается в том, что для нее требуются некоторые средства не только для создания магнитного поля, но и для создания градиента магнитного поля. Хотя этого можно достичь с помощью набора специальных поверхностей полюсов, гораздо лучший результат может быть достигнут с помощью набора градиентных катушек. Основным преимуществом магнитометрии с помощью силы Фарадея является то, что она мала и достаточно устойчива к шуму, и поэтому может применяться в широком диапазоне сред, включая холодильник для разбавления. Магнитометрия с силой Фарадея также может быть затруднена наличием крутящего момента (см. Предыдущую методику). Этого можно избежать, изменяя поле градиента независимо от приложенного поля постоянного тока, так что крутящий момент и вклад силы Фарадея можно разделить, и / или путем разработки магнитометра силы Фарадея, который предотвращает вращение образца.

Оптическая магнитометрия

В оптической магнитометрии для измерения намагниченности используются различные оптические методы. Один из таких методов, магнитометрия Керра, использует магнитооптический эффект Керра, или МОКЕ. В этом методе падающий свет направляется на поверхность образца. Свет взаимодействует с намагниченной поверхностью нелинейно, поэтому отраженный свет имеет эллиптическую поляризацию, которая затем измеряется детектором. Другой метод оптической магнитометрии - это Магнитометрия вращения Фарадея. Магнитометрия с вращением Фарадея использует нелинейное магнитооптическое вращение для измерения намагниченности образца. В этом методе тонкая пленка с модуляцией Фарадея наносится на образец, подлежащий измерению, и серия изображений делается камерой, которая определяет поляризацию отраженного света. Затем для уменьшения шума несколько изображений усредняются. Одним из преимуществ этого метода является то, что он позволяет отображать магнитные характеристики по поверхности образца. Это может быть особенно полезно при изучении таких вещей, как Эффект Мейснера по сверхпроводникам. Микрофотографические магнитометры с оптической накачкой (µOPM) могут использоваться для более точного определения происхождения приступов головного мозга и генерирования меньшего количества тепла, чем доступные в настоящее время сверхпроводящие устройства квантовой интерференции, более известные как Кальмары.[13] Устройство работает, используя поляризованный свет для управления вращением атомов рубидия, который можно использовать для измерения и контроля магнитного поля.[14]

Обзорные магнитометры

Обзорные магнитометры можно разделить на два основных типа:

  • Скалярный магнитометры Измерьте общую напряженность магнитного поля, которому они подвергаются, но не его направление
  • Вектор магнитометры иметь возможность измерять составляющую магнитного поля в определенном направлении относительно ориентация в пространстве устройства.

Вектор - это математическая сущность, имеющая как величину, так и направление. Магнитное поле Земли в данной точке является вектором. А магнитный компас предназначен для создания горизонтального несущий направление, тогда как вектор магнитометр измеряет как величину, так и направление общего магнитного поля. Три ортогональный датчики необходимы для измерения составляющих магнитного поля во всех трех измерениях.

Они также оцениваются как «абсолютные», если напряженность поля может быть откалибрована по их собственным известным внутренним константам, или «относительные», если их необходимо откалибровать по известному полю.

А магнитограф магнитометр, который непрерывно записывает данные.

Магнитометры также можно классифицировать как «переменного тока», если они измеряют поля, которые меняются относительно быстро во времени (> 100 Гц), и «постоянного тока», если они измеряют поля, которые изменяются очень медленно (квазистатические) или статические. Магнитометры переменного тока находят применение в электромагнитных системах (например, магнитотеллурика ), а магнитометры постоянного тока используются для обнаружения минерализации и соответствующих геологических структур.

Скалярные магнитометры

Протонный прецессионный магнитометр

Основная статья: Протонный магнитометр

Протонный прецессионный магнитометрs, также известный как протонные магнитометры, PPM или просто журналов, измерьте резонансную частоту протоны (ядра водорода) в измеряемом магнитном поле из-за ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Поскольку частота прецессии зависит только от атомных постоянных и силы окружающего магнитного поля, точность этого типа магнитометра может достигать 1 промилле.[15]

Постоянный ток, протекающий в соленоид создает сильное магнитное поле вокруг водород -богатая жидкость (керосин и декан популярны, и даже можно использовать воду), заставляя некоторые протоны выравниваться с этим полем. Затем ток прерывается, и по мере того, как протоны перестраиваются с окружающий магнитное поле, они прецессия с частотой, прямо пропорциональной магнитному полю. Это создает слабое вращающееся магнитное поле, которое улавливается (иногда отдельным) индуктором, усиленный электронным способом и подается на цифровой частотомер, выход которого обычно масштабируется и отображается непосредственно как напряженность поля или вывод как цифровые данные.

Для устройств, переносимых вручную / в рюкзаке, частота дискретизации PPM обычно ограничивается менее одной выборкой в ​​секунду. Измерения обычно проводятся, когда датчик удерживается в фиксированных местах с шагом примерно 10 метров.

Портативные инструменты также ограничены объемом (весом) сенсора и потребляемой мощностью. PPM работают при градиентах поля до 3000 нТ / м, что достаточно для большинства работ по разведке полезных ископаемых. Для более высокого градиентного допуска, такого как отображение полосчатые железные образования и обнаружение крупных объектов из черных металлов, Магнитометры оверхаузера может обрабатывать 10000 нТл / м, и цезиевые магнитометры выдерживает 30 000 нТл / м.

Они относительно недороги (<8000 долларов США) и когда-то широко использовались при разведке полезных ископаемых. На рынке доминируют три производителя: GEM Systems, Geometrics и Scintrex. Популярные модели включают G-856/857, Smartmag, GSM-18 и GSM-19T.

При разведке полезных ископаемых они были заменены приборами Оверхаузера, цезием и калием, все из которых быстро меняются и не требуют от оператора пауз между измерениями.

Магнитометр на эффекте Оверхаузера

В Магнитометр на эффекте Оверхаузера или же Магнитометр Оверхаузера использует тот же фундаментальный эффект, что и протонный прецессионный магнитометр снять мерки. Добавляя свободные радикалы к измерительной жидкости, ядерный эффект Оверхаузера может быть использован для значительного улучшения магнитометра прецессии протона. Вместо того, чтобы выравнивать протоны с помощью соленоида используется радиочастотное поле малой мощности для выравнивания (поляризации) электронного спина свободных радикалов, который затем связывается с протонами посредством эффекта Оверхаузера. Это дает два основных преимущества: возбуждение ВЧ-поля требует доли энергии (что позволяет использовать более легкие батареи для портативных устройств) и более быстрый отбор проб, поскольку электрон-протонная связь может происходить даже во время проведения измерений. Магнитометр Оверхаузера выдает показания со стандартным отклонением от 0,01 до 0,02 нТл при выборке один раз в секунду.

Магнитометр на парах цезия

В с оптической накачкой цезий паровой магнитометр является высокочувствительным (300 фТл / Гц0.5) и точное устройство, используемое в широком спектре приложений. Это один из ряда щелочных паров (в том числе рубидий и калий ), которые используются таким образом.[16]

Устройство в целом состоит из фотон излучатель, такой как лазер, абсорбционная камера, содержащая пары цезия, смешанные с "буферный газ "через который излучается фотоны проход, и детектор фотонов, расположенный в этом порядке. Буферный газ обычно гелий или же азот и они используются для уменьшения столкновений между атомами паров цезия.

Основной принцип работы устройства заключается в том, что атом цезия может существовать в любом из девяти уровни энергии, который можно неформально рассматривать как размещение электрон атомные орбитали вокруг атомное ядро. Когда атом цезия внутри камеры встречает фотон от лазера, он возбуждается до состояния с более высокой энергией, излучает фотон и падает до неопределенного состояния с более низкой энергией. Атом цезия «чувствителен» к фотонам от лазера в трех из девяти его энергетических состояний, и поэтому, предполагая замкнутую систему, все атомы в конечном итоге переходят в состояние, в котором все фотоны от лазера проходят беспрепятственно и проходят через него. измеряется детектором фотонов. Пары цезия стали прозрачными. Этот процесс происходит непрерывно, чтобы поддерживать как можно больше электронов в этом состоянии.

В этот момент считается, что образец (или популяция) оптически накачан и готов к измерению. При приложении внешнего поля это состояние нарушается и атомы переходят в разные состояния, что делает пар менее прозрачным. Фотодетектор может измерить это изменение и, следовательно, измерить величину магнитного поля.

В наиболее распространенных типах цезиевых магнитометров к ячейке прикладывается очень слабое магнитное поле переменного тока. Поскольку разница в уровнях энергии электронов определяется внешним магнитным полем, существует частота, на которой это небольшое переменное поле заставляет электроны менять состояния. В этом новом состоянии электроны снова могут поглощать фотон света. Это вызывает сигнал на фотодетекторе, который измеряет свет, проходящий через ячейку. Соответствующая электроника использует этот факт для создания сигнала точно с частотой, соответствующей внешнему полю.

Другой тип цезиевого магнитометра модулирует свет, подаваемый на ячейку. Он называется магнитометром Белла-Блума в честь двух ученых, которые первыми исследовали эффект. Если свет включается и выключается с частотой, соответствующей полю Земли,[требуется разъяснение ] наблюдается изменение сигнала на фотодетекторе. Опять же, соответствующая электроника использует это для создания сигнала точно с частотой, соответствующей внешнему полю. Оба метода позволяют получить высокопроизводительные магнитометры.

Магнитометр на парах калия

Калий является единственным магнитометром с оптической накачкой, который работает на одной узкой линии электронного спинового резонанса (ЭПР), в отличие от других магнитометров на парах щелочных металлов, в которых используются нерегулярные, составные и широкие спектральные линии, а также гелий с изначально широкой спектральной линией.[17]

Приложения

Цезиевые и калиевые магнитометры обычно используются там, где требуется более мощный магнитометр, чем протонный магнитометр. В археологии и геофизике, где датчик перемещается по территории и часто требуется множество точных измерений магнитного поля, цезиевые и калиевые магнитометры имеют преимущества перед протонным магнитометром.

Более высокая скорость измерения цезиевого и калиевого магнитометра позволяет датчику быстрее перемещаться по площади для заданного количества точек данных. Цезиевые и калиевые магнитометры нечувствительны к вращению датчика во время измерения.

Более низкий уровень шума цезиевых и калиевых магнитометров позволяет этим измерениям более точно отображать изменения поля в зависимости от положения.

Векторные магнитометры

Векторные магнитометры измеряют один или несколько компонентов магнитного поля электронным способом. С помощью трех ортогональных магнитометров можно измерить как азимут, так и наклон (наклон). Взяв квадратный корень из суммы квадратов компонентов, можно вычислить общую напряженность магнитного поля (также называемую общей магнитной напряженностью, TMI): теорема Пифагора.

Векторные магнитометры подвержены температурному дрейфу и нестабильности размеров ферритовых сердечников. Они также требуют выравнивания для получения информации о компонентах, в отличие от инструментов полного поля (скалярных). По этим причинам они больше не используются для разведки полезных ископаемых.

Магнитометр с вращающейся катушкой

Магнитное поле индуцирует синусоидальную волну во вращающемся катушка. Амплитуда сигнала пропорциональна напряженности поля при условии, что оно однородно, и синус угла между осью вращения катушки и силовыми линиями. Этот тип магнитометра устарел.

Магнитометр на эффекте холла

Основная статья: Датчик холла

Наиболее распространенными магнитными датчиками являются: твердое состояние эффект Холла датчики. Эти датчики вырабатывают напряжение, пропорциональное приложенному магнитному полю, а также определяют полярность. Они используются в приложениях, где напряженность магнитного поля относительно велика, например, в антиблокировочная тормозная система в автомобилях, которые определяют скорость вращения колес через прорези в колесных дисках.

Магниторезистивные устройства

Основная статья: Магнитосопротивление

Они сделаны из тонких полосок Пермаллой, высота магнитная проницаемость, никель-железный сплав, электрическое сопротивление которого изменяется при изменении магнитного поля. Они имеют четко определенную ось чувствительности, могут производиться в трехмерном исполнении и могут производиться серийно как интегральная схема. Они имеют время отклика менее 1 микросекунды и могут измеряться в движущихся транспортных средствах до 1000 раз в секунду. Их можно использовать в компасах с точностью до 1 °, для которых нижележащий датчик должен надежно разрешать 0,1 °.[18]

Феррозондовый магнитометр

Смотрите также: Градиометр
Одноосный феррозондовый магнитометр
А магнитный компас / инклинометр
Основные принципы феррозондового магнитометра

Феррозондовый магнитометр был изобретен Х. Ашенбреннером и Г. Губау в 1936 году.[19][20]:4 Команда из исследовательских лабораторий Персидского залива во главе с Виктор Вакье разработаны бортовые феррозащитные магнитометры для обнаружения подводных лодок во время Вторая Мировая Война и после войны подтвердил теорию тектоника плит используя их для измерения сдвигов в магнитных узорах на морском дне.[21]

Феррозондовый магнитометр состоит из небольшого магниточувствительного сердечника, обернутого двумя витками проволоки. Переменный электрический ток пропускается через одну катушку, приводя в движение сердечник через переменный цикл магнитное насыщение; т.е. намагниченный, немагнитный, обратно намагниченный, немагнитный, намагниченный и т. д. Это постоянно меняющееся поле индуцирует электрический ток во второй катушке, и этот выходной ток измеряется детектором. На магнитно-нейтральном фоне входной и выходной токи совпадают. Однако, когда сердцевина подвергается воздействию фонового поля, ее легче насыщать в соответствии с этим полем и труднее насыщать по сравнению с ним. Следовательно, переменное магнитное поле и индуцированный выходной ток не соответствуют входному току. Степень, в которой это так, зависит от силы фонового магнитного поля. Часто ток в выходной катушке интегрируется, давая выходное аналоговое напряжение, пропорциональное магнитному полю.

В настоящее время доступно большое количество датчиков, которые используются для измерения магнитных полей. Компасы Fluxgate и градиентометры измерить направление и величину магнитных полей. Fluxgates доступны по цене, прочны и компактны, а их миниатюризация недавно достигла уровня полных сенсорных решений в виде микросхем IC, включая примеры из обоих академических кругов. [22] и промышленность.[23] Это, а также их обычно низкое энергопотребление, делают их идеальными для различных измерительных приложений. Градиометры обычно используются для археологических изысканий и неразорвавшиеся боеприпасы (UXO) обнаружения, такие как популярные немецкие военные Foerster.[24]

Типичный феррозондовый магнитометр состоит из «сенсорной» (вторичной) катушки, окружающей внутреннюю «приводную» (первичную) катушку, которая плотно намотана вокруг высокопроницаемого материала сердечника, такого как мю-металл или же пермаллой. На обмотку привода подается переменный ток, который приводит в движение сердечник в непрерывном повторяющемся цикле насыщения и ненасыщения. Для внешнего поля керн попеременно то слабопроницаемый, то высокопроницаемый. Сердечник часто представляет собой кольцо с тороидальной оберткой или пару линейных элементов, каждая обмотка привода которых намотана в противоположных направлениях. Такие замкнутые пути потока минимизируют связь между обмотками привода и датчика. В присутствии внешнего магнитного поля, когда сердечник находится в очень проницаемом состоянии, такое поле локально притягивается или стробируется (отсюда и название магнитного поля) через измерительную обмотку. Когда ядро ​​слабо проницаемое, внешнее поле менее притягивается. Это непрерывное стробирование внешнего поля в считывающей обмотке и из нее вызывает сигнал в считывающей обмотке, основная частота которой вдвое больше частоты возбуждения, а сила и фазовая ориентация напрямую зависят от величины и полярности внешнего поля.

Есть дополнительные факторы, которые влияют на размер результирующего сигнала. Эти факторы включают количество витков в измерительной обмотке, магнитную проницаемость сердечника, геометрию датчика и скорость изменения стробированного магнитного потока во времени.

Фазово-синхронное обнаружение используется для извлечения этих гармонических сигналов из измерительной обмотки и преобразования их в постоянное напряжение, пропорциональное внешнему магнитному полю. Также может использоваться активная обратная связь по току, так что считывающая обмотка приводится в действие для противодействия внешнему полю. В таких случаях ток обратной связи изменяется линейно с внешним магнитным полем и используется в качестве основы для измерения. Это помогает противодействовать внутренней нелинейности между приложенной напряженностью внешнего поля и потоком, передаваемым через измерительную обмотку.

СКВИД-магнитометр

Основная статья: КАЛЬМАР

Кальмары, или сверхпроводящие устройства квантовой интерференции, измеряют чрезвычайно малые изменения магнитных полей. Это очень чувствительные векторные магнитометры с уровнем шума всего 3 фТл / Гц.−½ в коммерческих приборах и 0,4 фТ Гц−½ в экспериментальных установках. Многие коммерческие СКВИДы с жидкостным гелиевым охлаждением обеспечивают ровный спектр шума от почти постоянного тока (менее 1 Гц) до десятков килогерц, что делает такие устройства идеальными для измерения биомагнитных сигналов во временной области. Атомные магнитометры SERF, продемонстрированные в лабораториях, до сих пор достигают конкурентоспособного минимального уровня шума, но в относительно небольших частотных диапазонах.

СКВИД-магнитометры требуют охлаждения жидкостью гелий (4.2 K) или же жидкий азот (77 К) для работы, поэтому требования к упаковке для их использования довольно жесткие как с термомеханической, так и с магнитной точки зрения. СКВИД-магнитометры чаще всего используются для измерения магнитных полей, создаваемых лабораторными образцами, а также для измерения активности мозга или сердца (магнитоэнцефалография и магнитокардиография, соответственно). В геофизических исследованиях время от времени используются СКВИДы, но логистика охлаждения СКВИДа намного сложнее, чем у других магнитометров, работающих при комнатной температуре.

Спин-обменные атомные магнитометры без релаксации (SERF)

Основная статья: SERF

При достаточно высокой атомной плотности может быть достигнута чрезвычайно высокая чувствительность. Без спин-обменной релаксации (SERF ) атомные магнитометры, содержащие калий, цезий, или же рубидий пар работают аналогично цезиевым магнитометрам, описанным выше, но могут достигать чувствительности ниже 1 фТл / Гц.−½. Магнитометры SERF работают только в небольших магнитных полях. Поле Земли около 50 мкТл; Магнитометры SERF работают в полях менее 0,5 мкТл.

Детекторы большого объема достигли чувствительности 200 ат Гц.−½.[25] Эта технология имеет большую чувствительность на единицу объема, чем КАЛЬМАР детекторы.[26] Эта технология также позволяет производить очень маленькие магнитометры, которые в будущем могут заменить катушки для обнаружения изменяющихся магнитных полей.[нужна цитата ] Эта технология может производить магнитный датчик, который имеет все свои входные и выходные сигналы в виде света на волоконно-оптических кабелях.[27] Это позволяет проводить магнитные измерения вблизи высоких электрических напряжений.

Калибровка магнитометров

Калибровка магнитометров обычно выполняется с помощью катушек, на которые подается электрический ток для создания магнитного поля. Он позволяет охарактеризовать чувствительность магнитометра (в единицах V / T). Во многих приложениях важна однородность калибровочной катушки. По этой причине катушки любят Катушки Гельмгольца обычно используются в конфигурации с одной или тремя осями. Для требовательных приложений обязательно наличие магнитного поля высокой однородности, в таких случаях калибровка магнитного поля может быть выполнена с использованием Катушка Максвелла, катушки косинуса,[28] или калибровка в высокогомогенном Магнитное поле Земли.

Использует

Магнитометры могут измерять магнитные поля планет.

Магнитометры имеют очень широкий спектр применений, включая определение местоположения таких объектов, как подводные лодки, затонувшие корабли, опасности для туннельные бурильные машины, опасности в угольных шахтах, неразорвавшиеся боеприпасы, бочки с токсичными отходами, а также широкий спектр месторождений полезных ископаемых и геологических структур. У них также есть приложения в мониторах сердечного ритма, позиционировании систем вооружения, датчиках антиблокировочной системы тормозов, прогнозировании погоды (через солнечные циклы), стальных пилонах, системах управления бурением, археологии, тектонике плит, распространении радиоволн и исследовании планет. Лабораторные магнитометры определяют магнитный дипольный момент магнитного образца, как правило, в зависимости от температура, магнитное поле, или другой параметр. Это помогает выявить его магнитные свойства, такие как ферромагнетизм, антиферромагнетизм, сверхпроводимость или другие свойства, влияющие на магнетизм.

В зависимости от области применения магнитометры могут быть развернуты в космических аппаратах, самолетах (с неподвижным крылом магнитометры), вертолеты (жало и птица), на земле (рюкзак), буксируемый на расстоянии позади квадроциклы (Квадроциклы) на (санки или же трейлер), опущенный в скважины (инструмент, зонд или же зонд) и буксируемые за лодками (буксирная рыба).

Измерение механического напряжения

Магнитометры используются для измерения или контроля механических напряжений в ферромагнитных материалах. Механическое напряжение улучшит выравнивание магнитных доменов в микроскопическом масштабе, что повысит магнитное поле, измеренное магнитометрами вблизи материала. Существуют разные гипотезы о взаимосвязи напряжения и намагничивания. Однако во многих научных публикациях утверждается, что влияние механического напряжения на измеренное магнитное поле вблизи образца доказано. Были предприняты попытки решить обратную задачу разрешения напряжений намагничивания, чтобы количественно оценить напряжение на основе измеренного магнитного поля.[29][30]

Физика ускорителя

Aust.-Synchrotron, -Quadrupole-Magnets-of-Linac, -14.06.2007

Магнитометры широко используются в экспериментальной физике элементарных частиц для измерения магнитного поля основных компонентов, таких как концентрация или фокусирующие магниты луча.

Археология

Основная статья: Магнитная съемка (археология)

Магнитометры также используются для обнаружения археологические сайты, кораблекрушения, и другие предметы, находящиеся под землей или под водой. Флюксгейт-градиентометры популярны благодаря своей компактной конфигурации и относительно невысокой стоимости. Градиометры улучшают мелкие детали и устраняют необходимость в базовой станции. Цезиевые магнитометры и магнитометры Оверхаузера также очень эффективны при использовании в качестве градиометров или в качестве односенсорных систем с базовыми станциями.

Телепрограмма Команда времени популяризировала «геофизику», включая магнитные методы, используемые в археологических работах для обнаружения очагов огня, стен из обожженного кирпича и магнитных камней, таких как базальт и гранит. Пешеходные дорожки и проезжие части иногда могут быть нанесены на карту с дифференциальным уплотнением магнитных грунтов или нарушениями в глинах, например, на Великая Венгерская равнина. Вспаханные поля выступают в качестве источников магнитного шума в таких съемках.

Полярные сияния

Магнитометры могут указывать на авроральную активность до свет от Аврора становится видимым. Сеть магнитометров по всему миру постоянно измеряет влияние солнечного ветра на магнитное поле Земли, которое затем публикуется в K-индекс.[31]

Разведка угля

Хотя магнитометры могут использоваться для картирования формы бассейна в региональном масштабе, они чаще используются для картирования опасностей для добычи угля, таких как базальтовые интрузии (дамбы, подоконники, и вулканическая пробка ), которые разрушают ресурсы и опасны для оборудования для разработки длинных забоев. Магнитометры также могут определять зоны, воспламененные молнией, и наносить на карту сидерит (примесь в угле).

Наилучшие результаты съемки достигаются на земле при съемках с высоким разрешением (с интервалом примерно 10 м и интервалом между станциями 0,5 м). Скважинные магнитометры с использованием Ferret также могут помочь при глубоких угольных пластах, используя несколько порогов или заглянув под поверхностные потоки базальта.[нужна цитата ]

В современных съемках обычно используются магнитометры с GPS технология автоматической записи магнитного поля и их местоположения. Затем набор данных корректируется данными второго магнитометра (базовой станции), который остается неподвижным и регистрирует изменение магнитного поля Земли во время съемки.[32]

Направленное бурение

Магнитометры используются в направленное бурение для нефти или газа для обнаружения азимут бурового инструмента возле сверла. Чаще всего они сочетаются с акселерометры в буровых инструментах, чтобы оба склонность и азимут сверла можно найти.

Военный

В оборонительных целях военно-морские силы используют массивы магнитометров, проложенных по морскому дну в стратегических местах (то есть вокруг портов), для отслеживания активности подводных лодок. Русский Альфа-класс титановые подводные лодки были спроектированы и построены с большими затратами, чтобы помешать таким системам (поскольку чистый титан немагнитен).[33]

Военные подводные лодки размагниченный - проходя через большие подводные петли через равные промежутки времени - чтобы помочь им избежать обнаружения системами мониторинга морского дна, детекторы магнитных аномалий, и мины с магнитным срабатыванием. Однако подводные лодки никогда не размагничиваются полностью. Определить глубину, на которой находилась подводная лодка, можно, измерив ее магнитное поле, которое искажается, когда давление искажает корпус и, следовательно, поле. Нагрев также может изменить намагниченность стали.[требуется разъяснение ]

Подводные лодки буксируют длинные гидроакустические системы для обнаружения кораблей и даже могут распознавать различные шумы гребных винтов. Массивы сонаров необходимо точно позиционировать, чтобы они могли триангулировать направление к целям (например, кораблям). Массивы не буксируют по прямой линии, поэтому феррозондовые магнитометры используются для ориентации каждого узла сонара в группе.

Флюксгейты также могут использоваться в системах навигации оружия, но в значительной степени их заменили GPS и кольцевые лазерные гироскопы.

Магнитометры, такие как немецкий Foerster, используются для обнаружения металлических боеприпасов. Цезиевые магнитометры и магнитометры Оверхаузера используются для определения местоположения и очистки старых полигонов для бомбардировок и испытаний.

Полезная нагрузка БПЛА также включает магнитометры для ряда оборонительных и наступательных задач.[пример необходим ]

Разведка полезных ископаемых

Основная статья: Геологоразведочная геофизика
А Алмазный DA42 легкий летательный аппарат, модифицированный для аэрофотосъемки с носовой стрелой с магнитометром на ее конце

Магнитометрические исследования могут быть полезны для определения магнитных аномалий, которые представляют собой руду (прямое обнаружение) или, в некоторых случаях, жильные минералы, связанные с рудными месторождениями (косвенное или логическое обнаружение). Это включает в себя железная руда, магнетит, гематит, и часто пирротин.

Развитые страны, такие как Австралия, Канада и США, вкладывают значительные средства в систематические аэромагнитные исследования своих континентов и окружающих океанов, чтобы помочь с составлением геологических карт и открытием месторождений полезных ископаемых. Такие аэромаги-разведки обычно проводятся с интервалом 400 м на высоте 100 м над уровнем моря, со снятием показаний каждые 10 метров или более. Чтобы преодолеть асимметрию в плотности данных, данные интерполируются между строками (обычно 5 раз), а затем данные вдоль линии затем усредняются. Такие данные разбиваются на сетку с размером пикселя 80 м × 80 м, а изображение обрабатывается с помощью такой программы, как ERMapper. В масштабе аренды на разведку за съемкой может последовать более подробное фиксированное крыло типа Helimag или пылеуловителя с интервалом 50 м и высотой 50 м (если позволяет местность). Такое изображение имеет сетку размером 10 x 10 м, что дает 64-кратное разрешение.

Если цели мелкие (<200 м), аномалии аэромагнита могут отслеживаться с помощью наземной магнитной съемки с интервалом от 10 до 50 м с интервалом между станциями 1 м для обеспечения наилучшей детализации (сетка пикселей от 2 до 10 м) (или 25 раз). разрешение до бурения).

Магнитные поля от магнитных тел руды спадают с обратным кубом расстояния (диполь цель), или в лучшем случае квадрат обратного расстояния (магнитный монополь цель). Одна аналогия с разрешением на расстоянии - это автомобиль, едущий ночью с включенным светом. На расстоянии 400 м видна одна светящаяся дымка, но по мере приближения видны две фары, а затем и левый поворотник.

Есть много проблем с интерпретацией магнитных данных для разведки полезных ископаемых. Несколько целей смешиваются вместе, как несколько источников тепла, и, в отличие от света, нет магнитного телескопа для фокусировки полей. Комбинация нескольких источников измеряется на поверхности. Геометрия, глубина или направление намагничивания (остаточная остаточная способность) целей также обычно не известны, поэтому данные могут быть объяснены несколькими моделями.

Возможности геофизических программных решений [1] является ведущим пакетом для интерпретации магнитных (и гравитационных) данных, широко используемого в геологоразведочной отрасли Австралии.

Магнитометры помогают исследователям полезных ископаемых как напрямую (например, минерализация золота, связанная с магнетит, бриллианты в кимберлитовые трубки ) и, чаще, косвенно, например, путем картирования геологических структур, способствующих минерализации (то есть зон сдвига и ореолов гидротермальных изменений вокруг гранитов).

Авиационные магнитометры обнаруживают изменение магнитного поля Земли с помощью датчиков, прикрепленных к летательному аппарату в виде «жала», или путем буксировки магнитометра на конце кабеля. Магнитометр на кабеле часто называют «бомбой» из-за его формы. Другие называют это «птицей».

Поскольку холмы и долины под самолетом заставляют магнитные показания подниматься и опускаться, радиолокационный высотомер отслеживает отклонение датчика от номинальной высоты над землей. Также может быть камера, которая фотографирует землю. Место измерения определяется также записью GPS.

Мобильные телефоны

Трехосный электронный магнитометр от АКМ Полупроводник, внутри Motorola Xoom

Многие смартфоны содержат миниатюрные микроэлектромеханические системы (MEMS) магнитометры, которые используются для определения напряженности магнитного поля и используются в качестве компасы. В iPhone 3GS есть магнитометр, магниторезистивный датчик из пермаллоя AN-203 производства Honeywell.[34] В 2009 году цена трехосных магнитометров упала ниже 1 доллара США за устройство и быстро упала. Использование трехосного устройства означает, что оно нечувствительно к тому, как его удерживают в ориентации или высоте. Также популярны устройства на эффекте Холла.[35]

Исследователи из Deutsche Telekom использовали магнитометры, встроенные в мобильные устройства, чтобы разрешить бесконтактные 3D взаимодействие. Их структура взаимодействия, называемая MagiTact, отслеживает изменения магнитного поля вокруг мобильного телефона, чтобы идентифицировать различные жесты, сделанные рукой, держащей или носящей магнит.[36]

Разведка нефти

Сейсмический Эти методы предпочтительнее магнитометров в качестве основного метода разведки при разведке нефти, хотя магнитные методы могут дать дополнительную информацию о геологии, лежащей в основе, и в некоторых средах свидетельства утечки из ловушек.[37] Магнитометры также используются при разведке нефти, чтобы показать местоположения геологических особенностей, которые делают бурение непрактичным, и других особенностей, которые дают геофизикам более полную картину стратиграфия.

Космический корабль

Основная статья: Магнитометр космического корабля

Трехосный феррозондовый магнитометр входил в состав Маринер 2 и Маринер 10 миссии.[38] Магнитометр с двойной техникой является частью Кассини – Гюйгенс миссия по исследованию Сатурна.[39] Эта система состоит из вектор гелий и феррозондовые магнитометры.[40] Магнитометры также были составной частью прибора на Меркурии. МЕССЕНДЖЕР миссия. Магнитометр также может использоваться такими спутниками, как ИДЕТ измерить как величина и направление магнитного поля планеты или луны.

Магнитные исследования

Геодезические исследования в Долине Сюрприз, Седарвилль, Калифорния

Систематические исследования могут использоваться для поиска месторождений полезных ископаемых или обнаружения потерянных предметов. Такие опросы делятся на:

Наборы данных Aeromag для Австралии можно скачать с База данных GADDS.

Данные можно разделить на данные точки и изображения, последние из которых находятся в формате ERMapper.

Магнитозрение

На основе пространственно измеренного распределения параметров магнитного поля (например, амплитуды или направления) магнитозрение изображения могут быть созданы. Такое представление магнитных данных очень полезно для дальнейшего анализа и слияние данных.

Градиометр

Магнитный градиентометры представляют собой пары магнитометров, датчики которых разделены, как правило, горизонтально на фиксированное расстояние. Показания вычитаются, чтобы измерить разницу между измеренными магнитными полями, которая дает градиенты поля, вызванные магнитными аномалиями. Это один из способов компенсации как изменчивости во времени магнитного поля Земли, так и других источников электромагнитных помех, что позволяет более чувствительно обнаруживать аномалии. Поскольку вычитаются почти равные значения, требования к шумовым характеристикам магнитометров более жесткие.

Градиометры усиливают мелкие магнитные аномалии и, таким образом, удобны для археологических и исследовательских работ. Они также подходят для работы в реальном времени, например неразорвавшиеся боеприпасы место расположения. В два раза эффективнее запускать базовую станцию ​​и использовать два (или более) мобильных датчика для одновременного считывания параллельных линий (при условии, что данные сохраняются и обрабатываются после обработки). Таким образом могут быть вычислены как продольные, так и поперечные градиенты.

Позиционный контроль магнитных съемок

При традиционной разведке полезных ископаемых и археологических работах для определения области исследования использовались стержни сетки, помещенные теодолитом и рулетка. Немного UXO для определения полос движения использовались веревки. Для аэросъемки использовались радиотриангуляционные радиомаяки, такие как Siledus.

Немагнитные электронные триггеры бедренных цепей были разработаны для запуска магнитометров. Они использовали энкодеры с вращающимся валом для измерения расстояния вдоль одноразовых ватных катушек.

Современные исследователи используют ряд устройств GPS с низкой магнитной подписью, в том числе кинематическую GPS в реальном времени.

Ошибки направления при магнитной съемке

Магнитная съемка может страдать от шума, исходящего от ряда источников. Различные технологии магнитометров имеют разные проблемы с шумом.

Ошибки направления - одна группа шума. Они могут поступать из трех источников:

  • Датчик
  • Консоль
  • Оператор

Некоторые датчики общего поля дают разные показания в зависимости от их ориентации. Магнитные материалы в самом датчике являются основной причиной этой ошибки. В некоторых магнитометрах, таких как паровые магнитометры (цезиевые, калиевые и т. Д.), Есть источники ошибок направления в физике, которые вносят небольшой вклад в общую ошибку направления.

Шум консоли исходит от магнитных компонентов на консоли или внутри нее. К ним относятся ферритовые сердечники в индукторах и трансформаторах, стальные рамки вокруг ЖК-дисплеев, ножки на микросхемах и стальные корпуса одноразовых батарей. Некоторые популярные разъемы со спецификацией MIL также имеют стальные пружины.

Операторы должны следить за тем, чтобы они были магнитно-чистыми, и должны проверять «магнитную гигиену» всей одежды и предметов, переносимых во время осмотра. Акубра шляпы очень популярны в Австралии, но их стальные ободки необходимо снимать перед использованием в магнитных исследованиях. Стальные кольца на блокнотах, ботинки со стальными колпачками и стальные пружины в общих проушинах - все это может вызвать ненужный шум при съемках. Ручки, мобильные телефоны и имплантаты из нержавеющей стали также могут быть проблематичными.

Магнитный отклик (шум) от объекта из железа на операторе и консоли может меняться в зависимости от направления движения из-за индукции и остаточной намагниченности. Самолеты аэромагнитной съемки и квадроциклы могут использовать специальные компенсаторы для коррекции шума ошибки курса.

Ошибки заголовка выглядят так узоры в елочку в изображениях обзора. Альтернативные линии также могут быть гофрированными.

Обработка изображений магнитных данных

Запись данных и обработка изображений превосходит работу в реальном времени, потому что тонкие аномалии, часто пропускаемые оператором (особенно в областях с магнитным шумом), могут быть лучше определены между линиями, формами и кластерами. Также можно использовать ряд сложных методов улучшения. Существует также бумажная копия и необходимость систематического освещения.

Авиационная навигация

Алгоритм навигации магнитометра (MAGNAV) первоначально использовался в качестве летного эксперимента в 2004 году.[41] Позже алмазные магнитометры были разработаны Исследовательская лаборатория ВВС США (AFRL) как лучший метод навигации, который не может быть заблокирован противником.[42]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Макинтайр, Стивен А. «Измерение магнитного поля» (PDF). ENG Net Base (2000). CRC Press LLC. Получено 29 марта 2014.
  2. ^ «USGS FS – 236–95: Введение в потенциальные поля: магнетизм» (PDF). USGS. Получено 29 марта 2014.
  3. ^ а б Д. К. Ховде; М. Д. Прути; И. Хрвоич; Р. Э. Слокум (2013). «Промышленные магнитометры и их применение», в книге «Оптическая магнитометрия».. Издательство Кембриджского университета. С. 387–405. ISBN  978-0-511-84638-0.
  4. ^ а б Эдельштейн, Алан (2007). «Успехи в магнитометрии» (PDF). J. Phys .: Condens. Иметь значение. 19 (16): 165217 (28 п.п.). Bibcode:2007JPCM ... 19p5217E. Дои:10.1088/0953-8984/19/16/165217. Получено 29 марта 2014.[постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ Tauxe, L .; Banerjee, S.K .; Батлер, Р.Ф .; ван дер Во, Р. «Основы палеомагнетизма: третье веб-издание, 2014 г.». Консорциум информации о магнетизме (MagIC). Получено 30 марта 2014.
  6. ^ ДЖЕРЗИ ЯНКОВСКИЙ и КРИСТИАН СУКСДОРФ (1996). РУКОВОДСТВО IAGA ПО МАГНИТНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРАКТИКЕ (PDF). Варшава: Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии. п. 51. ISBN  978-0-9650686-2-8. Архивировано из оригинал (PDF) 4 марта 2016 г.
  7. ^ Гаусс, К.Ф. (1832 г.). «Интенсивность магнитной силы Земли, приведенная к абсолютным измерениям» (PDF). Получено 21 октября 2009.
  8. ^ «Магнитометр: История». Системы КТ. Архивировано из оригинал 30 сентября 2007 г.. Получено 21 октября 2009.
  9. ^ «Ферромагнитные материалы». Архивировано из оригинал 27 июня 2015 г.. Получено 26 мая 2015.
  10. ^ Рональдс, Б.Ф. (2016). «Начало непрерывной научной записи с использованием фотографии: вклад сэра Фрэнсиса Рональдса». Европейское общество истории фотографии. Получено 2 июн 2016.
  11. ^ Рональдс, Б.Ф. (2016). Сэр Фрэнсис Рональдс: отец электрического телеграфа. Лондон: Imperial College Press. ISBN  978-1-78326-917-4.
  12. ^ Дэвид Габбинс; Эмилио Эрреро-Бервера, ред. (2007). Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма. Springer. ISBN  978-1-4020-3992-8.
  13. ^ «Магнитометры MicroMicrofabricated с оптической накачкой для обнаружения источника изъятий». Medgadget. 17 апреля 2017 г.. Получено 18 апреля 2017.
  14. ^ Келли, Шон (26 июля 2016 г.). «Измерение напряженности поля с помощью магнитометра с оптической накачкой». Национальный институт стандартов и технологий. Получено 18 апреля 2017.
  15. ^ Д-р Иван Хрвойк, Ph.D., P.Eng. "Требования для получения высокой точности протонных магнитометров ". GEM Systems Inc., 11 января 2010 г.
  16. ^ Роберт С. Снар. «История векторной магнитометрии в космосе». Архивировано из оригинал 20 мая 2012 г.. Получено 25 октября 2012.
  17. ^ Hrvoic I (2008) Разработка нового высокочувствительного калиевого магнитометра для геофизического картирования, First Break 26: 81–85
  18. ^ Майкл Дж. Карузо, Применение магниторезистивных датчиков в навигационных системах (PDF), Honeywell Inc., заархивировано из оригинал (PDF) 5 июля 2010 г., получено 21 октября 2012
  19. ^ Snare, Роберт С. (1998). «История векторной магнитометрии в космосе». В Пфаффе, Роберт Ф .; Боровский, Хосеп Э .; Янг, Дэвид Т. (ред.). Методы измерений в полях космической плазмы. Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. С. 101–114. Дои:10.1002 / 9781118664391.ch12 (неактивно 11 ноября 2020 г.).CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2020 г. (связь)
  20. ^ Мусманн, Гюнтер доктор (2010). Феррозащитные магнитометры для космических исследований. Нордерштедт: Книги по запросу. ISBN  9783839137024.
  21. ^ Томас Х. Мо II (24 января 2009 г.). "Виктор Вакье-старший умер в возрасте 101 года; геофизик был мастером магнетизма". Лос-Анджелес Таймс.
  22. ^ http://www.mdpi.com/1424-8220/14/8/13815/pdf
  23. ^ http://www.ti.com/lit/gpn/drv425
  24. ^ "Брошюра по обнаружению наземных мин и неразорвавшихся боеприпасов - Foerster Instruments". Получено 25 октября 2012.
  25. ^ Коминис, И.К .; Kornack, T.W .; Allred, J.C .; Ромалис, М. (4 февраля 2003 г.). «Субфемтотесла многоканальный атомный магнитометр». Природа. 422 (6932): 596–9. Bibcode:2003Натура.422..596K. Дои:10.1038 / природа01484. PMID  12686995. S2CID  4204465.
  26. ^ Будкер, Д .; Ромалис, М. (2006). «Оптическая магнитометрия». Природа Физика. 3 (4): 227–234. arXiv:физика / 0611246. Bibcode:2007НатФ ... 3..227Б. Дои:10,1038 / nphys566. S2CID  96446612.
  27. ^ Китчинг, Дж .; Knappe, S .; Shah, V .; Schwindt, P .; Griffith, C .; Jimenez, R .; Preusser, J .; Liew, L. -A .; Морленд, Дж. (2008). «Атомные магнитометры и приложения микроизготовления». Международный симпозиум по контролю частоты IEEE, 2008 г.. п. 789. Дои:10.1109 / FREQ.2008.4623107. ISBN  978-1-4244-1794-0. S2CID  46471890.
  28. ^ Coillot, C .; Nativel, E .; Zanca, M .; Гозе-Бак, К. (2016). «Однородность магнитного поля катушек за счет подавления пространственных гармоник распределения плотности тока» (PDF). J. Sens. Sens. Syst. 5 (2): 401–408. Bibcode:2016JSSS .... 5..401C. Дои:10.5194 / jsss-5-401-2016.
  29. ^ Staples, S.G.H .; Vo, C .; Коуэлл, Д. М. Дж .; Freear, S .; Ives, C .; Варко, Б. Т. Х. (7 апреля 2013 г.). «Решение обратной задачи намагничивания – разрешения напряжений» (PDF). Журнал прикладной физики. 113 (13): 133905–133905–6. Bibcode:2013JAP ... 113m3905S. Дои:10.1063/1.4799049. ISSN  0021-8979.
  30. ^ Уилсон, Джон В .; Тиан, Гуй Юнь; Барранс, Саймон (апрель 2007 г.). «Измерение остаточного магнитного поля для измерения напряжения». Датчики и исполнительные механизмы A: физические. 135 (2): 381–387. Дои:10.1016 / j.sna.2006.08.010.
  31. ^ «К-индекс». Центр прогнозов космической погоды. 1 октября 2007 г. Архивировано с оригинал 22 октября 2013 г.. Получено 21 октября 2009.
  32. ^ Авраам, Джаред Д .; и другие. (Апрель 2008 г.). Аэромагнитная служба в Афганистане: веб-сайт для распространения данных (Отчет). Геологическая служба США. ОТ 07-1247.
  33. ^ «Применение титана ВМФ». Бесплатный пресс-релиз. 15 сентября 2010 г.. Получено 9 декабря 2013.
  34. ^ Аллан, Аласдер (2011). «5. Использование магнитометра». Базовые датчики в iOS (1-е изд.). Севастополь, Калифорния: О'Рейли. С. 57–70. ISBN  978-1-4493-1542-9.
  35. ^ Уилли Д. Джонс (февраль 2010 г.), «Компас в каждом смартфоне», IEEE Spectrum, получено 21 октября 2012
  36. ^ MagiTact. Portal.acm.org. Проверено 23 марта 2011 г.
  37. ^ "中国 科技 论文 在线". Архивировано из оригинал 11 сентября 2018 г.
  38. ^ Coleman Jr., P.J .; Davis Jr., L .; Smith, E.J .; Сонетт, К. (1962). «Миссия Mariner II: предварительные наблюдения - межпланетные магнитные поля». Наука. 138 (3545): 1099–1100. Bibcode:1962Sci ... 138.1099C. Дои:10.1126 / science.138.3545.1099. JSTOR  1709490. PMID  17772967. S2CID  19708490.
  39. ^ "Кассини Орбитальный инструмент - МАГ". JPL /НАСА. Архивировано из оригинал 8 апреля 2014 г.
  40. ^ Догерти М.К .; Kellock S .; Саутвуд Д.Дж .; и другие. (2004). "Исследование магнитного поля Кассини" (PDF). Обзоры космической науки. 114 (1–4): 331–383. Bibcode:2004ССРв..114..331Д. Дои:10.1007 / s11214-004-1432-2. S2CID  3035894.
  41. ^ Жюли Тьенель; Рик Харман; Ицхак Бар-Ицхак (2004). «Результаты эксперимента по навигации магнитометра (MAGNAV)». Конференция и выставка специалистов по астродинамике AIAA / AAS. Исследовательские ворота. Дои:10.2514/6.2004-4749. ISBN  978-1-62410-075-8.
  42. ^ «Магнитометры на основе бриллиантов упростят навигацию». Экономист. 18 июля 2020.

дальнейшее чтение

  • Холлос, Стефан; Холлос, Ричард (2008). Сигналы из субатомного мира: как построить магнитометр прецессии протона. Абразол Издательство. ISBN  978-1-887187-09-1.
  • Рипка, Павел, изд. (2001). Магнитные датчики и магнитометры. Бостон, штат Массачусетс: Artech House. ISBN  978-1-58053-057-6.
  • Тумански, С. (2011). «4. Магнитные датчики». Справочник по магнитным измерениям. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 159–256. ISBN  978-1-4398-2952-3.

внешняя ссылка