Прибор для измерения магнитного поля

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ

ФИЛЬТРОВАТЬ ПО ЦЕНЕ

Приборы для электромагнитных полей

Индикаторы состояния электросети

Измерители геомагнитных полей

Измерители постоянных магнитных полей

Приборы для измерения постоянных магнитных и геомагнитных полей

Измерители электростатического поля

Измерители ЭМП до 400 кГц (2-400 кГц, 10-30 кГц, 5-2000 Гц, 50 Гц)

Измерители ЭМП 50 Гц (промышленной частоты)

Измерители ЭМП 0,1 — 300 ГГц (ВЧ, СВЧ и ППЭ)

Калибраторы измерителей ЭМП

Мультиметры, вольтметр, амперметры и осциллографы

Приборы для измерения электромагнитных полей, какие приборы лучше выбрать и купить?

Электромагнитные поля и средства измерения их параметров:

Электромагнитное поле (ЭМП)— это физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, и состоящее из электрических и магнитных полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга. Основными физическими параметрами ЭМП радиочастотного диапазона являются их магнитные свойства.

К неионизирующим электромагнитным излучениям и полям относятся электромагнитные излучения радиочастотного и оптического диапазонов, а также условно – статические электрические и постоянные магнитные поля.

Какой прибор купить для измерения ЭМП? Сколько стоит средство измерения для определения ЭМП? Однозначного ответа нет, т.к. не существует универсального измерителя электромагнитного поля. Для того, что бы приобрести прибор нужно понимать, что хотим измерять. Стоимость скачет от 48 000 рублей до 1 500 000 рублей и более !

Правильно сделать выбор средства измерения для ЭМП поможет следующая таблица:

Наименование измеряемого параметра: Приборы позволяющие проводить измерения электромагнитных полей:
Геомагнитное поле (ГМП) ►П3-81 комплект 2 – измеритель геомагнитных полей, диапазон измерения: 1,25 – 500 мкТл;

►МТМ-01 – диапазон измерения напряженности магнитного поля :±0,5 до ±200 А/м;

►ТПУ – универсальные портативные миллитесламетр, позволяет проводить измерения как геомагнитных полей, так и постоянных магнитных. В зависимости от модели исполнения!

►ТПУ – универсальные портативные миллитесламетр, позволяет проводить измерения как геомагнитных полей, так и постоянных магнитных. В зависимости от модели исполнения!

►П3-50 – измеритель промышленной частоты (50 Гц) (частотный диапазон измерения: от 48 до 52 Гц);

►П3-80 Комплект 1 – измеряет среднеквадратичные значения напряженности переменного электрического и магнитного поля в различных нормируемых полосах частот, в том числе в полосах промчастоты 50 Гц и ее гармоник, в полосах 5-2000 Гц, 10-30 кГц, 2-4000 кГц, 30-300 Гц, 300-3000 Гц, 3-30 кГц, 30-300 кГц;

►ВЕ-метр–АТ-003 – измеритель параметров электрического и магнитного полей – это современный многофункциональный прибор, который может использоваться для исследования электромагнитных полей в диапазоне частот от 5 Гц до 400 кГц, в т.ч. 5 Гц- 2000 Гц, 2 кГц – 400 кГц, 45 Гц – 55 Гц;

►ВЕ-метр–АТ-003 – измеритель параметров электрического и магнитного полей – это современный многофункциональный прибор, который может использоваться для исследования электромагнитных полей в диапазоне частот от 5 Гц до 400 кГц, в т.ч. 5 Гц- 2000 Гц, 2 кГц – 400 кГц, 45 Гц – 55 Гц;

►П3-70/1 – универсальный прибор для изотропных измерений электромагнитных полей и излучений;

►П3-80 Комплект 2 – прибор для измерения электромагнитных полей до 400 кГц, с вырезанием полос 10 кГц – 30 кГц; 5-2000 Гц, 2 кГц – 400 кГц. Позволяет измерять промышленную частоту 50 Гц, а так же статические электромагнитные поля 0,3 – 200 кВ/м;

►П3-80-ЕН500 – измерительный зонд предназначенный для измерения среднеквадратичные значения напряженности переменного электрического и магнитного поля в различных нормируемых полосах частот;

►П3-60 – предназначен для измерения напряженности переменного электрического поля и напряженности переменного магнитного поля (снят с производства!)

►П3-41 – измеритель электромагнитных полей, диапазон определяемых частот от 0,01 МГц до 40 ГГц;

►П3-33М – измеритель плотности потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля, предназначен для измерения ППЭ в режиме непрерывной генерации в диапазоне частот от 0,3 до 18 ГГц;

►ИПМ-101М – измеритель ЭМП позволяющий проводить экспрессные измерения напряженности полей в ВЧ диапазоне и плотности потока энергии электромагнитного поля в СВЧ диапазоне. Диапазон измерения частот: от 30 кГц до 1,2 ГГц, от 2,4 ГГц до 2,5 ГГц;

►П3-31 – измеритель электромагнитных полей верхнего радиочастотного диапазона, позволяет определять частоты от 0,01 МГц до 40 ГГц.

►ЭСПИ-301А – прибор для измерения напряженности электростатического поля в свободном пространстве, кВ/м: от 0,3 до 180;

►СТ-01 – прибор предназначен для измерений напряженности электростатического поля (диапазон измерения от 0,3 до 180 кВ/м);

►П3-80 – измерение напряженности электростатических полей (П3-80-Е) (технические характеристики: 0,3 кВ/м – 200 кВ/м);

►ИЭСП-7 – измеритель напряженности электростатического поля 2-199,9 кВ/м (снят с производства!);

►ИЭСП-01 – средство измерения предназначено для определения: напряженности электростатического поля независимо от условий и природы его возникновения;

►П3-80 Комплект 2 – прибор для измерения электромагнитных полей до 400 кГц, с вырезанием полос 10 кГц – 30 кГц; 5-2000 Гц, 2 кГц – 400 кГц. Позволяет измерять промышленную частоту 50 Гц, а так же статические электромагнитные поля 0,3 – 200 кВ/м;

Для проверки состояние электрической сети (розеток) удобно использовать МУЛЬТИМЕТРЫ и ИНДИКАТОРЫ СОСТОЯНИЯ РОЗЕТОК – данный прибор позволяет легко получить основную информацию о качестве электросети, розетки, проводки и УЗО.

Проблема обеспечения электромагнитной безопасности представляет все большую важность в связи с тем, что деятельность и жизнь человека колоссальными темпами изменяет окружающую нас среду, приводя с одной стороны к возникновению электромагнитного загрязнения, с другой – развитию электромагнитного дефицита.

Прибор для измерения магнитного поля

Прибор для проверки качества магнитных порошков и суспензий МФ-10СП предназначен для количественной оценки чувствительности магнитного порошка и суспензии применяемых при магнитопорошковом методе неразрушающего контроля изделий.

При проведении неразрушающего контроля магнитопорошковым методом экономически выгодно использовать магнитные порошки и суспензии несколько раз. Но при этом в порошок или суспензию попадают частицы грязи и ржавчины, а часть магнитного порошка оседает на объекте контроля, что уменьшает концентрацию порошка в суспензии. В результате воздействия всех этих факторов чувствительность магнитного порошка уменьшается вплоть до значения, при котором не происходит выявления дефектов.

Универсальный магнитометр Техномаг

Универсальный магнитометр «Техномаг» предназначен для измерения:

  • параметров постоянного магнитного поля — напряженности (индукции), а также ее градиента;
  • параметров переменного магнитного поля — пиковых и среднеквадратичных значений напряженности (индукции);
  • параметров однократных импульсов магнитного поля — пиковых значений напряженности (индукции).

Измеритель напряженности поля малогабаритный микропроцессорный ИПМ-101М

Малогабаритный микропроцессорный измеритель напряженности поля ИПМ-101М предназначен для экспресс-замера напряженности электромагнитных полей в ВЧ диапазоне и плотности потока энергии электромагнитного поля в СВЧ диапазоне с целью контроля за соблюдением предельно допустимых уровней высокочастотных излучений (напряженности переменного электрического поля, напряженности переменного магнитного поля и плотности потока энергии электромагнитного поля) на рабочих местах персонала, обслуживающего электрорадиотехнические установки и системы, излучающие электромагнитное поле, в соответствии с ГОСТ 12.1.006, ГН 2.1.8./2.2.4.019 и Сан-ПиН 2.2.4/2.1.8.055.

Магнитометр (тесламетр) NOVOTEST МФ-1М

Магнитометр (тесламетр) NOVOTEST МФ-1М предназначен для измерения магнитных полей при использовании магнитопорошкового метода (или соответствия некоторых технических параметров оборудования для осуществления магнитопорошкового контроля), уровня остаточной намагниченности материала после осуществления магнитопорошкового измерения, уровня магнитной составляющей индустриальных помех, магнитной индукции разнообразных устройств, компонентов, изделий.

Кроме того, с помощью данного прибора можно проводить замеры постоянных полей, а также использовать его для обнаружения различных несанкционированных вмешательств в работу разных приборов контроля и учета (счетчики электрической энергии).

Универсальный магнитометр МФ-34ФМ МАГНОСКАН

Универсальный магнитометр МФ-34ФМ МАГНОСКАН предназначен для измерения магнитного поля ферромагнитных изделий. Этот магнитометр является незаменимым средством контроля качества намагничевания/размагничивания изделий при проведении сварочных работ с использованием технологии электронной и электродуговой сварки, а также деталей при проведении неразрушающего контроля магнитным методом. Кроме того, магнитометр МФ-34ФМ может применяться при контроле методом магнитной памяти металла для выявления участков спонтанной намагниченности.

Универсальный магнитометр МФ-34ФМ может измерять напряженность (индукцию) и градиент напряженности постоянного магнитного поля, пиковое и среднеквадратичное значение напряженности переменного магнитного поля а также пиковое значение напряженности однократного импульса магнитного поля.

Магнитометр МФ-23ИМ

Магнитометр дефектоскопический МФ-23ИМ предназначен для измерения параметров постоянных, переменных (промышленной частоты) и импульсных магнитных полей при контроле ферромагнитных изделий магнитопорошковым методом, а также для контроля уровня индустриальных помех.

Прибор МФ-23ИМ отличает возможность визуализации импульса, память на 4080 замера, связь с компьютером по ИК-порту, компактность, автономность. Индикация результата измерений на жидкокристаллическом дисплее — цифровая или цифровая + графическая.

Магнитный индикатор МИ-10Х

Магнитный индикатор МИ-10Х предназначен для контроля остаточной намагниченности изделий, в частности, контроля остаточной намагниченности торцов труб перед проведением сварочных работ. Индикатор может быть использован в полевых, цеховых и лабораторных условиях.

Отличительными особенностями прибора являются компактность, автономность, максимальная простота в обращении, энергосберегающий режим работы.

Магнитный индикатор МИ-10Х имеет световую индикацию уровней индукции: слабая намагниченность (не более 2 мТл), средняя намагниченность (от 2 до 10 мТл), сильная намагниченность (более более 10 мТл)

Индикатор намагниченности (гауссметр) Дельта

Индикатор намагниченности (гауссметр) Дельта предназначен для контроля магнитных полей в зазорах металлоконструкций, подготовленных под сварку. Определение степени влияния магнитного поля и его компенсирование — важная составляющая эффективного процесса получения ровного надежного сварного шва. Шкала прибора соответствует измерениям в гауссах. Гауссметр Дельта используется в комплекте с с магнитами МКР и МКП.

Магнитометр (микротесламетр) МФ-24ФМ

Магнитометр (микротесламетр) МФ-24ФМ предназначен для измерения остаточного магнитного поля ферримагнитных изделий. Магнитометр МФ-24ФМ является незаменимым средством контроля качества размагничивания изделий при проведении сварочных работ с использованием технологии электронной и электродуговой сварки, а также деталей после проведения магнитного неразрушающего контроля.

В качестве чувствительного элемента магнитометра МФ-24ФМ используется феррозондовый преобразователь градиентометрического типа: преобразователь состоит из двух полузондов, расположенных соосно на базе 20мм. Данный преобразователь нечувствителен к однородному полю Земли и обладает высокой чувствительностью к неоднородным полям, к которым принадлежат поля остаточной намагниченности стальных деталей.

Магнитометр МХ-10

Магнитометр МХ-10 предназначен для измерения индукции постоянных магнитных полей малой интенсивности и контроля остаточной намагниченности изделий, в частности, контроля остаточной намагниченности торцов труб перед проведением сварочных работ.

Принцип действия магнитометра основан на измерении магнитной индукции с помощью первичного измерительного преобразователя Холла, преобразующего измеряемое значение магнитной индукции в электрический сигнал, пропорциональный значению магнитной индукции.

Собираем переносной магнитометр

Перевод статьи с сайта обучающих материалов Instructables

Магнитометр, который иногда ещё называют гауссометром, измеряет силу магнитного поля [в данном случае магнитную индукцию / прим. перев.]. Это прибор, необходимый при измерении силы постоянных магнитов и электромагнитов, а также для установления формы поля нетривиальных комбинаций из магнитов. Он достаточно чувствительный для того, чтобы определить намагниченность металлических предметов. В случае, если зонд будет работать достаточно быстро, он сможет определять изменяющиеся во времени поля от моторов и трансформаторов.

В мобильных телефонах обычно есть трёхосевой магнитометр, однако он оптимизирован для слабого магнитного поля Земли силой в 1 Гаусс = 0,1 мТл [миллитесла] и насыщается в полях с индукцией в несколько мТл. Где именно в телефоне расположен этот датчик, обычно непонятно, и расположить его внутри узкого места типа разреза магнита часто невозможно. Более того, лучше вообще не подносить смартфон к сильным магнитам.

В данной статье я опишу, как сделать простейший переносной магнитометр из распространённых комплектующих: нам потребуются линейный датчик Холла, Arduino, дисплей и кнопка. Общая стоимость прибора не выходит за пределы €5, а измерять он будет индукцию от -100 до +100 мТл с погрешностью в 0,01 мТл – гораздо лучше, чем можно было ожидать. Для получения точных абсолютных показателей его понадобится откалибровать: я опишу, как это делается при помощи длинного самодельного соленоида.

Шаг 1: датчик Холла

Эффект Холла часто применяется для измерения магнитных полей. Когда электроны проходят через проводник, помещённый в магнитное поле, их относит в сторону, в результате чего в проводнике появляется поперечная разность потенциалов. Правильно выбрав материал и геометрию полупроводника, можно получить измеряемый сигнал, который затем можно будет усилить и выдать измерение одной компоненты магнитного поля.

Я использую SS49E, поскольку он дешёвый и доступный. Что стоит отметить из его документации:

  • Питание: 2.7 — 6.5 В, что прекрасно совместимо с 5 В для Arduino.
  • Нулевой сигнал: 2.25-2.75 В, примерно посередине между 0 и 5 В.
  • Чувствительность: 1.0-1.75 мВ/Гс, поэтому для получения точных результатов потребуется калибровка.
  • Выходное напряжение: 1,0 – 4,0 В (при работе от 5 В): диапазон покрывается АЦП Arduino.
  • Диапазон: минимум ± 650 Гс, обычно +/1 1000 Гс.
  • Время отклика: 3 мкс, то есть можно проводить измерения с частотой в десятки кГц.
  • Рабочий ток: 6-10 мА, достаточно немного для батарейки.
  • Температурная ошибка: 0,1% на градус Цельсия. Вроде немного, однако отклонение на 0,1% даёт ошибку в 3 мТл.

Датчик компактный, 4х3х2 мм, и измеряет компоненту магнитного поля, перпендикулярную его лицевой стороне. Он выдаёт положительное значение для полей, идущих от задней части к передней – к примеру, когда он стоит лицом к южному полюсу магнита. У датчика есть три контакта, +5 В, 0 В и выход – слева направо, если смотреть с лица.

Шаг 2: Требуемые материалы

  • Линейный датчик Холла SS49E. €1 за 10 штук.
  • Arduino Uno с доской для прототипирования или Arduino Nano без штырьков для портативного варианта.
  • Монохромный OLED дисплей SSD1306 0.96” с интерфейсом I2C.
  • Кнопка.

Для зонда:

  • Шариковая ручка или другая прочная трубка.
  • 3 тонких провода чуть длиннее трубки.
  • 12 см термоусадки диаметром 1,5 мм.

Для портативной версии:

  • Большая коробка Tic-Tac (18x46x83) или нечто похожее.
  • Контакты для батарейки на 9 В.
  • Выключатель.

Шаг 3: Первая версия – с использованием доски для прототипирования

Сначала всегда собирайте прототип, чтобы проверить работу всех компонентов и софта! Подключение видно на картинке: датчик Холла соединяется с контактами Arduino +5V, GND, A1 (слева направо). Дисплей соединяется с GND, +5V, A5, A4 (слева направо). Кнопка при нажатии должна замыкать землю и A0.

Код написан в Arduino IDE v. 1.8.10. Требуется установка библиотек Adafruit_SSD1306 и Adafruit_GFX.

Если всё сделано правильно, то дисплей должен выдавать значения DC и AC.

Шаг 4: Немного о коде

Если вам неинтересен код, эту часть можно пропустить.

Ключевая особенность кода состоит в том, что магнитное поле измеряется 2000 раз подряд. На это уходит 0,2 – 0,3 сек. Отслеживая сумму и квадрат суммы измерений, можно вычислять среднее и стандартное отклонения, которые выдаются как DC и AC. Усредняя по большому количеству измерений мы увеличиваем точность, теоретически на √2000 ≈ 45. Получается, что используя 10-битное АЦП, мы получаем точность 15-битного АЦП! И это имеет значение: 1 шаг АЦП – 4 мВ, то есть,

0,3 мТл. Благодаря усреднению, мы уменьшаем ошибку от 0,3 мТл до 0,01 мТл.

В качестве бонуса мы получаем стандартное отклонение, определяя таким образом изменяющееся поле. Поле, колеблющееся с частотой 50 Гц проходит порядка 10 циклов за время измерения, поэтому можно измерить величину AC.

У меня после компиляции получилась следующая статистика: Sketch uses 16852 bytes (54%) of program storage space. Maximum is 30720 bytes. Global variables use 352 bytes (17%) of dynamic memory, leaving 1696 bytes for local variables. Maximum is 2048 bytes.

Большую часть места занимают библиотеки Adafruit, однако ещё полно места для добавления функциональности.

Шаг 5: Готовим зонд

Зонд лучше всего закреплять на конце узкой трубки: так его просто будет помещать и удерживать в узких местах. Подойдёт любая трубка из немагнитного материала. Мне идеально подошла старая шариковая ручка.

Подготовьте три тонких гибких провода чуть длиннее трубки. В моём кабеле логики в цветах проводов нет (оранжевый +5 В, красный 0 В, серый – сигнал), просто так мне их проще запомнить.

Чтобы использовать зонд с прототипом, припаяйте кусочки проводов на конец кабеля и заизолируйте их термоусадкой. Позже их можно отрезать и припаять провода прямо к Arduino.

Шаг 6: Собираем переносной прибор

Батарейка на 9В, OLED-экран и Arduino Nano с комфортом умещаются внутри большой коробки Tic-Tac. Её преимущество в прозрачности – экран легко читается, даже находясь внутри. Все фиксированные компоненты (зонд, выключатель и кнопка) ставятся на крышку, чтобы всё можно было вынимать из коробки для замены батареи или обновления кода.

Я никогда не любил батарейки на 9В – у них высокая цена и малая ёмкость. Но в моём супермаркете внезапно стали продавать их перезаряжаемую версию NiMH по €1, и я обнаружил, что их легко зарядить, если подать 11 В через резистор на 100 Ом и оставить на ночь. Я заказал себе дешёвые разъёмы для батареек, но мне их так и не прислали, поэтому я разобрал старую батарейку на 9 В, чтобы сделать из неё коннектор. Плюс батарейки на 9В в её компактности, и в том, что на ней хорошо работает Arduino при подключении её к Vin. На +5 В будет регулируемое напряжение в 5 В, которое понадобится для OLED и датчика Холла.

Датчик Холла, экран и кнопка подсоединяются так же, как было на прототипе. Добавляется только кнопка выключения, между батарейкой и Arduino.

Шаг 7: Калибровка

Калибровочная константа в коде соответствует числу, прописанному в документации (1,4 мВ/Гс), однако в документации разрешён диапазон этого значения (1.0-1.75 мВ/Гс). Чтобы получать точные результаты, нужно откалибровать зонд.

Самый простой способ получить магнитное поле хорошо определённой силы – использовать соленоид. Магнитная индукция поля соленоида равняется B = μ * n * I. Магнитная постоянная (или магнитная проницаемость вакуума) – это природная константа: μ = 1,2566 x 10 -6 Тл/м/А. Поле однородно и зависит только от плотности намотки n и тока I, которые можно измерить с погрешностью около 1%. Формула работает для соленоида бесконечной длины, однако служит очень хорошим приближением для поля в его центре, если соотношение его длины к диаметру превышает 10.

Чтобы собрать подходящий соленоид, возьмите полую цилиндрическую трубу, длина которой в 10 раз больше диаметра, и сделайте намотку из изолированного провода. Я использовал ПВХ-трубку с внешним диаметром 23 мм и сделал 566 витков, протянувшихся на 20,2 см, что даёт нам n = 28/см = 2800 / м. Длина провода 42 м, сопротивление – 10 Ом.

Подайте питание на катушку и измерьте ток мультиметром. Используйте либо регулируемый источник тока, либо переменный резистор, чтобы управлять током. Измерьте магнитное поле для разных значений тока и сравните показания.

Перед калибровкой я получил 6,04 мТл/A, хотя по теории должно было быть 3,50 мТл/A. Поэтому я умножил константу калибровки в 18-й строчке кода на 0,58. Готово – магнитометр откалиброван!

Назначение и принцип работы магнитометра

Кроме полезных ископаемых, земля хранит в своих недрах множество исторических сокровищ.

Статья посвящена магнитометру — прибору, который используется для поиска спрятанных под землей артефактов и залежей полезных ископаемых.

Принцип работы

Магнитометр — это устройство, предназначенное для измерений параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных типов материалов. Также с помощью прибора проводится поиск залежей полезных ископаемых, археологический ценностей, а также проводится различная научная работа.

Магнитометр работает по принципу металлоискателя. Разница состоит в том, что устройство способно реагировать на магнитное поле Земли. Если под землей находится материал, который способен намагничиваться, то он изменяет величину магнитного поля в большую или меньшую сторону. На подобные изменения реагирует чувствительный датчик прибора. При работе используется величина магнитного поля, исчисляемая в нанотеслах или нТл.

С помощью магнитометра можно не только найти металлический предмет, но и определить его размеры. Магнитометры, в зависимости от своего типа, способны найти любой металлический предмет на глубине от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров, и даже километров.

В качестве металлоискателя для поиска кладов магнитометр не используется. Если человек хочет найти именно золото, серебро, платину, медь, то описываемый прибор не поможет в этом, по причине того, что эти металлы не являются железосодержащими и прибор просто их не заметит. Но он поможет определить аномальную разницы или остаток магнитного поля, который явно укажет на наличие инородных объектов в земле.

Поиск при помощи магнитометра проводится следующим образом:

  1. Земельный участок делится на квадраты, с определенной площадью.
  2. При помощи прибора проводится разведка на каждом участке.
  3. Полученные данные сортируются.
  4. Из них выявляются участки с наиболее явными аномалиями магнитного поля.
  5. На этих участках проводится дополнительная разведка.

Магнитометр имеет очень широкую сферу использования. Каждая будет подробно описана далее.

Сферы использования

Магнитометры используются в сферах, где необходимо получить информацию о том, что скрыто в пластах земли.

Геология

В этой сфере, описываемый прибор особенно не заменим. С его помощью, геологи получают информацию о залегании жил металлических руд и водоносных пластов.

Магнитометры помогают не только определить место залегания и глубину, но и объем пласта. Это важно для определения финансовой целесообразности будущей добычи.

Археология

Здесь с помощью прибора находят залегающие археологические ценности. Устройство не только помогает определить места залегания металлических предметов, но и показывает площади древних сооружений. Используя данные об остаточном магнетизме, прибор способен выявлять предметы быта, даже сохранившиеся в виде осколков.

Особенно ценна работа магнитометра в поисковых экспедициях, на местах военных событий. С помощью прибора находят захоронения, склады с боеприпасами, военную технику.

Навигация

Магнитометры получили большое применение в определении маршрутов.

Используя магнитное поле Земли, прибор показывает направление движения морского, воздушного и космического транспорта.

Сейсмология

В этой сфере, устройство получило наиболее важное применение. Реагируя на магнитные аномалии, прибор способен определять движение магмы, пластов, образование трещин.

Также магнитометр используется удаленно, для предсказания возникновения сейсмической активности.

Геохронология

В этой сфере, устройство используется в качестве индикатора времени образования и формирования горной породы. Величина остаточной намагниченности является точным индикатором, который можно сравнить с эталонной величиной магнитных полей на территории разведки.

Также прибор используется военными. Он помогает определять места минирований, подземные бункеры, подводную и подземную технику.

Различные сферы применения требуют определенного порога точности. В связи с этим, разработано несколько типов магнитометров, которые будут описаны далее.

Разновидности

Существует 3 основных типа описываемого прибора. Каждая разновидность использует отдельный и узконаправленный принцип работы.

Магнитостатический прибор

Данный тип устройства представляет собой магнит, который висит на подвеске. Магнит имеет свое собственное магнитное поле определенной величины.

При включении прибора, магнитное поле Земли и устройства реагируют друг на друга. При этом магнит устройства притягивается или отторгается полем Земли. Реакция заставляет магнит вращаться на своей подвеске. При помощи встроенного датчика, регистрируется сила поля Земли, ее направление.

Дополнительные данные получают также от подвески, она имеет определенную упругость, которая также вносит дополнения в расчет.

Индукционный прибор

Основан на катушке из проволоки, на которую подается электрическое напряжение от аккумуляторной батареи.

Напряжение создает магнитное поле определенной величины. Таким образом, прибор вступает во взаимодействие с полем Земли. Разница, колебания, завихрения, аномалии учитываются встроенным датчиком. Прибор способен определить глубину залегания предмета, его площадь, примерный химический состав.

Квантовый магнитометр

В работе использует принцип замера скорости движения электронов в магнитных полях.

Способен выявлять аномалии даже в самых слабых магнитных зонах. Основное применение получил в космической и геологической сферах.

Магнитометр можно использовать в качестве металлоискателя для поиска кладов. Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Магнитометр своими руками

Для того чтобы собрать магнитометр, необходимо четко следовать инструкции, и обладать знаниями в области электроники. Для проекта понадобится:

  1. Датчик «Холла» линейного типа SS49E.
  2. «Arduino Uno».
  3. OLED-дисплей монохромного типа.
  4. Микропереключатель.
  5. Провода.
  6. Термоусадочная изоляция.
  7. Небольшая коробочка из пластика.
  8. Батарейка Крона.
  9. Корпус от шариковой ручки.
  10. Макетная плата.

Далее соединяем и собираем все компоненты.

  1. Arduino Uno соединить с датчиком Холла: А1, GND, +5V.
  2. Экран соединяется с Arduino по схеме: GND, А4, А5, +5V.
  3. 3 длинных провода соединить по схеме: 1 — «+» батареи, 2 — минус батареи, 3 — сигнальный.
  4. Концы всех проводов необходимо заизолировать, и засунуть внутрь корпуса ручки.
  5. Батарейка подключается к контакту +5 и GND.

Потом необходимо собрать катушку индуктивности. Для нее понадобится:

  1. Пластиковая трубка, диаметр которой 23 мм.
  2. 42 метра тонкого медного провода.

Нужно намотать провод на трубку. При этом заранее отметить расстояние в 20.2 сантиметра. На этой площади должно поместиться 566 витков. Один конец провода с катушки нужно соединить с клеммой +5, это можно сделать через кнопку. Второй конец провода катушки соединяется с «минусом» батареи напрямую.

На заключительном этапе, нужно собрать все компоненты в пластиковый корпус, а к корпусу приклеить зонд с катушкой, и проверить работоспособность устройства. При напряжении батареи 9 вольт, рабочее напряжение на выводах катушки будет равно 3.5 вольт, что составит примерную чувствительность прибора около 3.5 мТл.

Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Модели

На рынке множество моделей и разновидностей магнитометров. Для частного использования подойдут не многие варианты. Далее будут представлены модели, которые подойдут для частного и промышленного использования.

FERROTEC FT 10

Прибор электронного типа, который работает по принципу магнитного сенсора. Может использоваться для поиска металлических предметов на глубине от 1 до 15 метров (глубина залегания напрямую зависит от массы объекта. Чем больше размер объекта, тем большей глубине залегания, на которой его можно определить). Использование магнитного сенсора позволяет определять места залегания высоковольтных кабелей. Сенсор реагирует на магнитные поля, создаваемые высоким напряжением.

Прибор работает от аккумулятора, имеет встроенный процессор, большой объем памяти. Относится к магнитометрам с 6 классом чувствительности.

  1. Продолжительность работы 10 часов.
  2. Чувствительность 3 нТл.
  3. Простота настройки и использования.

Высокая чувствительность позволяет осуществлять поиски артефактов с остаточным магнетизмом.

Магнум М

Магнетометр от американских производителей. Ручной электронный прибор позволяет отыскивать предметы, содержащие железо, на глубинах до 20 метров.

Работает по принципу зондирования местности в поисках аномального проявления магнитных полей. Кроме железа, прибор отлично реагирует на камни, плитку, предметы гончарного искусства.

  1. Чувствительность 4 нТл.
  2. Продолжительность работы от батареи до 12 часов.
  3. Высокая скорость расчета.

Прибор можно использовать для поиска металлических коммуникаций и электрических кабелей.

MG-200

Компактный и высокочувствительный прибор для поиска железосодержащих предметов и руд. Способен определять предметы на глубине до 20 метров.

Высокочувствителен, оснащен 3 процессорами, способными обрабатывать одновременно до 10 000 замеров. Работает от батареи, заряда которой хватает до 50 часов.

  1. Компактность
  2. Работоспособность до 50 часов.
  3. Быстрота вычислений.

Этот прибор не способен отыскать драгоценные металлы по принципу металлоискателя, но способен определить разницы магнитных полей на глубине залегания клада.

Заключение

Магнитометры помогают человеку не только в научной деятельности. Их все чаще применяют для поиска старых коммуникаций, неисправных кабелей и так далее. Правильное применение магнитометра может стать началом знаменательных открытий.

Видео по теме

Принципы измерения магнитных полей, приборы для измерения параметров магнитного поля

Первые магнитные компасы, указывающие направления на магнитные полюса Земли, появились еще в третьем веке до Нашей эры на территории Китая. Это были приборы в форме круглых разливательных ложек с короткими ручками, изготовленные из магнитного железняка.

Ложку ставили выпуклой частью на гладкую медную или деревянную поверхность, по которой вокруг были нанесены деления с изображениями знаков зодиака, обозначающие стороны света. Чтобы привести компас в действие, ложку слегка подталкивали, и она начинала вращаться. В конце концов, когда ложка останавливалась, ее ручка указывала точно на южный магнитный полюс Земли.

Начиная с двенадцатого века компасы активно начали применяться путешественниками в Европе. Их устанавливали как на сухопутном транспорте, так и на морских судах, с целью определения магнитного склонения.

С конца восемнадцатого века магнитные явления стали объектом пристального внимания и изучения для ученых того времени. Кулон в 1785 году предложил метод количественной оценки напряженности магнитного поля Земли. В 1832 году Гаусс показал возможность определения абсолютного значения напряженности магнитного поля путем более точных измерений.

Связь между магнитными явлениями и силовыми эффектами, наблюдаемыми во время движения электрических зарядов, впервые в 1820 году установил Эрстед. Позже Максвелл запишет эту связь в рациональной форме — в форме математических уравнений (1873 год):

На сегодняшний день для измерения параметров магнитного поля применяется следующая техника:

тесламетры — приборы для измерения величин напряженности Н или индукции магнитного поля В;

веберметры — приборы для измерения величины магнитного потока Ф;

градиентометры — приборы для измерения неоднородностей магнитного поля.

приборы для измерения магнитного момента М;

приборы для измерения направления вектора В;

приборы для измерения магнитных постоянных различных материалов.

Вектор магнитной индукции B характеризует интенсивность силового действия со стороны магнитного поля (на полюс или на ток) и поэтому является его главной характеристикой в данной точке пространства.

Таким образом, исследуемое магнитное поле может взаимодействовать силовым образом либо с магнитом, либо с элементом тока, а также способно наводить ЭДС индукции в контуре, если магнитное поле, пронизывающее контур, изменяется с течением времени, либо если контур изменяет сове положение относительно магнитного поля.

На элемент проводника с током длиной dl в магнитном поле с индукцией B будет действовать сила F, величина которой может быть найдена с помощью следующей формулы:

Значит индукция B исследуемого магнитного поля может быть найдена по силе F, которая действует на проводник заданной длины l, с постоянным током известной величины I, помещенный в это магнитное поле.

Практически магнитные измерения удобно проводить, используя величину, называемую магнитным моментом. Магнитный момент Pm характеризует контур площади S с током I, а величина магнитного момента определяется так:

Если используется катушка из N витков, то ее магнитный момент будет равен:

Механический момент M силового магнитного взаимодействия может быть найден исходя из значений магнитного момента Pm и индукции магнитного поля B следующим образом:

Однако для измерения магнитного поля не всегда удобно пользоваться его механическими силовыми проявлениями. Благо, есть еще одно явление, на которое можно опереться. Это явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции в математической форме записывается так:

Итак, магнитное поле проявляет себя силами либо наводимой ЭДС. При этом источником самого магнитного поля, как известно, является электрический ток.

Если ток порождающий магнитное поле в данной точке пространства известен, то напряженность магнитного поля в этой точке (на расстоянии r от элемента тока) можно найти с помощью закона Био-Савара-Лапласа:

Стоит отметить, что магнитная индукция B в вакууме связана с напряженностью магнитного поля H (порожденного соответствующим током) следующим соотношением:

Магнитная постоянная вакуума в системе СИ определяется через ампер. Для произвольной же среды данная константа есть отношение магнитной индукции в данной среде к магнитной индукции в вакууме, и называется эта константа магнитной проницаемостью среды:

Магнитная проницаемость воздуха практически совпадает с магнитной проницаемостью вакуума, поэтому для воздуха магнитная индукция B практически тождественна напряженности магнитного поля H.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ — тесла [Тл], в системе СГС — Гаусс [Гс], причем 1 Тл = 10000 Гс. Измерительные приборы для определения индукции магнитного поля, называются тесламетрами.

Напряженность H магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м), причем 1 ампер/метр задается как напряженность магнитного поля соленоида бесконечной длины с единичной плотностью витков, при протекании по данному соленоиду тока в 1 ампер. Один ампер на метр можно определить и иначе: это напряженность магнитного поля в центре круглого витка с током в 1 ампер при диаметре витка в 1 метр.

Здесь же стоить отметить такую величину как магнитный поток индукции — Ф. Это — скалярная величина, в системе СИ она измеряемая в веберах, а в системе СГС — в максвеллах, причем 1 мкс = 0,00000001 Вб. 1 Вебер — это магнитный поток такой величины, что при убывании его до нуля, по сцепленной с ним проводящей цепи сопротивлением 1 Ом, пройдет заряд в 1 Кулон.

Если принять за исходную величину магнитный поток Ф, то индукция магнитного поля B – это будет не что иное, как плотность магнитного потока. Приборы для измерения магнитного потока называются веберметрами.

Выше мы отметили, что магнитная индукция может быть определена либо через силу (или через механический момент), либо через наводимую в контуре ЭДС. Это так называемые прямые измерительные преобразования, при которых магнитный поток или магнитная индукция выражаются через другую физическую величину, (силу, заряд, момент, разность потенциалов) которая однозначно связана с магнитной величиной посредством фундаментального физического закона.

Преобразования же, где магнитная индукция B или магнитный поток Ф находятся через ток I либо длину l или радиус r, называются обратными преобразованиями. Такие преобразования выполняются с опорой на закон Био-Савара-Лапласа, с использованием известного соотношения между магнитной индукцией B и напряженностью магнитного поля H.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Магнитометр. Виды и работа. Применение и особенности

Магнитометр – это прибор, который применяется для разведки магнитного поля Земли или поиска скрытых предметов. По принципу действия прибор немного напоминает металлоискатель, который реагирует на металлические поверхности, за тем исключением, что он чувствителен к естественному магнитному полю Земли, а также крупным неметаллическим предметам, имеющим собственное остаточное поле. Устройство нашло свое применение в различных отраслях промышленности и науки, поскольку позволяет фиксировать природные аномалии, а также ускоряет поиски объектов.

Зачем используется магнитометр

Магнитометры реагируют на магнитное поле и выражают показатели его силы в различных физических единицах измерения. В связи с этим существует много типов данных приборов, каждый из которых адаптирован под определенную поисковую цель.

Модификации этих устройств применяются в десятках отраслях науки и промышленности:
  • Геология.
  • Археология.
  • Навигация.
  • Сейсмология.
  • Военная разведка.
  • Геохронология.

В геологии с помощью магнитометра осуществляется поиск полезных ископаемых без необходимости проводить пробное бурение для взятия образцов. Прибор позволяет зафиксировать богатую ископаемыми жилу и принять решение о целесообразности начала добычи в данном районе. Также с помощью данного оборудования можно определить, где находятся подземные источники питьевой воды, как они располагаются и их объем. Благодаря этому можно заблаговременно решить, где осуществить строительство колодца или скважины, чтобы добраться к воде без необходимости максимального углубления.

Магнитометры используются в археологии при раскопках. Они позволяют реагировать на скрытые глубоко под землей фундаменты зданий, статуи и прочие объекты, которые имеют остаточную намагниченность. В первую очередь это обожженный кирпич или камень. Устройство реагирует на скрытые глубоко под землей старинные очаги и печи. С его помощью можно искать объекты во льду или снегу.

Магнитометр также используется в навигации. С его помощью осуществляется определение магнитного поля Земли, в результате чего можно получить данные о направлении движения в случае дезориентации. Такие приборы используют в авиации и морском транспорте. Магнитометры являются обязательным оборудованием на космических станциях и шаттлах.

В сейсмологии магнитометры, которые реагируют на магнитное поле Земли, позволяют предсказывать землетрясение, поскольку при изменении характеристик тектонических плит происходит нарушение привычных показателей поля. Таким способом можно определить свежие подземные трещины, сквозь которые может начаться извержение.

В военной разведке данное оборудование позволяет искать военные объекты, скрытые от обычных радаров. С помощью магнитометра можно выявить лежащую на морском или океанском дне подводную лодку.

В геохронологии по силе остаточной намагниченности можно определить возраст горных пород. Существуют и более точные методы, но с помощью магнитометра это можно сделать за считанные секунды, без необходимости осуществления дорогостоящего анализа.

Разновидности магнитометров по принципу действия
По принципу действия магнитометры разделяют на 3 вида:
  1. Магнитостатические.
  2. Индукционные.
  3. Квантовые.

Каждая разновидность реагирует на стороннее магнитное поле, используя определенный физический принцип. На базе этих трех разновидностей созданы различные узкоспециализированные виды магнитометров, которые являются более точными для измерений в определенных условиях.

Магнитостатические

Несмотря на внешнюю сложность данного прибора, он работает по вполне понятному физическому принципу. Внутри магнитометра находится небольшой постоянный магнит, реагирующий на магнитное поле, с которым контактирует. Магнит находится в подвешенном состоянии на упругой подвеске, позволяющей ему прокручиваться. Она практически не обладает своей жесткостью, поэтому не удерживает его и позволяет прокручиваться без сопротивления. Когда постоянный магнит реагирует с чужеродным полем направление которого или сила не совпадают с его собственным, происходит реакция притяжение или отторжения. В результате подвешенный постоянный магнит начинает проворачиваться, что фиксирует чувствительный датчик. Таким образом осуществляется измерение силы и направления стороннего магнитного поля.

Чувствительность магнитостатического прибора зависит от эталонного магнита, который в него установлен. Также на точность измерения влияет упругость подвески.

Индукционные

Индукционные магнитометры имеют внутри катушку с проволочной обмоткой из токопроводящего материала. Она находится под напряжением от аккумуляторного источника питания. Катушка создает собственное магнитное поле, которое начинает контактировать со сторонними полями, проходящими через ее контур. Чувствительные датчики реагируют на изменения, которые отображаются на катушке в результате такого взаимодействия. Они могут реагировать на вращение или колебания. У более сложных устройств датчики реагируют на изменение магнитной проницаемости сердечника катушки. Независимо от того каким образом фиксируется изменение, прибор отображает показатели внешних магнитных полей и позволяет определять местонахождение объектов, их размер и отдаленность.

Квантовые

Квантовый магнитометр реагирует на магнитный момент электронов, которые двигаются под действием внешних магнитных полей. Это дорогостоящее оборудование, которое применяется для лабораторных исследований, а также сложных поисков. Устройство фиксирует магнитный момент микрочастиц и напряженность измеряемого поля. Данное оборудование позволяет измерить напряженность слабых полей, в том числе тех которые находятся в космическом пространстве. Именно это оборудование применяется в георазведке для поиска глубоких залежей полезных ископаемых.

Отличие между приборами

Магнитометр представляет собой высокотехническое оборудование, которое может отличаться от других подобных приборов не только по физическому принципу реакции на изменение магнитного поля или чувствительности, но и по прочим характеристикам.

Устройства могут отличаться друг от друга по следующим критериям:
  • Наличию дисплея.
  • Количеству датчиков.
  • Наличию звукового индикатора.
  • Погрешности измерения.
  • Способу индикации.
  • Продолжительности непрерывной работы.
  • Габаритам и весу.

Что касается количества чувствительных датчиков, то чем их больше, тем более точным будет оборудование. Магнитометр может отображать свои измерения в числовом или графическом выражении. Сказать что лучше сложно, поскольку все зависит от особенностей условий, в которых проводится измерение. В определенных случаях нужно просто получить отображение показателей магнитного поля в цифрах, в то время как иногда больше нужно визуальное определение вектора его завихрений. Оптимальным вариантом являются комбинированные устройства, которые позволяют визуализировать показатели в цифровом и графическом отображении.