Магнитометр с поисковой катушкой

Измерительный инструмент

Магнитометр с поисковой катушкой или индукционный магнитометр , основанный на индуктивном датчике (также известном как индуктивная петля и индуктивная катушка), представляет собой магнитометр , который измеряет изменяющийся магнитный поток . Индуктивный датчик, подключенный к электронной схеме кондиционирования , представляет собой магнитометр поисковой катушки. Это векторный магнитометр , который может измерять одну или несколько составляющих магнитного поля. В классической конфигурации используются три ортогональных индуктивных датчика. Магнитометр с поисковой катушкой может измерять магнитное поле от мГц до сотен МГц.

Принцип

Индуктивный датчик основан на законе индукции Фарадея . Временное изменение магнитного потока в цепи из N витков вызовет напряжение , которое будет следующим: ${\displaystyle \Phi }$ ${\displaystyle e}$

${\displaystyle e=-N{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}}$

что можно выразить проще

${\displaystyle e=-NS{\frac {\mathrm {d} B}{\mathrm {d} t}}}$

предполагая, что индуцированное магнитное поле B однородно по поверхности S ( магнитный поток будет выражаться ). ${\displaystyle \Phi =B\times S}$

Рис. 1. Индукционный датчик, состоящий из обмотки (оранжевого цвета), окружающей ферромагнитный сердечник (серый).

Наведенное напряжение ( ) можно увеличить несколькими способами: ${\displaystyle e}$

• увеличить поверхность ( S ),
• увеличить количество ходов ( N ),
• использовать ферромагнитный сердечник.

Поисковая катушка с ферромагнитным сердечником

Когда катушка наматывается на ферромагнитный сердечник, чувствительность датчика увеличивается благодаря кажущейся проницаемости ферромагнитного сердечника.

Кажущаяся проницаемость

Магнитное усиление, известное как кажущаяся проницаемость , является результатом намагничивания ферромагнитного сердечника в ответ на внешнее магнитное поле. Намагниченность уменьшается за счет размагничивающего поля. ${\displaystyle \mu _{app}}$

${\displaystyle \mu _{app}={\frac {\mu _{r}}{1+N_{z}(\mu _{r}-1)}}}$

где – относительная проницаемость , – коэффициент размагничивания в направлении z . ${\displaystyle \mu _{r}}$ ${\displaystyle N_{z}}$

Индуцированное напряжение запишется

${\displaystyle -Ne=NS\mu _{app}{\frac {N\mathrm {d} B}{\mathrm {d} t}}}$

Коэффициент размагничивания легко вычисляется в случае простых форм (сфер и эллипсоидов).

Приложения

• Айтрекер : поисковая катушка используется для измерения движения глаз с помощью катушек, встроенных в контактную линзу.
• Образование
• Неразрушающий контроль
• Магнитотеллурика
• Космические исследования
• Наблюдения естественных электромагнитных волн на Земле.

Рекомендации

• Павел Рипка, Магнитные датчики и магнитометры , Издательство Artech House
• Тумански С. «Датчики индукционной катушки – обзор»
• [1]

Смотрите также

• Волны (Юнона) (Использует магнитную поисковую катушку)