Ֆեռոմագնիսական զոնդի չափման տեխնոլոգիա. Fluxgate մագնիսաչափ Առաջին և երկրորդ ներդաշնակ մագնիսաչափեր

Դիֆերենցիալ մագնիսաչափը, որը մենք ներկայացնում ենք ձեր ուշադրությանը, կարող է շատ օգտակար լինել մեծ երկաթե առարկաների որոնման համար: Նման սարքով գանձեր փնտրելը գրեթե անհնար է, բայց դա անփոխարինելի է ծանծաղ խորտակված տանկեր, նավեր և այլ տեսակի ռազմական տեխնիկա փնտրելիս։

Դիֆերենցիալ մագնիսաչափի շահագործման սկզբունքը շատ պարզ է. Ցանկացած ֆերոմագնիսական օբյեկտ աղավաղում է Երկրի բնական մագնիսական դաշտը: Այս իրերը ներառում են երկաթից, չուգունից և պողպատից պատրաստված ցանկացած բան: Մագնիսական դաշտի աղավաղման վրա կարող է նաև զգալի ազդեցություն ունենալ օբյեկտների սեփական մագնիսացումը, որը հաճախ տեղի է ունենում: Արձանագրելով մագնիսական դաշտի ուժգնության շեղումը ֆոնային արժեքից՝ կարող ենք եզրակացնել, որ չափիչ սարքի մոտ կա ֆերոմագնիսական նյութից պատրաստված առարկա։

Թիրախից հեռու Երկրի մագնիսական դաշտի աղավաղումը փոքր է, և այն գնահատվում է երկու սենսորների ազդանշանների տարբերությամբ, որոնք բաժանված են որոշակի հեռավորության վրա: Այդ պատճառով սարքը կոչվում է դիֆերենցիալ։ Յուրաքանչյուր սենսոր չափում է մագնիսական դաշտի ուժգնությանը համաչափ ազդանշան: Առավել լայնորեն կիրառվում են ֆերոմագնիսական սենսորները և պրոտոնների մագնիսական առաջացման վրա հիմնված սենսորները։ Քննարկվող սարքն օգտագործում է առաջին տեսակի սենսորներ։

Ֆեռոմագնիսական սենսորի (նաև կոչվում է fluxgate) հիմքը ֆերոմագնիսական նյութից պատրաստված միջուկով կծիկ է։ Նման նյութի մագնիսացման բնորոշ կորը լավ հայտնի է դպրոցական ֆիզիկայի դասընթացից և, հաշվի առնելով Երկրի մագնիսական դաշտի ազդեցությունը, ունի հետևյալ ձևը, որը ցույց է տրված Նկ. 29.

Բրինձ. 29. Մագնիսացման կորը

Կծիկը գրգռվում է փոփոխական սինուսոիդային կրիչի ազդանշանով: Ինչպես երևում է Նկ. 29, կծիկի ֆերոմագնիսական միջուկի մագնիսացման կորի տեղաշարժը Երկրի արտաքին մագնիսական դաշտով հանգեցնում է նրան, որ դաշտի ինդուկցիան և կծիկի վրա հարակից լարումը սկսում են աղավաղվել ասիմետրիկ ձևով: Այլ կերպ ասած, կրիչի հաճախականության սինուսոիդային հոսանքով սենսորային լարումը կտարբերվի սինուսոիդից կիսաալիքների ավելի «հարթեցված» գագաթներով: Եվ այս աղավաղումները կլինեն ասիմետրիկ։ Լեզվի վրա սպեկտրալ վերլուծությունսա նշանակում է հավասարաչափ ներդաշնակության կծիկի ելքային լարման սպեկտրում հայտնվելը, որի ամպլիտուդը համաչափ է կողմնակալության մագնիսական դաշտի ուժին (Երկրի դաշտ): Հենց այս նույնիսկ հարմոնիկները պետք է «բռնել»:

Բրինձ. 30. Դիֆերենցիալ ֆերոմագնիսական սենսոր

Նախքան սինխրոն դետեկտորը նշելը, որը, բնականաբար, իրեն առաջարկում է այդ նպատակով, որը գործում է կրիչի կրկնակի հաճախականության հղման ազդանշանով, եկեք դիտարկենք ֆերոմագնիսական սենսորի բարդ տարբերակի նախագծումը: Այն բաղկացած է երկու միջուկից և երեք կծիկից (նկ. 30): Իր հիմքում սա դիֆերենցիալ սենսոր է: Այնուամենայնիվ, պարզության համար, հետագա տեքստում մենք այն չենք անվանի դիֆերենցիալ, քանի որ մագնիսաչափն ինքնին արդեն դիֆերենցիալ է (©):

Դիզայնը բաղկացած է երկու միանման ֆերոմագնիսական միջուկներից՝ իրար կողքի զուգահեռ դասավորված միանման պարույրներով։ Հղման հաճախականության հուզիչ էլեկտրական ազդանշանի հետ կապված, դրանք միացված են հակառակ հոսանքով: Երրորդ կծիկը ոլորուն վերք է առաջին երկու միջուկային պարույրների վերևում, որոնք ծալված են միասին: Արտաքին կողմնակալ մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում առաջին և երկրորդ ոլորունների էլեկտրական ազդանշանները սիմետրիկ են և, իդեալականորեն, գործում են այնպես, որ երրորդ ոլորուն ելքային ազդանշան չլինի, քանի որ դրա միջով մագնիսական հոսքերը լիովին փոխհատուցվում են: .

Արտաքին կողմնակալ մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում պատկերը փոխվում է։ Սկզբում համապատասխան կիսաալիքի գագաթնակետին գտնվող միջուկը կամ մյուսը «թռչում» է սովորականից ավելի խորը հագեցվածության մեջ՝ Երկրի մագնիսական դաշտի լրացուցիչ ազդեցության պատճառով: Արդյունքում, երրորդ ոլորուն ելքի վրա հայտնվում է կրկնակի հաճախականության անհամապատասխանության ազդանշան: Ֆունդամենտալ ներդաշնակ ազդանշաններն այնտեղ իդեալականորեն լիովին փոխհատուցվում են:

Դիտարկվող սենսորի հարմարությունը կայանում է նրանում, որ նրա պարույրները կարող են ներառվել տատանողական սխեմաների մեջ՝ զգայունությունը բարձրացնելու համար: Առաջինն ու երկրորդը գտնվում են կրիչի հաճախականությանը լարված տատանողական սխեմայի (կամ սխեմաների մեջ): Երրորդը` երկրորդ ներդաշնակին լարված տատանողական շղթայի մեջ:

Նկարագրված սենսորն ունի արտահայտված ճառագայթման օրինաչափություն: Դրա ելքային ազդանշանը առավելագույնն է, երբ սենսորի երկայնական առանցքը գտնվում է արտաքին հաստատուն մագնիսական դաշտի ուժի գծերի երկայնքով: Երբ երկայնական առանցքը ուղղահայաց է ուժի գծերին, ելքային ազդանշանը զրո է:

Դիտարկվող տեսակի սենսորը, հատկապես համաժամանակյա դետեկտորի հետ համատեղ, կարող է հաջողությամբ աշխատել որպես էլեկտրոնային կողմնացույց: Նրա ելքային ազդանշանը ուղղումից հետո համաչափ է Երկրի մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի նախագծմանը սենսորային առանցքի վրա: Սինխրոն հայտնաբերումը հնարավորություն է տալիս պարզել այս պրոեկցիայի նշանը։ Բայց նույնիսկ առանց նշանի - կողմնորոշելով սենսորը ըստ նվազագույն ազդանշանի, մենք ուղղություն ենք ստանում դեպի արևմուտք կամ արևելք: Առավելագույն կողմնորոշվելով՝ մենք ստանում ենք Երկրի մագնիսական դաշտի գծի ուղղությունը։ Միջին լայնություններում (օրինակ, Մոսկվայում) այն թեք է գնում և «կպչում» գետնին դեպի հյուսիս։ Մագնիսական անկման անկյունը կարող է օգտագործվել տարածքի աշխարհագրական լայնությունը մոտավորապես գնահատելու համար:

Դիֆերենցիալ ֆերոմագնիսական մագնիսաչափերն ունեն իրենց առավելություններն ու թերությունները: Առավելությունները ներառում են սարքի պարզությունը, այն ավելի բարդ չէ, քան ուղիղ ուժեղացման ռադիոընդունիչը: Թերությունները ներառում են արտադրության սենսորների աշխատասիրությունը. բացի ճշգրտությունից, անհրաժեշտ է համապատասխան ոլորունների պտույտների քանակի բացարձակ ճշգրիտ համընկնում: Մեկ կամ երկու պտույտի սխալը կարող է զգալիորեն նվազեցնել հնարավոր զգայունությունը: Մեկ այլ թերություն սարքի «կողմնացույց» բնույթն է, այսինքն՝ Երկրի դաշտը լիովին փոխհատուցելու անհնարինությունը՝ երկու հեռավոր սենսորներից ազդանշանները հանելու միջոցով: Գործնականում դա հանգեցնում է կեղծ ազդանշանների, երբ սենսորը պտտվում է երկայնականին ուղղահայաց առանցքի շուրջ:

Գործնական դիզայն

Դիֆերենցիալ ֆերոմագնիսական մագնիսաչափի գործնական ձևավորումն իրականացվել և փորձարկվել է նախատիպ տարբերակով, առանց ձայնի ցուցման հատուկ էլեկտրոնային մասի, օգտագործելով միայն սանդղակի մեջտեղում զրո ունեցող միկրոամպաչափ: Ձայնի ցուցիչի սխեման կարելի է վերցնել մետաղական դետեկտորի նկարագրությունից՝ «փոխանցում-ընդունում» սկզբունքով: Սարքն ունի հետևյալ պարամետրերը.

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը
Մատակարարման լարումը 15... 18 Վ
Ընթացիկ սպառումը ոչ ավելի, քան 50 մԱ
Հայտնաբերման խորությունը.
ատրճանակ 2 մ
ատրճանակի տակառ 4 մ
տանկ 6 մ

Բլոկային դիագրամ

Բրինձ. 31. Դիֆերենցիալ ֆերոմագնիսական մագնիսաչափի բլոկային դիագրամ

Բլոկային դիագրամը ներկայացված է Նկ. 31. Քվարցով կայունացված վարպետ օսլիլատորը ժամացույցի իմպուլսներ է արտադրում ազդանշանային կոնդիցիոների համար:

Նրա ելքերից մեկում կա առաջին ներդաշնակության քառակուսի ալիքը, որը գնում է դեպի հզորության ուժեղացուցիչը, որը գրգռում է 1 և 2 սենսորների ճառագայթող կծիկները: Մյուս ելքը առաջացնում է 90° մատնանշող կրկնակի ժամացույցի հաճախականության քառակուսի ալիք: հերթափոխ համաժամանակյա դետեկտորի համար: Սենսորների ելքային (երրորդ) ոլորունների տարբերության ազդանշանը ուժեղացվում է ընդունիչ ուժեղացուցիչում և ուղղվում համաժամանակյա դետեկտորով: Ուղղված հաստատուն ազդանշանը կարելի է գրանցել միկրոամպաչափով կամ նախորդ գլուխներում նկարագրված ձայնային ցուցիչ սարքերով:

Սխեմատիկ դիագրամ

Սխեմատիկ դիագրամդիֆերենցիալ ֆերոմագնիսական մագնիսաչափ ցույց է տրված Նկ. 32 - մաս 1; վարպետ օսլիլատոր, ազդանշանային կոնդիցիոներ, ուժային ուժեղացուցիչ և ճառագայթող կծիկներ, նկ. 33 - մաս 2. ընդունող կծիկներ, ընդունիչ ուժեղացուցիչ, համաժամանակյա դետեկտոր, ցուցիչ և սնուցման աղբյուր:

Բրինձ. 32. Հիմնարար էլեկտրական դիագրամ- մաս I

ՎԱՐՊԵՏ ԳԵՆԵՐԱՏՈՐ (ՆԿ. 32)

Հիմնական օսլիլատորը հավաքվում է D1.1-D1.3 ինվերտորների վրա: Գեներատորի հաճախականությունը կայունացվում է 215 Հց = 32 կՀց ռեզոնանսային հաճախականությամբ քվարց կամ պիեզոկերամիկական ռեզոնատոր Q-ով («ժամացույցի քվարց»): R1C1 շղթան կանխում է գեներատորի գրգռումը ավելի բարձր ներդաշնակության դեպքում: R2 ռեզիստորի միջոցով OOS շղթան փակ է, իսկ ռեզոնատոր Q-ի միջոցով փակվում է PIC շղթան: Գեներատորը պարզ է, ունի ցածր հոսանքի սպառում, հուսալիորեն աշխատում է 3...15 Վ սնուցման լարման դեպքում և չի պարունակում թյունինգ տարրեր կամ չափազանց բարձր դիմադրողական դիմադրություններ։ Գեներատորի ելքային հաճախականությունը մոտ 32 կՀց է:

ՍԻԳՆԱԼ ՆԱԽԿԻՆ (ՆԿ. 32)

Ազդանշանի կոնդիցիոները հավաքվում է D2 երկուական հաշվիչի և D-flip-flop D3.1-ի վրա: Երկուական հաշվիչի տեսակը կարևոր չէ, նրա հիմնական խնդիրն է բաժանել ժամացույցի հաճախականությունը 2, 4 և 8-ի վրա, այդպիսով ստանալով համապատասխանաբար 16, 8 և 4 կՀց հաճախականությամբ ոլորուններ: Արտանետող պարույրների գրգռման կրիչի հաճախականությունը 4 կՀց է: 16 և 8 կՀց հաճախականությամբ ազդանշանները, որոնք գործում են D3.1 D-flip-flop-ի վրա, դրա ելքում ձևավորում են քառակուսի ալիք, որը կրկնապատկվում է 8 կՀց կրիչի հաճախականության նկատմամբ, որը 90°-ով շեղվում է ելքային ազդանշանի համեմատ: Երկուական հաշվիչի կՀց: Այս տեղաշարժը անհրաժեշտ է նորմալ շահագործումհամաժամանակյա դետեկտոր, քանի որ նույն հերթափոխն ունի օգտակար կրկնակի հաճախականության անհամապատասխանության ազդանշան սենսորի ելքում: Երկու D-flip-flops-ի միկրոսխեմայի երկրորդ կեսը - D3.2 չի օգտագործվում շղթայում, բայց դրա չօգտագործված մուտքերը պետք է միացված լինեն կամ տրամաբանական 1-ին կամ տրամաբանական 0-ին նորմալ աշխատանքի համար, որը ցույց է տրված դիագրամում:

ԷՆԵՐԳԱՅԻՆ ՈՒԺԵՂՉ (ՆԿ. 32)

Էլեկտրաէներգիայի ուժեղացուցիչն առաջին հայացքից այդպես չի թվում և ներկայացնում է միայն հզոր ինվերտորներ D1.4 և D1.5, որոնք հակաֆազում ճոճում են տատանողական սխեման, որը բաղկացած է սենսորի և C2 կոնդենսատորի սերիական զուգահեռ միացված ճառագայթային պարույրներից: Կոնդենսատորի վարկանիշի կողքին աստղանիշը նշանակում է, որ դրա արժեքը մոտավորապես նշված է, և որ այն պետք է ընտրվի տեղադրման ժամանակ: Չօգտագործված D1.6 ինվերտորը, որպեսզի իր մուտքն անկապ չմնա, շրջում է D1.5 ազդանշանը, բայց գործնականում աշխատում է «անգործուն»: R3 և R4 ռեզիստորները սահմանափակում են ինվերտորների ելքային հոսանքը ընդունելի մակարդակիսկ տատանվող սխեմայի հետ միասին կազմում են բարձրորակ տիրույթի ֆիլտր, որի շնորհիվ սենսորի արտանետվող պարույրներում լարման և հոսանքի ձևը գործնականում համընկնում է սինուսոիդայինի հետ։

Բրինձ. 33. Էլեկտրական շղթայի դիագրամ - մաս II. Ընդունող ուժեղացուցիչ

Ընդունող ուժեղացուցիչ (Նկար 33)

Ընդունող ուժեղացուցիչն ուժեղացնում է տարբերության ազդանշանը, որը գալիս է սենսորի ընդունիչ կծիկներից, որոնք SZ կոնդենսատորի հետ միասին կազմում են 8 կՀց կրկնակի հաճախականությամբ կարգավորվող տատանողական միացում։ R5 թյունինգ ռեզիստորի շնորհիվ ստացող պարույրներից ստացվող ազդանշանները հանվում են որոշակի կշռման գործակիցներով, որոնք կարող են փոխվել R5 ռեզիստորի սահիչը տեղափոխելով։ Սա ապահովում է փոխհատուցում սենսորի ընդունող ոլորունների ոչ նույնական պարամետրերի համար և նվազագույնի է հասցնում դրա «կողմնացույցը»: Ընդունող ուժեղացուցիչը երկաստիճան է։ Այն հավաքվում է D4.2 և D6.1 օպերատորների վրա՝ զուգահեռ լարման հետադարձ կապով: C4 կոնդենսատորը նվազեցնում է շահույթը ավելի բարձր հաճախականություններ, դրանով իսկ կանխելով ուժեղացման ուղու գերծանրաբեռնվածությունը էլեկտրաէներգիայի ցանցերից և այլ աղբյուրներից բարձր հաճախականության միջամտությամբ: Op-amp ուղղիչ սխեմաները ստանդարտ են:

ՍԻՆԽՐՈՆ ԴԵՏԵԿՏՈՐ (ՆԿ. 33)

Սինխրոն դետեկտորը պատրաստված է op-amp D6.2 օգտագործմամբ՝ ըստ ստանդարտ սխեմայի: Որպես անալոգային անջատիչներ օգտագործվում է D5 CMOS 8 by 1 մուլտիպլեքսոր-դեմուլտիպլեքսոր չիպը (նկ. 32): Դրա թվային հասցեի ազդանշանը տեղափոխվում է միայն ամենանվազ նշանակալի բիթով, ապահովելով K1 և K2 կետերի այլընտրանքային անցում դեպի ընդհանուր ավտոբուս: Ուղղված ազդանշանը զտվում է C8 կոնդենսատորով և ուժեղացվում է օպերացիոն ուժեղացուցիչով D6.2՝ չզտված ՌԴ բաղադրիչների միաժամանակյա լրացուցիչ թուլացումով R14C11 և R13C9 սխեմաների միջոցով: Op-amp-ի ուղղման սխեման ստանդարտ է օգտագործված տեսակի համար:

ՑՈՒՑԻՉ (ՆԿ. 33)

Ցուցանիշը սանդղակի մեջտեղում զրո ունեցող միկրոամպաչափ է: Ցուցանիշի մասը կարող է հաջողությամբ օգտագործել ավելի վաղ նկարագրված մետաղական դետեկտորների այլ տեսակների սխեման: Մասնավորապես, որպես ցուցիչ կարող է օգտագործվել մետաղական դետեկտորի նախագծումը, որը հիմնված է էլեկտրոնային հաճախականության հաշվիչի սկզբունքի վրա: Այս դեպքում նրա LC գեներատորը փոխարինվում է RC գեներատորով, և չափվում է ելքային լարումըդիմադրողական բաժանարարի միջոցով այն սնվում է ժմչփի հաճախականության կարգավորող միացումին: Այս մասին ավելին կարող եք կարդալ Յուրի Կոլոկոլովի կայքում:

D7 չիպը կայունացնում է միաբևեռ մատակարարման լարումը: D4.1 օպերացիոն ուժեղացուցիչը ստեղծում է արհեստական ​​միջին կետի սնուցման աղբյուր, որը թույլ է տալիս օգտագործել սովորական երկբևեռ օպերացիոն ուժեղացուցիչներ: Կերամիկական արգելափակող կոնդենսատորները C18-C21 տեղադրված են D1, D2, D3, D5 թվային միկրոսխեմաների պատյանների մոտ:

Մասերի տեսակները և դիզայնը

Օգտագործված միկրոսխեմաների տեսակները նշված են աղյուսակում: 6.

Աղյուսակ 6. Օգտագործված չիպսերի տեսակները

K561 սերիայի միկրոսխեմաների փոխարեն հնարավոր է օգտագործել K1561 սերիայի միկրոսխեմաներ։ Կարող եք փորձել օգտագործել K176 սերիայի որոշ միկրոսխեմաներ կամ 40ХХ և 40ХХХ սերիաների օտարերկրյա անալոգներ:

K157 սերիայի երկակի գործառնական ուժեղացուցիչները (op-amps) կարող են փոխարինվել նմանատիպ պարամետրերի ցանկացած օպերացիոն ուժեղացուցիչներով ընդհանուր նշանակության(pinout-ի և ուղղիչ սխեմաների համապատասխան փոփոխություններով):

Դիֆերենցիալ մագնիսաչափի սխեմայում օգտագործվող ռեզիստորների համար հատուկ պահանջներ չկան: Նրանք պարզապես պետք է ունենան դիմացկուն և մանրանկարչական դիզայն և հեշտ տեղադրվեն: Անվանական հզորության սպառում 0,125...0,25 Վտ.

R5, R16 պոտենցիոմետրերը հարմարության համար նախընտրելի են բազմակողմանի նուրբ թյունինգսարքը։ Պոտենցիոմետր R5-ի բռնակը պետք է պատրաստված լինի պլաստմասից և ունենա բավարար երկարություն, որպեսզի հարմարեցման ժամանակ օպերատորի ձեռքի հպումը չառաջացնի ցուցիչի ցուցումների փոփոխություն՝ միջամտության պատճառով: Կոնդենսատոր C16 - ցանկացած փոքր չափի էլեկտրոլիտիկ:

C2* և SZ* տատանողական սխեմաների կոնդենսատորները բաղկացած են մի քանի (5-10 հատ) զուգահեռ միացված կոնդենսատորներից։ Շղթայի կարգավորումը ռեզոնանսին իրականացվում է կոնդենսատորների քանակի և դրանց վարկանիշի ընտրությամբ: Առաջարկվող տեսակի կոնդենսատորներ K10-43, K71-7 կամ օտարերկրյա ջերմակայուն անալոգներ: Դուք կարող եք փորձել օգտագործել սովորական կերամիկական կամ մետաղական թաղանթային կոնդենսատորներ, սակայն, եթե ջերմաստիճանը տատանվում է, դուք ստիպված կլինեք ավելի հաճախ կարգավորել սարքը:

Միկրոամպաչափ - ցանկացած տիպ 100 μA հոսանքի համար, որի սանդղակի մեջտեղում զրո է: Հարմար են փոքր չափերի միկրոամպաչափերը, օրինակ՝ M4247 տիպը։ Դուք կարող եք օգտագործել գրեթե ցանկացած միկրոամպեր, և նույնիսկ միլիամերմետր՝ ցանկացած սանդղակի սահմանափակումով: Դա անելու համար անհրաժեշտ է համապատասխանաբար կարգավորել R15-R17 ռեզիստորների արժեքները: Քվարց ռեզոնատոր Q - ցանկացած փոքր չափի ժամացույցի քվարց (նմաները օգտագործվում են նաև շարժական էլեկտրոնային խաղերում):

Անջատիչ S1 - ցանկացած տեսակի, փոքր չափի:

Բրինձ. 34. Սենսոր-ալեհավաքի դիզայն

Սենսորային կծիկները պատրաստված են 8 մմ տրամագծով կլոր ֆերիտային միջուկների վրա (օգտագործվում են CB և DV տիրույթներում ռադիոընդունիչների մագնիսական ալեհավաքներում) և մոտ 10 սմ երկարությամբ տրամագիծը 0,31 մմ, հավասարաչափ և ամուր փաթաթված երկու շերտով կրկնակի լաք-մետաքսե մեկուսացման մեջ: Էկրանի փայլաթիթեղի շերտը կցվում է բոլոր ոլորունների վրա: Էկրանի եզրերը մեկուսացված են միմյանցից՝ կանխելու կարճ միացման շրջադարձի ձևավորումը։ Էկրանի ելքը պատրաստված է թիթեղյա պղնձե մետաղալարով: Ալյումինե փայլաթիթեղի էկրանի դեպքում այս տերմինալը տեղադրված է էկրանի վրա ամբողջ երկարությամբ և ամուր փաթաթված էլեկտրական ժապավենով: Պղնձե կամ արույրե փայլաթիթեղից պատրաստված էկրանի դեպքում տերմինալը զոդված է:

Ֆերիտի միջուկների ծայրերը ամրացվում են ֆտորոպլաստիկ կենտրոնացման սկավառակների մեջ, որի շնորհիվ սենսորի երկու կեսերից յուրաքանչյուրը պահվում է տեքստոլիտից պատրաստված պլաստիկ խողովակի ներսում, որը ծառայում է որպես պատյան, ինչպես սխեմատիկորեն ցույց է տրված Նկ. 34. Խողովակի երկարությունը մոտ 60 սմ է, սենսորի յուրաքանչյուր կեսը գտնվում է խողովակի վերջում և լրացուցիչ ամրացվում է սիլիկոնե հերմետիկով, որը լրացնում է ոլորունների և դրանց միջուկների շուրջ տարածությունը: Լրացումն իրականացվում է խողովակի մարմնի հատուկ անցքերի միջոցով: Ֆտորոպլաստիկ լվացքի մեքենաների հետ միասին, նման հերմետիկը փխրուն ֆերիտային ձողերի ամրացմանը տալիս է անհրաժեշտ առաձգականություն, ինչը թույլ չի տալիս նրանց ճաքել պատահական հարվածների ժամանակ:

Սարքի կարգավորում

1. Համոզվեք, որ տեղադրումը ճիշտ է:

2. Ստուգեք ընթացիկ սպառումը, որը չպետք է գերազանցի 100 մԱ:

3. Ստուգեք հիմնական տատանումների և իմպուլսային ազդանշանի առաջացման այլ տարրերի ճիշտ աշխատանքը:

4. Ստեղծեք սենսորի տատանողական սխեման: Արտանետող - 4 կՀց հաճախականությամբ, ստացող - 8 կՀց հաճախականությամբ:

5. Համոզվեք, որ ուժեղացման ուղին և համաժամանակյա դետեկտորը ճիշտ են աշխատում:

Սարքի հետ աշխատելը

Սարքի տեղադրման և շահագործման կարգը հետևյալն է. Մենք դուրս ենք գալիս որոնման կայք, միացնում ենք սարքը և սկսում ենք պտտել սենսորային ալեհավաքը: Դա լավագույնն է հյուսիս-հարավ ուղղությամբ անցնող ուղղահայաց հարթությունում: Եթե ​​սարքի սենսորը գտնվում է ձողի վրա, ապա դուք չեք կարող պտտել այն, այլ ճոճել այն այնքան, որքան թույլ է տալիս ձողը: Ցուցանիշի սլաքը կշեղվի (կողմնացույցի ազդեցություն): Օգտագործելով փոփոխական ռեզիստոր R5, մենք փորձում ենք նվազագույնի հասցնել այս շեղումների ամպլիտուդը: Այս դեպքում միկրոամպաչափի ընթերցումների միջին կետը «կշարժվի», և այն նաև պետք է կարգավորվի մեկ այլ փոփոխական ռեզիստորով R16, որը նախատեսված է զրո սահմանելու համար: Երբ «կողմնացույցի» էֆեկտը դառնում է նվազագույն, սարքը համարվում է հավասարակշռված:

Փոքր օբյեկտների համար դիֆերենցիալ մագնիսաչափի միջոցով որոնման մեթոդը չի տարբերվում սովորական մետաղական դետեկտորի հետ աշխատելու մեթոդից: Օբյեկտի մոտ սլաքը կարող է շեղվել ցանկացած ուղղությամբ: Խոշոր օբյեկտների համար ցուցիչի սլաքը մեծ տարածքի վրա կշեղվի տարբեր ուղղություններով:

Համար վերջերսմագնիսական դաշտի չափման սկզբունքներում էական փոփոխություններ չեն եղել։ Մագնիսական հետազոտությունների ոլորտում ստեղծվել են մագնիսական ռեզոնանսի երևույթի, ատոմների օպտիկական կողմնորոշման և այլնի վրա հիմնված մեթոդներ՝ ապարների և դիտումների մագնիսական հատկությունները որոշելու համար, ինչպես նաև աստատական ​​մագնիսաչափեր և ապարներ։ գեներատորները օգտագործվում են մնացորդային մագնիսացումը չափելու համար: Եկեք ավելի մանրամասն խոսենք այնպիսի սարքի մասին, ինչպիսին է մագնիսաչափը:

Մագնիսաչափ- մագնիսական դաշտի բնութագրերը և նյութերի (մագնիսական նյութերի) մագնիսական հատկությունները չափող սարք. Կախված որոշվող արժեքից՝ չափման համար գործիքները առանձնանում են՝ դաշտի ուժգնություն (օերստեդմետրեր), դաշտի ուղղություն (թեքիչներ և անկումներ), դաշտի գրադիենտ (գրադիենտոմետրեր), մագնիսական ինդուկցիա (տեսլամետրեր), մագնիսական հոսք (Վեբերմետրեր կամ հոսքաչափեր), հարկադիր ուժ։ (հարկադիրներ) , մագնիսական թափանցելիություն (մյու-մետր), մագնիսական զգայունություն (կապպա-մետր), մագնիսական մոմենտ։

Ավելի նեղ իմաստով մագնիսաչափերը մագնիսական դաշտի ուժը, ուղղությունը և գրադիենտը չափելու գործիքներ են։

Մագնիսաչափի ամենակարևոր պարամետրը նրա զգայունությունն է: Միևնույն ժամանակ, գրեթե անհնար է այս պարամետրը ձևակերպել և այն միատեսակ դարձնել բոլոր մագնիսաչափերի համար, և ոչ միայն այն պատճառով, որ մագնիսաչափերը տարբերվում են աշխատանքի սկզբունքով, այլև փոխարկիչների նախագծմամբ և ազդանշանի մշակման գործառույթով: Մագնիսաչափերի համար զգայունությունը սովորաբար նշվում է դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի մեծությամբ, որը սարքը կարող է գրանցել: Որպես կանոն, զգայունությունը չափվում է նանոտեսլա (nT) 1nT = (1E-9) T-ով:

Երկրի դաշտը մոտավորապես 35000nT է (35µT): Սա միջին արժեք է. երկրագնդի տարբեր մասերում այն ​​տատանվում է 35000nT (35µT) - 60000nT (60µT) միջակայքում: Այսպիսով, ֆերոմագնիսական օբյեկտների որոնման խնդիրն է հայտնաբերել Երկրի բնական դաշտի ֆոնի վրա ֆերոմագնիսական օբյեկտների աղավաղումների հետևանքով առաջացած դաշտի աճը:

Կան մի քանի ֆիզիկական սկզբունքներ և մագնիսաչափական գործիքների տեսակներ, որոնք հիմնված են դրանց վրա, որոնք հնարավորություն են տալիս գրանցել Երկրի մագնիսական դաշտի նվազագույն փոփոխությունները կամ ֆերոմագնիսական օբյեկտների կողմից ներմուծված աղավաղումները: Ժամանակակից մագնիսաչափերն ունեն զգայունություն 0,01nT-ից մինչև 1nT՝ կախված աշխատանքի սկզբունքից և լուծվող խնդիրների դասից:

Կան մագնիսաչափեր՝ դաշտի բնութագրերի բացարձակ արժեքները և դաշտի հարաբերական փոփոխությունները տարածության կամ ժամանակի մեջ չափելու համար: Վերջիններս կոչվում են մագնիսական վարիոմետրեր։ Մագնիսաչափերը դասակարգվում են նաև ըստ աշխատանքային պայմանների և, վերջապես, ըստ դրանց աշխատանքի հիմքում ընկած ֆիզիկական երևույթների:

Կան մագնիսաչափերի մի քանի տեսակներ, որոնք հիմնված են աշխատանքի տարբեր սկզբունքների վրա, ինչպիսիք են՝ հոսքագեյթ, մագնիտոինդուկտիվ, Հոլի էֆեկտ, մագնիսակայուն, քվանտային (պրոտոն):

Եկեք մանրամասն անդրադառնանք հոսքագծի մագնիսական դաշտի փոխարկիչներին, հաշվի առնենք դրանց շահագործման սկզբունքը, դիզայնը և չափման տեխնոլոգիան:

Երկաթի և նիկելի համաձուլվածքների բարձր մագնիսական թափանցելիության հատկությունների հայտնաբերումը հանգեցրեց հոսքի կամ հոսքի ընկալման մագնիսաչափերի ստեղծմանը, որոնց տվիչները հիմնված են հավերժական լյումինե միջուկների մագնիսական թափանցելիության ռեակցիայի վրա: Երկրի մշտական ​​մագնիսական դաշտի գործողությունը, երբ սնուցվում է փոփոխական հոսանքի միջոցով:

Fluxgate մագնիսական դաշտի փոխարկիչը կամ fluxgate-ը նախատեսված է չափելու և ցույց տալու մշտական ​​և դանդաղ փոփոխվող մագնիսական դաշտերը և դրանց գրադիենտները: Հոսքի դարպասի գործողությունը հիմնված է ֆեռոմագնիսի մագնիսական վիճակի փոփոխության վրա՝ տարբեր հաճախականության երկու մագնիսական դաշտերի ազդեցության տակ։ Կախված կիրառվող լարման մեծությունից՝ հոսքի դարպասը կարող է գործել գագաթնակետային և երկրորդ ներդաշնակության սկզբունքներով: Երկրորդ ներդաշնակության սկզբունքով աշխատող սարքերը ավելի լայն կիրառություն են ստացել(3):

Ֆերոմագնիսական զոնդերը բնութագրվում են.

Բարձր զգայունություն - չափված դաշտի տարրի նվազագույն փոփոխություն, որը սարքը կարող է գրանցել, երբ ուժային բաղադրիչը փոխվում է, զգայունություն լավագույն սարքերը 1 nT է, անկյունային մեծության համար՝ 01 վրկ;

Ճշգրիտ (0.1%) տրամաչափման հնարավորություն;

Ցածր ջերմաստիճանի գործակից՝ 0,01 նՏ/դգ-ից պակաս: Ցելսիուսը ջերմաստիճանի միջակայքում -20-ից +50 աստիճան: Ցելսիուս;

Սեփական աղմուկի ցածր մակարդակ;

Փոքր չափսերով (10-20 սմ) և քաշով (1-2 կգ չափիչ միավորով);

Ցածր էներգիայի սպառում (2).

Նկ. Նկար 1-ը սխեմատիկորեն ցույց է տալիս fluxgates-ի նախագծման որոշ տարբերակներ:

Իր ամենապարզ տարբերակում հոսքային դարպասը բաղկացած է ֆերոմագնիսական միջուկից և դրա վրա տեղադրված երկու կծիկից՝ փոփոխական հոսանքով սնվող գրգռման կծիկից և չափիչ (ազդանշանային) կծիկից։ Fluxgate միջուկը պատրաստված է բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ նյութերից: 1-ից 300 կՀց հաճախականությամբ փոփոխական լարումը գրգռման կծիկին մատակարարվում է հատուկ գեներատորից (կախված պարամետրերի մակարդակից և սարքի նպատակից): Չափված մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում միջուկը, գրգռման կծիկի հոսանքով ստեղծված H փոփոխական մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, վերամագնիսացվում է սիմետրիկ ցիկլով։ Մագնիսական դաշտի փոփոխությունը, որն առաջանում է միջուկի մագնիսացման հակադարձման հետևանքով սիմետրիկ կորի երկայնքով, ազդանշանի կծիկում առաջացնում է էմֆ, որը տատանվում է ներդաշնակ օրենքի համաձայն: Եթե ​​միևնույն ժամանակ միջուկի վրա գործում է չափված հաստատուն կամ դանդաղ փոփոխվող Ho մագնիսական դաշտ, ապա մագնիսացման հակադարձման կորը փոխում է իր չափն ու ձևը և դառնում ասիմետրիկ։ Այս դեպքում փոխվում է EMF-ի մեծությունը և ներդաշնակ կազմը ազդանշանի կծիկում: Մասնավորապես, հայտնվում են EMF-ի նույնիսկ ներդաշնակ բաղադրիչները, որոնց մեծությունը համաչափ է չափված դաշտի ուժգնությանը և որոնք բացակայում են սիմետրիկ մագնիսացման հակադարձ ցիկլի ժամանակ:

Fluxgates-ը բաժանվում են.

մեկ տարրի ձող (ա)

դիֆերենցիալ բաց միջուկով (բ)

դիֆերենցիալ փակ (օղակ) միջուկով (գ).

Դիֆերենցիալ հոսքի դարպասը (նկ. բ, գ), որպես կանոն, բաղկացած է երկու միջուկից ոլորուններով, որոնք միացված են այնպես, որ կենտ ներդաշնակ բաղադրիչները գործնականում փոխհատուցվեն: Սա հեշտացնում է չափիչ սարքավորումը և մեծացնում է fluxgate-ի զգայունությունը: Fluxgate զոնդերը բնութագրվում են մագնիսական դաշտերի նկատմամբ շատ բարձր զգայունությամբ: Նրանք ունակ են գրանցելու մագնիսական դաշտեր մինչև 10-4-10-5 Ա/մ (~10-10-10-11 Տ) ուժգնությամբ։

Ժամանակակից fluxgate նմուշները կոմպակտ են: Հոսքի դարպասի ծավալը, որով հագեցված են կենցաղային G73 մագնիսաչափերը, 1 սմ 3-ից պակաս է, իսկ G74 մագնիսաչափի եռաբաղադրիչ հոսքագիծը տեղավորվում է 15 մմ կողմ ունեցող խորանարդի մեջ:

Որպես օրինակ Նկ. Նկար 2-ը ցույց է տալիս մանրանկարչական fluxgate ձողի դիզայնը և չափերը:

Fluxgate-ի դիզայնը բավականին պարզ է և որևէ հատուկ բացատրություն չի պահանջում։ Նրա միջուկը պատրաստված է հավերժական խառնուրդից։ Այն ունի լայնական կտրվածք, որը տատանվում է իր երկարությամբ՝ փոքրանալով մոտավորապես 10 անգամ միջուկի կենտրոնական մասում, որի վրա փաթաթված են չափիչ ոլորուն և գրգռման ոլորուն։ Այս դիզայնը ապահովում է համեմատաբար կարճ երկարությամբ (30 մմ), բարձր մագնիսական թափանցելիություն (1,5x105) և միջուկի կենտրոնական մասում հագեցվածության դաշտի ուժի ցածր արժեք, ինչը հանգեցնում է փուլային և ժամանակային զգայունության բարձրացման: հոսքի դարպասը: Դրա շնորհիվ բարելավվում է նաև ելքային իմպուլսների ձևը հոսքագծի չափիչ ոլորման մեջ, ինչը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել ժամանակային-զարկերակային ազդանշանի առաջացման սխեմայի սխալները: Ստանդարտ դիզայնի հոսքագծի փոխարկիչների չափման տիրույթը ±50… ±100 A/m (±0,06…±0,126 mT) մագնիսական աղմուկի խտությունը մինչև 0,1 Հց հաճախականության տիրույթում ձողային միջուկներով 30-40 μA է: / մ (m x Hz1/2) կախված գրգռման դաշտից՝ նվազում, քանի որ վերջինս մեծանում է: Մինչև 0,5 Հց հաճախականության տիրույթում աղմուկի խտությունը 3-3,5 անգամ ավելի է: Օղակաձեւ հոսքագծերի փորձարարական ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ դրանց աղմուկի մակարդակը մի կարգով ավելի ցածր է, քան ձողային միջուկներով հոսքագծերի մակարդակը (3):

Fluxgate սենսորների միջոցով MF վեկտորի որոշման սարքեր

Fluxgate մագնիսական դաշտի փոխարկիչներ օգտագործող սարքերի շահագործման սկզբունքները քննարկվում են բազմաթիվ տեխնիկական հրապարակումներում: Հետեւաբար, որպես օրինակ, մենք կտանք շատ համառոտ նկարագրություններմի քանի նման սարքերի շահագործման սկզբունքները.

Ավտոմեքենայի նավիգատորում օգտագործվող հոսքի ուղղության ամենապարզ սենսորի դիզայնը ներկայացված է Նկ. 3

Բրինձ. Մեքենայի նավիգատորի 3 MF սենսոր. ա - նպատակակետի ազիմուտը հաշվարկելու մեթոդ. b - սենսորային սարք. b - տրանսպորտային միջոցի ուղղությունը սերվերի նկատմամբ. գ - ուղղություն դեպի հյուսիս հարաբերական նպատակակետ. r - հարաբերական ազիմուտ (նպատակակետի ազիմուտ)

Բրինձ. 4 Fluxgate նավիգատորի շահագործման սկզբունքը

Բրինձ. 5 Հոսքի դարպասի ցուցիչի ելքային լարման դիագրամներ. a - ժամը Hx > 0; b - Нx-ի համար, y > 0

Նավիգատորի սենսորը (նկ. 3) բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ նյութից պատրաստված օղակ է, որի վրա փաթաթված է գրգռման ոլորուն, իսկ երկու չափիչ ոլորուն (3) ուղղահայաց են միմյանց։

Ֆեռոմագնիսական զոնդի շահագործման սկզբունքը

Սենսորի աշխատանքի սկզբունքը հետևյալն է. եթե գրգռման ոլորուն կիրառվի փոփոխական լարում, միջուկում մագնիսական հոսքը կփոխվի, և էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի առաջացման պատճառով «ինդուկտիվ» լարում կհայտնվի ելքի վրա: չափիչ ոլորունները. Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում չափիչ ոլորունների վրա լարումը նույնպես կբացակայի, քանի որ մագնիսական հոսքի փոփոխությունն այս դեպքում հանգեցնում է միջուկի S1, S2 կետերում հակառակ բևեռականության լարումների առաջացմանը, որոնք փոխհատուցում են միմյանց: . Եթե ​​H ինտենսիվությամբ մագնիսական դաշտը կիրառվում է X չափիչ ոլորուն ուղղահայաց, ապա այն ավելանում է գրգռման մագնիսական դաշտին և մագնիսական հոսքի փոփոխությունները դառնում են ասիմետրիկ (տես 5): Արդյունքում, ելքային լարումը համաչափ է թվում մագնիսական հոսքերի տարբերության ածանցյալին:

Եթե ​​արտաքին մագնիսական դաշտը H կիրառվում է I անկյան տակ, ապա X և Y չափիչ ոլորունների վրա հայտնվում են լարումներ, որոնք համապատասխանաբար հավասար են.

Միջուկի որոշակի երկրաչափական չափումների դեպքում ապամագնիսացման գործակիցը կարող է այնքան փոքր լինել, որ երբ միջուկը դրվում է արտաքին մագնիսական դաշտում, ապամագնիսացնող դաշտը գործնականում բացակայում է: Միջուկի ընդհանուր մագնիսական դաշտը հավասար կլինի արտաքին դաշտին: Եթե ​​միջուկը գտնվում է դաշտի երկայնքով, ապա այն ընկալում է դաշտի ամբողջ արժեքը, երբ անկյան տակ ընկալում է համապատասխան բաղադրիչը։ Երբ միջուկը տեղադրվում է դաշտին ուղղահայաց, արտաքին դաշտը չի ազդում դրա վրա: Վերոնշյալ պայմանները հնարավորություն են տալիս ապահովել հոսքագծի կտրուկ ճառագայթման օրինաչափություն՝ այն հարմարեցնելով մագնիսական դաշտի բաղադրիչները և դրանց համապատասխան անկյունները չափելու համար: Fluxgates-ի տեսությունը հիմնված է Վ.Կ. Արկադիևի ուսմունքը վերջավոր չափերի ֆերոմագնիսական մարմինների մագնիսացման մասին։

Հոսքի դարպասի աշխատանքի ընդհանուր սկզբունքը նման է մագնիսական ուժեղացուցիչի աշխատանքի սկզբունքին, որի կառավարումը էլեկտրական միացումփոխարինվել է բաց մագնիսական շղթայով (3):

Ֆերոմագնիսական զոնդի տեխնոլոգիա

Ամենապարզ fluxgate մագնիսաչափը բաղկացած է գեներատորից, որը փոփոխական հոսանք է մատակարարում fluxgate սենսորին, որտեղից ազդանշանը մտնում է ֆիլտրի բջիջ, ուժեղացում-փոխակերպման ալիք և ձայնագրիչ: Սենսորը ստանում է նաև փոխհատուցման հոսանք նախնական փոխհատուցման սարքից: Fluxgate սենսորների քանակը որոշվում է սարքի նպատակներով և դիզայնով:

Կառուցվածքային առումով, fluxgate սենսորը կարող է տեղակայվել նույն փաթեթում էլեկտրոնային միացումկամ ձևավորել առանձին միավոր, որը միացված է մալուխով էլեկտրոնային միավորին: Մակերեւութային և ներքևի մագնիսաչափերի հոսքագծի սենսորները ինքնահաստատվում են: Այդ նպատակով օգտագործվում են գիմբալներ կամ էքսցենտրիկ սարքեր։ Մագնիսական գրադիոմետրերում սենսորները տեղադրվում են պտտվող ձողի վրա:

Օրինակ, եկեք վերցնենք հոսքագծի թեոդոլիտը, որը գեոդեզիական թեոդոլիտ է առանց մագնիսական մասերի, որի խողովակի վրա տեղադրված է հոսքագծի սենսոր, որը գործում է երկրորդ ներդաշնակ սխեմայի համաձայն և էլեկտրոնային միավոր՝ ձայնագրիչ: Չափումները կատարվում են զրոյական մեթոդով, երբ հոսքագծի առանցքը ուղղահայաց է երկրի դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորին, չափված կծիկի հոսանքի I = 0 ելքում: Այսպիսով, էլեկտրոնային միավորը զրոյական հոսանք է ամրացնում սենսորային առանցքի դիրքում, որը ուղղահայաց է մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորին T. երբ խողովակը և սենսորը գտնվում են հորիզոնական դիրքում, մագնիսական միջօրեականի ուղղությունը ամրագրված է, իսկ թեքությունը որոշվում է ուղղահայաց: մագնիսական միջօրեականի հարթություն.

Սենսորը կցվում է թեոդոլիտ խողովակին հատուկ կառքի վրա, որը թույլ է տալիս կարգավորել սենսորի անկյունները թեոդոլիտի օպտիկական առանցքի համեմատ:

Ֆեռոմագնիսական սենսորի առանցքը, սկզբունքորեն, չի կարող համընկնել թեոդոլիտի օպտիկական առանցքի հետ։ Աստղադիտակի վրա սենսորի դիրքը բնութագրվում է հետևյալով.

Հոսքի դարպասի երկրաչափական կենտրոնի տեղաշարժի մեծությունը խողովակի օպտիկական կենտրոնից պտտման ուղղահայաց հարթությունում օպտիկական առանցքի երկայնքով և երկայնքով և հորիզոնական հարթությունում.

Հորիզոնական և ուղղահայաց հարթություններում գտնվող անկյունները, այս անկյունները խողովակի (2) օպտիկական առանցքի հետ կազմում է հոսքագծի առանցքը:

Եկեք դիտարկենք չափման տեխնոլոգիան մեկ այլ կենցաղային մագնիսաչափի վրա, ինչպիսին է M-17-ը:

Ուղղահայաց բաղադրիչը չափելու համար հոսանքի դարպասը ուղղահայաց կողմնորոշվում է հատուկ ճոճանակով, որը տեղադրված է գիմբալ կախոցի մեջ: Վերջինս հագեցված է թրթռանքների արագ մարման համար խոնավացնող սարքով։ Fluxgate-ը միացված է չափիչ միավորին: Այն պարունակում է ձայնային գեներատոր, ենթատիրույթի անջատիչ, մագնիսական դաշտի փոխհատուցման անջատիչ, չափիչ ցուցիչ սարք։

Կենցաղային օդային մագնիսաչափերը արտադրվել են fluxgate սկզբունքով` AEM-49, AM-13, AMM-13, AST-46, AMF-21 և այլն: Աերոմագնիսաչափերում տեղադրվում են հատուկ կարդան սարքերի օգտագործմամբ չափիչ հոսքագեյթ և երկու լրացուցիչ փոխադարձ ուղղահայաց հոսքագծեր: Երկրի մագնիսական դաշտի ուժգնության դաշտերի ամբողջական վեկտորի երկայնքով: Այն տեղադրված է հատուկ գոնդոլայում և քարշակվում է օդանավի հետևում 40-50 մ երկարությամբ մալուխի վրա: Այս բլոկից ստացվող էլեկտրական ազդանշանը մալուխի միջով անցնում է օդանավի վրա տեղադրված մագնիսաչափի վահանակ, որտեղ այն ուժեղանում է: էլեկտրոնային ուժեղացուցիչ, ուղղվում եւ ընկնում է ավտոմատ փոխհատուցման սարքի եւ հատուկ ձայնագրիչի վրա։ Ժապավենի վրա, բացի դաշտի ուժգնությունից, գրանցվում են թռիչքի բարձրությունը, ժամանակի դրոշմանիշերը, ուղենիշների նշանները կամ համաժամանակյա օդային լուսանկարները: Աերոմագնիսաչափերը տեղադրվում են թեթև ինքնաթիռների կամ ուղղաթիռների վրա։ Չափման սխալները օդային մագնիսաչափերով չեն գերազանցում 20 նՏ:

Fluxgate սարքերը չափում են հարաբերական փոփոխությունները մագնիսական դաշտի ցանկացած բաղադրիչում: Մագնիսաչափերի զգայունությունը կախված է հոսքագծի տեսակից և չափվում է մի քանի nT-ից մինչև 200 nT:

Մագնիսական հետախուզական զոնդերը լայնորեն կիրառվում են հետազոտության տարբեր ոլորտներում՝ ինչպես երկրակեղևում, այնպես էլ տիեզերական հետազոտությունների համար։

Fluxgate զոնդերը օգտագործվում են գետնի հետազոտության սարքերում (զոնդը տեղադրված է գիմբալում, թեոդոլիտ աստղադիտակի վրա), հորատանցքերի մագնիսաչափության մեջ՝ հորատման անցքերի ուղղությունը, ապարների մագնիսական զգայունությունը և ներքին դաշտի բաղադրիչները հորատանցքի առանցքի երկայնքով վերահսկելու համար, Օդային երկրաֆիզիկական կայաններում, Երկրի արհեստական ​​արբանյակների ավտոմատ կողմնորոշման համար, միջազգային տիեզերակայաններում, ինչպես նաև մակերևութային թերությունների հայտնաբերման մագնիսական թերությունների հայտնաբերման, գլորված և եռակցված խողովակների որակի վերահսկման, երկաթուղային գծերի ախտորոշման և այլն: (1).

Օգտագործված գրականության ցանկ

magnetometer fluxgate probe

1 Գերշանոկ Լ.Ա. Մագնիսական հետախուզում. Դասագիրք / Պերմ: Պերմի պետական ​​համալսարան, 2006 թ. 364 էջ.

2. Լադիշկին Ա.Վ., Պոպովա Ա.Ա., Սեմակով Ն.Ն. Վեկտորային մագնիսական չափումներ հոսքային թեոդոլիտներով. Մեթոդական ձեռնարկ / Նովոսիբիրսկ:

3. Երկրաֆիզիկական հետազոտության մեթոդներ // մագնիսական հետախուզում // ֆերոմագնիսական մագնիսաչափեր / նյութեր ինտերնետից

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Փոփոխական և հաստատուն մագնիսական դաշտում նյութերի մագնիսական հատկությունների չափման տեխնիկա՝ մագնիսական հեղուկի օրինակով։ Չափիչ կծիկի շրջադարձերով անցնող մագնիսական հոսքի փոփոխության ուսումնասիրություն, երբ նմուշով տարան արագորեն հանվում է դրանից:

լաբորատոր աշխատանք, ավելացվել է 26.08.2009թ


Չափումներ դանդաղ փոփոխվող արտաքին մագնիսական դաշտի ռեժիմում: Չափիչ տեղադրման տարրերի հիմնավորումը և հաշվարկը. Մագնիսացման հակադարձում փակ մագնիսական շղթայում: Մագնիսական ինդուկցիայի չափման համակարգի պահանջները. Մագնիսացման և կառավարման միավոր:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 29.03.2015թ


Մագնիսական դաշտի դրսևորումները, այն բնութագրող պարամետրերը. Ֆեռոմագնիսական (փափուկ և կոշտ մագնիսական) նյութերի առանձնահատկությունները. Կիրխհոֆի և Օհմի օրենքները մագնիսական սխեմաների համար DC, դրանց հաշվարկման սկզբունքը, դրանց անալոգիան էլեկտրական սխեմաների հետ։

թեստ, ավելացվել է 10/10/2010


Մագնիսական զգայունության չափման ինդուկտիվ-հաճախական մեթոդի էությունը և Etalon-1B տեղադրման գործառնական սկզբունքը: Զարգացում ծրագրային ապահովումզգայունության կորերի ավտոմատ գրանցման համար: Hall-ի էֆեկտի մագնիսական դաշտի սենսորի չափորոշում:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 18.06.2015թ


Մագնիսական դաշտի բնութագրերը և դրանում տեղի ունեցող երևույթները: Հոսանքների, ուղղակի հոսանքի դաշտի և շրջանաձև հոսանքի փոխազդեցություն: Մագնիսական դաշտերի սուպերպոզիցիա. Մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի շրջանառություն: Մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը շարժվող հոսանքների և լիցքերի վրա:

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 02/12/2014 թ


Պիտակի մագնիսական դաշտի առկայության և ուղղության որոշում: Մշտական ​​մագնիսական դաշտի ստեղծում, որը փոխհատուցում է մշտական ​​արտաքին մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը: Սարքի լիցքաթափման միավորի սխեմատիկ դիագրամ: Պահպանման հզորության լիցքաթափման որոշում:

լաբորատոր աշխատանք, ավելացվել է 18.06.2015թ


Երկրի գեոմագնիսական դաշտը. Մագնիսական անոմալիաների պատճառները. Երկրի լարվածության վեկտորի ուղղությունը. Տեխնածին և մարդածին ոլորտները. Մագնիսական դաշտի բաշխում օդային էլեկտրահաղորդման գծերի մոտ: Մագնիսական դաշտերի ազդեցությունը բուսական և կենդանական աշխարհի վրա.

դասընթացի աշխատանք, ավելացվել է 19.09.2012թ


Հայեցակարգը և ֆունկցիոնալ առանձնահատկությունները մագնիսական նախուտեստներփոփոխական հոսանք, դրանց նպատակներն ու նշանակությունը։ Նախագծերի դիզայնը և շահագործման սկզբունքը, դրանց սորտերը՝ շրջելի և անշրջելի: Մագնիսական մեկնարկիչների հիմնական շարքը, բնութագրերը՝ PME, PMA, PM12:

վերացական, ավելացվել է 27.10.2013թ


Մագնիսական հոսքի քվանտացում: Գերհաղորդականության թերմոդինամիկական տեսություն. Ջոզեֆսոնի էֆեկտը որպես գերհաղորդիչ քվանտային երեւույթ։ Գերհաղորդիչ քվանտային միջամտության դետեկտորներ, դրանց կիրառությունները: Թույլ մագնիսական դաշտերը չափող սարք։

թեստ, ավելացվել է 02/09/2012


Մագնիսական դաշտի էության ուսումնասիրություն, որն առաջանում է շարժվող էլեկտրական լիցքերով։ Մագնիսական գծերի առանձնահատկությունները - մագնիսական ուժերի ազդեցության տակ ձևավորված ուրվագծեր: Մագնիսական ինդուկցիայի նշաններ - մագնիսական դաշտը բնութագրող արժեք:

ՌՍՖՍՀ միության կախման մեջ, վկայականներ ներկայացված 23 Լ 111.1971689631126-25 լ. 6 01 33/00 բ 01 3/08 ՈՒԳԸ Նախարարների խորհրդի գյուտերի և հայտնագործությունների հայտ-պետական ​​հանձնաժողովի միավորմամբ Հրապարակումների առաջնահերթություն 10,711.193, Տեղեկագիր 838 (088 և տպագրված գրություններ 2 բ. ՀՊ. 1 Հեղինակ. Գյուտ G. Semevo Դիմորդ ROZOND MAGNETOMETER ) Սրտի մագնիսական դաշտը մեկ համապատասխան Գյուտը վերաբերում է մագնիսական չափումների սարքերին և նախատեսված է մագնիսական դաշտի պարամետրերի չափման համար՝ դրանց մասին տեղեկատվության տրամադրմամբ մուտքային ոլորուն և դրական ոլորուն հետադարձ կապ, լայնաշերտ ուժեղացուցիչ, որի մուտքերին միացված են այս ոլորունները, թվային հաճախականության հաշվիչ, որը միացված է լայնաշերտ ուժեղացուցիչի ելքին։ Ֆեռոմագնիսական միջուկը ոլորուններով և լայնաշերտ ուժեղացուցիչով կազմում են ինքնահոս տատանվող տատանվող տատանումների հաճախականությունը, որը որոշվում է ֆերոմագնիսական միջուկով ոլորման ինդուկտիվությամբ, որը հանդիսանում է միջուկի թափանցելիության ֆունկցիան: իր հերթին, արտաքին չափված մագնիսական դաշտի ուժի ֆունկցիան է: Քանի որ ինդուկտիվությունը մեծանում է չափված դաշտի ազդեցությամբ, ինքնաթրթռիչի տատանումների հաճախականությունը փոխվում է, և ըստ թվային ելքով հաճախականության հաշվիչի՝ գնահատվում է մագնիսական դաշտի չափված ուժը մագնիսաչափ այն է, որ երբ միջուկը ենթարկվում է չափված մագնիսական դաշտերին (դրական և բացասական VP մագնիսական դաշտի ուժգնությունը տարբեր մեծություններ են), հիստերեզի դիագրամում B-ում տեղի է ունենում սկզբնական աշխատանքային կետի տեղաշարժ (համապատասխանաբար, նախնական թափանցելիության անվանումը): միջուկը հանգեցնում է չափումների ճշգրտությանը, քանի որ հաճախականության հաշվիչի տարբեր ցուցանիշները համապատասխանում են նույն ինտենսիվության արժեքին: Այն փաստը, որ մագնիսաչափը հագեցած է լրացուցիչ ոլորունով և միաբևեռ իմպուլսային գեներատորով, որին միացված է ֆերոմագնիսական միջուկի վրա տեղադրված լրացուցիչ ոլորուն: Առաջարկվող մագնիսաչափի սխեման ներկայացված է գծագրում ոլորուններով՝ մուտք 2, հավելյալ 20 3 և ոլորուն 4 դրական արձագանք՝ լայնաշերտ ուժեղացուցիչ 5, որի մուտքերին միացված են 2 և 3 ոլորունները, թվային հաճախականության հաշվիչ b, միացված է լայնաշերտ ուժեղացուցիչի ելքին և գեներատոր 25 7։ միաբևեռ իմպուլսներ, որոնց ելքը միացված է լրացուցիչ ոլորուն 1-ին մուտքային ոլորուն 2-ով, ինքնահոս տատանվող գեներատորի մի մասն է, որը ձևավորվում է 0 լայնաշերտ ուժեղացուցիչով 5, իսկ 393704-ը՝ դրական հետադարձ կապով: 4. -1, ինքնահոս տատանվող տատանվող հաճախականությունը չափվում է թվային հաճախականության հաշվիչի միջոցով, սկզբնական աշխատանքային կետի կայունացման համար, գեներատոր 7-ից միաբևեռ իմպուլսները պարբերաբար անցնում են լրացուցիչ ոլորուն 8-ի միջով, ստեղծելով իմպուլսային մագնիսական: դաշտի ուժգնությունը, որը գերազանցում է միջուկի տեխնիկական հագեցվածության արժեքը 1: Միջուկի պարբերական մագնիսացման շնորհիվ սկզբնական աշխատանքային կետը պարբերաբար հասցվում է նույնին սկզբնական վիճակ, որը համապատասխանում է մագնիսական ինդուկցիայի մնացորդային արժեքին միջուկի 1-ի սահմանափակող հիստերեզի հանգույցի երկայնքով: 15 7-րդ գեներատորից իմպուլսների կրկնության ժամկետը գերազանցում է հաճախականության հաշվիչի b տեւողությունը, ուստի իմպուլսների գործողությունը չի ազդում չափման արդյունքի վրա: Այսպիսով, լրացուցիչ ոլորուն 3 և միաբևեռ իմպուլսային գեներատոր 7-ի ներդրումը, որի ելքը միացված է այս ոլորուն, մեծացնում է մագնիսական դաշտի ուժի չափման ճշգրտությունը նախնական աշխատանքային կետի կայունացման պատճառով: Գյուտի առարկան՝ հոսքագծային մագնիսաչափ, որը պարունակում է ֆերոմագնիսական միջուկ, մուտքային ոլորուն, հետադարձ կապի ոլորուն, լայնաշերտ ուժեղացուցիչ և թվային ելքով հաճախականության հաշվիչ, որը բնութագրվում է նրանով, որ մագնիսական դաշտի ուժգնությունը չափելու ճշգրտությունը մեծացնելու համար. միաբևեռ իմպուլսային գեներատոր է ներմուծվում դրա ելքին միաբևեռ իմպուլսային գեներատորով, որը տեղադրված է ֆերոմագնիսական միջուկի վրա, ԽՍՀՄ բացահայտումների և բացահայտումների կոմիտեի Նախարարների խորհրդի շրջանառություն, Ռաուշսկայա, 4/5: , մակագրություն Կազմել է Վ. Սեմենովը Տեխրեդ Ա. Կամիշնիկովա Արվեստի պետական ​​գործերի 879 հրատարակություն Մոսկվա, Ժ, Տիպոգրաֆնի, Սապունովա պողոտա ռեկտորներ՝ Լ. Ցարկով և Է. Բլումին։

Հայտ

Վ.Գ.Սեմենով

IPC / Պիտակներ

Հղման կոդը

Fluxgate մագնիսաչափ

Նմանատիպ արտոնագրեր

Նախատեսված է երեք ալիքի համար։ Ցույց տալով 17 լուսադիոդներ՝ ալիքների քանակին հավասար քանակությամբ, տեղադրված են լուսային էկրանին: Սարքը գործում է հետևյալ կերպ, երբ հոսանք է հոսում ստատորի ոլորուն միջով, zener diode 4-ի ելքի վրա հայտնվում է se 5 ment (կամուրջ), որի ելքային լարումը համաչափ է 30 40 45 50 «Անընդունելի» շեղմանը: Տրված արժեքի կիսաալիքային իմպուլսների 55 10 15 ռիա (որոշվում է զեներ դիոդով 4 Այս լարումը մատակարարվում է ջերմամեկուսիչ ձողի ջերմաստիճանի նկատմամբ որոշակի բազային արժեքից): Մակարդակի սահմանափակիչները, որոնք պատրաստված են, օրինակ, 12-14 թրիստորների տեսքով, յուրաքանչյուրը կարգավորվում է որոշակի շեմային անջատիչ լարման վրա, երբ հասնում է այս կամ այն ​​շեմին, սահմանափակիչը...

Երկու չափիչ ոլորուն: միացված է շարքով և հաշվիչով: փաթաթվել միջուկին ամենամոտ գտնվող առաջին շերտով, որոնցից առաջինը գտնվում է միջուկի մեկ լծի վրա, երկրորդը` միջուկի ձողի վրա, բեռների վրա լարումը չափելու չափիչ ոլորուն գտնվում է երկրորդի վրա, ազատ, լծի վրա. Հիմնական բանաձևի սահմանափակող և տարբերակիչ մասերում ներկայացված հատկանիշների հավաքածուն թույլ է տալիս հասնել սահմանված նպատակին: Հայտնի լուծումների շարքում այս հատկանիշների հավաքածուն չի գտնվել, որի հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ առաջարկվող սարքը զգալի տարբերություններ ունի: մատակարարված տրանսֆորմատորային բեռներին; Ֆաք 2...

Մեթոդը պարզեցնում է չափումը, երբ վերարտադրվում է միաբևեռ ալիքի ժամանումը տրանսֆորմատորի բարձր լարման ոլորուն մեկ փուլով: Սա ձեռք է բերվում հետազոտվող գեներատորի անջատմամբ տրանսֆորմատորի ցածր լարման ոլորունից և հակադիր բևեռականության երկբևեռ իմպուլսներից: կիրառվում են նշված գեներատորի ստատորի ոլորման երկու փուլերի վրա և գրանցում են գեներատորի ռոտորի ոլորուն առաջացած 25 լարումը, երբ ենթարկվում է գերլարման ալիքի ոլորման և՛ մեկ, և՛ երկու փուլերի վրա բարձր լարմանՏրանսֆորմատոր, որը միացված է ըստ T սխեմայի, Միրոնով ակազ 849.3 ԾՆԻ Տպագրություն 755 Նախարարությունների խորհրդի նիստի և Օտկրիտյուշսկայա ամբարտակ, 45 Izd 406 պետական ​​\u200b\u200bպատկերների գործերի համար Moscow, Zh, R PodpisnoSSSRIG, Printing house. երկու եզրակացությունների վրա...

Այս տեսակի մագնիսաչափերում մագնիսական զգայուն տարրը հոսքի դարպասն է, որը բաղկացած է երկու բարակ և երկար ձողերից, որոնք պատրաստված են հավերժական խառնուրդից (երկաթ-նիկելի համաձուլվածք՝ փափուկ մագնիսական ֆերոմագնիս), որի վրա առաջնային հուզիչ ոլորուն փաթաթված է հակառակ ուղղությամբ։ . Բացի այդ, երկու միջուկներն էլ՝ առաջնային ոլորման հետ միասին, ծածկված են երկրորդական (չափիչ) ոլորունով (նկ. 4.4ա): Փափուկ մագնիսական ֆերոմագնիսները բնութագրվում են նրանով, որ նրանց համար հիստերեզի օղակն այնքան նեղ է, որ այն կարելի է դիտարկել որպես մեկ կոր (նկ. 4.4բ): Fluxgate-ի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է. Արտաքին աղբյուրի միջոցով հոսանք ամենից հաճախ 400 Հց հաճախականությամբ անցնում է առաջնային (հետաքրքիր) ոլորուն: Եթե ​​չկա արտաքին մագնիսական դաշտ, ապա միջուկների սկզբնական մագնիսացումը զրո է։ Երբ յուրաքանչյուր կիսաշրջանում հաճախականության հոսանք է անցնում, միջուկներում ինդուկցիոն իմպուլսները ուղղվում են հակառակ ուղղությամբ և փոխհատուցում են միմյանց (նկ. 4.4բ): Հետևաբար, ժամանակի յուրաքանչյուր պահին միջուկներին ամենամոտ տարածության մեջ ընդհանուր ինդուկցիան զրո է, և ազդանշանը չի առաջանում չափիչ ոլորունում, այսինքն. նույնպես զրո է։ Երբ յուրաքանչյուր կիսաշրջանում հայտնվում է արտաքին T դաշտ (որը պետք է չափվի), այս դաշտը համընկնում է միջուկներից մեկի ինդուկցիայի հետ, իսկ մյուս միջուկի ինդուկցիան ուղղված է հակառակ ուղղությամբ, ինչը համարժեք է տեղաշարժի։ միջուկների ինդուկցիայում: Ընդհանուր (ընդհանուր B) ինդուկցիան միջուկների մոտ տարածության մեջ, գումարվելով, կազմում է փոփոխական մագնիսական հոսք, որը փոխվում է 2 հաճախականությամբ (նկ. 4.2. բ): Այս հոսքը էլեկտրական ազդանշան է առաջացնում չափիչ ոլորուն մեջ 2 հաճախականությամբ և ամպլիտուդով, որը համաչափ է ոլորուններում ինդուկցիայի «տեղաշարժին»՝ արտաքին մագնիսացնող դաշտը T:

Այս դաշտը չափելու համար անհրաժեշտ է միայն ընտրել 2 (800 Հց) հաճախականությամբ ազդանշան՝ օգտագործելով զտիչ (F), ուժեղացնել այն ուժեղացուցիչով (U), որոշել դաշտի (փուլի) նշանը փուլային զգայուն դետեկտորով։ (PSD) և չափել դրա ամպլիտուդը մետրով (I): Այս դեպքում ազդանշանի ամպլիտուդը չափող սարքը կարող է տրամաչափվել մագնիսական դաշտի ուժգնության կամ ինդուկցիայի միավորներով: Նման հոսքային դարպասը կոչվում է «երկրորդ ներդաշնակ տիպի հոսքի դարպաս»: Մագնիսական հետազոտությունների համար նման հոսքագծի օգտակար առանձնահատկությունն այն է, որ այն կարող է չափել մագնիսական դաշտի ուժի բաղադրիչը, որն ուղղված է զոնդի առանցքի երկայնքով: Այսինքն, եթե T դաշտն ուղղված է միջուկներին ուղղահայաց, ապա ոլորուններում ինդուկցիայի «տեղաշարժ» չի լինի և

Բրինձ. 4.4. Երկրորդ ներդաշնակ տիպի հոսքային մագնիսաչափի գործառնական սկզբունքը:

երկրորդական ոլորուն ազդանշան չի լինի: Այս հատկանիշը հնարավորություն է տալիս իրականացնել մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի այսպես կոչված բաղադրիչ չափումներ (այսինքն՝ առանցքների երկայնքով երեք բաղադրիչների չափումներ), ինչը մեթոդի առավելություններից է։ Մեթոդի թերությունը սարքի զրոյական օֆսեթի առկայությունն է, որը, նույնիսկ սարքի 1 նՏ բարձր զգայունության շեմի դեպքում, թույլ չի տալիս չափումներ կատարել բարձր ճշգրտությամբ: Fluxgate-ն ունի նաև այլ անվանումներ՝ մագնիսական հագեցվածության զոնդ, մագնիսական մոդուլյացիայի սենսոր (MMD): Արտասահմանյան գրականության մեջ այն կոչվում է flux - date (flux gate) - հոսք-անցնող: Այս սկզբունքի վրա են հիմնված օդային մագնիսաչափերը (AMF-21, AMM-13 և այլն) և ցամաքային մագնիսաչափերը (M-17, M-29), որոնք օգտագործվել են 30-ական թվականներից մինչև 80-ականների վերջը։ Ներկայումս այս սկզբունքով օգտագործվում են հորատանցքերի մագնիսաչափեր (TSMK-30, KSP-38 և այլն):

Պրոտոնային մագնիսաչափեր.

Պրոտոնային մագնիսաչափն առաջին անգամ մշակվել է 1953 թվականին Մ.Պակարդի և Ռ.Վարիանի կողմից (ԱՄՆ), իսկ ԽՍՀՄ-ում՝ 1957 թվականին՝ Ա. J. Rotstein և V. S. Tsirel: Այս մագնիսաչափերը հիմնված են պրոտոնների՝ ջրածնի ատոմի միջուկների ազատ միջուկային առաջացման սկզբունքի վրա։ Պրոտոնը, որպես շարժվող, պտտվող լիցքավորված մասնիկ, ունի որոշակի անկյունային իմպուլս (սպին) rև մագնիսական մոմենտը պրոտոնի մագնիսական դաշտը նման է մասնիկի պտտման առանցքի երկայնքով կողմնորոշված ​​ձողային մագնիսի դաշտին: Պրոտոնը, ինչպես մագնիսը, ձգտում է իր մագնիսական առանցքը հաստատել Երկրի մագնիսական դաշտի ուղղությամբ (ինչպես կողմնացույցի մագնիսական ասեղը), և գիրոսկոպի հատկությունը (վերևում) խանգարում է դրան։ Հետևաբար, պրոտոնի պտտման առանցքը (և մագնիսական պահը) սկսում է նկարագրել արտաքին մագնիսական դաշտի վեկտորի ուղղության շուրջ կոնաձև մակերեսները։ T VN. (նկ. 4.5, ա): Այս շարժումը կոչվում է պրեսեսիա: Պրեցեսիան կոչվում է ազատ, եթե այն տեղի է ունենում առանց պրոտոնային համակարգի վրա ազդող արտաքին ուժերի։

Բրինձ. 4.5. Միջուկային պրոտոնային մագնիսաչափերի աշխատանքի սկզբունքը.

Տեսականորեն հաստատվել և փորձնականորեն հաստատվել է, որ մագնիսական դաշտում պրոտոնների ազատ առաջացման հաճախականությունն ուղիղ համեմատական ​​է ինտենսիվության վեկտորի մեծությանը։ T VN. արտաքին մագնիսական դաշտը և կապված է դրա հետ պարզ առնչությամբ, որը կոչվում է Լարմորի հավասարություն՝ f=( Որտեղ = p/- պրոտոնի գիրոմագնիսական հարաբերակցությունը, այսինքն. նրա մեխանիկական ոլորող մոմենտ p-ի հարաբերակցությունը մագնիսական մոմենտին: Քանի որ հաստատուն արժեքը որոշվում է շատ բարձր ճշգրտությամբ (10-6 կարգի հարաբերական սխալ) և կախված չէ որևէ արտաքին գործոններից (ջերմաստիճան, ճնշում և այլն), այս մեթոդով չափման արդյունքները բնութագրվում են շատ բարձր ճշգրտությամբ։ և կայունություն։

Տարբեր պրոտոնների մագնիսական մոմենտները կողմնորոշված ​​են հակազուգահեռաբար, հետևաբար, նորմալ վիճակում մասնիկների ջերմային բախումների պատճառով առանձին պրոտոնների մագնիսական մոմենտները կողմնորոշվում են քաոսային, և դրանց ընդհանուր մագնիսական մոմենտը մոտ է զրոյին։ Հետևաբար, հատուկ մեթոդներ են օգտագործվում աշխատանքային նյութը բևեռացնելու համար, այսինքն՝ կողմնորոշվում են տարրական մասնիկների՝ պրոտոնների մագնիսական պահերը։ Մագնիսական դաշտը չափելու համար առավել հարմար է օգտագործել ամենապարզ ատոմային միջուկները՝ պրոտոնները, քանի որ դրանք հեղուկներում տալիս են ամենասուր և ինտենսիվ ռեզոնանսը: Մագնիսական չափիչ փոխարկիչը (MIT) պրոտոն պարունակող հեղուկով (սովորաբար մաքրված կերոսին) անոթ է, որը տեղադրված է մետաղալարով կծիկի մեջ (նկ. 4.5 բ): Եթե ​​MIP ոլորուն միջով անցնում է ուժեղ էլեկտրական հոսանք՝ կծիկի առանցքի ուղղությամբ ստեղծելով մոտ 100 Oe ուժգնությամբ NC մագնիսական դաշտ (կապակցիչը միացված է սնուցման աղբյուրին), ապա NC դաշտի ազդեցության տակ։ Գործող նյութի մագնիսական բևեռացումը տեղի է ունենում - դրանում պարունակվող շատ պրոտոններ ձեռք կբերեն մագնիսական մոմենտի ուղղությունը մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի ուղղությամբ H k հոսանքի կտրուկ անջատումից հետո (անջատիչը միացված է հաճախականության հաշվիչին ), պրոտոնները կսկսեն հետևողական կերպով առաջանալ արտաքին մագնիսական դաշտի ուժգնության վեկտորի շուրջ Տ, դրդելով E.M.F-ը նույն ոլորուն կծիկում: պրեցեսիոն հաճախականությամբ։ Մի քանի վայրկյան հետո պրեցեսիան մարում է մասնիկների ջերմային բախման և պրոտոնի պրեցեսիայի համաֆազի կորստի պատճառով, բայց այս ժամանակը բավական է ազդանշանը փոխակերպելու և այն որոշելու համար։ հաճախականությունըՍարքի հաճախականության ելքը ապահովում է չափումների արդյունքները թվային տեսքով գրանցելու հնարավորություն: Պրոտոնային մագնիսաչափերում ազատ պեցեսիայի ազդանշանի հաճախականությունը չափելու հիմնական մեթոդը ֆիքսված ժամանակային ընդմիջման ընթացքում պրեցեսիայի ժամանակաշրջանների (ազդանշանների) քանակի հաշվման մեթոդն է, որը որոշվում է հատուկ քվարցային տատանումների հղման հաճախականության ժամանակաշրջաններով: Ընթերցումների ձայնագրումը կարող է իրականացվել տարբեր սարքերանալոգային ձայնագրիչ (կամ ֆոտոօսցիլոսկոպ); թվային տպագրական սարք; թվային դակիչ կամ մագնիսական ձայնագրիչ և այլն: դ. Երբեմն, հարմարության համար, նրանք ուղղակիորեն գրանցում են ոչ թե միջուկային պրեցեսիոն ազդանշանի հաճախականությունը, այլ պրեցեսիայի ազդանշանների հաճախականության և հատուկ քվարցային տատանվող հաճախականության միջև ձևավորված հարվածների հաճախականությունը. f b = f c – f քառ. gԱյս մեթոդը ապահովում է հաճախականության չափումների ավելի մեծ ճշգրտություն, բայց շատ հարմար չէ դրանց ավտոմատացման համար: Դուք կարող եք հակառակն անել՝ տրամադրեք հղման հաճախականության ժամանակաշրջանների հաշվարկ միջուկային առաջացման ազդանշանների ֆիքսված քանակի համար: Այս դեպքում ստացվում է թվային արդյունք, որը հակադարձ համեմատական ​​է դաշտի ինդուկցիայի, որը թույլ չի տալիս ուղիղ ընթերցել մագնիսական ինդուկցիայի միավորներով, ինչպես նախորդ դեպքում։ Բայց ներս այս մեթոդըՀաճախականության բազմապատկիչի կարիք չկա, որն անհրաժեշտ է ուղղակի ընթերցումների համար։ Միջուկային-պրոտոնային մագնիսաչափերի վերջին փոփոխությունները օգտագործում են դինամիկ բևեռացման մեթոդը։ Մեթոդի մեջ միջուկների դինամիկ բևեռացումօգտագործված Overhauser էֆեկտ, որը կայանում է նրանում, որ միջուկային սպինների էլեկտրոնի սպինների հետ ուժեղ փոխազդեցությամբ որոշ նյութերում հնարավոր է ստեղծել մեկ սպին համակարգի լրացուցիչ բևեռացում, օրինակ՝ միջուկային, մյուսի բևեռացման պատճառով, օրինակ՝ էլեկտրոնային։ Աշխատանքային նյութը հուզվում է էլեկտրոնային ռեզոնանսային հաճախականությամբ՝ օգտագործելով ռադիոհաճախականության դաշտը (մոտ 56 ՄՀց), և էներգիայի փոխանցումը պրոտոններին տեղի է ունենում ներքին փոխազդեցությունների պատճառով: Գոյություն ունի նյութերի դաս, որոնց դեպքում այս երեւույթը կարող է առաջանալ։ Դրանք ներառում են ամոնիակում նատրիումի լուծույթները, հիդրազինային շարքի մի շարք ազատ կայուն ռադիկալների օրգանական հեղուկների լուծույթները (մասնավորապես՝ դիֆենիլ-պիկրիլհիդրոսիլ), ինչպես նաև ազատ ռադիկալի դիսուլֆոնատ պիրօքսիլամինի (Ֆրեմի աղ) ջրային և բենզոլային լուծույթները և որոշ այլ արմատականներ: Թվարկված լուծումները թույլ են տալիս դիտել դինամիկ բևեռացում թույլ մագնիսական դաշտերում, այդ թվում՝ Երկրի մագնիսական դաշտում։ Դինամիկ բևեռացման մեթոդը թույլ է տալիս նվազեցնել չափման ցիկլի տևողությունը, ինչպես նաև չափումներ կատարել բևեռացման գործընթացի հետ միաժամանակ: Մեթոդի թերությունները ներառում են աշխատանքային նյութերի որոշ տեսակների փխրունությունը, ինչը անհարմարություններ է ստեղծում արտադրության մագնիսական հետազոտությունների ժամանակ: Կենցաղային պրոտոնային մագնիսաչափ MMP-203M և aeromagiitometers MMV-215 կառուցվել են միջուկների դինամիկ բևեռացման մեթոդով։ Կանադական Geotech ընկերությունը այս սկզբունքով մշակել է ուղղահայաց օդային մագնիսաչափ-գրադիոմետր GRAD-1՝ յուրաքանչյուր սենսորի համար 0,01 նՏ և գրադիենտ չափումների համար 0,025 նՏ/մ զգայունությամբ: Պրոտոնային մագնիսաչափերն ունեն բարձր ճշգրտություն (1 nT), կայուն աշխատանք, բարձր արտադրողականություն, չեն պահանջում հարթեցում և քիչ զգայուն են չափման ընթացքում սարքի օպտիմալ կողմնորոշումից շեղումների նկատմամբ: Ներկայումս սրանք ամենաշատ օգտագործվող սարքերն են վերգետնյա հետազոտություններ կատարելիս (MMP-203M, MINIMAG), աերոմագնիսական (MMS-213, MMS-214) և հիդրոմագնիսական (APM-3, MPM-3) հետազոտություններ, ինչպես նաև հորատանցքերի մագնիսական չափումներ: (MSP -2): Դաշտային պրոտոնային մագնիսաչափերը MMP-203, MMP-203M, MINIMAG կառուցվածքայինորեն պատրաստված են երկու առանձին բլոկների տեսքով՝ մագնիսական չափիչ փոխարկիչ (սենսոր) և չափիչ վահանակ: Պրոտոնի (միջուկային) մագնիսաչափի սենսորը սովորաբար օրգանական ապակուց պատրաստված գլանաձև տարա է՝ պրոտոններ պարունակող հեղուկով (ջրի և ալկոհոլի խառնուրդ, կերոսին, Ֆրեմի աղի լուծույթ և այլն)։ Նավը տեղադրվում է ակնկալվող ազդանշանի հաճախականությամբ ռեզոնանսով կարգավորվող բազմապտույտ կծիկի մեջ: Այս կծիկը օգտագործվում է ինչպես գրգռման (բևեռացման), այնպես էլ որոշակի հաճախականության EMF-ի տեսքով ազդանշան գրանցելու համար (կծիկի այս գործառույթները ժամանակին առանձնացված են):

Քվանտային մագնիսաչափեր.

Ըստ հաստատված արդյունաբերության (երկրաբանական և երկրաֆիզիկական) տերմինաբանության՝ օպտիկական պոմպային սկզբունքով աշխատող մագնիսաչափերը կոչվում են քվանտ, թեև ըստ միջազգային տերմինաբանության՝ քվանտային մագնիսաչափերի խումբը շատ ավելի լայն է։ Օպտիկական մղման սկզբունքի վրա հիմնված մագնիսաչափերը հիմնված են աշխատանքային նյութի ատոմների մագնիսական պահերի փոխազդեցության վրա (զույգեր ալկալիական մետաղներ- Na, K, Rb, Cz կամ իներտ գազեր He, Ar, Kr և այլն) արտաքին մագնիսական դաշտով (Զեմանի էֆեկտ): Զեմանի էֆեկտի էությունն այն է, որ մագնիսական դաշտում տեղակայված հեղուկ, գազային և գոլորշի նյութերի ատոմների էներգիայի մակարդակները բաժանվում են մի քանի ենթամակարդակների: F արտանետման կամ կլանման հաճախականությունը (Հց-ով) էլեկտրոնի մի ենթամակարդակից մյուսին անցնելու ժամանակ որոշվում է. = ( բ/ժ) T VN,(3.23) որտեղ Բ- Բոր մագնետոն (էլեկտրոնի մագնիսական պահ); հ- Պլանկի հաստատունը (համաչափության գործակիցը էներգիայի քվանտի և ցիկլային հաճախականությունդրա ճառագայթումը), T VN- արտաքին մագնիսական դաշտի ուժը. Բանաձևից (3.23) պարզ է դառնում, որ եթե էլեկտրոնի մի ենթամակարդակից մյուսը անցման ժամանակ չափենք ճառագայթման հաճախականությունը, կարող ենք որոշել դաշտի արժեքը։ T VN.Բայց գրեթե անհնար է դիտարկել առանձին ատոմների անցումը Զեմանի մի մակարդակից մյուսը: Անհրաժեշտ է հասնել բազմաթիվ ատոմների համակարգված գրգռման և բոլորի հետագա անցմանը միանգամից չգրգռված վիճակի: Սա ձեռք է բերվում օգտագործելով օպտիկական պոմպային սկզբունքը: Սխեմատիկորեն ատոմների օպտիկական մղման կամ օպտիկական կողմնորոշման սկզբունքը հետևյալն է (նկ. 4.6. Արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցությամբ). T VNԶեմանի էֆեկտի համաձայն, ատոմների էներգիայի մակարդակները բաժանվում են A, B, C ենթամակարդակների (նկ. 4.6ա): Հետևաբար, B ենթամակարդակի գերակշռող պոպուլյացիան ապահովվում է աշխատանքային նյութը լույսով ճառագայթելով, որի մեջ չկա B սպեկտրային գիծ: Այնուհետև, ըստ քվանտային ֆիզիկայի օրենքների, B-ից C անցումը արգելվում է (անհնար է), A-ից: C-ին հնարավոր է, C-ից A-ին և B-ին հավասարապես հավանական է: Աստիճանաբար (Նկար 4.6 բ - դ) ատոմները կգնան B վիճակի։ Լույսի կլանումը կավարտվի, նյութը մագնիսականորեն բևեռացվի (ատոմների մագնիսական մոմենտների հավասար բևեռացում)։ Արեգակի սպեկտրալ գիծը զտելը ձեռք է բերվում մոնոխրոմատիկ լույսի շրջանաձև բևեռացման միջոցով: Օպտիկական մղման ժամանակ ազդանշանի հայտնաբերումն իրականացվում է հաղորդվող լույսի ինտենսիվության փոփոխությամբ: Լրացուցիչ ռադիոհաճախականության մագնիսական դաշտի ենթարկվելիս (որն ուժեղացնում է բնակչության հավասարեցումը), աշխատանքային նյութի թափանցիկությունը նվազում է, ինչը գրանցվում է ֆոտոխցիկով էլեկտրական ազդանշանի տեսքով:

Նվազագույն լույսը դիտվում է, երբ ռադիո դաշտի հաճախականությունը (f P) համապատասխանում է ռեզոնանսային անցման շրջանաձև հաճախականությանը. = 2 = *T VN, (3.24) որտեղ է էլեկտրոնի գիրոմագնիսական հարաբերակցությունը: Հեշտ է նկատել, որ և՛ օպտիկական պոմպային մեթոդը, և՛ միջուկային պրեցեսիոն մեթոդը հիմնված են նույն բանաձևի վրա, սակայն աշխատանքային նյութի բևեռացման մեթոդները տարբեր են։ Այս պատճառով է, որ միջուկային-պրոտոնային և քվանտային մագնիսաչափերը գտնվում են արտասահմանում

Բրինձ. 4.6. Բացատրել օպտիկական մղման սկզբունքը

Համակցված են «միջուկային մագնիսաչափեր» ընդհանուր անվան տակ Օպտիկական մղման սկզբունքի վրա հիմնված մագնիսաչափերի զգայունության շեմը կազմում է 1 - 0,01 nT՝ կախված չափման ցիկլից: Նրանց ընթերցումները պակաս կայուն են, քան պրոտոնային մագնիսաչափերը, բայց նրանք ունեն ավելի լավ հաճախականության արձագանք և կարող են գործել ինչպես թույլ, այնպես էլ ուժեղ գրադիենտ դաշտերում: Քվանտային օդային մագնիսաչափերը MM-305, KAM-28, հետիոտների M-33, MMP-303, MM-60 կառուցված են օպտիկական մղման սկզբունքով: Այս մագնիսաչափերի հետ աշխատելու կարգը նույնպես բավականին պարզ է և նման է ընթացակարգին աշխատում է MMP-203M մագնիսաչափով: