Датчики электромагнитного поля

Таблица 4 - Параметры феррозондовых преобразователей

Минимальное разрешение, мкТл

0,0001-0,01

Число одновременно регистрирующих составляющих МП

1

Динамический диапазон, мкТл

0,1

Потребляемая мощность, млВт

5-50

Однако у феррозондов есть свои недостатки, к которым относятся большие размеры, ограниченный динамический диапазон, невысокая механическая прочность, невозможность работы в условиях вибраций и тряски, значительная инерционность. Главным же недостатком является высокая стоимость и трудоемкость использования феррозондовых преобразователей магнитного поля.

5) Кроме феррозондовых металлодетекторов наибольшее распространение получили квантовые приборы, основанные на эффекте ядерного магнитного резонанса и эффекте Зеемана с оптической накачкой. В них реализованы более фундаментальные физические принципы, квантовые приборы обладают большей чувствительностью.

В классическом представлении свободные микрочастицы, обладающие как магнитным, так и механическим моментом, прецессируют в постоянном магнитном поле.

Частота прецессии (частота Лармора) пропорциональна индукции магнитного поля В. Различают квантовые магнитометры со свободной и вынужденной ядерной прецессией. В магнитометре со свободной ядерной прецессией ампула с рабочим веществом (водой или другой протоносодержащей жидкостью) помещается в приемную катушку, которая включена в перестраиваемый по частоте колебательный контур. Вспомогательное постоянное магнитное поле, более сильное, чем измеряемое, поляризует рабочее вещество в перпендикулярном рабочему полю направлении [15].

После быстрого отключения вспомогательного магнитного поля моменты атомных ядер свободно прецессируют относительно направления измеряемого поля В с экспоненциально убывающей в течении 2-3 с амплитудой. При этом в приемной катушке наводится ЭДС с частотой прецессии (Лармора), которая измеряется частотомером. Чувствительность протонных металлодетекторов со свободной прецессией в слабых однородных полях порядка земного магнитного поля достигает 1 нТл [15].

В металлодетекторах с оптической накачкой рабочего вещества фиксируется частота высокочастотного генератора при ее совпадении с частотой инверсных квантовых переходов между подуровнями тонкого и сверхтонкого магнитного расщепления. Момент совпадения наблюдают по резонансному поглощению световой энергии, сопровождаемому рассеянием или преломлением света при его взаимодействии с атомами рабочего вещества. Чувствительность таких металлодетекторов достигает 10-13 Тл [15].

Существует еще класс сверхпроводящих магнитометров (металлодетекторов) основанных на эффекте Джозефсона. В качестве измерительного преобразователя в таких магнитометрах используется сверхпроводящие квантовые интерферометры (СКВИДы) постоянного или переменного тока. В магнитометрах со СКВИДом постоянного тока приращение внешнего магнитного потока преобразуется в осциллирующее напряжение на контактах чувствительного элемента: при измерении подсчитывается полное число осцилляций напряжения за время наложения потока. В магнитометрах со СКВИДом переменного тока осциллирующей функцией магнитного потока является полная индуктивность сверхпроводящего кольца и, следовательно, напряжение на связанном с ним высокочастотном колебательном контуре [17]. В сверхпроводящих магнитометрах достигнут рекордный уровень чувствительности 10-15 Тл на частотах 0-1 Гц [15]. Один из СКВИД-магнитометров разработан в Новосибирском государственном техническом университете. Он обладает чувствительностью 2∙10-13 Тл. При этом условие сверхпроводимости чувствительного элемента обеспечивается жидким азотом, что с точки зрения эксплуатационных расходов гораздо выгоднее, чем охлаждение жидким гелием. Тем не менее, для полевых условий такой магнитометр неудобен из-за необходимости иметь запас жидкого азота, неизбежно испаряющегося из рабочего объема преобразователя [15]. Приведенные выше характеристики квантовых и феррозондовых магнитометров свидетельствуют о более высокой чувствительности квантовых приборов. Именно чувствительность является определяющим параметром при выборе оборудования для поиска. Особенно это важно, когда приходиться обследовать огромные площади морского дна на больших глубинах.

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие стьтьи в тему

Разработка формирователя пачки импульсов
В настоящее время, когда современная схемотехника достигла пятой степени интеграции, когда ЭВМ выпускаются на одном кристалле, особенно остро стоит проблема синхронизации и управления отдельными функциональными узлами, которые реализуются на разных типах микросхем. Схемы форми ...

Разработка газолазерной головки для резки полимерных композиционных материалов
Полимерные композиционные материалы: основные типы Композиционные материалы (композиты) [1] - многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание разнородных в ...

Разделы

Радиоэлектроника и телекоммуникации © 2018 : www.techelements.ru