ЧТО ТАКОЕ МАГНИТОМЕТР И КАК ОН РАБОТАЕТ? - Интернет-газета "Новости Томска"

Breaking News

ЧТО ТАКОЕ МАГНИТОМЕТР И КАК ОН РАБОТАЕТ?

Магнитометр – это устройство, используемое для измерения магнитного поля, особенно в отношении его магнитной силы и ориентации. Популярным примером магнитометра может быть компас, который используется для измерения направления внешнего магнитного поля. Другие магнитометры измеряют магнитные дипольные моменты; магнитный диполь – это предел либо замкнутого контура электрического тока, либо пары полюсов, поскольку размер источника уменьшается до нуля при сохранении магнитного момента – силы и ориентации магнитного поля – постоянными. Подумайте о ферромагнетике, типе магнитного материала, который используется для записи влияния этого магнитного диполя на индуцированный ток в катушке.

Как работает магнитометр?

Магнитометр может работать по-разному. Возьмем, к примеру, компас. Теперь мы знаем, что стрелка компаса совмещается с северной частью магнитного поля Земли, когда он находится в состоянии покоя. Другими словами, сумма сил, действующих на него, равна нулю, а вес собственной гравитации компаса компенсирует магнитную силу Земли, действующую на него. Этот простой пример объясняет, как это свойство магнетизма позволяет работать другим магнитометрам. Электронные компасы могут также помочь указать, какое направление является магнитным севером, используя такие явления, как эффект Холла, магнитоиндукция или магнитосопротивление.

Давайте теперь попробуем понять физику, лежащую в основе работы магнитометра.

Магнитометры, использующие эффект Холла:

Один из методов, используемых магнитометрами, основан на так называемом эффекте Холла. Что такое эффект Холла? Проще говоря, эффект Холла – это создание разности напряжений (напряжения Холла) на электрическом проводнике, поперечной электрическому току в проводнике и приложенному магнитному полю, перпендикулярному току. Это означает, что магнитометры могут использовать полупроводниковый материал для пропускания тока и определения наличия магнитного поля поблизости. Таким образом, магнитометр оценивает способ искажения или изменения угла тока из-за магнитного поля, и напряжение, при котором это происходит, является напряжением Холла, которое пропорционально магнитному полю.

Магнитометры, использующие методы магнитоиндукции:

С другой стороны, методы магнитоиндукции рассчитывают, насколько намагничен материал или становится, когда он подвергается воздействию внешнего магнитного поля. Это включает создание кривых размагничивания, также называемых кривыми BH или кривыми гистерезиса, которые измеряют магнитный поток и магнитную силу, испытываемую материалом, подвергающимся воздействию магнитного поля.

Именно эти кривые позволяют ученым и инженерам классифицировать материалы, из которых состоят устройства, такие как батареи и электромагниты, по их магнитной силе, которая определяется их реакцией на внешние магнитные поля.

Магнитометры, использующие методы магнитосопротивления:

Между тем методы магнитосопротивления определяют способность объекта изменять электрическое сопротивление под воздействием внешнего магнитного поля. Подобно методам магнитоиндукции, магнитометры используют анизотропное магнитосопротивление (AMR) ферромагнетиков (то есть материалов, которые были подвергнуты намагничиванию и продолжают сохранять и проявлять магнитные свойства даже после того, как намагниченность была снята).

По сути, AMR – это обнаружение между направлением электрического тока и намагниченностью при наличии намагниченности. Под воздействием внешнего магнитного поля спины электронных орбиталей, составляющих материал, перераспределяются. Электронный спин здесь фактически является формой углового момента. Таким образом, электрическое сопротивление является наибольшим, когда ток параллелен внешнему магнитному полю, так что поле можно измерить правильно.

Калибровка магнитометров

Калибровка магнитометров обычно выполняется с использованием катушек, питаемых электрическим током для создания магнитного поля. Это помогает охарактеризовать чувствительность магнитометра. Фактически, однородность калибровочной катушки является ключевым элементом для нескольких приложений; это объясняет, почему катушки, подобные катушкам Гельмгольца, обычно используются в одноосной или трехосной конфигурации. Кроме того, в сложных приложениях необходимо магнитное поле с высокой однородностью. Таким образом, калибровку магнитного поля также можно выполнить с помощью катушки Максвелла, косинусных катушек или калибровки в очень однородном магнитном поле Земли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *