Magnetometru

Un magnetometru este un dispozitiv folosit pentru a măsura intensitatea sau direcția unui câmp magnetic sau magnetizarea unei probe, în funcție de caz . Se bazează pe un element sensibil la câmpul magnetic: senzorul de câmp magnetic care, atunci când este asociat cu un dispozitiv electronic, face posibilă extragerea măsurării câmpului magnetic. Există diferite tipuri, bazate pe principii fizice diferite.

Magnetometrele sunt utilizate în principal pentru studii geologice și pentru detectarea anomaliilor magnetice sau a obiectelor feroase. Astfel, pot avea o utilizare militară, permițând, de exemplu, detectarea submarinelor. În ultimii ani, magnetometrele au fost miniaturizate până la punctul de a fi integrate ca busolă în telefoanele mobile și dispozitivele GPS.

Introducere

Măsurarea câmpului magnetic

Câmpul magnetic este o mărime vectorială caracterizată în același timp de norma, direcția și direcția sa. Intensitatea unui câmp magnetic este măsurată în tesla (T) în sistemul SI sau în gauss (G) în sistemul cgs, o tesla fiind egală cu 10.000 Gauss.

Măsurătorile câmpului magnetic al Pământului sunt de obicei date în nanotesla (nT), numită și gamma. Un magnet RMN care poate ajunge până la 3 Tesla, în timp ce fluctuațiile și anomaliile câmpului magnetic al Pământului sunt cuprinse între 1 pT și 100 nT , nevoile de măsurare sunt foarte diferite, în funcție de dacă dorim să măsurăm câmpuri magnetice puternice sau slabe.

Prin urmare, există două categorii principale de senzori de câmp magnetic: magnetometre, pentru măsurători de câmpuri mai mici de 1 mT , și gaussmetre, care măsoară câmpuri mai mari de 1 mT .

Istoria magnetometrului

În anii 1830, Carl Friedrich Gauss , pe atunci director al Observatorului Geomagnetic din Göttingen, a fost interesat de proprietățile câmpului magnetic al Pământului, care au fost studiate de la sfârșitul anilor 1600 la Observatorul de la Paris folosind diferite busole ( declinare , înclinare , variație și intensitate). În 1833, a publicat un articol în care descria un instrument nou-nouț constând dintr-o bară de metal magnetizată atașată la firele de aur care permit, datorită oscilațiilor sale, să măsoare câmpul magnetic al Pământului. Prin urmare, el a inventat primul magnetometru. Gauss, o unitate de măsură pentru câmpul magnetic din sistemul cgs, a fost numită în onoarea sa.

În anii 1900, fizicianul Nikola Tesla a adus unele îmbunătățiri magnetometrului Gaussian, astfel încât magnetometrul să poată fi deplasat printr-o mișcare circulară. Inovațiile lui Tesla, inclusiv magnetometrul său, au fost aduse cu el în Statele Unite, unde a colaborat, a vândut și a împărtășit multe dintre ideile sale cu industrialul George Westinghouse .

După îmbunătățirile Tesla în ceea ce privește designul magnetometrului, mulți oameni de știință au devenit interesați să inventeze un magnetometru care ar putea fi folosit pentru a măsura câmpul magnetic al Pământului dintr-un avion. Oamenii de știință din URSS au început să lucreze la concept în 1915 și au proiectat un prototip în 1936. Acest magnetometru nu era foarte sensibil, ceea ce a făcut imposibil de utilizat. O echipă de cercetători din Marina SUA a creat un magnetometru care ar putea fi folosit pentru a detecta submarine din avioane în 1943, iar în 1946 Hans Lundberg și-a folosit desenele pentru a crea primul magnetometru capabil să măsoare câmpurile magnetice. Aterizează dintr-un elicopter.

În anii 1950, două noi tipuri de magnetometre au fost inventate în Statele Unite. Primul a fost magnetometrul cu rezonanță nucleară, produs de Varian Associates. Acest tip de magnetometru măsoară mișcarea moleculelor dintr-un lichid indusă de o variație a câmpului magnetic. Al doilea tip este magnetometrul fluxgate. Acest tip de magnetometru folosește trei suporturi care se rotesc în jurul unui punct fix. Unul urmărește câmpul magnetic al Pământului, în timp ce celelalte două sunt utilizate pentru a măsura câmpul magnetic de la alte obiecte.

În deceniile următoare, magnetometrele au început să fie utilizate în domeniul științei. În 1963, oamenii de știință Baule și McFee au creat un magnetometru pentru a înregistra bătăile inimii umane. În 1968, aceeași tehnologie a fost utilizată pentru a înregistra pentru prima dată activitatea creierului. În 1969, Cohen și-a perfecționat invenția, iar cercetările sale au continuat până în anii 1990. Fiecare inovație a dus la un magnetometru mai sensibil, ducând la tehnologia utilizată în spitalele de astăzi și în instalațiile de testare a diagnosticului. Astfel, se poate determina modul în care funcționează o inimă umană și se pot face fotografii detaliate ale creierului pentru a localiza tumorile sau pentru a diagnostica cauzele simptomelor, cum ar fi convulsiile sau pierderea memoriei.

Caracteristicile unui magnetometru

Un magnetometru se caracterizează prin:

sensibilitatea sa (în V / T)
rezoluția sa (în T)
zgomotul echivalent al acestuia în câmp magnetic (în T / $\sqrt Hz$ )
greșeala lui absolută
liniaritatea sa
domeniul său de măsurare
directivitatea sa
lățimea sa de bandă, adică capacitatea sa de a prelua schimbări rapide în câmpul magnetic
stabilitatea sa termică (în T / ° C)
toleranța gradientului, adică capacitatea sa de a efectua o măsurare fiabilă în prezența unui gradient de câmp magnetic.

Pentru calibrarea unui magnetometru, se folosesc de obicei bobine Helmholtz.

Familii de magnetometre

Există o mare varietate de magnetometre, deoarece un câmp magnetic poate interacționa în diferite moduri cu un sistem fizic.

Această interacțiune poate lua forma unei forțe; vom măsura apoi câmpul magnetic prin momentul său. Există, așadar, o mare familie de magnetometre, magnetometre de cuplu, numite după termenul englezesc care înseamnă „moment”.

De asemenea, este posibil să se măsoare un câmp magnetic datorită interacțiunii sale cu un sistem electronic, cu magnetometre cu efect Hall, porți de flux și SQUID.

În cele din urmă, fotonii care interacționează cu materia magnetizată, putem folosi efectul Zeeman , efectul Kerr sau chiar efectul Faraday pentru a măsura un câmp magnetic.

Gaussmeters

Senzor de efect Hall

Senzorul efectului Hall , care este probabil cel mai familiar și utilizat pe scară largă pentru măsurarea câmpurilor magnetice puternice, se bazează pe descoperirea efectului Hall de către Edwin H. Hall în 1879. Efectul Hall este o consecință a legii forței Lorentz , care afirmă că atunci când o sarcină în mișcare $q$ este supusă inducției magnetice , atunci se simte o forță perpendiculară pe : ${\ vec {B}}$ $\ vec F$ ${\ vec {B}}$

{\ displaystyle {\ vec {F}} = q \, ({\ vec {E}} + {\ vec {v}} \ wedge {\ vec {B}})}

unde este câmpul electric și viteza de încărcare. Senzorul de efect Hall este plat, subțire și dreptunghiular. Se compune dintr-un conductor sau semiconductor. Două perechi de electrozi sunt așezate pe ambele părți ale laturilor sale, după cum este ilustrat. ${\ vec {E}}$ ${\ vec {vb}}$

Un câmp electric este aplicat de-a lungul axei x . Când un câmp magnetic este aplicat perpendicular pe suprafața dispozitivului, sarcinile libere care curg de-a lungul axei x sunt deviate spre axa y , care este axa de tensiune Hall. Deoarece curentul nu poate curge pe axa y , acest lucru face ca sarcina să se acumuleze de-a lungul acestei axe, care creează un câmp electric care produce o forță opusă mișcării sarcinilor: $B_ {z}$

E_ {y} = v_ {x} B_ {z}

unde este viteza medie de deriva a electronilor (sau purtători majoritari). Într-un conductor care conține n sarcini libere pe unitate de volum având o viteză de deriva medie de , densitatea curentului este: $v_ {x}$ $v_ {x}$

J_ {x} = qnv_ {x}

și

E_ {y} = {\ frac {J_ {x} B_ {z}} {qn}} = R_ {h} J_ {x} B_ {z}

unde R h este coeficientul Hall.

Introducând mobilitatea µ și conductivitatea σ a semiconductorului, obținem:

E_ {y} = \ mu E_ {x} B_ {z} \ qquad E_ {x} = {\ frac {J_ {x}} {\ sigma}}

Prin urmare

E_ {y} = {\ frac {\ mu} {\ sigma}} J_ {x} B_ {z} \ qquad R_ {h} = {\ frac {\ mu} {\ sigma}}

Valoarea lui R h variază semnificativ de la un material la altul și depinde atât de temperatură, cât și de amplitudinea câmpului măsurat. Caracteristicile sale pot fi controlate într-o oarecare măsură prin doparea materialului de bază cu unele impurități. De exemplu, dopajul cu arsenic sau germaniu poate reduce dependența de temperatură în detrimentul sensibilității.

Curentul de control tipic pentru dispozitivele cu efect Hall este de 100mA , dar unele funcționează la curenți mai mici, de ordinul 1mA . Sensibilitățile variază de la 10 mV / T la 1,4 V / T . Senzorul este în general mic (de ordinul 10 mm 2 până la 0,5 mm grosime), iar o versiune cu trei axe poate fi găzduită într-o cutie mică. Aceste dispozitive sunt foarte eficiente pentru măsurarea câmpului magnetic de la 50 mT la 30 T .

Magnetometre

Scalari

Magnetometrele scalare măsoară amplitudinea vectorului câmpului magnetic prin exploatarea proprietăților nucleare și atomice ale materiei. Atunci când sunt utilizate în condițiile potrivite, aceste instrumente au o rezoluție foarte mare, o precizie excelentă și nu sunt sensibile la orientarea câmpului măsurat. Aceste dispozitive necesită ca câmpul magnetic să fie uniform pe tot volumul de detecție. Au un domeniu limitat pentru măsurarea amplitudinii câmpului magnetic: de obicei de la 20 µT la 100 µT. Deoarece acești senzori nu sunt sensibili la orientarea câmpului, trebuie să aveți grijă cu privire la poziția senzorului pentru a efectua o măsurare. Cele două cele mai utilizate magnetometre scalare sunt magnetometrul cu rezonanță de protoni și magnetometrul pompat optic.

Magnetometru de rezonanță de protoni

Magnetometrul de rezonanță a protonilor folosește un câmp magnetic puternic pentru a polariza protonii într-o hidrocarbură și apoi detectează frecvența de rezonanță a protonilor datorită rezonanței magnetice nucleare (RMN) după oprirea câmpului de polarizare. Frecvența de rezonanță este proporțională cu magnitudinea oricărui câmp magnetic ambiental prezent după eliminarea câmpului de polarizare. Această eșantionare a magnitudinii câmpului magnetic conferă magnetometrului de rezonanță a protonilor un răspuns foarte lent. Frecvențele maxime sunt doar câteva eșantioane pe secundă. Datorită dependenței sale de constantele atomice, magnetometrul de rezonanță a protonilor este standardul principal pentru sistemele calibrate utilizate pentru a genera câmpuri magnetice și a calibra magnetometrele.

Magnetometru optic de pompare

Magnetometrul pompat optic se bazează pe efectul Zeeman . În 1896, Pieter Zeeman a descoperit că aplicarea unui câmp magnetic atomilor care emit sau absorb lumină determină divizarea liniilor spectrale atomice într-un set de linii spectrale noi care sunt mult mai apropiate între ele decât liniile normale. Energia asociată cu intervalele de frecvență dintre noile așa-numite linii spectrale „hiper-fine” este proporțională cu amplitudinea câmpului magnetic aplicat. Aceste niveluri de energie reprezintă singurele stări posibile de energie accesibilă pentru atom. Magnetometrul pompat optic exploatează această caracteristică stimulând optic atomii pentru a produce o stare de energie suprapopulată într-una din liniile spectrale „hiper-fine”. Prin utilizarea unui câmp magnetic RF (frecvență radio), această stare de energie este depopulată. Frecvența RF necesară pentru depopularea stării energetice este egală cu diferența spectrală a liniilor hiperfine produse de un câmp magnetic și, prin urmare, este proporțională cu puterea câmpului magnetic. Magnetometrul pompat optic poate fi folosit pentru a preleva câmpul magnetic la o rată mult mai mare decât magnetometrul cu rezonanță de protoni și poate obține, în general, o rezoluție mai bună. Rata de eșantionare și rezoluția instrumentului sunt interdependente. Magnetometrul pompat optic a fost inventat în Franța în urma lucrărilor lui Jean Mosnier, Yves Rocard și Alfred Kastler.

Vector

Magnetometrele vectoriale permit măsurarea câmpului magnetic într-o direcție fizică. Există mai multe metode de măsurare a câmpului magnetic cu aceste dispozitive.

Busolele Fluxgate sunt realizate frecvent cu 3 porți de flux montate perpendicular între ele. Acest dispozitiv face posibilă determinarea direcției în spațiu a câmpului magnetic B.
Câmpul magnetic B poate fi măsurat cu un magnetometru rotativ cu inducție magnetică. Aceasta se rotește cu o viteză cunoscută în jurul unei axe. Această tehnică informează direcția lui B pe planul de rotație.

Magnetometru cu inducție magnetică

Magnetometru inducție magnetică sau fluxmeter este una dintre cele mai simple de câmp magnetic de măsurare dispozitive . Se bazează pe legea lui Faraday . Această lege stipulează că, dacă o bobină este supusă unui câmp magnetic variabil Φ , o fem $e (t)$ este atunci indusă în această bobină , proporțională cu viteza de variație a fluxului magnetic.

e (t) = - {\ frac {d \ Phi} {dt}}

Pentru un câmp de inducție magnetic uniform uniform spațial, o bobină de suprafață S va avea un emf indus:

e (t) = - {\ frac {{\ mathrm {d}} ({\ vec {B}} \ cdot {\ vec {S}})} {{\ mathrm {d}} t}}

Ecuația afirmă că o schimbare temporală în B sau în orientarea mecanică a suprafeței S față de B produce o tensiune pe solenoid. Dacă bobina rămâne staționară față de B , câmpurile statice nu pot fi detectate, dar dacă bobina este rotită, atunci poate fi măsurat un câmp static. Relația precedentă este exploatată în multe magnetometre.

Figura alăturată prezintă cele mai comune configurații ale bobinei de inducție pentru măsurarea intensității câmpului: bobina miezului de aer sau bobina miezului metalic. Principiul de funcționare este același pentru ambele configurații. Prin setarea $B = µ 0 µ e H$ , presupunând că bobina de n spire este fixă în raport cu vectorul de câmp, tensiunea în bobină devine:

e (t) = - \ mu _ {0} \ mu _ {e} nS {\ frac {{\ mathrm {d}} ({\ vec {H}} (t))} {{\ mathrm {d} } t}}

unde n este numărul de rotații ale bobinei, µ 0 permeabilitatea vidului, µ e permeabilitatea relativă a miezului. Miezul unei bobine este realizat în mod normal dintr-un material "moale" magnetic. Cu un miez de aer, permeabilitatea relativă efectivă este 1. Permeabilitatea relativă a unei bobine de inducție care conține un miez este de obicei mult mai mare decât 1.

Magnetometru Fluxgate

Magnetometru saturație a fost și este workhorse instrumentelor magnetice de măsurare a intensității câmpului , atât pe Pământ și în spațiu. Este robust, fiabil, mic și necesită foarte puțină energie pentru a funcționa.

Caracteristicile sale, precum și capacitatea sa de a măsura componentele vectoriale ale câmpurilor magnetice într-un interval de 0,1 nT până la 1 mT, pentru câmpuri constante sau variabile la frecvențe de până la câțiva kHz. Ceea ce îl face un instrument foarte versatil.

Fluxgate este un traductor care transformă un câmp magnetic într-o tensiune electrică.

Miezul inelului fluxgate este construit dintr-o bandă subțire de material feromagnetic ușor de saturat. Banda este de obicei făcută din permalloy , un aliaj de fier și nichel . Așa cum se arată în figură, un curent alternativ este aplicat prin acest material prin linii de excitație electrică. Acest curent alternativ creează un câmp magnetic care circulă în jurul miezului magnetic. Acest câmp magnetic determină un flux în materialul feros care va fi saturat periodic. O bobină de măsurare este înfășurată în jurul exteriorului benzii.

Atâta timp cât miezul este nesaturat, acesta menține o permeabilitate medie mult mai mare decât cea a aerului. Când nucleul este saturat, permeabilitatea acestuia devine egală cu cea a aerului.

Dacă nu există o componentă a câmpului magnetic de-a lungul axei, schimbarea fluxului văzută de înfășurare este zero.

Dacă o componentă a câmpului magnetic este prezentă de-a lungul axei, de fiecare dată când se schimbă saturația nucleului, fluxul din acel nucleu se schimbă de la un nivel scăzut la un nivel ridicat.

Conform legii lui Faraday, un flux în schimbare produce o tensiune proporțională cu acel flux. Pentru câmpurile magnetice continue sau de joasă frecvență, tensiunea măsurată este:

$e (t) = \ mu _ {0} {\ vec {H}} nA {\ frac {d ({\ vec {\ mu _ {e}}} (t))} {dt}}$

Această tensiune este măsurată utilizând bobina de măsurare înfășurată în jurul benzii permalloy .

Magnetometru SQUID

În 1962, în timp ce era student la Universitatea Cambridge, Brian D. Josephson a prezis că un curent supraconductor poate curge între doi supraconductori separați printr-un strat subțire de izolație.

Figura ilustrează structura generală a unei joncțiuni Josephson și relația sa curent - tensiune I ( V ). Doi supraconductori (de exemplu, niobiu ) sunt separați printr-un strat izolator foarte subțire (de exemplu, oxid de aluminiu). Grosimea acestui strat este de obicei de ordinul unui nanometru. Când joncțiunea este răcită sub temperatura critică pentru apariția supraconductivității, un curent supraconductor poate curge prin joncțiune fără nici o scădere a potențialului. Când curentul depășește o valoare limită numită curent critic (notat I c ), apare o tensiune diferită de zero pe joncțiune, care apoi devine rezistivă. Acest fenomen, numit efect Josephson DC , este doar unul dintre efectele Josephson .

Un SQUID este o buclă supraconductoare întreruptă de două joncțiuni Josephson și conectată astfel încât cele două joncțiuni să fie în paralel. Relația curent - tensiune a acestei bucle este similară cu cea a unei singure joncțiuni, dar curentul său critic este o funcție periodică a fluxului magnetic care trece prin buclă. Curentul critic este maxim atunci când fluxul este un multiplu întreg al fluxului cuantic $Φ 0 = h / (2 e ) \approx 2,07 \times 10 -15 Wb$ . Este minim pentru multiplii cu jumătate de număr din fluxul cuantic, adică $( n + ½) Φ 0$ , cu $n$ întreg.

Magnetometrele bazate pe efectul Josephson se numesc Dispozitiv cu interferență cuantică supraconductoare (SQUID) și sunt în prezent cele mai sensibile instrumente disponibile pentru măsurarea intensității câmpului magnetic. Magnetometrele SQUID măsoară variația câmpului magnetic al unui anumit grad de câmp arbitrar; nu măsoară valoarea absolută a câmpului. Cercetarea biomedicală este una dintre cele mai importante aplicații ale magnetometrelor SQUID. Magnetometrele și gradometrele SQUID (care măsoară variația spațială a câmpului magnetic) au sensibilități ridicate necesare pentru măsurarea câmpurilor magnetice slabe generate de corp.

Utilizări concrete

Magnetometrele au o mare varietate de aplicații. De exemplu, detectarea și localizarea anomaliilor magnetice pot detecta nave scufundate, pericole în minele de cărbune, muniții neexplodate, tamburi pentru deșeuri toxice, precum și o gamă largă de depozite minerale. Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru a produce monitoare de ritm cardiac, senzori în frânele antiblocare, detectoare de metale precum cele utilizate pe plaje. În arheologie , magnetometrul poate fi folosit pentru a detecta urme de activitate umană în sol care nu mai sunt vizibile cu ochiul liber.

De geofizicii si astrofizica face , de asemenea , utilizarea semnificativă a unor astfel de instrumente. Prospectarea petrolului și monitorizarea vulcanilor sunt aplicații tipice. Teoria tectonicii plăcilor a fost în mare măsură susținută în primele sale zile prin măsurători ale magnetizării fosile a rocilor vulcanice de la fundul oceanelor. Sondele planetare au, de asemenea, acest tip de dispozitiv pentru a studia magnetosferele planetelor.

În funcție de aplicație, magnetometrele pot fi instalate în nave spațiale, avioane, elicoptere, remorcate la o distanță în spatele quad-urilor, coborâte în foraje pentru a servi drept sondă sau remorcate în spatele bărcilor.

Studiul Aurora

Magnetometrele utilizate pentru a da o indicație a activității aurorale înainte ca lumina zorilor să devină vizibilă. O rețea de magnetometri din întreaga lume măsoară astfel continuu efectul vântului solar asupra câmpului magnetic al Pământului.

Cercetare

Magnetometrele sunt un instrument de bază pentru multe cercetări referitoare la magnetism. Acestea sunt astfel legate de studii tehnologice referitoare, de exemplu, la stocarea și controlul informațiilor prin magnetism molecular sau cuantic, sănătate sau chiar energie. Ele sunt, de asemenea, utilizate în cercetări fundamentale, în ceea ce privește superconductivitatea , magnetismul nano-obiectelor sau electronica de spin .

Mine și foraje

Magnetometrele sunt utilizate în mod obișnuit pentru cartografierea pericolelor din minele de cărbune, cum ar fi intruziunile de bazalt (diguri, praguri și dopuri vulcanice) care distrug resursele și sunt periculoase pentru echipamentele miniere mari. De asemenea, ajută la localizarea zonelor de impurități din carbon. Studiile moderne folosesc în general magnetometre cu tehnologie GPS pentru a înregistra automat câmpul magnetic și locația acestuia. Setul de date este apoi corectat cu date de la un al doilea magnetometru care este lăsat staționar și înregistrează fluctuațiile în câmpul magnetic al Pământului în timpul sondajului.

Ele sunt, de asemenea, utilizate în foraj direcțional pentru petrol sau gaze. Acestea sunt cel mai adesea cuplate cu accelerometre, astfel încât pot fi găsite atât înclinarea, cât și azimutul instrumentului de foraj.

Militar

Marina SUA folosește tablouri magnetometrice pentru a monitoriza activitatea submarinelor. „Goldfish” rus (submarin din titan) a fost proiectat cu cheltuială mare pentru a contracara astfel de sisteme (titanul pur fiind nemagnetic). Submarinele militare scapă de această detectare trecând prin bucle mari de submarine la intervale regulate, cu scopul de a fi confundate cu o simplă anomalie magnetică pământească. Cu toate acestea, submarinele nu sunt niciodată complet nedetectabile. Este chiar posibil să se spună cât de adânc a fost un submarin prin măsurarea câmpului său magnetic, deoarece presiunea deformează carena și, prin urmare, câmpul. Submarinele tractează sonar pentru a detecta nave. Acestea trebuie să fie poziționate exact astfel încât să poată triangula direcția țintelor lor. Magnetometrele Fluxgate pot fi utilizate și în sistemele de navigație a armelor, dar au fost în mare parte înlocuite de sistemele GPS și laser.

Magnetometrele precum Foerster german sunt folosite pentru localizarea muniției. Magnetometrele cu cesiu și Overhauser sunt utilizate pentru a localiza și a ajuta la curățarea fostelor zone de bombardare sau testare militară.

Explorarea mineralelor

În prezent sunt efectuate studii magnetometrice pentru detectarea anumitor minerale precum minereul de fier , magnetitul , hematitul și pirotitul . Țări precum Australia, Canada și Statele Unite investesc pentru a ajuta la cartografierea depozitelor mondiale. Aceste studii sunt în general clasificate în funcție de metodele de măsurare:

Studii de zbor
Foraje
Fundul mării
Studiu la sol

Aceste inspecții sunt realizate în general de aeronave Aéromag (model specific utilizat în Australia) cu o distanță de linie de 400 m la 100 m altitudine, cu citiri la fiecare 10 metri sau mai mult, ceea ce face posibilă obținerea de imagini magnetice precise. În termen de 10 m (2 m în cadrul unei imagini suplimentate de măsurători pe sol). Magnetometrele aeriene detectează schimbarea câmpului magnetic al Pământului utilizând senzori atașați aeronavei sub formă de „săgeată” sau prin tractarea unui magnetometru până la capătul unui cablu. Deoarece terenul de sub aeronavă poate influența citirea magnetică, se utilizează un altimetru radar pentru a urmări altitudinea nominală deasupra solului. S-ar putea să existe și un aparat de fotografiat care face poze cu pământul. Locația măsurătorii este, de asemenea, determinată de GPS . Datele Aeromag pentru Australia pot fi descărcate de pe link-ul bazei de date GADDS.

Există o mulțime de provocări de interpretare a datelor. Combinația mai multor surse este măsurată la suprafață. Geometria, adâncimea sau direcția magnetizării unei ținte sunt în general necunoscute, necesitând software de interpretare și interpretare a datelor deosebit de sofisticat.

Explorarea petrolului

Metodele seismice sunt preferate magnetometrelor ca metodă principală de studiu pentru explorarea petrolului, deși metodele magnetice pot furniza informații suplimentare despre geologia subiacentă și urmele scurgerilor.

Magnetometrele sunt, de asemenea, utilizate în explorarea petrolului pentru a colecta informații geologice care pot influența forarea și ca o completare a metodelor electrografice (mCSEM și mMT).

Telefonie mobilă

În ultimii ani, magnetometrele au fost miniaturizate până la punctul de a fi integrate ca o busolă în interiorul telefoanelor mobile. De exemplu, iPhone 3GS are un magnetometru: AN-203 produs de Honeywell. În 2009, prețul magnetometrului pe trei axe a scăzut sub 1 USD pe dispozitiv. Dispozitivele cu efect Hall sunt, de asemenea, foarte populare.

Cercetătorii Deutsche Telekom au folosit magnetometre încorporate în dispozitive mobile pentru a permite interacțiunea 3D fără contact cu un subiect care poartă un obiect magnetic ales special pentru a urmări cu precizie mișcările lor, cum ar fi un inel. Software-ul, numit MagiTact, urmărește modificările din câmpul magnetic din jurul unui telefon mobil pentru a identifica diferitele gesturi făcute de mâna care poartă un magnet.

Spaţiu

Magnetometrul este utilizat în astronautică pentru a cunoaște și a corecta poziția unui satelit în raport cu Pământul. Este, de asemenea, frecvent la bord ca un instrument științific important, de exemplu pe sondele spațiale Juno, Voyager 1, Aube. Un magnetometru cu trei axe fluxgate a făcut astfel parte din misiunile Mariner 2 și Mariner 10, în care a fost folosit pentru a măsura câmpul magnetic interplanetar. Un magnetometru a făcut parte din misiunea Cassini-Huygens de a explora Saturn, unde a fost folosit pentru a măsura câmpul magnetic indus de miezul lui Saturn , permițând oamenilor de știință să obțină o măsurare exactă a dimensiunii sale. Prin aceeași metodă, am putea măsura dimensiunea nucleelor unora dintre lunile lui Saturn , cum ar fi Enceladus . Un magnetometru este utilizat de sateliții GOES pentru a măsura atât magnitudinea și direcția câmpului magnetic al unei planete sau a lunii, cât și fluctuațiile acesteia.

Referințe

(ro) Steven A Macintyre, „ Măsurarea câmpului magnetic. » , Pe Engineering.dartmouth.edu ,2000.
(în) „ Introducere în câmpurile potențiale: magnetice ” .
(în) CF Gauss, " Intensitatea forței magnetice a Pământului redusă la măsurarea absolută " ,1832
(în) DC Hovde, MD Prouty, I. Hrvoic și RE Slocum, magnetometre comerciale și aplicarea lor în cartea "Magnetometrie optică" , Cambridge University Press ,2013( ISBN 978-0-511-84638-0 , citit online ) , pp. 387-405
(în) „ Indicele K ” pe www.swpc.noaa.gov
(în) Jared D. și colab. Abraham, „ Aeromagnetic Survey in Afghanistan: A Website for Distribution of Data ” ,2008
(în) „ Aplicația marinei de titan ” , comunicat de presă gratuit ,15 septembrie 2010( citește online ).
Stéphane Sainson, Electrografii pe fundul mării. O revoluție în prospectarea petrolului , Cachan. Ed. Lavoisier 2012
Stéphane Sainson, Prospectarea electromagnetică a petrolului submarin , Industrie și tehnologii nr. 962, februarie 2014
Jean-François Préveraud, Drill to the last drop , Industrie și tehnologii nr. 964, aprilie 2014
(în) Allan Alasdair, senzori de bază în iOS (prima ediție) , Sebastopol, CA, O'Reilly,2011, 108 p. ( ISBN 978-1-4493-1542-9 , citit online ) , Utilizarea magnetometrului pp57-70
(în) Willie D. Jones, „ O busolă în fiecare smartphone ” de pe spectru.ieee.org ,2010
(în) Hamed Ketabdar, „ Interacțiunea cu dispozitivele mobile este bazată pe senzor de busolă (magnetic) ” , Lucrările celei de-a 15-a conferințe internaționale sunt Interfețe inteligente de utilizator ,2010, pp. 413-414
P Coleman Jr., L Davis Jr., Smith, EJ și Sonett, CP, " The Mission of Mariner II: Preliminary Observations - Interplanetary Magnetic Fields " , Science , n o 138,1962
(în) „ MAG ”