Магнитометр с поисковой катушкой

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

Принцип

Индуктивный датчик основан на законе индукции Фарадея . Временное изменение магнитного потока $\Phi$ через цепь из N витков индуцирует напряжение $e$ что следует за

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

что можно выразить более простым способом

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

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

Наведенное напряжение ( $e$ ) можно увеличить несколькими способами:

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

Поисковая катушка с ферромагнитным сердечником

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

Кажущаяся проницаемость

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

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

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

Индуцированное напряжение запишется

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

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

Приложения

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

Ссылки

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

См. также

Волны (Юнона) (Использует магнитную поисковую катушку)