एक साधारण घरेलू मैग्नेटोमीटर। मैग्नेटोमेट्री

अपना खुद का वेरिएमीटर (मैग्नेटोमीटर) कैसे बनाएं क्या पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी की निगरानी स्वयं करना संभव है? उत्तर स्पष्ट है - हाँ, आप कर सकते हैं, और ऐसा करने का सबसे आसान तरीका नियमित रूप से इंटरनेट पर निकटतम चुंबकीय वेधशाला के डेटा को देखना है। ठीक है, यदि आपके पास कंप्यूटर और इंटरनेट नहीं है, और आप रूस के ऐसे क्षेत्र में रहते हैं जहाँ आस-पास कोई चुंबकीय वेधशाला नहीं है, तो आप स्वयं एक उपकरण बना सकते हैं जो आपको पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की स्थिति का आकलन करने में मदद करेगा। घरेलू थर्मामीटर और बैरोमीटर के अलावा, कंपास पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में गड़बड़ी का पता लगाने के लिए एक उपकरण के रूप में उतना ही सरल और उपयोगी हो सकता है। यह देखने की कोशिश न करें कि चुंबकीय तूफान के दौरान कम्पास सुई कैसे घूमती है - यह तस्वीर कला के कार्यों के लेखकों के विवेक पर है। मॉस्को के अक्षांश पर पिछले 100 वर्षों में सबसे बड़े चुंबकीय तूफानों में से एक अक्टूबर 2003 में देखा गया था - क्षैतिज घटक में अधिकतम विचलन लगभग 2000 एनटी के मूल्य तक पहुंच गया, जो कि एच घटक के मूल्य के साथ 17000 एनटी था। , केवल 10% है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि ऐसा परिवर्तन इकाइयों और दसियों मिनट तक रहता है - यानी। चुंबकीय क्षेत्र को बदलने की प्रक्रिया स्वयं काफी धीमी है - आपको इस तरह के विचलन को नोटिस करने के लिए कम से कम 15 मिनट तक कंपास सुई पर अपनी नजर रखनी होगी। यह स्पष्ट है कि चुंबकीय क्षेत्र भिन्नताओं के निरंतर पंजीकरण के लिए एक प्रणाली के बिना ऐसे क्षण को पकड़ना व्यावहारिक रूप से असंभव है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक शांत क्षेत्र में नियमित सौर-दैनिक भिन्नता 30-40 एनटी की सीमा में होती है, अर्थात। 0.05%, मध्यम चुंबकीय तूफान के दौरान विचलन 200-300 एनटी है, यानी। लगभग 0.5%. इसलिए यह स्पष्ट है कि चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी की निगरानी के लिए एक उपकरण इलेक्ट्रॉनिक पंजीकरण के साथ पर्याप्त रूप से संवेदनशील सेंसर होना चाहिए। उदाहरण के तौर पर, आप लैंकेस्टर विश्वविद्यालय की आयनोस्फेरिक भौतिकी प्रयोगशाला की वेबसाइट http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/ पर स्वयं चुंबकीय क्षेत्र भिन्नताओं का अवलोकन करने के लिए सरल उपकरणों के विकास को देख सकते हैं। डिटेक्टर/results.html या POETRY प्रोजेक्ट (पब्लिकआउटरीच, एजुकेशन, टीचिंग एंडरीचिंग यूथ) की वेबसाइट पर http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ देखें। आरंभ करने के लिए, आप सबसे सरल गड़बड़ी डिटेक्टर को इकट्ठा करने का प्रयास कर सकते हैं - एक प्लास्टिक की बोतल में लटका हुआ चुंबक। रीडिंग को पढ़ने के लिए, एक दर्पण और एक इलुमिनेटर का उपयोग किया जाता है, ताकि परावर्तित खरगोश डिटेक्टर से कुछ दूरी पर कागज की एक शीट पर स्थिर हो जाए। नियमित रूप से कागज पर खरगोश की गतिविधियों को ध्यान में रखते हुए, कोई भी चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी को देख सकता है। लैंकेस्टर यूनिवर्सिटी और POETRY प्रोजेक्ट की वेबसाइटों पर, संपूर्ण डिज़ाइन इतनी स्पष्टता से प्रस्तुत किया गया है कि इसे दोहराने में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए, डिज़ाइन विवरण सबसे सरल हैं। लेकिन आपको यह ध्यान रखना होगा कि ऐसे डिटेक्टर की संवेदनशीलता कम होती है, और आप केवल बड़े तूफानों को ही रिकॉर्ड कर सकते हैं, और ऐसे तूफान साल में कुछ ही बार आते हैं। एक अच्छे कंपास के आधार पर अधिक संवेदनशील डिटेक्टर को इकट्ठा किया जा सकता है। इस तरह के डिज़ाइन के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को असेंबल करने के ज्ञान और क्षमता की आवश्यकता होगी। निर्माण विवरण लैंकेस्टर विश्वविद्यालय की उसी वेबसाइट पर प्रस्तुत किए गए हैं, http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/detectors/compass.html sam-europe.de/en/index_en.html देखें। उपरोक्त जानकारी से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी के बारे में जानकारी कई स्रोतों से प्राप्त की जा सकती है, इस तथ्य तक कि कोई अवलोकन कर सकता है। यह स्पष्ट है कि ऐसे अवलोकन पेशेवर चुंबकीय वेधशालाओं से कमतर होंगे, लेकिन शौकिया या शैक्षिक परियोजनाओं के प्रयोजनों के लिए, यह दृष्टिकोण काफी उचित है। क्लब "हेलिओस"

मैग्नेटोमीटर चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया। मैग्नेटोमीटर एक संदर्भ चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है, जो कुछ भौतिक प्रभावों की अनुमति देता है मापे गए चुंबकीय क्षेत्र को विद्युत संकेत में परिवर्तित करें.
लौहचुंबकीय (अक्सर स्टील) सामग्री से बनी विशाल वस्तुओं का पता लगाने के लिए मैग्नेटोमीटर का व्यावहारिक अनुप्रयोग इन वस्तुओं द्वारा पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के स्थानीय विरूपण पर आधारित है। पारंपरिक मेटल डिटेक्टरों की तुलना में मैग्नेटोमीटर का उपयोग करने का लाभ यह है अधिक से अधिक पता लगाने की सीमा.

फेरोप्रोब (वेक्टर) मैग्नेटोमीटर

मैग्नेटोमीटर के प्रकारों में से एक हैं . फेरोसोंडे का आविष्कार फ्रेडरिक फ़ॉर्स्टर ने किया था ( )

1937 में और निर्धारित करने का कार्य करता है चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर.

फेरोप्रोब डिज़ाइन

सिंगल-रॉड फेरोप्रोब

सबसे सरल फेरोप्रोब में एक पर्मलॉय रॉड होती है जिस पर एक उत्तेजना कुंडल रखा जाता है (( ड्राइव कुंडल), प्रत्यावर्ती धारा द्वारा संचालित, और एक मापने का तार ( डिटेक्टर कुंडल).

पर्मलोय- नरम चुंबकीय गुणों वाला एक मिश्र धातु, जिसमें लोहा और 45-82% निकल होता है। पर्मलॉय में उच्च चुंबकीय पारगम्यता (अधिकतम सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता ~100,000) और कम बलवर्धक बल होता है। फ्लक्सगेट्स के निर्माण के लिए पर्मालॉय का एक लोकप्रिय ब्रांड 80НХС - 80% निकल + क्रोमियम और 0.65-0.75 टी के संतृप्ति प्रेरण के साथ सिलिकॉन है, जिसका उपयोग चुंबकीय ढाल के कमजोर क्षेत्रों में काम करने वाले छोटे आकार के ट्रांसफार्मर, चोक और रिले के कोर के लिए किया जाता है। पल्स ट्रांसफार्मर कोर, चुंबकीय एम्पलीफायरों और गैर-संपर्क रिले के लिए, चुंबकीय प्रमुखों के कोर के लिए।
पर्मलोय के कुछ ग्रेडों के लिए क्षेत्र की ताकत पर सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता की निर्भरता का रूप है -

यदि कोर पर एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है, तो मापने वाले कुंडल में एक वोल्टेज दिखाई देता है यहां तक कीहार्मोनिक्स, जिसका मूल्य एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के माप के रूप में कार्य करता है। इस वोल्टेज को फ़िल्टर और मापा जाता है।

दो-रॉड फेरोप्रोब

एक उदाहरण पुस्तक में वर्णित उपकरण है करालिसा वी.एन."उद्योग में इलेक्ट्रॉनिक सर्किट" -

डिवाइस को 0.001 ... 0.5 ओर्स्टेड की सीमा में निरंतर चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
सेंसर उत्तेजना वाइंडिंग्स एल1और एल3विपरीत शामिल है. वाइंडिंग को मापना एल2उत्तेजना वाइंडिंग्स पर घाव। उत्तेजना वाइंडिंग को आगमनात्मक प्रतिक्रिया के साथ एक पुश-पुल जनरेटर से 2 kHz की आवृत्ति धारा के साथ खिलाया जाता है। जनरेटर मोड को प्रतिरोधों पर एक निरंतर वर्तमान विभक्त द्वारा स्थिर किया जाता है आर8और आर9.

टॉरॉयडल कोर के साथ फेरोप्रोब
फ्लक्सगेट मैग्नेटोमीटर के डिजाइन के लिए लोकप्रिय विकल्पों में से एक टॉरॉयडल कोर वाला फ्लक्सगेट है ( रिंग कोर फ्लक्सगेट) -

रॉड फेरोप्रोब की तुलना में, यह डिज़ाइन है कम शोरऔर सृजन की आवश्यकता है बहुत कम मैग्नेटोमोटिव बल.

ये सेंसर है उत्तेजना घुमावदार, एक टोरॉयडल कोर पर घाव, जिसके माध्यम से कोर को संतृप्ति में लाने के लिए पर्याप्त आयाम के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है, और वाइंडिंग को मापना, जिसमें से प्रत्यावर्ती वोल्टेज हटा दिया जाता है, जिसका विश्लेषण बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए किया जाता है।
मापने वाली वाइंडिंग को टोरॉयडल कोर पर घाव किया जाता है, जो इसे पूरी तरह से कवर करती है (उदाहरण के लिए, एक विशेष फ्रेम पर) -

यह डिज़ाइन मूल फ़्लक्सगेट डिज़ाइन के समान है (दूसरे हार्मोनिक पर अनुनाद प्राप्त करने के लिए संधारित्र जोड़ा गया है) -

प्रोटॉन मैग्नेटोमीटर के अनुप्रयोग
पुरातात्विक अनुसंधान में प्रोटॉन मैग्नेटोमीटर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
प्रोटॉन मैग्नेटोमीटर का उल्लेख माइकल क्रिक्टन के विज्ञान कथा उपन्यास "ट्रैप्ड इन टाइम" ("ट्रैप्ड इन टाइम") में किया गया है। समय") -
उसने अपने पैरों की ओर इशारा किया। हेलीकाप्टर के सामने के स्ट्रट्स पर तीन भारी पीले आवरण लगाए गए थे। "अभी हम स्टीरियो टेरेन मैपर्स, इंफ्रारेड, यूवी और साइड-स्कैन रडार ले जा रहे हैं।" क्रेमर ने पिछली खिड़की की ओर छह फुट लंबी चांदी की ट्यूब की ओर इशारा किया, जो पीछे हेलीकॉप्टर के नीचे लटक रही थी। प्रोटोन मैग्नेटोमीटर. "उह-हह। और यह क्या करता है?" "हमारे नीचे की ज़मीन में चुंबकीय विसंगतियों की तलाश है जो दबी हुई दीवारों, या चीनी मिट्टी की चीज़ें, या धातु का संकेत दे सकती हैं।"

सीज़ियम मैग्नेटोमीटर

ऑप्टिकल पंपिंग के साथ क्षार-धातु परमाणु मैग्नेटोमीटर एक प्रकार के क्वांटम मैग्नेटोमीटर हैं।

सीज़ियम मैग्नेटोमीटर जी-858

ओवरहाउसर मैग्नेटोमीटर

सॉलिड स्टेट मैग्नेटोमीटर

स्मार्टफोन में निर्मित मैग्नेटोमीटर सबसे किफायती हैं। के लिए एंड्रॉयडमैग्नेटोमीटर का उपयोग करना एक अच्छा अनुप्रयोग है . इस ऐप का पेज http://physics-toolbox-magnetimeter.android.informer.com/ है।

मैग्नेटोमीटर का समायोजन

फ्लक्सगेट का परीक्षण करने के लिए, आप इसका उपयोग कर सकते हैं। हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल का उपयोग लगभग एक समान चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। आदर्श स्थिति में, वे दो समान कुंडलाकार कुंडलियाँ हैं जो श्रृंखला में एक दूसरे से जुड़ी हुई हैं और एक दूसरे से कुंडल की त्रिज्या की दूरी पर स्थित हैं। आमतौर पर हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल में दो कॉइल होते हैं, जिन पर एक निश्चित संख्या में घुमाव लगे होते हैं, और कॉइल की मोटाई उनकी त्रिज्या से बहुत कम होनी चाहिए। वास्तविक प्रणालियों में, कॉइल्स की मोटाई उनकी त्रिज्या के बराबर हो सकती है। इस प्रकार, हम हेल्महोल्ट्ज़ रिंगों की एक प्रणाली के रूप में समाक्षीय रूप से व्यवस्थित दो समान कुंडलियों पर विचार कर सकते हैं, जिनके केंद्रों के बीच की दूरी उनकी औसत त्रिज्या के लगभग बराबर है। ऐसी कुंडल प्रणाली को स्प्लिट सोलनॉइड भी कहा जाता है ( विभाजित सोलनॉइड)।

सिस्टम के केंद्र में एक समान चुंबकीय क्षेत्र का एक क्षेत्र है (सिस्टम के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र रिंगों की त्रिज्या के 1/3 आयतन में है) 1% के भीतर सजातीय), जिसका उपयोग मापने के प्रयोजनों के लिए, चुंबकीय प्रेरण सेंसर को कैलिब्रेट करने आदि के लिए किया जा सकता है।

सिस्टम के केंद्र में चुंबकीय प्रेरण को $B = \mu _0\,(\left((4\over 5)\right) )^(3/2) \, (IN\over R)$ के रूप में परिभाषित किया गया है।
जहां $N$ प्रत्येक कुंडल में घुमावों की संख्या है, $I$ कुंडलियों के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है, $R$ कुंडल की औसत त्रिज्या है।

इसके अलावा, हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को ढालने के लिए किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, छल्ले के तीन परस्पर लंबवत जोड़े का उपयोग करना सबसे अच्छा है, फिर उनका अभिविन्यास कोई मायने नहीं रखता।

आपके ध्यान में लाया गया डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर बड़ी लोहे की वस्तुओं की खोज के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है। ऐसे उपकरण के साथ खजाने की खोज करना व्यावहारिक रूप से असंभव है, लेकिन उथले डूबे हुए टैंकों, जहाजों और अन्य प्रकार के सैन्य उपकरणों की खोज करते समय यह अपरिहार्य है।

डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर के संचालन का सिद्धांत बहुत सरल है। कोई भी लौहचुंबकीय वस्तु पृथ्वी के प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र को विकृत कर देती है। इन वस्तुओं में लोहा, कच्चा लोहा और स्टील से बनी हर चीज़ शामिल है। काफी हद तक, चुंबकीय क्षेत्र की विकृति वस्तुओं के स्वयं के चुंबकीयकरण से भी प्रभावित हो सकती है, जो अक्सर होती है। पृष्ठभूमि मान से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के विचलन को तय करने के बाद, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि मापने वाले उपकरण के पास लौहचुंबकीय सामग्री से बनी एक वस्तु है।

लक्ष्य से दूर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की विकृति छोटी है, और इसका अनुमान कुछ दूरी से अलग हुए दो सेंसरों के संकेतों में अंतर से लगाया जाता है। इसलिए, डिवाइस को डिफरेंशियल कहा जाता है। प्रत्येक सेंसर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के आनुपातिक सिग्नल को मापता है। फेरोमैग्नेटिक सेंसर और प्रोटॉन के मैग्नेटोनिक प्रीसेशन पर आधारित सेंसर सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। विचाराधीन डिवाइस पहले प्रकार के सेंसर का उपयोग करता है।

फेरोमैग्नेटिक सेंसर (जिसे फ्लक्सगेट भी कहा जाता है) का आधार फेरोमैग्नेटिक सामग्री के कोर वाला एक कॉइल है। ऐसी सामग्री के लिए एक विशिष्ट चुंबकत्व वक्र स्कूल के भौतिकी पाठ्यक्रम से अच्छी तरह से जाना जाता है और, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, इसका निम्न रूप होता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 29.

चावल। 29. चुम्बकत्व वक्र

वाहक आवृत्ति के एक वैकल्पिक साइनसोइडल सिग्नल द्वारा कुंडल उत्तेजित होता है। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 29, पृथ्वी के बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कुंडल के लौहचुंबकीय कोर के चुंबकीयकरण वक्र के विस्थापन से यह तथ्य सामने आता है कि कुंडल पर क्षेत्र प्रेरण और संबंधित वोल्टेज एक असममित तरीके से विकृत होने लगते हैं। दूसरे शब्दों में, वाहक आवृत्ति के साइनसॉइडल वर्तमान के साथ सेंसर का वोल्टेज आधे-तरंगों के अधिक "चपटे" शीर्ष द्वारा साइनसॉइड से भिन्न होगा। और ये विकृतियाँ विषम होंगी। वर्णक्रमीय विश्लेषण की भाषा में, इसका मतलब सम हार्मोनिक्स के कॉइल के आउटपुट वोल्टेज के स्पेक्ट्रम में उपस्थिति है, जिसका आयाम पूर्वाग्रह चुंबकीय क्षेत्र (पृथ्वी के क्षेत्र) की ताकत के समानुपाती होता है। ये हार्मोनिक्स भी हैं जिन्हें "पकड़ा जाना" चाहिए।

चावल। 30. डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक सेंसर

सिंक्रोनस डिटेक्टर का उल्लेख करने से पहले जो स्वाभाविक रूप से इस उद्देश्य के लिए खुद को सुझाता है, एक डबल वाहक आवृत्ति के संदर्भ सिग्नल के साथ काम करते हुए, आइए हम फेरोमैग्नेटिक सेंसर के एक जटिल संस्करण के डिजाइन पर विचार करें। इसमें दो कोर और तीन कॉइल शामिल हैं (चित्र 30)। इसके मूल में, यह एक विभेदक सेंसर है। हालाँकि, सरलता के लिए, हम इसे पाठ में आगे अंतर नहीं कहेंगे, क्योंकि मैग्नेटोमीटर स्वयं पहले से ही अंतर (©) है।

डिज़ाइन में दो समान लौहचुंबकीय कोर होते हैं जिनमें समान कुंडलियाँ एक दूसरे के बगल में समानांतर में रखी जाती हैं। संदर्भ आवृत्ति के उत्तेजक विद्युत संकेत के संबंध में, वे विपरीत दिशा में शामिल होते हैं। तीसरा कुंडल पहले दो कोर कुंडलों के ऊपर एक साथ जुड़ा हुआ एक घुमावदार घाव है। बाहरी बायसिंग चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, पहली और दूसरी वाइंडिंग के विद्युत संकेत सममित होते हैं और आदर्श रूप से कार्य करते हैं ताकि तीसरी वाइंडिंग में कोई आउटपुट सिग्नल न हो, क्योंकि इसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह पूरी तरह से रद्द हो जाता है।

बाहरी पूर्वाग्रहित चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, तस्वीर बदल जाती है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के अतिरिक्त प्रभाव के कारण संबंधित अर्ध-तरंग के शिखर पर या तो एक या दूसरा कोर सामान्य से अधिक गहरी संतृप्ति में "उड़" जाता है। परिणामस्वरूप, तीसरी वाइंडिंग के आउटपुट पर एक डबल फ़्रीक्वेंसी बेमेल सिग्नल दिखाई देता है। मौलिक हार्मोनिक संकेतों को आदर्श रूप से वहां पूरी तरह से मुआवजा दिया जाता है।

विचारित सेंसर की सुविधा इस तथ्य में निहित है कि इसके कॉइल्स को ऑसिलेटरी सर्किट में संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए शामिल किया जा सकता है। पहला और दूसरा - ऑसिलेटरी सर्किट (या सर्किट) में, वाहक आवृत्ति के अनुरूप। तीसरा - दूसरे हार्मोनिक से जुड़े एक दोलन सर्किट में।

वर्णित सेंसर में एक स्पष्ट विकिरण पैटर्न है। इसका आउटपुट सिग्नल अधिकतम होता है जब सेंसर का अनुदैर्ध्य अक्ष बाहरी स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के बल की रेखाओं के साथ स्थित होता है। जब अनुदैर्ध्य अक्ष बल की रेखाओं के लंबवत होता है, तो आउटपुट सिग्नल शून्य होता है।

विचारित प्रकार का सेंसर, विशेष रूप से एक सिंक्रोनस डिटेक्टर के संयोजन में, इलेक्ट्रॉनिक कंपास के रूप में सफलतापूर्वक काम कर सकता है। सुधार के बाद इसका आउटपुट सिग्नल सेंसर की धुरी पर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर के प्रक्षेपण के समानुपाती होता है। सिंक्रोनस डिटेक्शन से इस प्रक्षेपण के संकेत का पता लगाना भी संभव हो जाता है। लेकिन संकेत के बिना भी - सेंसर को न्यूनतम सिग्नल पर उन्मुख करने से, हमें पश्चिम या पूर्व की दिशा मिलती है। अधिकतम की ओर उन्मुखीकरण - हमें पृथ्वी के क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र रेखा की दिशा मिलती है। मध्य अक्षांशों में (उदाहरण के लिए, मॉस्को में), यह तिरछा जाता है और उत्तर की दिशा में जमीन में "चिपक जाता है"। चुंबकीय झुकाव के कोण के अनुसार क्षेत्र के भौगोलिक अक्षांश का लगभग अनुमान लगाया जा सकता है।

डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक मैग्नेटोमीटर के अपने फायदे और नुकसान हैं। फायदे में डिवाइस की सादगी शामिल है, यह प्रत्यक्ष प्रवर्धन रेडियो रिसीवर से अधिक जटिल नहीं है। नुकसान में सेंसर के निर्माण की जटिलता शामिल है - सटीकता के अलावा, संबंधित वाइंडिंग्स के घुमावों की संख्या का बिल्कुल सटीक मिलान आवश्यक है। एक या दो मोड़ की त्रुटि संभावित संवेदनशीलता को काफी कम कर सकती है। एक और दोष डिवाइस का "कम्पास" है, यानी, दो दूरी वाले सेंसर से संकेतों को घटाकर पृथ्वी के क्षेत्र की पूर्ण क्षतिपूर्ति की असंभवता। व्यवहार में, जब सेंसर को अनुदैर्ध्य के लंबवत अक्ष के चारों ओर घुमाया जाता है तो यह गलत संकेतों की ओर ले जाता है।

व्यावहारिक डिज़ाइन

एक विभेदक फेरोमैग्नेटिक मैग्नेटोमीटर के व्यावहारिक डिजाइन को ध्वनि संकेत के लिए एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक भाग के बिना एक प्रोटोटाइप संस्करण में कार्यान्वित और परीक्षण किया गया था, जिसमें स्केल के बीच में शून्य के साथ केवल एक माइक्रोएमीटर का उपयोग किया गया था। ध्वनि संकेत योजना को "ट्रांसमिशन-रिसेप्शन" सिद्धांत के अनुसार मेटल डिटेक्टर के विवरण से लिया जा सकता है। डिवाइस में निम्नलिखित पैरामीटर हैं।

मुख्य तकनीकी विशेषताएँ
आपूर्ति वोल्टेज 15...18 वी
वर्तमान खपत 50 mA से अधिक नहीं
पता लगाने की गहराई:
बंदूक 2 मी
तोप बैरल 4 मी
टैंक 6 मी

संरचनात्मक योजना

चावल। 31. विभेदक लौहचुंबकीय मैग्नेटोमीटर का संरचनात्मक आरेख

ब्लॉक आरेख चित्र में दिखाया गया है। 31. एक क्वार्ट्ज-स्थिर मास्टर ऑसिलेटर सिग्नल कंडीशनर के लिए एक घड़ी आवृत्ति प्रदान करता है।

इसके आउटपुट में से एक पर, पहले हार्मोनिक की एक वर्ग तरंग होती है, जो पावर एम्पलीफायर में प्रवेश करती है, जो सेंसर 1 और 2 के विकिरण कॉइल को उत्तेजित करती है। अन्य आउटपुट एक बदलाव के साथ संदर्भ डबल घड़ी आवृत्ति की एक वर्ग तरंग बनाता है सिंक्रोनस डिटेक्टर के लिए 90°। सेंसर के आउटपुट (तीसरे) वाइंडिंग्स से अंतर सिग्नल को प्राप्त एम्पलीफायर में बढ़ाया जाता है और एक सिंक्रोनस डिटेक्टर द्वारा ठीक किया जाता है। एक सुधारित स्थिरांक सिग्नल को पिछले अध्यायों में वर्णित माइक्रोएमीटर या ध्वनि संकेत उपकरणों के साथ पंजीकृत किया जा सकता है।

सर्किट आरेख

विभेदक लौहचुंबकीय मैग्नेटोमीटर का योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 32 - भाग 1; मास्टर ऑसिलेटर, सिग्नल कंडीशनर, पावर एम्पलीफायर और रेडियेटिंग कॉइल्स, अंजीर। 33 - भाग 2: रिसीविंग कॉइल्स, रिसीविंग एम्पलीफायर, सिंक्रोनस डिटेक्टर, इंडिकेटर और पावर सप्लाई।

चावल। 32. योजनाबद्ध आरेख - भाग I

मास्टर जेनरेटर (चित्र 32)

मास्टर ऑसिलेटर को इनवर्टर D1.1-D1.3 पर असेंबल किया गया है। थरथरानवाला आवृत्ति को 215 हर्ट्ज = 32 किलोहर्ट्ज़ ("क्लॉक क्वार्ट्ज") की गुंजयमान आवृत्ति के साथ क्वार्ट्ज या पीज़ोसेरेमिक रेज़ोनेटर क्यू द्वारा स्थिर किया जाता है। R1C1 सर्किट उच्च हार्मोनिक्स पर जनरेटर की उत्तेजना को रोकता है। रोकनेवाला R2 के माध्यम से, OOS सर्किट बंद हो जाता है, Q अनुनादक के माध्यम से, POS सर्किट बंद हो जाता है। जनरेटर को सादगी, कम वर्तमान खपत, 3 ... 15 वी की आपूर्ति वोल्टेज पर विश्वसनीय संचालन की विशेषता है, इसमें ट्रिमर और अत्यधिक उच्च-प्रतिरोध प्रतिरोधक शामिल नहीं हैं। जनरेटर की आउटपुट आवृत्ति लगभग 32 kHz है।

सिग्नल जेनरेटर (चित्र 32)

सिग्नल कंडीशनर को बाइनरी काउंटर D2 और D-ट्रिगर D3.1 पर असेंबल किया जाता है। बाइनरी काउंटर का प्रकार मौलिक नहीं है, इसका मुख्य कार्य घड़ी की आवृत्ति को 2, 4 और 8 से विभाजित करना है, इस प्रकार क्रमशः 16, 8 और 4 kHz की आवृत्तियों के साथ मेन्डर्स प्राप्त करना है। विकिरणित कुंडलियों के उत्तेजना के लिए वाहक आवृत्ति 4 kHz है। डी-फ्लिप-फ्लॉप डी3.1 पर कार्य करने वाले 16 और 8 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों वाले सिग्नल, इसके आउटपुट पर 8 किलोहर्ट्ज़ की वाहक आवृत्ति के संबंध में दोगुना मोड़ बनाते हैं, जो 8 के आउटपुट सिग्नल के सापेक्ष 90 डिग्री स्थानांतरित हो जाता है। kHz बाइनरी काउंटर। सिंक्रोनस डिटेक्टर के सामान्य संचालन के लिए ऐसी शिफ्ट आवश्यक है, क्योंकि उसी शिफ्ट में सेंसर आउटपुट पर उपयोगी डबल फ्रीक्वेंसी बेमेल सिग्नल होता है। दो डी-फ्लिप-फ्लॉप - डी3.2 के माइक्रोक्रिकिट के दूसरे भाग का उपयोग सर्किट में नहीं किया जाता है, लेकिन इसके अप्रयुक्त इनपुट को सामान्य ऑपरेशन के लिए लॉजिक 1 या लॉजिक 0 से जोड़ा जाना चाहिए, जो चित्र में दिखाया गया है।

पावर एम्प्लीफायर (चित्र 32)

पावर एम्पलीफायर इस तरह नहीं दिखता है और यह केवल शक्तिशाली इनवर्टर D1.4 और D1.5 है, जो एंटीफ़ेज़ में सेंसर और कैपेसिटर C2 के श्रृंखला-समानांतर जुड़े रेडियेटिंग कॉइल्स से युक्त एक ऑसिलेटरी सर्किट को स्विंग करता है। संधारित्र के मूल्य के पास एक तारांकन चिह्न का अर्थ है कि इसका मूल्य लगभग दर्शाया गया है और इसे कमीशनिंग के दौरान चुना जाना चाहिए। एक अप्रयुक्त इन्वर्टर D1.6, अपने इनपुट को असंबद्ध न छोड़ने के लिए, सिग्नल D1.5 को उलट देता है, लेकिन व्यावहारिक रूप से "निष्क्रिय" चलता है। रेसिस्टर्स R3 और R4 इनवर्टर के आउटपुट करंट को एक स्वीकार्य स्तर तक सीमित करते हैं और ऑसिलेटरी सर्किट के साथ मिलकर एक उच्च-गुणवत्ता वाला बैंड-पास फ़िल्टर बनाते हैं, जिसके कारण सेंसर के रेडियेटिंग कॉइल्स में वोल्टेज और करंट का आकार बदलता है। लगभग साइनसोइडल के साथ मेल खाता है।

चावल। 33. योजनाबद्ध आरेख - भाग II। प्राप्त करने वाला प्रवर्धक

रिसेप्शन एम्प्लीफायर (चित्र 33)

प्राप्त करने वाला एम्पलीफायर सेंसर के प्राप्त कॉइल्स से आने वाले अंतर सिग्नल को बढ़ाता है, जो कैपेसिटर सी 3 के साथ मिलकर 8 किलोहर्ट्ज़ की दोहरी आवृत्ति पर ट्यून किया गया एक ऑसिलेटरी सर्किट बनाता है। ट्यूनिंग रोकनेवाला R5 के लिए धन्यवाद, प्राप्त करने वाले कॉइल के संकेतों को कुछ भार गुणांक के साथ घटाया जाता है, जिसे रोकनेवाला R5 के स्लाइडर को घुमाकर बदला जा सकता है। यह सेंसर की प्राप्त वाइंडिंग्स के गैर-समान मापदंडों और इसके "कम्पास" के न्यूनतमकरण के लिए मुआवजा प्राप्त करता है। प्राप्त करने वाला एम्पलीफायर दो चरणों वाला है। इसे समानांतर वोल्टेज ओएस के साथ D4.2 और D6.1 ऑप एम्प पर असेंबल किया गया है। कैपेसिटर C4 उच्च आवृत्तियों पर लाभ को कम करता है, जिससे बिजली नेटवर्क और अन्य स्रोतों से उच्च आवृत्ति पिकअप के साथ प्रवर्धक पथ के अधिभार को रोका जा सकता है। ऑप-एम्प सुधार सर्किट मानक हैं।

सिंक्रोनस डिटेक्टर (चित्र 33)

सिंक्रोनस डिटेक्टर एक विशिष्ट योजना के अनुसार OS D6.2 पर बनाया गया है। D5 CMOS 8 बाय 1 मल्टीप्लेक्सर-डेमल्टीप्लेक्सर चिप का उपयोग एनालॉग कुंजी के रूप में किया जाता है (चित्र 32)। इसके डिजिटल एड्रेस सिग्नल को केवल कम से कम महत्वपूर्ण बिट में स्थानांतरित किया जाता है, जो एक आम बस में बिंदु K1 और K2 का वैकल्पिक स्विचिंग प्रदान करता है। संशोधित सिग्नल को कैपेसिटर C8 द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और सर्किट R14C11 और R13C9 द्वारा अनफ़िल्टर्ड आरएफ घटकों के एक साथ अतिरिक्त क्षीणन के साथ ऑप amp D6.2 द्वारा प्रवर्धित किया जाता है। ऑप एम्प सुधार सर्किट उपयोग किए गए प्रकार के लिए मानक है।

संकेतक (चित्र 33)

सूचक एक माइक्रोएमीटर है जिसमें स्केल के मध्य में शून्य होता है। संकेतक भाग में, पहले वर्णित अन्य प्रकार के मेटल डिटेक्टरों की सर्किटरी का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। विशेष रूप से, एक संकेतक के रूप में, आप इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति मीटर के सिद्धांत के आधार पर मेटल डिटेक्टर के डिज़ाइन का उपयोग कर सकते हैं। इस मामले में, इसके एलसी ऑसिलेटर को आरसी ऑसिलेटर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और मापा आउटपुट वोल्टेज को प्रतिरोधक विभक्त के माध्यम से टाइमर की आवृत्ति सेटिंग सर्किट में खिलाया जाता है। आप इसके बारे में यूरी कोलोकोलोव की वेबसाइट पर अधिक पढ़ सकते हैं।

चिप D7 एकध्रुवीय आपूर्ति वोल्टेज को स्थिर करता है। D4.1 ऑप amp एक कृत्रिम मध्य फ़ीड बिंदु बनाता है, जो पारंपरिक द्विध्रुवी ऑप amp सर्किटरी के उपयोग की अनुमति देता है। सिरेमिक ब्लॉकिंग कैपेसिटर C18-C21 डिजिटल सर्किट D1, D2, D3, D5 के आवास के करीब लगाए गए हैं।

भाग के प्रकार और डिज़ाइन

उपयोग किए गए माइक्रो-सर्किट के प्रकार तालिका में दर्शाए गए हैं। 6.

तालिका 6. प्रयुक्त माइक्रो सर्किट के प्रकार

K561 श्रृंखला के माइक्रो-सर्किट के बजाय, K1561 श्रृंखला के माइक्रो-सर्किट का उपयोग करना संभव है। आप K176 श्रृंखला के कुछ चिप्स या 40XX और 40XXX श्रृंखला के विदेशी एनालॉग्स का उपयोग करने का प्रयास कर सकते हैं।

K157 श्रृंखला के दोहरे परिचालन एम्पलीफायरों (ऑप-एम्प्स) को समान मापदंडों के किसी भी सामान्य-उद्देश्य वाले ऑप-एम्प्स (पिनआउट और सुधार सर्किट में संबंधित परिवर्तनों के साथ) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर सर्किट में उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधों के लिए कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं। उन्हें केवल डिज़ाइन में मजबूत और छोटा होना चाहिए और स्थापित करना आसान होना चाहिए। बिजली अपव्यय रेटिंग 0.125 ... 0.25 W है।

डिवाइस को फाइन-ट्यूनिंग की सुविधा के लिए पोटेंशियोमीटर R5, R16 वांछनीय मल्टी-टर्न हैं। पोटेंशियोमीटर R5 का हैंडल प्लास्टिक से बना होना चाहिए और पर्याप्त लंबाई का होना चाहिए ताकि समायोजन के दौरान ऑपरेटर के हाथ के स्पर्श से पिकअप के कारण संकेतक रीडिंग में बदलाव न हो। कैपेसिटर C16 - किसी भी छोटे आकार का इलेक्ट्रोलाइटिक।

ऑसिलेटरी सर्किट C2 * और C3 * के कैपेसिटर समानांतर में जुड़े कई (5-10 पीसी) कैपेसिटर से बने होते हैं। कैपेसिटर की संख्या और उनकी रेटिंग का चयन करके सर्किट को अनुनाद में ट्यून किया जाता है। कैपेसिटर का अनुशंसित प्रकार K10-43, K71-7 या विदेशी थर्मोस्टेबल एनालॉग है। आप पारंपरिक सिरेमिक या धातु फिल्म कैपेसिटर का उपयोग करने का प्रयास कर सकते हैं, हालांकि, तापमान में उतार-चढ़ाव के साथ, आपको डिवाइस को अधिक बार समायोजित करना होगा।

माइक्रोएमीटर - स्केल के मध्य में शून्य के साथ 100 μA की धारा के लिए कोई भी प्रकार। छोटे आकार के माइक्रोएमीटर, उदाहरण के लिए, प्रकार M4247, सुविधाजनक हैं। आप लगभग किसी भी माइक्रोएमीटर और यहां तक कि एक मिलीमीटर का भी उपयोग कर सकते हैं - किसी भी पैमाने की सीमा के साथ। ऐसा करने के लिए, आपको प्रतिरोधों R15-R17 के मानों को तदनुसार समायोजित करना होगा। क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर क्यू - कोई भी छोटे आकार की घड़ी क्वार्ट्ज (इसी तरह का पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक गेम में भी उपयोग किया जाता है)।

स्विच S1 - किसी भी प्रकार का, कॉम्पैक्ट।

चावल। 34. सेंसर-एंटीना का डिज़ाइन

सेंसर कॉइल 8 मिमी के व्यास (एमडब्ल्यू और एलडब्ल्यू रेडियो रिसीवर के चुंबकीय एंटेना में प्रयुक्त) और लगभग 10 सेमी की लंबाई के साथ गोल फेराइट कोर पर बने होते हैं। प्रत्येक वाइंडिंग में 0.31 के व्यास के साथ तांबे के वाइंडिंग तार के 200 मोड़ होते हैं मिमी, डबल लाह-रेशम इन्सुलेशन में दो परतों में समान रूप से और कसकर घाव। सभी वाइंडिंग पर स्क्रीन फ़ॉइल की एक परत लगी होती है। शॉर्ट-सर्किट कॉइल के गठन को रोकने के लिए स्क्रीन के किनारों को एक-दूसरे से अलग किया जाता है। स्क्रीन आउटपुट एक टिनयुक्त तांबे के सिंगल-कोर तार के साथ किया जाता है। एल्यूमीनियम फ़ॉइल स्क्रीन के मामले में, यह सीसा स्क्रीन पर उसकी पूरी लंबाई के लिए लगाया जाता है और बिजली के टेप से कसकर लपेटा जाता है। तांबे या पीतल की पन्नी से बनी ढाल के मामले में, सीसे को मिलाया जाता है।

फेराइट कोर के सिरों को फ्लोरोप्लास्टिक सेंटरिंग डिस्क में तय किया जाता है, जिसके कारण सेंसर के दो हिस्सों में से प्रत्येक को टेक्स्टोलाइट से बने प्लास्टिक ट्यूब के अंदर रखा जाता है, जो एक आवास के रूप में कार्य करता है, जैसा कि योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। 34. पाइप की लंबाई लगभग 60 सेमी है। सेंसर का प्रत्येक भाग पाइप के अंत में स्थित है और अतिरिक्त रूप से सिलिकॉन सीलेंट के साथ तय किया गया है, जो वाइंडिंग और उनके कोर के आसपास की जगह को भरता है। फिलिंग बॉडी-पाइप में विशेष छिद्रों के माध्यम से की जाती है। फ्लोरोप्लास्टिक वॉशर के साथ मिलकर, ऐसा सीलेंट नाजुक फेराइट छड़ों के बन्धन को आवश्यक लोच देता है, जो आकस्मिक प्रभावों के दौरान उन्हें टूटने से बचाता है।

डिवाइस सेट करना

1. सुनिश्चित करें कि स्थापना सही है.

2. वर्तमान खपत की जाँच करें, जो 100 mA से अधिक नहीं होनी चाहिए।

3. मास्टर ऑसिलेटर और पल्स सिग्नल के निर्माण के अन्य तत्वों के सही संचालन की जाँच करें।

4. सेंसर के ऑसिलेटरी सर्किट को समायोजित करें। विकिरण - 4 kHz की आवृत्ति पर, प्राप्त करना - 8 kHz पर।

5. सुनिश्चित करें कि एम्प्लीफाइंग पथ और सिंक्रोनस डिटेक्टर सही ढंग से काम करते हैं।

डिवाइस के साथ काम करना

डिवाइस को स्थापित करने और उसके साथ काम करने की प्रक्रिया इस प्रकार है। हम खोज के स्थान पर जाते हैं, डिवाइस चालू करते हैं और एंटीना-सेंसर को घुमाना शुरू करते हैं। उत्तर-दक्षिण दिशा से गुजरने वाले ऊर्ध्वाधर विमान में सर्वश्रेष्ठ। यदि डिवाइस का सेंसर रॉड पर है, तो आप इसे घुमा नहीं सकते हैं, लेकिन जहां तक रॉड अनुमति दे, वहां तक घुमा सकते हैं। सूचक सुई विक्षेपित हो जाएगी (कम्पास प्रभाव)। एक परिवर्तनीय अवरोधक R5 का उपयोग करके, हम इन विचलनों के आयाम को कम करने का प्रयास कर रहे हैं। इस मामले में, माइक्रोएमीटर रीडिंग का मध्य बिंदु "बाहर चला जाएगा" और इसे एक अन्य चर अवरोधक आर 16 के साथ समायोजित करने की भी आवश्यकता होगी, जिसे शून्य सेट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब "कम्पास" प्रभाव न्यूनतम हो जाता है, तो उपकरण को संतुलित माना जाता है।

छोटी वस्तुओं के लिए, डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर से खोज करने की विधि पारंपरिक मेटल डिटेक्टर के साथ काम करने की विधि से भिन्न नहीं होती है। वस्तु के निकट, तीर किसी भी दिशा में भटक सकता है। बड़ी वस्तुओं के लिए, संकेतक तीर एक बड़े क्षेत्र में अलग-अलग दिशाओं में विचलित हो जाएगा।

मैग्नेटोमीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की टोह लेने या छिपी हुई वस्तुओं की खोज के लिए किया जाता है। ऑपरेशन के सिद्धांत के अनुसार, डिवाइस एक मेटल डिटेक्टर की तरह है जो धातु की सतहों पर प्रतिक्रिया करता है, इस अपवाद के साथ कि यह पृथ्वी के प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र के साथ-साथ बड़ी गैर-धातु वस्तुओं के प्रति संवेदनशील है जिनकी अपनी अवशिष्ट क्षेत्र. डिवाइस ने विभिन्न उद्योगों और विज्ञान में अपना आवेदन पाया है, क्योंकि यह आपको प्राकृतिक विसंगतियों को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है, और वस्तुओं की खोज को भी गति देता है।

मैग्नेटोमीटर का उपयोग क्यों करें

मैग्नेटोमीटर चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करते हैं और विभिन्न भौतिक इकाइयों में इसकी ताकत व्यक्त करते हैं। इस संबंध में, इन उपकरणों के कई प्रकार हैं, जिनमें से प्रत्येक को एक विशिष्ट खोज उद्देश्य के लिए अनुकूलित किया गया है। इन उपकरणों के संशोधनों का उपयोग विज्ञान और उद्योग की दर्जनों शाखाओं में किया जाता है:

भूगर्भ शास्त्र।
पुरातत्व.
मार्गदर्शन।
भूकंप विज्ञान।
सैन्य खुफिया सूचना।
भू-कालक्रम।

में भूगर्भ शास्त्रमैग्नेटोमीटर नमूने लेने के लिए परीक्षण ड्रिलिंग की आवश्यकता के बिना खनिजों की खोज करता है। यह उपकरण आपको जीवाश्मों से समृद्ध नस को ठीक करने और इस क्षेत्र में खनन शुरू करने की उपयुक्तता पर निर्णय लेने की अनुमति देता है। साथ ही, इस उपकरण की सहायता से यह निर्धारित करना भी संभव है कि पीने के पानी के भूमिगत स्रोत कहाँ स्थित हैं, वे कैसे स्थित हैं और उनकी मात्रा क्या है। इसके लिए धन्यवाद, पहले से तय करना संभव है कि अधिकतम गहराई की आवश्यकता के बिना पानी तक पहुंचने के लिए कुआं या कुआं कहां बनाया जाए।

मैग्नेटोमीटर का उपयोग किया जाता है पुरातत्त्वखुदाई के दौरान. वे आपको गहरे भूमिगत छिपी इमारतों की नींव, मूर्तियों और अवशिष्ट चुंबकत्व वाली अन्य वस्तुओं पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति देते हैं। सबसे पहले, यह पकी हुई ईंट या पत्थर है। यह उपकरण गहरे भूमिगत छिपे प्राचीन चूल्हों और स्टोवों पर प्रतिक्रिया करता है। इसकी मदद से आप बर्फ या बर्फ में वस्तुओं की खोज कर सकते हैं।

मैग्नेटोमीटर का भी उपयोग किया जाता है मार्गदर्शन. यह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाता है और भटकाव की स्थिति में गति की दिशा के बारे में जानकारी प्रदान करता है। ऐसे उपकरणों का उपयोग विमानन और समुद्री परिवहन में किया जाता है। अंतरिक्ष स्टेशनों और शटलों पर मैग्नेटोमीटर अनिवार्य उपकरण हैं।

में भूकंप विज्ञानपृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करने वाले मैग्नेटोमीटर भूकंप की भविष्यवाणी करना संभव बनाते हैं, क्योंकि जब टेक्टोनिक प्लेटों की विशेषताएं बदलती हैं, तो सामान्य क्षेत्र संकेतक का उल्लंघन होता है। इस तरह, ताजा भूमिगत दरारों की पहचान की जा सकती है जिसके माध्यम से विस्फोट शुरू हो सकता है।

में सैन्य खुफिया सूचनायह उपकरण आपको पारंपरिक राडार से छिपी सैन्य वस्तुओं की खोज करने की अनुमति देता है। मैग्नेटोमीटर का उपयोग समुद्र या समुद्र तल पर पड़ी पनडुब्बी का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।

में भू-कालानुक्रमअवशिष्ट चुम्बकत्व की शक्ति का उपयोग चट्टानों की आयु निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। अधिक सटीक तरीके मौजूद हैं, लेकिन मैग्नेटोमीटर के साथ यह महंगे विश्लेषण की आवश्यकता के बिना, सेकंडों में किया जा सकता है।

संचालन के सिद्धांत के अनुसार मैग्नेटोमीटर की किस्में

संचालन के सिद्धांत के अनुसार, मैग्नेटोमीटर को 3 प्रकारों में विभाजित किया गया है:

मैग्नेटोस्टैटिक।
प्रेरण।
क्वांटम.

प्रत्येक प्रजाति एक निश्चित भौतिक सिद्धांत का उपयोग करके बाहरी चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करती है। इन तीन किस्मों के आधार पर, विभिन्न अति विशिष्ट प्रकार के मैग्नेटोमीटर बनाए गए हैं, जो कुछ शर्तों के तहत माप के लिए अधिक सटीक हैं।

मैग्नेटोस्टैटिक

इस उपकरण की बाहरी जटिलता के बावजूद, यह पूरी तरह से समझने योग्य भौतिक सिद्धांत के अनुसार काम करता है। मैग्नेटोमीटर के अंदर एक छोटा स्थायी चुंबक होता है जो इसके संपर्क में आने वाले चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है। चुंबक को एक लोचदार निलंबन पर लटकाया जाता है जो इसे स्क्रॉल करने की अनुमति देता है। व्यावहारिक रूप से इसकी कोई कठोरता नहीं है, इसलिए यह इसे पकड़ नहीं पाता है और इसे बिना प्रतिरोध के स्क्रॉल करने की अनुमति देता है। जब एक स्थायी चुंबक किसी विदेशी क्षेत्र के साथ प्रतिक्रिया करता है जिसकी दिशा या शक्ति उसकी दिशा या शक्ति से मेल नहीं खाती है, तो आकर्षण या प्रतिकर्षण प्रतिक्रिया होती है। परिणामस्वरूप, निलंबित स्थायी चुंबक घूमने लगता है, जो संवेदनशील सेंसर को ठीक कर देता है। इस प्रकार, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और दिशा को मापा जाता है।

मैग्नेटोस्टैटिक डिवाइस की संवेदनशीलता उसमें स्थापित संदर्भ चुंबक पर निर्भर करती है। साथ ही, निलंबन की लोच माप सटीकता को प्रभावित करती है।

प्रेरण

इंडक्शन मैग्नेटोमीटर में एक कुंडल के अंदर प्रवाहकीय सामग्री से बनी तार की वाइंडिंग होती है। यह बैटरी बिजली आपूर्ति से वोल्टेज के अंतर्गत है। कॉइल अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो इसके सर्किट से गुजरने वाले तीसरे पक्ष के क्षेत्रों से संपर्क करना शुरू कर देता है। संवेदनशील सेंसर इस इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप कॉइल पर प्रदर्शित होने वाले परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करते हैं। वे घूर्णन या दोलन पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। अधिक जटिल उपकरणों में, सेंसर कॉइल कोर की चुंबकीय पारगम्यता में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करते हैं। भले ही परिवर्तन कैसे दर्ज किया गया हो, डिवाइस बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संकेतक प्रदर्शित करता है और आपको वस्तुओं का स्थान, उनका आकार और दूरी निर्धारित करने की अनुमति देता है।

मात्रा

एक क्वांटम मैग्नेटोमीटर बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों के प्रभाव में चलने वाले इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण पर प्रतिक्रिया करता है। यह महंगा उपकरण है जिसका उपयोग प्रयोगशाला अनुसंधान के साथ-साथ जटिल खोजों के लिए भी किया जाता है। उपकरण सूक्ष्म कणों के चुंबकीय क्षण और मापे गए क्षेत्र की तीव्रता को रिकॉर्ड करता है। यह उपकरण आपको कमजोर क्षेत्रों की तीव्रता को मापने की अनुमति देता है, जिसमें बाहरी अंतरिक्ष में भी शामिल हैं। यह वह उपकरण है जिसका उपयोग खनिजों के गहरे भंडार की खोज के लिए भू-पूर्वेक्षण में किया जाता है।

मॉडलों के बीच अंतर

मैग्नेटोमीटर एक उच्च तकनीकी उपकरण है जो न केवल चुंबकीय क्षेत्र या संवेदनशीलता में परिवर्तन की प्रतिक्रिया के भौतिक सिद्धांत में, बल्कि अन्य विशेषताओं में भी अन्य समान उपकरणों से भिन्न हो सकता है। निम्नलिखित मानदंडों के अनुसार डिवाइस एक दूसरे से भिन्न हो सकते हैं:

एक प्रदर्शन की उपस्थिति.
सेंसरों की संख्या.
ध्वनि सूचक की उपस्थिति.
माप त्रुटियाँ.
संकेत विधि.
निरंतर कार्य की अवधि.
आयाम तथा वजन।

जहाँ तक संवेदनशील सेंसरों की संख्या का प्रश्न है, जितने अधिक होंगे, उपकरण उतना ही अधिक सटीक होगा। मैग्नेटोमीटर अपने माप को संख्यात्मक या ग्राफ़िक रूप से प्रदर्शित कर सकता है। यह कहना मुश्किल है कि कौन सा बेहतर है, क्योंकि यह सब उन स्थितियों की विशेषताओं पर निर्भर करता है जिनमें माप किया जाता है। कुछ मामलों में, आपको केवल संख्याओं में चुंबकीय क्षेत्र संकेतकों का प्रदर्शन प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जबकि कभी-कभी आपको इसके भंवरों के वेक्टर की अधिक दृश्य परिभाषा की आवश्यकता होती है। सबसे अच्छा विकल्प संयुक्त उपकरण हैं जो आपको डिजिटल और ग्राफिकल डिस्प्ले में संकेतक देखने की अनुमति देते हैं।

चावल। 29. चुम्बकत्व वक्र

चावल। 30. डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक सेंसर

सिंक्रोनस डिटेक्टर का उल्लेख करने से पहले जो स्वाभाविक रूप से इस उद्देश्य के लिए खुद को सुझाता है, एक डबल वाहक आवृत्ति के संदर्भ सिग्नल के साथ काम करते हुए, आइए हम फेरोमैग्नेटिक सेंसर के एक जटिल संस्करण के डिजाइन पर विचार करें। इसमें दो कोर और तीन कॉइल शामिल हैं (चित्र 30)। इसके मूल में, यह एक विभेदक सेंसर है। हालाँकि, सरलता के लिए, पाठ में आगे हम इसे विभेदक नहीं कहेंगे, क्योंकि मैग्नेटोमीटर स्वयं पहले से ही विभेदक है :)।

व्यावहारिक डिज़ाइन

मुख्य तकनीकी विशेषताएँ

आपूर्ति वोल्टेज - 15...18 वी
वर्तमान खपत - 50 एमए से अधिक नहीं

पता लगाने की गहराई:

पिस्तौल - 2 मी
तोप बैरल - 4 मीटर
टैंक - 6 मी

संरचनात्मक योजना

चावल। 31. विभेदक लौहचुंबकीय मैग्नेटोमीटर का संरचनात्मक आरेख

सर्किट आरेख

विभेदक लौहचुंबकीय मैग्नेटोमीटर का योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 32 - भाग 1: मास्टर ऑसिलेटर, सिग्नल कंडीशनर, पावर एम्पलीफायर और रेडियेटिंग कॉइल्स, अंजीर। 33 - भाग 2: रिसीविंग कॉइल्स, रिसीविंग एम्पलीफायर, सिंक्रोनस डिटेक्टर, इंडिकेटर और पावर सप्लाई।

चावल। 32. योजनाबद्ध आरेख - भाग 1

मास्टर ऑसिलेटर को इनवर्टर D1.1-D1.3 पर असेंबल किया गया है। थरथरानवाला आवृत्ति को 215 हर्ट्ज = 32 किलोहर्ट्ज़ ("क्लॉक क्वार्ट्ज") की गुंजयमान आवृत्ति के साथ क्वार्ट्ज या पीज़ोसेरेमिक रेज़ोनेटर क्यू द्वारा स्थिर किया जाता है। R1C1 सर्किट उच्च हार्मोनिक्स पर जनरेटर की उत्तेजना को रोकता है। रोकनेवाला R2 के माध्यम से, OOS सर्किट बंद हो जाता है, अनुनादक Q के माध्यम से, POS सर्किट बंद हो जाता है। जनरेटर को सादगी, कम वर्तमान खपत, 3 ... 15 वी की आपूर्ति वोल्टेज पर विश्वसनीय संचालन की विशेषता है, इसमें ट्यून किए गए तत्व और अत्यधिक उच्च-प्रतिरोध प्रतिरोधक शामिल नहीं हैं। जनरेटर की आउटपुट आवृत्ति लगभग 32 kHz है।

सिग्नल कंडीशनर(चित्र 32)

एम्पलीफायर(चित्र 32)

प्राप्त करने वाला प्रवर्धक(चित्र 33)

प्राप्त करने वाला एम्पलीफायर दो चरणों वाला है। इसे समानांतर वोल्टेज ओएस के साथ D4.2 और D6.1 ऑप एम्प पर असेंबल किया गया है। कैपेसिटर C4 उच्च आवृत्तियों पर लाभ को कम करता है, जिससे बिजली नेटवर्क और अन्य स्रोतों से उच्च आवृत्ति पिकअप के साथ प्रवर्धक पथ के अधिभार को रोका जा सकता है। ऑप-एम्प सुधार सर्किट मानक हैं।

तुल्यकालिक डिटेक्टर(चित्र 33)

सिंक्रोनस डिटेक्टर एक विशिष्ट योजना के अनुसार OS D6.2 पर बनाया गया है। D5 CMOS 8 बाय 1 मल्टीप्लेक्सर-डेमल्टीप्लेक्सर चिप का उपयोग एनालॉग कुंजी के रूप में किया जाता है (चित्र 32)। इसके डिजिटल एड्रेस सिग्नल को केवल कम से कम महत्वपूर्ण बिट में स्थानांतरित किया जाता है, जो एक आम बस में बिंदु K1 और K2 का वैकल्पिक स्विचिंग प्रदान करता है। सुधारित सिग्नल को कैपेसिटर C8 द्वारा फ़िल्टर किया जाता है और सर्किट R14C11 और R13C9 द्वारा अनफ़िल्टर्ड आरएफ घटकों के एक साथ अतिरिक्त क्षीणन के साथ ऑप-एम्प D6.2 द्वारा प्रवर्धित किया जाता है। ऑप एम्प सुधार सर्किट उपयोग किए गए प्रकार के लिए मानक है।

चावल। 33. योजनाबद्ध आरेख - भाग 2. प्राप्त करने वाला एम्पलीफायर

सूचक(चित्र 33)

भाग के प्रकार और डिज़ाइन

उपयोग किए गए माइक्रो-सर्किट के प्रकार तालिका में दर्शाए गए हैं। 6.

तालिका 6. प्रयुक्त माइक्रो सर्किट के प्रकार

कैपेसिटर C16 - किसी भी छोटे आकार का इलेक्ट्रोलाइटिक।

क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर क्यू - कोई भी छोटे आकार की घड़ी क्वार्ट्ज (इसी तरह का पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक गेम में भी उपयोग किया जाता है)।

स्विच S1 - किसी भी प्रकार का, कॉम्पैक्ट।

चावल। 34. सेंसर-एंटीना का डिज़ाइन

पाइप की लंबाई लगभग 60 सेमी है। सेंसर का प्रत्येक भाग पाइप के अंत में स्थित है और अतिरिक्त रूप से सिलिकॉन सीलेंट के साथ तय किया गया है, जो वाइंडिंग और उनके कोर के आसपास की जगह को भरता है। फिलिंग बॉडी-पाइप में विशेष छिद्रों के माध्यम से की जाती है। फ्लोरोप्लास्टिक वॉशर के साथ मिलकर, ऐसा सीलेंट नाजुक फेराइट छड़ों के बन्धन को आवश्यक लोच देता है, जो आकस्मिक प्रभावों के दौरान उन्हें टूटने से बचाता है।

डिवाइस सेट करना

1. सुनिश्चित करें कि स्थापना सही है.

2. वर्तमान खपत की जाँच करें, जो 100 mA से अधिक नहीं होनी चाहिए।

डिवाइस के साथ काम करना

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