МАГНІТОМЕТРИ

Класифікують М. по фіз. явища або ефекту, на до-ром засновано його дію, по областях застосування, за умовами експлуатації, за ступенем інформативності (скалярні, векторні і тензорні), що знаходить відображення в найменуванні приладу: "квантовий магнітометр", "морський буксируваний магнітометр", "трикомпонентний микротесламетр". Наиб. поширена класифікація М. по фіз. явища, використовуваному у вимірювальних перетворювачах (ІП) приладу. Індукційні М. засновані на використанні явища електромагнітної індукції. В М. цього типу ІП здійснює зв'язок між індукцією магн. поля н індукованої в контурі приладуелектрорушійної силою (ерс). Осн. елементом индукц. ІП є, як правило, многовитковая котушка з ферромагн. серцевиною. Сердечник концентрує магнітний потік ,пронизує котушку. Зміна магн. потоку в котушці здійснюється: 1) обертанням (коливанням, вібрацією, переміщенням) виміряє. котушки в вимірюваному полі. Ерс, що виникає при цьому в котушці т. н. виміряє. генератора, пропорційна значенню магн. індукції Ві і частоті обертання котушки. 2) Зміною площі котушки. Витки котушки охоплюють межі пьезокристалла. При подачі на межі змінного електричних ма. напруги кристал деформується, змінюючи площу витків котушки. У результаті В котушці виникає ерс, пропорційна Ві і частоті коливань граней кристала. 3) Периодич. зміною магн. проникності магн. ланцюги ІП, що досягається обертанням (переміщенням) ферромагн. ротора відносно ферромагн. статора з виміряє. котушками, або зміною магнитоупругих властивостей речовини сердечника. 4) Зміною магн. проникності матеріалу осердя за рахунок вспомогат. магн. поля (ферромодуляционные ІП). Розглянуті индукц. ІП є перетворювачами активного типу. Частотний діапазон цих ІП обмежений областю постійних і повільно мінливих магн. полів. Особливо це обмеження відноситься до ІП з механич. модуляцією параметра, у яких частота модуляції не перевищує неск. герц. Ферромодуляц. ІП (феррозонды ),мають набагато більш високу частоту модуляції, які використовуються при вимірюваннях як постійних, так і змінних магн. полів широкого спектру звукових частот. У индукц. ІП пасивного типу ерс виникає за рахунок зміни вимірюваної магн. індукції при незмінному положенні котушки та сталості її параметрів. Такі ІП використовуються тільки в М. для вимірювання змінних і імпульсних магн. полів. У деяких пасивних ІП немає ферромагн. сердечника. Переваг. застосування для вимірювання параметрів магн. полів отримали М. з ферромодуляц. і пасивними ІП. З їх допомогою проводяться наземні і підводні вимірювання слабких і надслабких магн. полів, аэроразведка корисних копалин, дослідження магн. полів космич. простору, неруйнівний контроль матеріалів. Индукц. М. з обертовою і вібруючої котушкою входять до складу випробувальних установок, призначених для дослідження параметрів і характеристикмагнітних матеріалів. Квантові М. засновані на квантових ефектах і явищах, що виникають при взаємодії мікрочастинок з магн. полем: ядерному магнітному резонансі (ЯМР), електронному парамагнитном резонанс(ЕПР), ефекті Зеемана, ефекті Джозефсона (див. Квантовий магнітометр, Сквід). Широко застосовуються ЯМР-магнітометри двох типів: 1) на основі методу вільної прецесії ядер (протонні М.) для вимірювання слабких магн. полів (близько земного); 2) на основі методу вимушеної прецесії ядер для вимірювання більш сильних полів (0,01-2,5 Тл). Використання в ЯМР-магнитометрах методу дина-міч. поляризації ядер (див. Орієнтовані ядра, ефект Оверхаузера)дозволяє збільшити швидкодію М. і зменшити розміри ІП. Для вимірювання сильних і порівняно неоднорідних магн. полів застосовують т. н. нутац. метод ЯМР в проточній воді. Квантові М. з оптичною орієнтацією атомів, або М. з оптіч. накачуванням (МОН), використовуються для вимірювання магн. індукції від 10-14 Тл до одиниць тесла при вирішенні завдань магн. розвідки корисних копалин, у космич. дослідженнях, в метрології. Залежно від робочої речовини, що застосовується в МОН, розрізняють рубидиевые, цезієві, калієві, гелієві М. Рекордно високою чутливістю (~10-16 Тл) мають сквід - надпровідні М. на стаціонарному ефекті Джозефсона. З їх допомогою проводяться вимірювання надслабких магн. полів, що створюються головним мозком, серцем та м'язами людини (див. Магнітні поля біологічних об'єктів); виконуються геофизич. дослідження і унікальні фіз. експерименти. Магнітооптичні М. засновані на зміні оптіч. властивостей речовин під дією магн. поля (ефект Фарадея, ефект Керра, ефект Зеемана, Ханле ефект та ін) і застосовуються в основному в лаб. дослідженнях для вимірювання магн. індукції слабких, середніх і сильних магн. полів (як постійних, так і змінних). Лінійна залежність кута повороту площини поляризації світла від магн. індукції, відсутність електричних ма. ланцюгів в області вимірюваного магн. поля, практич. безінерційність магнитооптич. ефекту Фарадея обумовлюють перспективність застосування цього методу для вимірювання імпульсних магн. полів. Гальваномагнитные М. основаны на использовании эффектов, возникающих при одноврем. воздействии на полупроводник электрич. и магн. полей: эффекта Холла, магниторезистивного эффекта (см. Магнетосопротивление), магнитоконцентрационного и магнитодиодного эффектов. Наиб. широкое практич. применение для измерения магн. индукции постоянных, переменных и импульсных полей получили М. с ИП на основе эффекта Холла, обладающие линейной зависимостью возникающего электрич. поля от магн. поля в широком диапазоне его значений и чувствительностью ~10-7-Ю-6 Тл. Тесламетры Холу застосовуються для контролю магн. систем электроизмерит. і електронних приладів; для вимірювання магн. індукції в зазорах електродвигунів, генераторів, ел--магн. реле; для вимірювання та аналізу полів розсіювання джерел постійних, змінних і імпульсних магн. полів. Магниторезистивные тесламетры застосовуються в області сильних полів (св. 1-2 Тл), де залежність електричних ма. опору від магн. індукції лінійна. В практике магн. обсерваторий и метрологич. институтов, а также для определениянамагниченности земных пород н свойств магн. материалов применяются магнитомеханические М., основанные на силовом взаимодействии измеряемого магн. поля с постоянным магнитом (кварцевые М., крутильные М., магн. весы, магн. теодолиты, астатич. М. и др.). Создаются М. на новых физ. принципах и явлениях: волоконно-оптич. М. на магнитострикционном эффекте; М., основанные на использованиимагнитоупругих волн; М. с ИП на тонких ферромагн. плёнках