ابزارهای میدان مغناطیسی

ابزارهای میدان مغناطیسی دستگاه هایی هستند که برای اندازه گیری میدان مغناطیسی یا شار اطراف آهنرباهای دائمی، سیم پیچ ها و دستگاه های الکتریکی استفاده می شوند. آنها شامل متر، سنج، حسگرها، ضبط کننده ها و سایر ابزار دقیق هستند. انتخاب یک ابزار میدان مغناطیسی خاص به نوع دستگاه مورد نیاز، فناوری پیاده‌سازی، شکل آن، خروجی‌ها و رابط‌های آن و مشخصات عملکرد مختلف بستگی دارد.

نمایش تمام سازندگان ابزار میدان مغناطیسی

نوع دستگاه

ابزارهای میدان مغناطیسی شامل مغناطیس سنج و گاوس متر (تسلا متر) می باشد. مغناطیس‌سنج‌ها و گاوس‌مترها گاهی به جای یکدیگر برای توصیف دستگاه‌هایی که برای اندازه‌گیری قدرت میدان مغناطیسی استفاده می‌شوند، استفاده می‌شوند. با این حال، این دو را می توان بر اساس نوع قدرت میدانی که اندازه گیری می کنند، متمایز کرد. گازسنج ها دستگاه هایی برای شدت میدان بالا در نظر گرفته می شوند در حالی که مغناطیس سنج ها برای شدت میدان کم استفاده می شوند. به طور خاص، گفته می‌شود که گاوس‌مترها اندازه‌گیری میدان مغناطیسی بالای 1 mT (milliTesla) را انجام می‌دهند، در حالی که دستگاه‌هایی که میدان‌های زیر این مقدار را اندازه‌گیری می‌کنند، مغناطیس‌سنج در نظر گرفته می‌شوند.

فناوری ابزار

ابزارهای میدان مغناطیسی شامل انواع مختلفی از فناوری های سنجش هستند. بسته به دامنه حساسیتی که دستگاه ها می توانند برای آن طراحی شوند، می توان آنها را گاوس متر، مغناطیس سنج یا هر دو در نظر گرفت.

گاوس متر

دستگاه های هال افکت انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی را با ایجاد ولتاژی بین دو لبه هادی حامل جریان که وجهه های آن بر میدان مغناطیسی عمود هستند، به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند.

مگنتودیودها دستگاه‌های اثر هال دو ترمینالی شبیه دیود دوقطبی معمولی هستند. مشخصه ولتاژ-جریان یک مگنتودیود به میدان مغناطیسی حساس است.

ترانزیستورهای مغناطیسی از یک ترانزیستور دوقطبی تشکیل شده اند که بر روی سطح نیمه هادی اجرا می شود. آنها دستگاه های سه شاخه ای هستند که از یک ناحیه امیتر، یک ناحیه پایه دراز و یک منطقه جمع کننده تشکیل شده اند. وجود یک میدان مغناطیسی در ناحیه پایه یک ولتاژ اثر هال ایجاد می کند که یک پالس در خط انتقال تولید می کند.

مغناطیس سنج ها

مغناطیس‌سنج‌ها ابزار میدان مغناطیسی برای کاربردهای با حساسیت بالا هستند که میدان‌های کم‌قدرت را تشخیص می‌دهند. آنها را می توان بر اساس توانایی آنها در تشخیص جهت میدان علاوه بر قدرت میدان، به عنوان دستگاه های برداری یا اسکالر طبقه بندی کرد.

مغناطیس سنج های اسکالر فقط قدر را اندازه گیری می کنند.

دستگاه های تقدم پروتون از مایعاتی مانند نفت سفید و متانول استفاده می کنند که چگالی بالایی از اتم های هیدروژن دارند.

ابزارهایی که به صورت نوری پمپ می شوند، قلیایی گازی را با طول موج خاصی از نور قطبی می کنند. یک سیگنال RF برای تعیین فرکانس دپلاریزاسیون بهینه آن مدوله شده است - این فرکانس دپلاریزاسیون با میدان مغناطیسی محیط متفاوت است.

دستگاه‌های اوورهاوزر یا تقدم هسته‌ای یک مایع غنی از الکترون را با هیدروژن ترکیب می‌کنند و سپس مخلوط را در معرض سیگنال فرکانس رادیویی (RF) قرار می‌دهند.

مغناطیس‌سنج‌های برداری هم قدر و هم جهت را اندازه‌گیری می‌کنند.

SQUID ها یا دستگاه های تداخل کوانتومی ابررسانا از دو ابررسانا تشکیل شده اند که با لایه های عایق نازک از هم جدا شده اند تا دو اتصال موازی جوزفسون را تشکیل دهند. آنها بیشتر برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی تولید شده توسط فعالیت مغز یا قلب استفاده می شوند.

مغناطیس‌سنج‌های اتمی SERF حساسیت میدان مغناطیسی بسیار بالایی را با نظارت بر بخار چگالی بالا اتم‌های فلز قلیایی که در یک میدان مغناطیسی نزدیک به صفر پردازش می‌شوند، به دست می‌آورند. آنها از حساس ترین حسگرهای میدان مغناطیسی موجود هستند.

ابزارهای گیت یا سیم پیچ ، تفاوت میدان مغناطیسی را در انتهای یک میله عمودی اندازه گیری می کنند و این اطلاعات را روی یک شبکه رسم می کنند.

دستگاه های القایی مغناطیسی از سیم پیچی تشکیل شده اند که یک هسته فرومغناطیسی را احاطه کرده است که نفوذپذیری آن در میدان مغناطیسی زمین تغییر می کند.

فناوری های فراگیر

ابزارهای مغناطیسی مقاومت الکتریکی را به عنوان تابعی از میدان مغناطیسی اعمال شده یا محیط اندازه گیری می کنند. آنها می توانند به عنوان مغناطیس سنج برای کاربردهای حساس تر یا به عنوان گاوس متر برای میدان های مغناطیسی قوی تر ساخته شوند.

فرم

ابزارهای میدان مغناطیسی می توانند به صورت دستی یا نصب شده باشند. برای کاربردهای میدانی و مواردی که به قابلیت حمل نیاز دارند، ممکن است فرم دستی لازم باشد. قالب‌های نصب شده معمولاً دستگاه‌های بزرگ‌تری هستند که در یک واحد یا وسیله نقلیه قابل حمل بزرگ‌تر گنجانده شده‌اند یا در محیط‌های آزمایشگاهی یا ساختمانی ثابت استفاده می‌شوند.

خروجی ها و رابط ها

برای یک ابزار میدان مغناطیسی مهم است که خروجی ها و رابط هایی داشته باشد که برای اپراتور قابل استفاده و سازگار با سایر سیستم های گنجانده شده باشد. ابزارهای میدان مغناطیسی از نظر خروجی الکتریکی متفاوت هستند. سطوح جریان آنالوگ مانند 4 تا 20 میلی آمپر برای ارسال سیگنال در فواصل طولانی مناسب است. ولتاژهای آنالوگ توابعی ساده و معمولاً خطی هستند. سیگنال های خروجی آنالوگ مدوله شده کدگذاری می شوند، اما همچنان ماهیت آنالوگ دارند. به عنوان مثال می توان به سیگنال های موج سینوسی، موج پالس، مدولاسیون دامنه (AM) و مدولاسیون فرکانس (FM) اشاره کرد. چندین خروجی دیجیتال موجود است. RS232، RS422، و RS485 پروتکل های سریال و دیجیتال رایج هستند. پروتکل های موازی محبوب شامل گذرگاه رابط همه منظوره (GPIB)، استانداردی است که با نام IEEE 488 نیز شناخته می شود. سایر خروجی های دیجیتال برای ابزارهای میدان مغناطیسی شامل سیگنال های منطق ترانزیستور ترانزیستور (TTL) است. خروجی هایی که وضعیت سوئیچ یا زنگ هشدار را تغییر می دهند نیز در دسترس هستند.

مشخصات عملکرد

ابزارهای میدان مغناطیسی را می توان بر اساس تعدادی از مشخصات مختلف مربوط به عملکرد دستگاه انتخاب کرد.

• اندازه‌گیری چگالی شار محدوده‌ای است که حسگر یا ابزار برای اندازه‌گیری از طریق آن طراحی می‌شود، که اغلب مربوط به ناحیه خروجی خطی فناوری سنجش است.

• دقت سنجش دقت اندازه گیری مورد نیاز دستگاه است.

• وضوح کوچکترین افزایش اندازه گیری ممکن با دستگاه است. ابزاری با وضوح بالاتر می تواند اندازه گیری های کوچک تری انجام دهد.

• پهنای باند محدوده فرکانسی است که دستگاه با مشخصات دقت خود مطابقت دارد. دقت با فرکانس‌های پایین‌تر کاهش می‌یابد مگر اینکه دستگاه قادر به پاسخ dc باشد. دقت همچنین فرکانس‌های تشدید نزدیک و بالاتر را کاهش می‌دهد، جایی که پاسخ خروجی آن خاموش می‌شود.

• دمای عملیاتی محدوده دمایی است که دستگاه باید در آن کار کند

  منبع

   

• globalspec