चुंबकीय पूर्वेक्षण उपकरण का सबसे प्रसिद्ध प्रकार है मैग्नेटोमीटर. इसका संशोधित संस्करण है ग्रेडियोमीटर. इन उपकरणों में चुंबकीय क्षेत्र को मापने के सिद्धांत समान हैं - वे प्रोटॉन, फ्लक्सगेट, क्वांटम आदि हो सकते हैं, केवल डिज़ाइन समाधान अलग-अलग हैं, जो थोड़ी अलग समस्याओं को हल करने की अनुमति देते हैं।

चित्र .1। एक प्राचीन शहर का त्रि-आयामी चुंबकीय क्षेत्र।

आइए मैग्नेटोमीटर के सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले प्रकारों पर विचार करें। सबसे पहले, ये, निश्चित रूप से, प्रोटॉन, फ्लक्सगेट और क्वांटम मैग्नेटोमीटर हैं। उन सभी के कुछ निश्चित फायदे और नुकसान हैं। बेशक, क्रायोजेनिक मैग्नेटोमीटर, हॉल इफेक्ट मैग्नेटोमीटर और इंडक्शन मैग्नेटोमीटर भी हैं। लेकिन पुरातात्विक अनुसंधान के लिए रुचि रखने वाले पैदल यात्री मैग्नेटोमीटर, निश्चित रूप से, प्रोटॉन, फ्लक्सगेट और, कुछ हद तक, क्वांटम हैं। आइए उनकी तुलनात्मक विशेषताओं पर विचार करें।

ऐसा प्रतीत होता है कि मैग्नेटोमीटर की मुख्य विशेषता संवेदनशीलता है। हालाँकि, यह बिल्कुल सच नहीं है। उदाहरण के लिए, क्रायोजेनिक मैग्नेटोमीटरवे आसानी से 0.0001 एनटी की संवेदनशीलता प्राप्त कर लेते हैं, लेकिन वे इतने असुविधाजनक, भारी और सनकी होते हैं कि उनका उपयोग एयरो संस्करण में भी नहीं किया जाता है (हालांकि प्रयास किए गए हैं)।

क्वांटम मैग्नेटोमीटर 0.01 एनटी की सटीकता दिखाने में भी काफी सक्षम हैं, लेकिन सेंसर के अभिविन्यास पर बहुत सख्त प्रतिबंध हैं। इनका उपयोग कई वर्षों से वायुचुंबकीय सर्वेक्षणों के लिए सफलतापूर्वक किया जाता रहा है।

फ्लक्सगेट मैग्नेटोमीटर, बहुत उच्च माप सटीकता और क्वांटम और प्रोटॉन मैग्नेटोमीटर की तरह अलग नहीं, बल्कि एक सतत संकेत उत्पन्न करने की क्षमता रखते हुए, तापमान परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो डिजाइनरों को डिवाइस के "शून्य रेंगना" के साथ कुछ परेशानी देता है।

प्रोटोन मैग्नेटोमीटर, कम संवेदनशील होने के कारण, स्थिरता, तापमान परिवर्तन के प्रति कम संवेदनशीलता और कार्डिनल बिंदुओं पर अभिविन्यास के मामले में बहुत अच्छा साबित हुआ (हालांकि बाद वाला अभी भी मौजूद है)। प्रोटॉन सेंसर के नुकसान में माप की विसंगति शामिल है, जिसके लिए प्रत्येक बिंदु पर रुकने की आवश्यकता होती है, सेंसर का भारीपन और भारी वजन, साथ ही मजबूत क्षेत्रों में माप की असंभवता।

संवेदनशीलता के बारे में अधिक जानकारी. यदि आप डिवाइस पासपोर्ट में 0.1 एनटी की संवेदनशीलता देखते हैं, तो इसका मतलब यह बिल्कुल नहीं है कि आप कम से कम 1 एनटी की विसंगति का पता लगाने में सक्षम होंगे! सबसे पहले, यह 0.1 एनटी उपकरण के तापमान बहाव पर शून्य (कई एनटी) लगाया जाता है। दूसरे, डिवाइस के स्थानिक अभिविन्यास का प्रभाव अन्य 2-4 nT है। खैर, और, स्वाभाविक रूप से, भू-चुंबकीय क्षेत्र की विविधताएं जो हम पहले से ही परिचित हैं।

संक्षेप में, जैसा कि दीर्घकालिक अभ्यास से पता चलता है, मानक क्षेत्र पैदल यात्री सर्वेक्षण के दौरान 3-7 एनटी से कम के आयाम के साथ एक विसंगति की पहचान करना असंभव है। मार्ग सर्वेक्षण के दौरान (जब एक खोज इंजन एक निश्चित मार्ग का अनुसरण करता है, अक्सर उबड़-खाबड़ इलाकों में), डिवाइस की वर्तमान रीडिंग के आधार पर एक विसंगति की पहचान करने की कोशिश करते हुए, 10-20 एनटी की भी एक विसंगति को पकड़ना बहुत मुश्किल होता है। इसलिए खोज करते समय, आप अपने डिवाइस पर संवेदनशीलता को 0.1 से 1 एनटी तक सुरक्षित रूप से स्विच कर सकते हैं और डिस्प्ले पर दसवां हिस्सा देखने से थके बिना काम पर लग सकते हैं।

मैग्नेटोमीटर की एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता रिकॉर्डिंग विधि है। यदि जानकारी केवल डिजिटल रूप में डिस्प्ले पर और (या) चुंबकीय मीडिया पर प्रदर्शित की जाती है, तो, निश्चित रूप से, यह क्षेत्र सर्वेक्षण कार्य के लिए बनाया गया एक उपकरण है। ये कार्य काफी जटिल हैं, सामग्री और समय की लागत की आवश्यकता होती है, और परिणाम, साइट के चुंबकीय क्षेत्र के मानचित्रों के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, एक निश्चित समय के बाद ही जारी किया जाता है।

खोज उपकरण में प्रकाश (बदलते पैमाने) और ध्वनि संकेत होना चाहिए। यह आपको क्षेत्र अनुसंधान के दौरान किसी विसंगति को शीघ्रता से देखने, उसके केंद्र का पता लगाने और उसकी संभावनाओं के संबंध में तुरंत निर्णय लेने की अनुमति देता है। सबसे आम खोज उपकरण एक हाथ से पकड़े जाने वाला मेटल डिटेक्टर है, लेकिन इसकी गहराई वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है, हालांकि अन्य विशेषताओं (भेदभाव, लक्ष्य का पता लगाने की सटीकता, आदि) को निर्माताओं द्वारा उच्च स्तर पर लाया गया है।

अधिक शक्तिशाली डीप-सीडिंग उपकरण की आवश्यकताएं पूरी की जाती हैं मैग्नेटोमीटर-ग्रेडिएंटोमीटर. वास्तव में, दो मैग्नेटोमीटर एक ही उपकरण में संयुक्त होने के कारण, ग्रेडियोमीटर मालिक को माप बिंदु पर क्षेत्र के संख्यात्मक मूल्य के बारे में नहीं, बल्कि अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच क्षेत्र में अंतर के बारे में जानकारी देता है - ग्रेडिएंट के बारे में। चूँकि पृथ्वी के क्षेत्र की ढाल, भूवैज्ञानिक संरचनाएँ और समय की विविधताएँ लुप्त हो रही हैं, इसलिए ग्रेडियोमीटर इसे अनदेखा कर देता है। लेकिन इसके विपरीत, मानव गतिविधि के परिणामों का अनुपात बड़ा है। मानव गतिविधि की छोटी वस्तुओं का क्षेत्र छोटा होता है, लेकिन इतनी तेजी से क्षीण होता है कि इस क्षीणन (ढाल) को पहले चुंबकीय क्षेत्र मानचित्रों के निर्माण के बिना ग्रेडियोमीटर द्वारा आसानी से रिकॉर्ड किया जाता है। एक साधारण मैग्नेटोमीटर भी इस अंतर को पकड़ लेगा, लेकिन इसके लिए ऑपरेटर को प्रत्येक बिंदु पर एक नहीं, बल्कि दो माप लेने होंगे - नीचे, जमीनी स्तर पर, और 1-2 मीटर ऊपर, जो निश्चित रूप से असुविधाजनक है। लेकिन मैग्नेटोमीटर से क्षेत्र को सही ढंग से मापने के लिए, प्रत्येक बिंदु पर रुकना आवश्यक है, और यह दोगुना असुविधाजनक है।

वेरिओमीटर (मैग्नेटोमीटर) स्वयं कैसे बनाएं। क्या पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में गड़बड़ी की निगरानी स्वयं करना संभव है? उत्तर स्पष्ट है - हाँ, यह संभव है, और ऐसा करने का सबसे आसान तरीका इंटरनेट पर निकटतम चुंबकीय वेधशाला के डेटा को नियमित रूप से देखना है। ठीक है, यदि आपके पास कंप्यूटर या इंटरनेट नहीं है, और आप रूस के ऐसे क्षेत्र में रहते हैं जहां 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, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में गड़बड़ी को रिकॉर्ड करने के लिए एक कंपास भी उतना ही सरल और उपयोगी उपकरण 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 एच घटक के मूल्य के साथ 17,000 एनटी था। , केवल 10% है। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि ऐसा परिवर्तन इकाइयों और दसियों मिनटों 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 की निरंतर रिकॉर्डिंग के लिए एक प्रणाली के बिना ऐसे क्षण को पकड़ना लगभग असंभव है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक शांत क्षेत्र में नियमित सौर-दैनिक भिन्नता 30-40 nT की सीमा में होती है, अर्थात। 0.05%, औसत चुंबकीय तूफान के साथ विचलन 200-300 एनटी है, यानी। लगभग 0.5%. इससे यह स्पष्ट है कि चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी की निगरानी के लिए एक उपकरण इलेक्ट्रॉनिक रिकॉर्डिंग के साथ पर्याप्त संवेदनशील सेंसर होना चाहिए। उदाहरण के तौर पर, आप लैंकेस्टर यूनिवर्सिटी आयनोस्फेरिक फिजिक्स लेबोरेटरी की वेबसाइट http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/detectors/ पर स्वयं चुंबकीय क्षेत्र भिन्नताओं का अवलोकन करने के लिए सरल उपकरणों के विकास को देख सकते हैं। परिणाम.html या POETRY प्रोजेक्ट वेबसाइट (पब्लिकआउटरीच, एजुकेशन, टीचिंग एंडरीचिंग यूथ) पर http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ देखें। आरंभ करने के लिए, आप सबसे सरल अशांति डिटेक्टर - एक प्लास्टिक की बोतल में एक निलंबित चुंबक - को इकट्ठा करने का प्रयास कर सकते हैं। रीडिंग लेने के लिए, एक दर्पण और एक इलुमिनेटर का उपयोग किया जाता है, ताकि परावर्तित बन्नी डिटेक्टर से कुछ दूरी पर कागज की एक शीट पर स्थिर हो जाए। कागज पर खरगोश की गतिविधियों को नियमित रूप से नोट करके, आप चुंबकीय क्षेत्र में गड़बड़ी को देख सकते हैं। लैंकेस्टर यूनिवर्सिटी और POETRY प्रोजेक्ट की वेबसाइटों पर, पूरी संरचना इतनी स्पष्ट रूप से प्रस्तुत की गई है कि इसकी पुनरावृत्ति में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए; डिज़ाइन विवरण बहुत सरल हैं। लेकिन आपको यह ध्यान रखना होगा कि ऐसे डिटेक्टर की संवेदनशीलता कम होती है, और आप केवल बड़े तूफानों का ही पता लगा पाएंगे, और ऐसे तूफान साल में कुछ ही बार आते हैं। एक अच्छे कंपास के आधार पर अधिक संवेदनशील डिटेक्टर बनाया जा सकता है। इस डिज़ाइन के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को असेंबल करने के ज्ञान और क्षमता की आवश्यकता होगी। डिज़ाइन विवरण लैंकेस्टर विश्वविद्यालय की उसी वेबसाइट पर प्रस्तुत किए गए हैं, देखें http://www.dcs.lancs.ac.uk/iono/aurorawatch/detectors/compass.html मैग्नेटोमीटर का एक आरेख और इसकी असेंबली के लिए सिफारिशें प्रस्तुत की गई हैं। वेबसाइट http://www. sam-europe.de/en/index_en.html. प्रस्तुत जानकारी से, हम इस निष्कर्ष पर पहुँच सकते हैं कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में गड़बड़ी के बारे में जानकारी कई स्रोतों से प्राप्त की जा सकती है, यहाँ तक कि स्वयं अवलोकन करने की हद तक भी। 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 एक उपकरण है जिसका उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का पता लगाने या छिपी हुई वस्तुओं की खोज करने के लिए किया जाता है। ऑपरेशन के सिद्धांत के आधार पर, 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 उद्योग और विज्ञान की विभिन्न शाखाओं में अपना आवेदन पाया है, क्योंकि यह आपको प्राकृतिक विसंगतियों को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है और वस्तुओं की खोज को भी तेज करता है।

मैग्नेटोमीटर का उपयोग क्यों किया जाता है?

मैग्नेटोमीटर चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करते हैं और माप की 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 का उपयोग करके, नमूने लेने के लिए परीक्षण ड्रिलिंग की आवश्यकता के बिना खनिजों को पाया जा सकता है। यह उपकरण आपको खनिज-समृद्ध नस को रिकॉर्ड करने और क्षेत्र में खनन शुरू करने की उपयुक्तता पर निर्णय लेने की अनुमति देता है। इसके अलावा, इस उपकरण का उपयोग करके, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि पीने के पानी के भूमिगत स्रोत कहाँ स्थित हैं, वे कैसे स्थित हैं और उनकी मात्रा क्या है। इसके लिए धन्यवाद, आप पहले से तय कर सकते हैं कि अधिकतम गहराई की आवश्यकता के बिना पानी तक पहुंचने के लिए कुआं या बोरहोल कहां बनाना है।

मैग्नेटोमीटर का उपयोग किया जाता है पुरातत्त्वखुदाई के दौरान. वे आपको इमारत की नींव, मूर्तियों और गहरे भूमिगत में छिपी अन्य वस्तुओं पर प्रतिक्रिया करने की अनुमति देते हैं जिनमें अवशिष्ट चुंबकीयकरण होता है। सबसे पहले, यह पकी हुई ईंट या पत्थर है। यह उपकरण गहरे भूमिगत छिपे प्राचीन चूल्हों और स्टोवों पर प्रतिक्रिया करता है। इसका उपयोग बर्फ या बर्फ में वस्तुओं की खोज के लिए किया जा सकता है।

मैग्नेटोमीटर का प्रयोग भी किया जाता है मार्गदर्शन. इसकी सहायता से पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र निर्धारित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप भटकाव की स्थिति में गति की दिशा पर डेटा प्राप्त करना संभव होता है। ऐसे उपकरणों का उपयोग विमानन और समुद्री परिवहन में किया जाता है। मैग्नेटोमीटर अंतरिक्ष स्टेशनों और शटलों पर आवश्यक 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 बाधित हो जाते हैं। इस तरह, ताजा भूमिगत दरारों की पहचान करना संभव है जिसके माध्यम से विस्फोट शुरू हो सकता है।

में सैन्य खुफिया सूचनायह उपकरण आपको पारंपरिक राडार से छिपे सैन्य लक्ष्यों की खोज करने की अनुमति देता है। मैग्नेटोमीटर का उपयोग करके आप समुद्र या समुद्र तल पर पड़ी पनडुब्बी की पहचान कर सकते हैं।

में भू-कालानुक्रमचट्टानों की आयु अवशिष्ट चुम्बकत्व की शक्ति से निर्धारित की जा सकती है। अधिक सटीक तरीके हैं, लेकिन मैग्नेटोमीटर के साथ यह महंगे विश्लेषण की आवश्यकता के बिना, सेकंडों में किया जा सकता है।

संचालन सिद्धांत के अनुसार मैग्नेटोमीटर के प्रकार

उनके संचालन सिद्धांत के आधार पर, मैग्नेटोमीटर को 3 प्रकारों में विभाजित किया गया है:

• मैग्नेटोस्टैटिक।
• प्रेरण।
• क्वांटम.

प्रत्येक किस्म एक विशिष्ट 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 संपर्क में आने वाले चुंबकीय क्षेत्र पर प्रतिक्रिया करता है। चुंबक को एक लोचदार निलंबन पर लटकाया जाता है, जिससे वह घूमता है। इसमें वस्तुतः कोई कठोरता नहीं है, इसलिए यह इसे पकड़ता नहीं 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 के समान नहीं होती है, तो आकर्षण या अस्वीकृति प्रतिक्रिया होती है। परिणामस्वरूप, निलंबित स्थायी चुंबक घूमने लगता है, जो संवेदनशील सेंसर का पता लगाता है। इस प्रकार बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और दिशा को मापा जाता है।

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

प्रेरण

इंडक्शन मैग्नेटोमीटर के अंदर प्रवाहकीय सामग्री से बनी तार वाइंडिंग के साथ एक कुंडल होता है। यह बैटरी पावर सप्लाई से ऊर्जावान होता है। कॉइल अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, जो इसके सर्किट से गुजरने वाले तीसरे पक्ष के क्षेत्रों के संपर्क में आना शुरू कर देता है। संवेदनशील सेंसर इस इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप कॉइल पर प्रदर्शित होने वाले परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करते हैं। वे घूर्णन या कंपन 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। डिवाइस माइक्रोपार्टिकल्स के चुंबकीय क्षण और मापा क्षेत्र की ताकत को रिकॉर्ड करता है। यह उपकरण आपको कमजोर क्षेत्रों की ताकत को मापने की अनुमति देता है, जिसमें बाहरी अंतरिक्ष में पाए जाने वाले क्षेत्र भी शामिल हैं। यह वह उपकरण है जिसका उपयोग भू-अन्वेषण में गहरे खनिज भंडारों की खोज के लिए 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:

• डिस्प्ले की उपलब्धता.
• सेंसरों की संख्या.
• ध्वनि सूचक की उपस्थिति.
• माप त्रुटियाँ.
• संकेत विधि.
• सतत संचालन 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 सब कुछ 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 के दृश्य निर्धारण की अधिक आवश्यकता होती है। सबसे अच्छा विकल्प संयुक्त उपकरण है जो आपको डिजिटल और ग्राफिक डिस्प्ले में संकेतक देखने की अनुमति देता है।

मैग्नेटोमीटर चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया। मैग्नेटोमीटर एक संदर्भ चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करता है, जो कुछ भौतिक प्रभावों के माध्यम से 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 उपयोग 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 लंबी पहचान सीमा.

फ्लक्सगेट (वेक्टर) मैग्नेटोमीटर

एक प्रकार का मैग्नेटोमीटर है . फ्लक्सगेट का आविष्कार फ्रेडरिक फोर्स्टर ने किया था ( )

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

फ्लक्सगेट डिज़ाइन

सिंगल रॉड फ्लक्सगेट

सबसे सरल फ्लक्सगेट 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 बलशीलता होती 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 स्क्रीन के कमजोर क्षेत्रों में काम करने वाले छोटे आकार के ट्रांसफार्मर, चोक और रिले के कोर के लिए किया जाता है। पल्स ट्रांसफार्मर, चुंबकीय एम्पलीफायरों और संपर्क रहित रिले के कोर के लिए, चुंबकीय हेड कोर के लिए।
पर्मालॉय की कुछ किस्मों 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 परिमाण एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के माप के रूप में कार्य करता है। इस वोल्टेज को फ़िल्टर और मापा जाता है।

डबल रॉड फ्लक्सगेट

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 फ़ील्ड वाइंडिंग्स एल1और एल3शामिल काउंटर. वाइंडिंग को मापना एल2फ़ील्ड वाइंडिंग पर घाव। फ़ील्ड वाइंडिंग को आगमनात्मक फीडबैक वाले पुश-पुल जनरेटर से 2 kHz करंट द्वारा संचालित किया जाता है। जनरेटर मोड को एक अवरोधक विभक्त द्वारा प्रत्यक्ष धारा द्वारा स्थिर किया जाता है आर8और आर9.

टोरॉयडल कोर के साथ फ्लक्सगेट
फ्लक्सगेट मैग्नेटोमीटर के लिए लोकप्रिय डिज़ाइन विकल्पों में से एक टोरॉयडल कोर वाला फ्लक्सगेट है ( रिंग कोर फ्लक्सगेट) -

रॉड फ्लक्सगेट्स 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 एक संधारित्र जोड़ा जाता 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" 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 इशारा किया, छह फुट लंबी चांदी की ट्यूब की ओर, जो पीछे हेलीकॉप्टर के नीचे लटक रही थी। "और वह क्या है?" "प्रोटॉन 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

क्वांटम मैग्नेटोमीटर का एक प्रकार ऑप्टिकल पंपिंग के साथ क्षार धातु परमाणु मैग्नेटोमीटर है।

सीज़ियम मैग्नेटोमीटर जी-858

ओवरहाउसर मैग्नेटोमीटर

सॉलिड स्टेट मैग्नेटोमीटर

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

मैग्नेटोमीटर की स्थापना

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 रूप से, वे श्रृंखला में एक दूसरे से जुड़े दो समान कुंडलाकार घुमावों का प्रतिनिधित्व करते हैं और एक दूसरे से मोड़ त्रिज्या की दूरी पर स्थित होते हैं। आमतौर पर, हेल्महोल्त्ज़ 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 को दो समाक्षीय रूप से स्थित समान कुंडलियाँ मान सकते हैं, जिनके केंद्रों के बीच की दूरी उनकी औसत त्रिज्या के लगभग बराबर है। इस कुंडल प्रणाली को स्प्लिट सोलनॉइड भी कहा जाता है ( विभाजित सोलनॉइड)।

सिस्टम के केंद्र में एकसमान चुंबकीय क्षेत्र का एक क्षेत्र होता है (रिंगों की त्रिज्या के 1/3 के आयतन में सिस्टम के केंद्र में चुंबकीय क्षेत्र) 1% के भीतर सजातीय), जिसका उपयोग माप उद्देश्यों के लिए, चुंबकीय प्रेरण सेंसर आदि को कैलिब्रेट करने 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।

हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल का उपयोग पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को ढालने के लिए भी 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।

हम आपके ध्यान में जो डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर लेकर आए हैं वह लोहे की बड़ी वस्तुओं की खोज के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है। ऐसे उपकरण के साथ खजाने की खोज करना लगभग असंभव है, लेकिन उथले डूबे हुए टैंकों, जहाजों और अन्य प्रकार के सैन्य उपकरणों की खोज करते समय यह अपरिहार्य है।

डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर का संचालन 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 कोई भी चीज़ शामिल है। चुंबकीय क्षेत्र का विरूपण वस्तुओं के स्वयं के चुंबकीयकरण से भी काफी प्रभावित हो सकता है, जो अक्सर होता है। पृष्ठभूमि मान से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के विचलन को रिकॉर्ड 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 किए गए दो सेंसरों के संकेतों में अंतर से लगाया जाता है। इसीलिए डिवाइस को डिफरेंशियल कहा जाता है। प्रत्येक सेंसर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के आनुपातिक सिग्नल को मापता है। सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फेरोमैग्नेटिक सेंसर और प्रोटॉन के मैग्नेटोनिक प्रीसेशन पर आधारित सेंसर हैं। विचाराधीन डिवाइस पहले प्रकार के सेंसर का उपयोग करता है।

फेरोमैग्नेटिक सेंसर (जिसे फ्लक्सगेट भी कहा जाता है) का आधार फेरोमैग्नेटिक सामग्री से बना कोर वाला एक कॉइल होता है। ऐसी सामग्री के लिए एक विशिष्ट चुंबकीयकरण 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

कुंडल एक वैकल्पिक साइनसॉइडल वाहक सिग्नल द्वारा 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 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 ऐसे हार्मोनिक्स हैं जिन्हें "पकड़े जाने" की आवश्यकता है।

चावल। 30. डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक सेंसर

एक सिंक्रोनस डिटेक्टर का उल्लेख करने से पहले जो स्वाभाविक रूप से इस उद्देश्य के लिए खुद को सुझाता है, वाहक आवृत्ति से दोगुनी के संदर्भ सिग्नल के साथ काम करता है, 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 :)।

डिज़ाइन में दो समान लौहचुंबकीय कोर होते हैं जिनमें समान कुंडलियाँ एक दूसरे के बगल में समानांतर में व्यवस्थित होती हैं। संदर्भ आवृत्ति के रोमांचक विद्युत संकेत के संबंध में, वे काउंटर-वर्तमान से जुड़े हुए हैं। तीसरी कुंडली एक साथ मुड़ी हुई पहली दो कोर कुंडलियों के ऊपर 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, इस तरह से कार्य करते हैं कि तीसरी वाइंडिंग में कोई आउटपुट सिग्नल नहीं होता है, क्योंकि इसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह पूरी तरह से मुआवजा दिया 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 पहला 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 संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए इसके कॉइल्स को ऑसिलेटिंग सर्किट में शामिल किया जा सकता है। पहला और दूसरा - वाहक आवृत्ति के अनुरूप एक ऑसिलेटरी सर्किट (या सर्किट) में। 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।

इस प्रकार का एक सेंसर, विशेष रूप से एक सिंक्रोनस डिटेक्टर के साथ मिलकर, इलेक्ट्रॉनिक कंपास के रूप में सफलतापूर्वक काम कर सकता है। सुधार के बाद इसका आउटपुट सिग्नल सेंसर अक्ष पर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर के प्रक्षेपण के समानुपाती होता है। सिंक्रोनस डिटेक्शन से इस प्रक्षेपण के संकेत का पता लगाना संभव हो जाता है। लेकिन बिना किसी संकेत के भी - सेंसर को न्यूनतम सिग्नल के अनुसार उन्मुख करने से, हमें पश्चिम या पूर्व की दिशा मिलती है। अधिकतम की ओर उन्मुख होकर, हम पृथ्वी की चुंबकीय क्षेत्र रेखा की दिशा प्राप्त करते हैं। 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 का उपयोग किसी क्षेत्र के भौगोलिक अक्षांश का लगभग अनुमान लगाने के लिए किया 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 श्रमसाध्यता 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 नुकसान डिवाइस की "कम्पास" प्रकृति है, यानी, दो दूरी वाले सेंसर से संकेतों को घटाकर पृथ्वी के क्षेत्र की पूरी तरह से क्षतिपूर्ति करने में असमर्थता। 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

डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक मैग्नेटोमीटर के व्यावहारिक डिजाइन को ध्वनि संकेत के लिए एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक भाग के बिना एक प्रोटोटाइप संस्करण में लागू और परीक्षण किया गया था, जिसमें स्केल के बीच में शून्य के साथ केवल एक माइक्रोएमीटर का उपयोग किया गया था। ध्वनि संकेत सर्किट को "ट्रांसमिशन-रिसेप्शन" सिद्धांत के आधार पर 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 एमए से अधिक नहीं

पता लगाने की गहराई:

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

संरचनात्मक योजना

ब्लॉक आरेख चित्र में दिखाया गया है। 31. एक क्वार्ट्ज-स्थिरीकृत मास्टर ऑसिलेटर सिग्नल कंडीशनर के लिए क्लॉक पल्स उत्पन्न करता है।

चावल। 31. डिफरेंशियल फेरोमैग्नेटिक मैग्नेटोमीटर का ब्लॉक आरेख

इसके एक आउटपुट पर पहले हार्मोनिक की एक वर्गाकार तरंग होती है, जो पावर एम्पलीफायर तक जाती है, जो सेंसर 1 और 2 के विकिरणित कॉइल को उत्तेजित करती है। दूसरा आउटपुट 90° के साथ संदर्भ डबल क्लॉक आवृत्ति की एक वर्गाकार तरंग उत्पन्न करता है। एक तुल्यकालिक डिटेक्टर के लिए बदलाव। सेंसर के आउटपुट (तीसरे) वाइंडिंग्स से अंतर सिग्नल को प्राप्त एम्पलीफायर में बढ़ाया जाता है और एक सिंक्रोनस डिटेक्टर द्वारा ठीक किया जाता है। सुधारित स्थिरांक सिग्नल को माइक्रोएमीटर या पिछले अध्यायों में वर्णित ध्वनि संकेत उपकरणों के साथ रिकॉर्ड किया जा सकता है।

योजनाबद्ध आरेख

विभेदक फेरोमैग्नेटिक मैग्नेटोमीटर का योजनाबद्ध आरेख चित्र 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. विद्युत सर्किट आरेख - भाग 1

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

सिग्नल कंडीशनर(चित्र 32)

सिग्नल कंडीशनर को बाइनरी काउंटर डी2 और डी-फ्लिप-फ्लॉप डी3.1 पर असेंबल किया जाता है। बाइनरी काउंटर का प्रकार महत्वपूर्ण नहीं है; इसका मुख्य कार्य घड़ी की आवृत्ति को 2, 4 और 8 से विभाजित करना है, इस प्रकार क्रमशः 16, 8 और 4 किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों के साथ मेन्डर्स प्राप्त करना है। उत्सर्जक कुंडलियों के उत्तेजना के लिए वाहक आवृत्ति 4 kHz है। 16 और 8 kHz की आवृत्तियों वाले सिग्नल, D-फ्लिप-फ्लॉप D3.1 पर कार्य करते हुए, इसके आउटपुट पर 8 kHz की वाहक आवृत्ति के संबंध में दोगुनी वर्ग तरंग बनाते हैं, जो 8 के आउटपुट सिग्नल के सापेक्ष 90° स्थानांतरित हो जाती है। बाइनरी काउंटर का kHz। सिंक्रोनस डिटेक्टर के सामान्य संचालन के लिए ऐसी शिफ्ट आवश्यक है, क्योंकि उसी शिफ्ट में सेंसर आउटपुट पर उपयोगी डबल-फ़्रीक्वेंसी 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 तार्किक 1 या तार्किक 0 से जोड़ा जाना चाहिए, जो चित्र में दिखाया गया है।

एम्पलीफायर(चित्र 32)

पावर एम्पलीफायर पहली नज़र में ऐसा नहीं लगता है और केवल शक्तिशाली इनवर्टर डी1.4 और डी1.5 का प्रतिनिधित्व करता है, जो एंटीफ़ेज़ में सेंसर और कैपेसिटर सी2 के श्रृंखला-समानांतर जुड़े रेडियेटिंग कॉइल्स से युक्त एक ऑसिलेटरी सर्किट को स्विंग करता है। संधारित्र रेटिंग के आगे तारांकन चिह्न का अर्थ है कि इसका मान लगभग दर्शाया गया है और इसे सेटअप के दौरान चुना जाना चाहिए। अप्रयुक्त इन्वर्टर D1.6, अपने इनपुट को असंबद्ध न छोड़ने के लिए, D1.5 सिग्नल को उलट देता है, लेकिन व्यावहारिक रूप से "निष्क्रिय" काम करता है। रेसिस्टर्स R3 और R4 इनवर्टर के आउटपुट करंट को एक स्वीकार्य स्तर तक सीमित करते हैं और ऑसिलेटिंग सर्किट के साथ मिलकर एक उच्च-गुणवत्ता वाला बैंडपास फ़िल्टर बनाते हैं, जिसके कारण सेंसर के उत्सर्जक कॉइल्स में वोल्टेज और करंट का आकार लगभग मेल खाता है। साइनसोइडल के साथ.

प्राप्त करने वाला प्रवर्धक(चित्र 33)

प्राप्त करने वाला एम्पलीफायर सेंसर के प्राप्त कॉइल्स से आने वाले अंतर सिग्नल को बढ़ाता है, जो कैपेसिटर एसजेड के साथ मिलकर 8 kHz की दोहरी आवृत्ति पर ट्यून किया गया एक ऑसिलेटरी सर्किट बनाता है। ट्यूनिंग रेसिस्टर R5 के लिए धन्यवाद, प्राप्त कॉइल्स से सिग्नल कुछ भार गुणांक के साथ घटाए जाते हैं, जिन्हें रेसिस्टर R5 के स्लाइडर को घुमाकर बदला जा सकता है। यह सेंसर की प्राप्त वाइंडिंग्स के गैर-समान मापदंडों और इसके "कम्पास" को कम करने के लिए मुआवजा प्राप्त करता है।

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

तुल्यकालिक डिटेक्टर(चित्र 33)

सिंक्रोनस डिटेक्टर एक मानक सर्किट के अनुसार op-amp D6.2 का उपयोग करके बनाया गया है। D5 CMOS मल्टीप्लेक्सर-डेमल्टीप्लेक्सर 8 बाय 1 चिप का उपयोग एनालॉग स्विच 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।

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

सूचक(चित्र 33)

सूचक एक माइक्रोएमीटर है जिसमें स्केल के मध्य में शून्य होता है। सूचक भाग पहले वर्णित अन्य प्रकार के मेटल डिटेक्टरों की सर्किटरी का सफलतापूर्वक उपयोग कर सकता है। विशेष रूप से, इलेक्ट्रॉनिक फ़्रीक्वेंसी मीटर के सिद्धांत पर आधारित मेटल डिटेक्टर के डिज़ाइन को एक संकेतक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इस मामले में, इसके एलसी ऑसिलेटर को आरसी ऑसिलेटर से बदल दिया 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।

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

भागों के प्रकार और डिज़ाइन

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

तालिका 6. प्रयुक्त चिप्स के प्रकार

K561 श्रृंखला के माइक्रो-सर्किट के बजाय, K1561 श्रृंखला के माइक्रो-सर्किट का उपयोग करना संभव है। आप K176 श्रृंखला के कुछ माइक्रो-सर्किट या 40ХХ और 40ХХХ 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 उचित परिवर्तन के साथ) से बदला जा सकता है।

डिफरेंशियल मैग्नेटोमीटर सर्किट में उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधों के लिए कोई विशेष आवश्यकताएं नहीं हैं। उनके पास बस एक टिकाऊ और लघु डिज़ाइन होना चाहिए और स्थापित करना आसान होना चाहिए। नाममात्र बिजली अपव्यय 0.125...0.25 W.

डिवाइस के सटीक समायोजन में आसानी के लिए पोटेंशियोमीटर R5, R16 अधिमानतः 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 हस्तक्षेप के कारण संकेतक रीडिंग में बदलाव न हो।

कैपेसिटर C16 - किसी भी छोटे आकार का इलेक्ट्रोलाइटिक।

ऑसिलेटरी सर्किट C2* और SZ* के कैपेसिटर में समानांतर में जुड़े कई (5-10 पीसी) कैपेसिटर होते हैं। कैपेसिटर की संख्या और उनकी रेटिंग का चयन करके सर्किट को अनुनाद में ट्यूनिंग किया जाता है। अनुशंसित प्रकार के कैपेसिटर K10-43, K71-7 या विदेशी थर्मोस्टेबल एनालॉग। आप पारंपरिक सिरेमिक या धातु फिल्म कैपेसिटर का उपयोग करने का प्रयास कर सकते हैं, हालांकि, यदि तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, तो 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 करने की आवश्यकता है।

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, छोटे आकार का।

सेंसर कॉइल 8 मिमी के व्यास (सीबी और डीवी रेंज में रेडियो रिसीवर के चुंबकीय एंटेना में उपयोग किया जाता है) और लगभग 10 सेमी की लंबाई के साथ गोल फेराइट कोर पर बने होते हैं। प्रत्येक वाइंडिंग में तांबे के वाइंडिंग तार के 200 मोड़ होते हैं 0.31 मिमी का व्यास, 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 मोड़ के गठन को रोकने के लिए स्क्रीन के किनारों को एक-दूसरे से पृथक किया जाता है। स्क्रीन आउटपुट टिनड सिंगल-कोर तांबे के तार से बना है। एल्यूमीनियम फ़ॉइल स्क्रीन के मामले में, इस टर्मिनल को स्क्रीन पर उसकी पूरी लंबाई के साथ रखा जाता है और बिजली के टेप से कसकर लपेटा जाता है। तांबे या पीतल की पन्नी से बनी स्क्रीन के मामले में, टर्मिनल को सोल्डर किया 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 पाइप 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.

चावल। 34. सेंसर-एंटीना डिजाइन

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। पाइप बॉडी में विशेष छिद्रों के माध्यम से भरने का कार्य किया जाता है। फ्लोरोप्लास्टिक वॉशर के साथ, 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 जेनरेशन के अन्य तत्वों के सही संचालन की जांच करें।

4. सेंसर का ऑसिलेटरी सर्किट सेट करें। उत्सर्जन - 4 kHz की आवृत्ति पर, प्राप्त करना - 8 kHz पर।

5. सुनिश्चित करें कि प्रवर्धन पथ और सिंक्रोनस डिटेक्टर सही ढंग से काम कर रहे हैं।

डिवाइस के साथ काम करना

डिवाइस को स्थापित करने और संचालित करने की प्रक्रिया इस प्रकार है। हम खोज साइट पर जाते हैं, डिवाइस चालू करते हैं और सेंसर एंटीना को घुमाना शुरू करते हैं। उत्तर-दक्षिण दिशा से गुजरने वाले ऊर्ध्वाधर विमान में यह सर्वोत्तम है। यदि डिवाइस का सेंसर रॉड पर है, तो आप उसे घुमा नहीं सकते हैं, लेकिन जहां तक ​​रॉड अनुमति दे, उसे घुमा सकते हैं। सूचक सुई विचलित हो जाएगी (कम्पास प्रभाव)। परिवर्तनीय अवरोधक R5 का उपयोग करके हम इन विचलनों के आयाम को कम करने का प्रयास करते हैं। इस मामले में, माइक्रोएमीटर रीडिंग का मध्य बिंदु "स्थानांतरित" होगा 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 का उपयोग करके खोज करने की विधि पारंपरिक मेटल डिटेक्टर के साथ काम करने की विधि से भिन्न नहीं होती है। किसी वस्तु के पास, तीर किसी भी दिशा में भटक सकता है। बड़ी वस्तुओं के लिए, सूचक सुई एक बड़े क्षेत्र में अलग-अलग दिशाओं में भटकेगी।

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