Магниточувствительные поисковые приборы. Арбузов Сергей Олегович Источник: журнал "Специальная Техника" 6 2000 год. Для поиска металлов в укрывающих средах под землей, водой, снегом и т.д., используются несколько типов металлоискателей, отличающихся друг от друга прежде всего принципом действия чувствительным элементом. Металлоискатели можно разделить на две основные группы: первая группа это индукционные (вихретоковые) металлоискатели, вторая группа магниточувствительные металлоискатели. Индукционые металлоискатели позволяют обнаруживать любые проводящие предметы, скрытые непроводящей или слабопроводящей средой. Индукционные металлоискатели работают по следующему принципу возбуждающей катушкой индуктивности, по которой протекает импульсный или периодический ток, наводят в искомом проводящем объекте вихревые токи и системой сигнальных катушек принимают сигнал от наведенных (индуцированных) в объекте токов. По описанному принципу индукционные металлоискатели можно считать активными приборами, то есть, оказывающими воздействие на объект поиска. В данной статье мы сосредоточим свое внимание на магниточувствительных приборах, основное отличие которых от индукционных металлоискателей заключается в том, что эти устройства могут находить только ферромагнитные объекты. Ферромагнитные объекты обладают либо собственным магнитным полем, либо искажают однородное поле Земли, и в том и другом случае величина магнитного поля в зоне чувствительного элемента изменяет свою величину и направление. Это и является признаком ферромагнитного объекта. По отношению к искомому объекту эти приборы являются пассивными, то есть не оказывают на объект никакого воздействия. Самым главным параметром металлоискателя является его чувствительность, т.е. максимальная дальность обнаружения искомого предмета. При этом формализовать этот параметр, сделать его единым для всех металлоискателей практически невозможно и не только потому, что металлоискатели отличаются принципом действия, но и конструкцией преобразователей и функцией обработки сигнала, а также многообразием форм искомых предметов и свойств металлов. Для индукционных металлоискателей обычно используют в качестве эталонов чувствительности пластины круглой или квадратной формы из различных металлов и различных размеров. С помощью этих пластин можно сравнивать расстояния, на которых обнаруживают эти пластины разные индукционные металлоискатели. Такой способ определения чувствительности магниточувствительных металлоискателей неприемлем по тем причинам, что максимальная глубина обнаружения ферромагнитного предмета будет зависеть не только от размеров этого предмета, но и от его ориентации в пространстве и относительно чувствительного элемента, а также от степени намагниченности предмета. Принято при описании характеристик поисковых приборов для конкретизации чувствительности указывать глубину залегания предмета, формы, размеры и материал изготовления которого известен достаточному кругу людей. Для магниточувствительных металлоискателей принято чувствительность обозначать величиной магнитной индукции поля, которое способен зарегистрировать прибор. Обычно чувствительность измеряют в нанотеслах (нТл) 1нТЛ=(1Е-9)Т. Кроме чувствительности для определения качества прибора используют такой параметр, как разрешающая способность, который также измеряется в нанотеслах и определяет ту минимальную разницу индукции, которую возможно зарегистрировать прибором. Для того чтобы представить величину индукции магнитного поля, которое регистрируют современные магнитометры, достаточно вычислить величину магнитного поля, создаваемого проводник с током в 1 мА на расстоянии 0.1м. Поле Земли составляет величину примерно 35000nT. Это усредненная величина в различных точках земного шара она меняется в диапазоне 35000 60000nT. Таким образом задача поиска ферромагнитных предметов состоит в том, чтобы на фоне природного поля Земли обнаружить приращение поля, обусловленное искажениями от ферромагнитных предметов. Существует несколько физических принципов и основанных на них типов магнитометрических приборов, позволяющих фиксировать минимальные изменения магнитного поля Земли или искажения, вносимые ферромагнитными объектами. Современные магнитометры обладают чувствительностью от 0.01nT до 1nT, в зависимости от принципа действия и класса решаемых задач. Рассмотрим наиболее распространенные физические принципы построения магнитометров. Первым методом, получившим наибольшее распространение, является метод, основанный на нелинейных свойствах ферромагнитных материалов. Чувствительные элементы, реализующие этот принцип, получили название феррозонды. Феррозонд представляет собой катушку индуктивности с нелинейным сердечником. Чаще всего в качестве такого сердечника используется пермаллоевая проволока. На рис.1 и 2 приведены чертеж и график, поясняющие принцип действия феррозонда. Рис.1 Рис.2 Если через катушку возбуждения пропустить переменный ток, который создаст переменное поле с амплитудой напряженности Нm и приложить к феррозонду соосное постоянное поле напряженностью Но, то на выходе приемной катушки феррозонда появится напряжение, пропорциональное постоянному магнитному полю Ho и с удвоенной частотой. Появление напряжения удвоенной частоты обусловлено нелинейной характеристикой сердечника феррозонда. Это напряжение и является сигналом, по которому судят о внешнем магнитном поле. Феррозонд является векторным прибором, т.е. выходной сигнал этого чувствительного элемента зависит не только от величины внешнего магнитного поля, но и от его направления относительно оси феррозонда. Это свойство феррозонда позволяет использовать его в качестве ориентационного в пространстве устройства относительно силовых линий поля Земли, однако для построения поискового магнитометра это свойство является скорее недостатком, поскольку в процессе поиска изменение ориентации преобразователя поискового прибора неизбежно. Как было сказано выше, поиск ферромагнитных объектов происходит на фоне природного поля Земли, превосходящего на пять порядков приращения поля, вносимые объектами поиска, поэтому для решения задачи устранения влияния ориентации должны быть приняты нетривиальные конструктивные и электронносхемные приемы. На рис.3 приведена схематическая конструкция преобразователя феррозондового поискового прибора, в котором влияние о
ваш уровень доступа:Открытый
в т.ч для открытого доступа:775
аналитических материалов:980
в т.ч для открытого доступа:5305
технических средств:6081
последнее обновление:29.01.2013
Информационная система
Вход для абонентов
Магниточувствительные поисковые приборы..
Комментариев нет:
Отправить комментарий