자력계

Magnetometer
파이어니어 10호 및 11호 우주선의 헬륨 벡터 자기계(HVM

자력계는 자기장 또는 자기 쌍극자 모멘트를 측정하는 장치이다.다른 유형의 자력계는 특정 위치에서 자기장의 방향, 강도 또는 상대적인 변화를 측정합니다.나침반은 주변 자기장, 이 경우 지구 자기장의 방향을 측정하는 장치 중 하나입니다.다른 자력계는 예를 들어 코일의 유도 전류에 대한 이 자기 쌍극자의 영향을 기록함으로써 강자석과 같은 자성 물질의 자기 쌍극자 모멘트를 측정합니다.

우주의 한 지점에서 절대 자기 강도를 측정할 수 있는 최초의 자력계는 1833년에 칼 프리드리히 가우스에 의해 발명되었고 19세기의 주목할 만한 발전은 여전히 널리 사용되는 홀 효과를 포함합니다.

자력계는 지구물리학적 조사에서 지구 자기장을 측정하고, 다양한 종류의 자기 이상을 감지하고, 자성 물질의 쌍극자 모멘트를 결정하는 데 널리 사용된다.항공기의 자세와 방향 기준 시스템에서는 일반적으로 방향 기준으로 사용됩니다.자력계는 또한 군에서 잠수함을 탐지하기 위한 자기 기뢰의 방아쇠로 사용된다.결과적으로, 미국, 캐나다, 호주와 같은 일부 국가들은 더 민감한 자력계를 군사 기술로 분류하고 그들의 분포를 통제한다.

자력계는 금속탐지기로 사용할 수 있다. 자석(철) 금속만 탐지할 수 있지만 전도도에 의존하는 기존 금속탐지기보다 훨씬 먼 거리에서 이러한 금속을 탐지할 수 있다. 금속탐지기의 범위는 10m(33ft)가 넘는 반면 자동차와 같은 큰 물체를 탐지할 수 있다.etres (6피트 7인치)

최근 몇 년 동안 자력계는 매우 저렴한 비용으로 집적회로에 내장할 수 있을 정도로 소형화되었고 소형화된 나침반(MEMS 자기장 센서)으로 점점 더 많이 사용되고 있다.

서론

자기장

자기장은 강도와 방향에 의해 특징지어지는 벡터량이다.자기장의 세기는 SI 단위에서는 테슬라 단위로, CGS 단위에서는 가우스 단위로 측정됩니다.10,000 가우스는 [1]테슬라 하나와 같다.지구 자기장의 측정은 감마라고도 불리는 나노테슬라(nT)[2] 단위로 종종 인용된다.지구의 자기장은 위치에 따라 20,000에서 80,000nT까지 다양할 수 있으며, 지구 자기장의 변동은 약 100nT이며, 자기 이상으로 인한 자기장 변동은 피코테슬라(pT) [3]범위에 있을 수 있습니다.가우스미터와 테슬라미터는 각각 가우스 또는 테슬라 단위로 측정하는 자기계입니다.경우에 따라 자력계는 1밀리셀라(mT) 미만의 필드를 측정하는 계측기에 사용되며, 1mT 이상의 [1]필드를 측정하는 계측기에 가우스미터가 사용됩니다.

자력계의 종류

Juno용 Juno 궤도선의 자기계 실험은 붐의 끝에서 볼 수 있습니다.그 우주선은 두 개의 플럭스게이트 자력계를 사용한다.(자기계(Juno)도 참조)

자력계 측정에는 두 가지 기본 유형이 있습니다.벡터 자력계는 자기장의 벡터 성분을 측정한다.전계 자기계 또는 스칼라 자기계는 벡터 [4]자기장의 크기를 측정합니다.지구의 자기장을 연구하는 데 사용되는 자력계는 편각(장 벡터의 수평 성분과 참, 또는 지리학적, 북쪽) 및 기울기(장 벡터와 [5]수평 표면 사이의 각도)로 장의 벡터 성분을 나타낼 수 있습니다.

절대 자력계는 자기 [6]센서의 내부 보정 또는 알려진 물리적 상수를 사용하여 절대 크기 또는 벡터 자기장을 측정합니다.상대 자력계는 고정적이지만 보정되지 않은 기준선에 상대적인 크기 또는 벡터 자기장을 측정합니다.변동계라고도 불리는 상대 자력계는 자기장의 변화를 측정하는 데 사용됩니다.

자력계는 상황이나 용도에 따라 분류될 수도 있다.고정 자력계가 고정 위치에 설치되고 자력계가 [4]정지된 상태에서 측정이 수행됩니다.휴대용 또는 이동식 자력계는 이동 중에 사용하도록 설계되었으며 움직이는 차량에 수동으로 운반하거나 운반할 수 있습니다.실험실 자력계는 그 안에 놓인 물질의 자기장을 측정하는 데 사용되며 일반적으로 정지되어 있습니다.측량 자력계는 지자기 조사에서 자기장을 측정하는 데 사용됩니다. 즉, INTERMAGNET 네트워크에서처럼 고정 기지국 또는 지리적 영역을 스캔하는 데 사용되는 이동식 자력계일 수 있습니다.

퍼포먼스와 기능

자력계의 성능과 성능은 기술 사양을 통해 설명됩니다.주요 사양은[1][3] 다음과 같습니다.

  • 샘플링 속도는 초당 주어진 판독 횟수입니다.역수는 판독당 사이클 시간(초)입니다.샘플링 속도는 모바일 자력계에서 중요합니다. 샘플링 속도와 차량 속도가 측정 사이의 거리를 결정합니다.
  • 대역폭 또는 밴드패스는 자기장의 급격한 변화를 자기계가 얼마나 잘 추적하는지를 나타냅니다.온보드 신호 처리가 없는 자력계의 경우 대역폭은 샘플링 속도로 설정된 나이키스트 한계치에 의해 결정됩니다.최신 자력계는 순차적 샘플에 대해 평활 또는 평균화를 수행하여 낮은 대역폭과 교환하여 노이즈를 줄일 수 있습니다.
  • 분해능은 자력계가 분해할 수 있는 자기장의 최소 변화입니다.자력계는 관측하고자 하는 가장 작은 변화보다 훨씬 작은 분해능을 가져야 한다.여기에는 데이터의 디지털 표현식의 반올림 및 절단으로 인해 발생하는 양자화 오류가 포함됩니다.
  • 절대 오차는 자기계 참 자기장 판독값 간의 차이입니다.
  • 드리프트는 시간에 따른 절대 오차의 변화입니다.
  • 열 안정성은 온도에 대한 측정의 의존성입니다.온도계수(섭씨당 nT 단위)로 주어진다.
  • 노이즈는 자기계 센서 또는 전자 장치에 의해 발생하는 랜덤 변동입니다.노이즈는 n z {{nT 로 표시됩니다.여기서 주파수 구성요소는 대역폭을 나타냅니다.
  • 감도는 노이즈 또는 분해능 중 큰 것입니다.
  • 헤딩 오류는 일정한 자기장에서 계측기의 방향 변화로 인한 측정의 변화입니다.
  • 데드 존이란 계측기에서 측정 결과가 불량하거나 전혀 나오지 않는 자력계 방향의 각도 영역입니다.모든 광학 펌프, 양성자 없는 세차 운동 및 오버하우저 자력계는 데드존 효과를 경험합니다.
  • 경사 허용 오차는 자기장 구배가 있을 때 신뢰할 수 있는 측정을 얻을 수 있는 자력계의 능력입니다.불발탄 무기 또는 매립지 조사에서 구배는 클 수 있다.

초기 자력계

나침반은 자력계의 간단한 종류이다.
연안 측지 자기계 18호

나침반은 주변 자기장에 따라 방향이 바뀌는 자화 바늘로 구성되며, 자기장의 방향을 측정하는 단순한 형태의 자력계입니다.자화된 바늘의 진동 주파수는 주변 자기장 강도의 제곱근에 비례합니다. 따라서 예를 들어 수평으로 배치된 나침반의 바늘 진동 주파수는 주변 [citation needed]자기장의 수평 강도의 제곱근에 비례합니다.

1833년, 괴팅겐에 있는 지자기 관측소의 책임자인 칼 프리드리히 가우스는 지구 자기장의 [7]측정에 관한 논문을 발표했다.그것은 금 섬유에 수평으로 매달린 영구 막대 자석으로 구성된 새로운 악기에 대해 설명했습니다.바가 자화되었을 때와 소자되었을 때의 진동 차이는 가우스가 지구 자기장의 [8]강도에 대한 절대값을 계산할 수 있게 했다.

자속 밀도의 CGS 단위인 가우스는 그의 이름을 따서 평방 센티미터당 1 맥스웰로 정의되었다. 이는 1×10−4 테슬라(SI 단위)[9]와 같다.

프란시스 론럴드와 찰스 브룩은 1846년 독립적으로 사진을 이용해 자석의 움직임을 기록함으로써 [10]관찰자들의 부하를 덜어주는 자기장을 발명했다.그것들은 Edward Sabine과 다른 사람들에 의해 전지구적 자기 탐사에서 빠르게 사용되었고 업데이트된 기계는 20세기까지 [11][12]잘 사용되었다.

실험실 자력계

실험실 자력계는 샘플 물질의 자기 모멘트라고도 하는 자화를 측정합니다.조사 자력계와 달리 실험실 자력계는 샘플을 자력계 안에 배치해야 하며 종종 샘플의 온도, 자기장 및 기타 매개변수를 제어할 수 있습니다.샘플의 자화는 주로 원자 내에서 짝이 없는 전자의 순서에 의존하며, 핵자기 모멘트, 라모르 반자성 등의 기여가 적다.자기 모멘트의 순서는 주로 반자성, 상사성, 강자성 또는 반강자성으로 분류됩니다(다만, 자기 순서의 동물학에는 페리마그네틱, 헬리마그네틱, 트로이덜, 스핀글라스 등이 포함됩니다).온도와 자기장의 함수로 자화를 측정하면 자기 순서의 유형뿐만 아니라 임계 온도 또는 자기장에서 발생하는 다른 유형의 자기 순서 간의 위상 천이에 대한 단서를 얻을 수 있습니다.이러한 유형의 자기계측 측정은 물리학, 화학, 지구물리학, 지질학뿐만 아니라 때로는 생물학에서도 물질의 자기 특성을 이해하는 데 매우 중요합니다.

SQUID(초전도 양자 간섭 소자)

주요 기사:스퀴드

SQUID는 측량용과 실험실용 자력계의 일종이다.SQUID 자기계량은 매우 민감한 절대 자기계 기술이다.그러나 SQUID는 소음에 민감하기 때문에 높은 직류 자기장과 펄스 자석에서는 실험실 자기계로서 실용적이지 않습니다.상용 SQUID 자력계는 300~400K의 온도와 7테슬라까지의 자기장에 사용할 수 있습니다.

유도 픽업 코일

주요 기사:유도 센서

유도 픽업 코일(유도 센서라고도 함)은 샘플의 자기 모멘트가 변화하여 코일 내에서 유도되는 전류를 감지하여 물질의 자기 쌍극자 모멘트를 측정합니다.샘플의 자화는 캐패시터 구동 펄스 자석에서 발생하는 것처럼 작은 AC 자기장(또는 빠르게 변화하는 DC 자기장)을 적용하여 변경할 수 있습니다.이러한 측정을 위해서는 시료에 의해 생성된 자기장과 외부 인가된 자기장을 구분해야 합니다.종종 취소 코일의 특별한 배열이 사용됩니다.예를 들어 픽업 코일의 절반은 한 방향으로, 나머지 절반은 다른 방향으로 감아 샘플은 한쪽에만 배치한다.외부 균일 자기장은 코일의 양쪽에서 검출되며, 역감기 때문에 외부 자기장은 순신호를 생성하지 않습니다.

VSM(진동샘플자기계)

진동샘플자기계(VSM)는 유도픽업코일 내부 또는 SQUID코일 내부의 샘플을 기계적으로 진동시킴으로써 시료의 다이폴모멘트를 검출한다.유도 전류 또는 코일 내 플럭스의 변화를 측정합니다.진동은 일반적으로 모터 또는 압전 액추에이터에 의해 발생합니다.일반적으로 VSM 기법은 SQUID 자기측정법보다 감도가 약하다.VSM과 SQUID를 조합하면 어느 쪽보다 기밀성이 높은 시스템을 구축할 수 있습니다.샘플 진동에 의한 열은 VSM의 베이스 온도를 보통 2 켈빈으로 제한할 수 있습니다.VSM은 급격한 가속에 민감한 취약한 샘플을 측정하는 데도 실용적이지 않습니다.

펄스장 추출 자기계

펄스장 추출 자기 측정법은 픽업 코일을 사용하여 자화를 측정하는 또 다른 방법입니다.시료가 물리적으로 진동하는 VSM과 달리 펄스장 추출 자기계측에서는 시료를 확보하여 예를 들어 캐패시터 구동 자석 내에서 외부 자기장을 빠르게 변화시킨다.그런 다음 여러 기법 중 하나를 사용하여 샘플에서 생성된 필드에서 외부 필드를 취소해야 합니다.여기에는 코일에서 샘플을 제거한 상태에서 외부 균일한 필드 및 배경 측정을 취소하는 역감기 코일이 포함됩니다.

토크 자기계측정

자기토크자기측정법은 SQUID자기측정법보다 더 민감할 수 있다.그러나, 자기 토크 자기 측정법은 앞서 언급한 모든 방법처럼 자력을 직접 측정하지는 않습니다.대신 자기토크자기측정법은 균일한 자기장 B의 결과로서 시료의 자기모멘트μ에 작용하는 토크θ를 측정한다.따라서 토크는 샘플의 자기 또는 형상 이방성의 측정값입니다.경우에 따라 측정된 토크에서 샘플의 자화를 추출할 수 있습니다.다른 경우, 자기 토크 측정은 자기 위상 천이 또는 양자 진동을 검출하기 위해 사용됩니다.자기 토크를 측정하는 가장 일반적인 방법은 캔틸레버에 샘플을 장착하고 캔틸레버와 인근 고정 물체 사이의 캐패시턴스 측정 또는 캔틸레버의 압전기를 측정하거나 캔틸레버 표면에서 떨어진 광학 간섭계를 통해 변위를 측정하는 것입니다.

패러데이력 자기계

패러데이력 자기계측법은 공간 자기장 구배가 자화된 물체 F=(Mδδ)B에 작용하는 힘을 발생시킨다는 사실을 이용한다.패러데이 힘 자기 측정법에서는 샘플에 가해지는 힘을 체중계(민감한 저울에 샘플을 매달아 올리는 것)로 측정하거나 스프링에 대한 변위를 감지하여 측정할 수 있습니다.일반적으로 용량성 로드 셀 또는 캔틸레버가 사용되는 이유는 감도, 크기 및 기계 부품이 부족하기 때문입니다.패러데이 힘 자기계량은 SQUID보다 감도가 약 한 단계 낮다. 패러데이 힘 자기계량의 가장 큰 단점은 자기장을 생성하는 수단뿐만 아니라 자기장 구배도 생성해야 한다는 것이다.특수 극면 세트를 사용하여 이를 달성할 수 있지만 경사 코일 세트를 사용하면 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.패러데이 힘 자기 측정의 주요 장점은 크기가 작고 소음에 대해 합리적으로 내성이 있으며, 따라서 희석 냉장고를 포함한 다양한 환경에서 구현될 수 있다는 것입니다.패러데이 힘 자기계도 토크의 존재로 인해 복잡해질 수 있습니다(이전 기술 참조).이는 적용된 DC 필드와는 독립적으로 경사 필드를 변경하여 토크와 패러데이 포스의 기여도를 분리하거나 샘플의 회전을 방지하는 패러데이 포스 자기계를 설계함으로써 회피할 수 있습니다.

광자기계

광자기계는 자화를 측정하기 위해 다양한 광학적 기술을 사용한다.그러한 기술 중 하나로 Ker Magnetometry는 자기광학 Ker 효과(MOKE)를 사용한다.이 기술에서는 입사광이 샘플 표면을 향합니다.빛은 자화된 표면과 비선형적으로 상호작용하기 때문에 반사된 빛은 타원 편파를 가지며, 이는 검출기에 의해 측정된다.광자기 측정의 또 다른 방법은 패러데이 회전 자기 측정이다.패러데이 회전 자기계는 비선형 광자기 회전을 이용하여 샘플의 자화를 측정합니다.이 방법에서는 패러데이 변조 박막을 측정 대상 시료에 적용하고 반사광의 편광을 검출하는 카메라로 일련의 화상을 촬영한다.노이즈를 줄이기 위해 여러 사진의 평균을 구합니다.이 방법의 장점 중 하나는 시료 표면에 자기 특성을 매핑할 수 있다는 것입니다.이것은 초전도체에 대한 마이스너 효과와 같은 것들을 연구할 때 특히 유용할 수 있다.미세조립 광학펌프 자력계(μOPM)는 SQUID로 [13]더 잘 알려진 현재 이용 가능한 초전도 양자 간섭 장치보다 더 정밀하게 뇌 발작의 기원을 감지하고 더 적은 열을 발생시키기 위해 사용될 수 있다.이 장치는 편광을 사용하여 자기장을 [14]측정하고 모니터링하는 데 사용할 수 있는 루비듐 원자의 스핀을 제어함으로써 작동합니다.

조사 자력계

조사 자력계는 두 가지 기본 유형으로 나눌 수 있습니다.

  • 스칼라 자력계는 그들이 받는 자기장의 총 강도를 측정하지만 그 방향은 측정하지 않는다.
  • 벡터 자력계는 장치의 공간 방향에 상대적인 특정 방향의 자기장 성분을 측정할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

벡터는 크기와 방향을 모두 가진 수학적 실체이다.주어진 지점에서 지구의 자기장은 벡터이다.자기 나침반은 수평 방위 방향을 제공하도록 설계되어 있는 반면, 벡터 자력계는 총 자기장의 크기와 방향을 측정합니다.3차원 모두에서 자기장의 성분을 측정하려면 3개의 직교 센서가 필요합니다.

또한 필드의 강도를 알려진 내부 상수로 보정할 수 있는 경우에는 "절대"로, 알려진 필드를 참조하여 보정해야 하는 경우에는 "상대"로 평가됩니다.

자력계는 데이터를 연속적으로 기록하는 자기계이다.

자력계는 시간적으로 비교적 빠르게 변화하는 필드(100Hz 이상)를 측정하는 경우 "AC"로 분류할 수 있으며, 느리게 변화하는 필드(준정적) 또는 정적인 필드(준정적)를 측정하는 경우 "DC"로 분류할 수 있습니다.AC 자력계는 전자파 시스템(예: 자기장)에서 사용되며, DC 자력계는 광물과 그에 상응하는 지질 구조를 검출하는 데 사용됩니다.

스칼라 자력계

양성자 세차 자력계

주요 기사: 양성자 자력계

양성자 세차 자력계, PPM 또는 단순히 마그네틱으로도 알려진 양성자 세차 자력계는 핵자기 공명(NMR)으로 인해 측정될 자기장에서 양성자(수소 핵)의 공명 주파수를 측정합니다.세차 주파수는 원자 상수와 주변 자기장의 강도에 따라 달라지기 때문에 이 유형의 자력계의 정확도는 1ppm에 [15]이를 수 있습니다.

솔레노이드에 흐르는 직류는 수소가 풍부한 유체 주위에 강한 자기장을 생성하며(케로센과 데칸이 인기 있고, 심지어 물을 사용할 수도 있음), 양성자의 일부가 그 장에 맞춰 정렬되도록 합니다.그 후 전류가 차단되고, 양성자가 주변 자기장과 정비되면서 자기장과 정비례하는 주파수로 세차합니다.이로 인해 약한 회전 자기장이 생성되어 인덕터에 의해 픽업되어 전자적으로 증폭되어 디지털 주파수 카운터에 공급됩니다.이 카운터의 출력은 일반적으로 스케일링되어 필드 강도로 직접 표시되거나 디지털 데이터로 출력됩니다.

핸드팩/백팩 반송 장치의 경우 PPM 샘플링 속도는 일반적으로 초당 샘플 1개 이하로 제한됩니다.측정은 일반적으로 센서를 고정 위치에 약 10m 단위로 유지한 상태에서 수행됩니다.

휴대용 기기는 센서 볼륨(중량)과 전력 소비량도 제한된다.PPM은 대부분의 광물 탐사 작업에 적합한 최대 3,000nT/m의 필드 구배에서 작동합니다.띠철 형성을 매핑하고 큰 철 물체를 검출하는 등의 높은 경사 허용 오차를 위해 오버하우저 자력계는 10,000nT/m, 세슘 자력계는 30,000nT/m를 처리할 수 있습니다.

그것들은 비교적 저렴하며(미화 8,000달러 미만), 한때 광물 탐사에 널리 사용되었다.GEM Systems, Geometrics, Scintrex 등 3개 제조업체가 시장을 장악하고 있습니다.인기 모델로는 G-856/857, Smartmag, GSM-18 및 GSM-19T가 있습니다.

광물 탐사의 경우, Overhauser, 세슘 및 칼륨 기기로 대체되었으며, 이들 기구는 모두 고속 사이클링 방식이며 작업자가 판독 사이에 일시 중지할 필요가 없습니다.

오버하우저 효과 자력계

오버하우저 효과 자력계 또는 오버하우저 자력계는 측정을 위해 양성자 세차 자력계와 동일한 기본 효과를 사용합니다.측정유체에 자유라디칼을 첨가함으로써 핵오버하우저 효과를 이용하여 양성자 세차 자기계를 크게 개선할 수 있다.솔레노이드를 사용하여 양성자를 정렬하는 대신, 저전력 무선 주파수장이 자유 방사기의 전자 스핀을 정렬(편파)하는 데 사용되며, 이 전자 스핀은 오버하우저 효과를 통해 양성자와 결합됩니다.이 방법에는 두 가지 주요 장점이 있습니다. RF 필드를 구동하면 에너지의 일부(휴대용 경량 배터리 사용 가능)가 소모되고 측정 중에도 전자-양극 커플링이 발생할 수 있으므로 샘플링이 빨라진다는 것입니다.오버하우저 자력계는 초당 1회 샘플링하는 동안 0.01nT ~ 0.02nT 표준 편차로 판독치를 생성합니다.

세슘 증기 자력계

광학 펌핑된 세슘 증기 자력계는 매우 민감하고(300fT0.5/Hz) 정확한 장치로 다양한 용도에 사용됩니다.이 방법으로 사용되는 [16]수많은 알칼리 증기(루비듐 및 칼륨 포함) 중 하나입니다.

장치는 레이저와 같은 광자 이미터, 방출된 광자가 통과하는 "버퍼 가스"와 혼합된 세슘 증기를 포함하는 흡수 챔버 및 광자 검출기 순으로 구성된다.완충 가스는 보통 헬륨 또는 질소이며 세슘 증기 원자 간의 충돌을 줄이기 위해 사용됩니다.

이 장치가 작동할 수 있게 하는 기본 원리는 세슘 원자가 9가지 에너지 수준 중 어느 하나에 존재할 수 있다는 사실이며, 이것은 비공식적으로 원자핵 주위에 전자 원자 궤도를 배치하는 것으로 생각될 수 있다.챔버 내의 세슘 원자가 레이저로부터 광자를 만나면, 높은 에너지 상태로 들뜨고, 광자를 방출하고, 무한 낮은 에너지 상태로 떨어집니다.세슘 원자는 9가지 에너지 상태 중 3가지에서 레이저의 광자에 "민감"하기 때문에 폐쇄 시스템을 가정할 때, 모든 원자는 결국 레이저의 모든 광자가 방해받지 않고 통과하고 광자 검출기에 의해 측정되는 상태가 된다.세슘 증기가 투명해졌다.이 과정은 그 상태에서 가능한 한 많은 전자를 유지하기 위해 지속적으로 일어납니다.

이 시점에서 샘플(또는 모집단)은 광학적으로 펌핑되어 측정을 수행할 준비가 된 것으로 알려져 있습니다.외부장이 적용되면 이 상태가 교란되고 원자가 다른 상태로 이동하게 되어 증기가 덜 투명해집니다.광검출기는 이러한 변화를 측정할 수 있으므로 자기장의 크기를 측정할 수 있습니다.

가장 일반적인 유형의 세슘 자기계에서는 셀에 매우 작은 AC 자기장이 인가됩니다.전자의 에너지 레벨의 차이는 외부 자기장에 의해 결정되기 때문에, 이 작은 AC장이 전자의 상태를 변화시키는 주파수가 있습니다.이 새로운 상태에서 전자는 다시 한번 광자를 흡수할 수 있다.이것에 의해, 광검출기에, 셀을 통과하는 빛을 측정하는 신호가 발생합니다.관련 전자 장치는 이 사실을 사용하여 외부 필드에 해당하는 주파수로 정확하게 신호를 생성합니다.

또 다른 종류의 세슘 자력계는 셀에 가해지는 빛을 조절합니다.이것은 처음 그 효과를 조사한 두 과학자의 이름을 따서 벨-블룸 자력계라고 불린다.지구장에 [clarification needed]대응하는 주파수로 점등 및 소등하면 광검출기에서 볼 수 있는 신호에 변화가 있습니다.다시, 관련 전자 장치는 이를 사용하여 외부 필드에 해당하는 주파수로 정확하게 신호를 생성합니다.두 방법 모두 고성능 자력계로 이어집니다.

칼륨 증기 자력계

칼륨은 불규칙하고 복합적이며 넓은 스펙트럼 라인과 본질적으로 넓은 스펙트럼 [17]라인을 가진 헬륨을 사용하는 다른 알칼리 증기 자력계와 대조적으로 단일 좁은 전자 스핀 공명(ESR) 라인에서 작동하는 유일한 광학 펌프 자력계입니다.

준안정 헬륨-4 스칼라 자력계

플라즈마 방전 덕분에 준안정성 삼중항 상태로 흥분한 헬륨-4 기반의 자력계는 1960년대와 70년대에 텍사스 인스트루먼트에 의해, 그 후 스피노프 [18]폴라토믹에 의해, 그리고 1980년대 후반부터 CEA-Leti에 의해 개발되었다.후자는 원자 자기계의 반복적인 문제인 데드존을 [19]상쇄하는 구성을 개척했다.이 구성은 궤도 작동에서 50 pT의 정확도를 보여주는 것으로 입증되었습니다.ESA는 2013년 발사된 군집 임무에 이 기술을 선택했습니다.플럭스게이트 자력계와 경쟁할 수 있는 실험 벡터 모드를 이 임무에서 테스트하여 전반적인 [20]성공을 거두었다.

적용들

세슘 및 칼륨 자력계는 일반적으로 양성자 자력계보다 고성능 자력계가 필요한 경우에 사용됩니다.센서가 지역을 휩쓸고 많은 정확한 자기장 측정이 필요한 고고학과 지구물리학에서는 세슘과 칼륨 자력계가 양성자 자기계보다 유리합니다.

세슘 및 칼륨 자력계의 측정 속도가 빠르기 때문에 센서가 주어진 데이터 지점 수만큼 해당 영역을 더 빠르게 이동할 수 있습니다.세슘 및 칼륨 자력계는 측정 중에 센서의 회전에 민감하지 않습니다.

세슘 및 칼륨 자력계의 노이즈가 낮기 때문에 이러한 측정치가 위치에 따른 필드 변화를 더 정확하게 표시할 수 있습니다.


벡터 자력계

벡터 자력계는 전자적으로 자기장의 하나 이상의 성분을 측정합니다.3개의 직교 자력계를 사용하여 방위각과 딥(경사)을 모두 측정할 수 있습니다.성분들의 제곱합 제곱근을 취함으로써 총 자기장 강도(총 자기 강도, TMI라고도 함)는 피타고라스 정리에 의해 계산될 수 있습니다.

벡터 자력계는 온도 드리프트 및 페라이트 코어의 치수 불안정성에 영향을 받습니다.또한 전체 필드(scalar) 계측기와 달리 구성요소 정보를 얻기 위해 레벨링이 필요합니다.이러한 이유로 그들은 더 이상 광물 탐사에 사용되지 않는다.

회전 코일 자력계

자기장은 회전하는 코일에 사인파를 유도합니다.신호의 진폭은 균일할 경우 필드의 강도와 코일의 회전 축과 필드 라인 사이의 각도의 사인 값에 비례합니다.이런 종류의 자력계는 구식이다.

홀 효과 자력계

주요 기사:홀 효과 센서

가장 일반적인 자기 감지 장치는 솔리드 스테이트 홀 효과 센서입니다.이러한 센서는 인가된 자기장에 비례하는 전압을 생성하고 극성을 감지합니다.휠 디스크의 슬롯을 통해 휠 회전 속도를 감지하는 자동차의 ABS(안티 브레이크 시스템)와 같이 자기장 강도가 상대적으로 큰 용도에 사용됩니다.

자기 저항 소자

주요 기사: 자기 저항

이들은 자기장의 변화에 따라 전기 저항이 변화하는 고투과성 니켈-철 합금인 Permalloy 얇은 조각으로 만들어집니다.감도 축이 명확하게 정의되어 있으며, 3D 버전으로 제작할 수 있으며 집적회로로도 대량 생산이 가능합니다.응답 시간이 1마이크로초 미만이며, 이동 중인 차량에서 초당 최대 1,000회까지 샘플링할 수 있습니다.기본 센서가 0.1°[21]를 안정적으로 분해해야 하는 1° 이내에서 판독되는 나침반에서 사용할 수 있습니다.

플럭스게이트 자력계

참고 항목: 그라디오미터
단축 플럭스게이트 자력계
플럭스게이트 나침반/경사계
플럭스게이트 자력계의 기본 원리

플럭스게이트 자력계는 H에 의해 발명되었다.1936년 [22][23]: 4 아셴브레너와 G. 구바우.Victor Vacquier가 이끄는 걸프 연구소의 팀은 제2차 세계대전 중 잠수함을 탐지하기 위해 공중 플럭스게이트 자력계를 개발했고, 전후 해저의 [24]자기 패턴의 변화를 측정하기 위해 그것들을 사용함으로써 판구조론의 이론을 확인하였다.

플럭스게이트 자력계는 두 개의 와이어 코일로 감싼 작은 자기 감수성 코어로 구성됩니다.교류 전류가 하나의 코일을 통과하여 코어를 자화, 비자화, 역자화, 비자화, 자화 등의 교류 사이클을 통해 구동합니다.이 끊임없이 변화하는 자기장은 두 번째 코일에 전류를 유도하고 이 출력 전류를 검출기로 측정합니다.자기적으로 중립적인 배경에서는 입력 전류와 출력 전류가 일치합니다.그러나 코어가 백그라운드 필드에 노출되면 코어는 해당 필드에 맞춰 쉽게 포화되며 코어와 반대로 쉽게 포화되지 않습니다.따라서 교류 자기장과 유도 출력 전류가 입력 전류와 보조가 맞지 않습니다.이 경우의 범위는 배경 자기장의 강도에 따라 달라집니다.출력 코일에 전류가 통합되어 자기장에 비례하는 출력 아날로그 전압이 생성되는 경우가 많습니다.

현재 다양한 센서를 사용할 수 있으며 자기장을 측정하는 데 사용됩니다.플럭스게이트 나침반과 경사계는 자기장의 방향과 크기를 측정합니다.플럭스게이트는 저렴하고 견고하며 콤팩트하며 최근 소형화가 학계와 업계 [26]모두의 사례를 포함하여 IC 칩 형태로 완전한 센서 솔루션의 지점으로 발전하고 있습니다.또한 일반적으로 전력 소비량이 낮기 때문에 다양한 감지 애플리케이션에 이상적입니다.구배계는 일반적으로 고고학적 탐사와 독일군의 인기 있는 [27]포어스터와 같은 불발탄 무기(UXO) 탐지에 사용된다.

일반적인 플럭스게이트 자력계는 mu-metal 또는 permalloy와 같은 투과성이 높은 코어 재료에 밀접하게 감겨 있는 내부 "드라이브"(1차) 코일을 둘러싼 "센스"(2차) 코일로 구성됩니다.구동 권선에 교류 전류가 인가되어 포화 및 비포화 반복 사이클로 코어를 구동한다.외부 장에 대해 코어는 약투과성과 높은 투과성을 교대로 가진다.코어는 종종 원형으로 감긴 링 또는 드라이브 권선이 각각 반대 방향으로 감기는 선형 요소 쌍입니다.이러한 폐쇄 플럭스 경로는 구동과 감지 와인딩 간의 결합을 최소화합니다.외부 자기장의 존재 하에서 코어가 투과성이 높은 상태에서 이러한 자기장은 감지 권선을 통해 국소적으로 흡인 또는 게이트된다(따라서 플럭스게이트라는 명칭).코어 투과성이 약하면 외부 필드가 덜 끌어당깁니다.감지 권선 안팎의 이 연속적인 외부 전계의 게이트는 감지 권선에 신호를 유도합니다. 주 주파수는 구동 주파수의 2배이며 강도와 위상 방향은 외부 전계의 크기 및 극성에 따라 직접 달라집니다.

결과 신호의 크기에 영향을 주는 추가 요인이 있습니다.이러한 요인에는 감지 권선의 회전 수, 코어의 자기 투과성, 센서 형상 및 시간에 대한 게이트 플럭스 변화율이 포함됩니다.

위상동기검출은 이러한 고조파신호를 감지권선에서 추출하여 외부자기장에 비례하는 DC전압으로 변환하기 위해 사용됩니다.감지 권선을 구동하여 외부장을 상쇄하도록 활성 전류 피드백을 사용할 수도 있다.이 때 피드백 전류는 외부 자기장과 직선적으로 변화하며 측정의 기준으로 사용된다.이는 적용된 외부 전계 강도와 감지 권선을 통해 게이트된 플럭스 사이의 내재적 비선형성을 상쇄하는 데 도움이 됩니다.

SQUID 자력계

주요 기사:스퀴드

SQUID 또는 초전도 양자 간섭 장치는 자기장의 극히 작은 변화를 측정합니다.이들은 매우 민감한 벡터 자기계이며, 상용 기기에서는 노이즈 레벨이 3fT−½ Hz, 실험 기기에서는 0.4fT−½ Hz까지 낮습니다.많은 액체 헬륨 냉각 상용 SQUID는 DC 근처(1Hz 미만)에서 수십 킬로헤르츠까지의 평탄한 노이즈 스펙트럼을 달성하므로 이러한 장치는 시간 영역 생체 자기 신호 측정에 이상적이다.지금까지 실험실에서 시연된 SERF 원자 자력계는 경쟁 소음 층에 도달하지만 비교적 작은 주파수 범위에 있다.

SQUID 자력계는 작동하기 위해 액체 헬륨(4.2K) 또는 액체 질소(77K)로 냉각해야 하므로 이를 사용하기 위한 포장 요건은 열기계적 측면과 자기적 측면 모두에서 다소 엄격합니다.SQUID 자력계는 실험실 샘플에 의해 생성된 자기장을 측정하는 데 가장 일반적으로 사용되며 뇌 또는 심장 활동에도 사용됩니다(각각 자기 뇌 촬영과 자기 심장 촬영).지구물리학 조사에서는 때때로 SQUID를 사용하지만, SQUID를 냉각하는 물류는 상온에서 작동하는 다른 자력계보다 훨씬 복잡합니다.

제로 필드 광학 펌프 자력계

원자 가스에 기초한 자력계는 원자 코히렌스의 붕괴가 라모르 주파수보다 빨라지는 저장 영역에서 자기장의 벡터 측정을 수행할 수 있습니다.이러한 자력계의 물리학은 한레 효과에 기초하고 있다.이러한 제로필드 광학 펌프 자력계는 다양한 구성과 다양한 원자종, 특히 알칼리(칼륨, 루비듐, 세슘), 헬륨 및 수은으로 테스트되었습니다.알칼리의 경우 스핀 교환 완화로 인해 코히렌스 시간이 크게 제한되었다.2000년 초 프린스턴의 Romalis 그룹은 저전계 상태에서 고온 가열에 의해 충분히 높은 밀도에 도달할 수 있다면 알칼리 코히렌스 시간이 크게 향상될 수 있다는 것을 증명했습니다.이것이 이른바 SERF 효과입니다.

광학 펌프식 자력계의 주된 관심은 극저온 냉각이 단점이 되는 애플리케이션에서 SQUID 자력계를 대체하는 것입니다.이러한 냉각이 두꺼운 단열재를 가하여 기록된 생체 자기 신호의 진폭에 강한 영향을 미치는 의료 영상의 경우 특히 그러하다.몇몇 신생 기업은 현재 생물의학 응용 분야를 위한 광학 펌핑 자기계를 개발하고 있습니다. TwinLeaf,[28] quSpin[29] 및[30] FieldLine은 알칼리 증기를 기반으로 하며 Mag4Health는 준안정 헬륨-4를 [31]기반으로 합니다.

SERF(Spin-Exchange Relaxation-Free) 원자자기계
주요 기사: SERF

충분히 높은 원자밀도에서는 매우 높은 감도를 얻을 수 있다.Spin-exchange-relaxation-free 원자 magnetometers 칼륨, 세슘, 또는 루비듐 증기 포함하는도 마찬가지로 세슘 magnetometers 위에 설명한 것을 운영하기 때문에, 아직 1fT보다 Hz−.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac .num,.mw-parser-output.frac .den 낮은{민감성에 도달할 수 있(SERF).Font-size:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1⁄2.SERF 자력계는 작은 자기장에서만 작동합니다.지구의 자기장은 약 50µT이며, SERF 자력계는 0.5µT 미만의 자기장에서 작동합니다.

대형 검출기는 200 aT−1⁄2 [32]Hz의 감도를 달성했습니다.이 기술은 SQUID [33]검출기보다 단위 부피당 감도가 높다.이 기술은 또한 매우 작은 자력계를 생산할 수 있는데, 이는 미래에 무선 주파수 자기장을 [citation needed]검출하기 위한 코일을 대체할 수 있다.이 기술은 광섬유 [34]케이블에 모든 입출력 신호를 빛의 형태로 가진 자기 센서를 만들 수 있다.이를 통해 높은 전압 근처에서 자기 측정을 수행할 수 있습니다.

자력계의 교정

자력계의 보정은 일반적으로 전류에 의해 공급되는 코일을 통해 수행되며 자기장을 생성합니다.자력계의 감도(V/T)를 특성화할 수 있습니다.많은 애플리케이션에서 교정 코일의 균질성은 중요한 기능입니다.이러한 이유로 헬름홀츠 코일과 같은 코일은 일반적으로 단일 축 또는 3축 구성으로 사용됩니다.까다로운 애플리케이션의 경우 고균질성 자기장이 필수적이며, 이러한 경우 Maxwell 코일, 코사인 코일 [35]또는 고균질 지구 자기장에서 교정을 사용하여 자기장 보정을 수행할 수 있습니다.

사용하다

자력계는 행성의 자기장을 측정할 수 있다.

자력계는 잠수함, 침몰선, 터널 굴착 기계의 위험, 탄광의 위험, 불발탄 무기, 독성 폐기물 드럼, 광상 및 지질 구조 등 매우 다양한 응용 분야를 가지고 있다.또한 심장 박동 모니터, 무기 시스템 위치 설정, 잠김 방지 브레이크 센서, 기상 예측(태양주기 경유), 강철 기둥, 드릴 유도 시스템, 고고학, 판 구조학, 전파 전파 및 행성 탐사에도 응용할 수 있습니다.실험실 자력계는 일반적으로 온도, 자기장 또는 기타 매개변수의 함수로 자기 샘플의 자기 쌍극자 모멘트를 결정합니다.이것은 강자성, 반강자성, 초전도성 또는 자성에 영향을 미치는 다른 특성과 같은 자성을 드러내는 데 도움이 됩니다.

용도에 따라 자력계는 우주선, 항공기(고정 날개 자력계), 헬리콥터(스팅어 및 조류), 지상(배면 팩), (슬레드 또는 트레일러)의 쿼드 바이크(ATV) 뒤로 멀리 견인, 보어홀(공구, 프로브 또는 손드)로 하강, (타우 피쉬) 뒤로 견인될 수 있습니다.

기계적 응력 측정

자력계는 강자성 재료의 기계적 응력을 측정하거나 모니터링하는 데 사용됩니다.기계적 응력은 재료에 가까운 자기장을 자력계만큼 증가시키는 미시적 규모의 자기 영역 정렬을 개선합니다.응력-자화 관계에 대한 다른 가설이 있다.그러나 기계적 응력이 표본 근처의 측정된 자기장에 미치는 영향은 많은 과학 출판물에서 입증되고 있다.측정된 [36][37]자기장에 기초하여 응력을 정량화하기 위해 자화-응력 분해능의 역문제를 해결하려는 노력이 있었다.

가속기 물리학

Aust. - 싱크로트론, 쿼드루폴-리니크 마그네츠, 2007년 6월 14일

자력계는 농도 또는 초점 빔 마그넷과 같은 중추적인 구성요소의 자기장을 측정하기 위해 실험 입자 물리학에서 광범위하게 사용됩니다.

고고학

주요 기사 : 자기 조사 (아카고로지)

자력계는 또한 고고학적 장소, 난파선, 그리고 다른 매몰되거나 물에 잠긴 물체를 감지하는 데 사용된다.플럭스게이트 경사계는 컴팩트한 구성과 비교적 저렴한 비용으로 인기가 있습니다.경사계는 얕은 기능을 강화하여 기지국의 필요성을 없애줍니다.세슘과 오버하우저 자력계는 또한 구배계로 사용하거나 기지국이 있는 단일 센서 시스템으로 사용할 때 매우 효과적입니다.

TV 프로그램 타임 팀은 고고학 작업에 사용된 화로, 구운 벽돌 벽, 현무암과 화강암과 같은 자석석을 탐지하는 자기 기술을 포함한 '지질학'을 대중화했다.보행 트랙과 도로는 때로 자기 토양 또는 그레이트 헝가리 평원과 같은 점토에서 차동 콤팩트하게 매핑될 수 있다.이러한 조사에서 플라우딩된 장은 자기 소음의 원천으로 작용한다.

오로라스

자력계는 오로라로부터의 빛이 가시화되기 전에 오로라 활동의 징후를 줄 수 있다.전 세계 자력계의 격자는 태양풍이 지구의 자기장에 미치는 영향을 끊임없이 측정하며, 그 다음 K-지수에 [38]발표된다.

석탄 탐사

자력계는 지역 단위로 분지 모양을 지도화하는 데 사용될 수 있지만, 자원을 파괴하고 장벽 채굴 장비에 위험한 현무암 침입(제방, 실, 화산 플러그)과 같은 석탄 채굴에 대한 위험을 지도화하는 데 더 일반적으로 사용됩니다.자력계는 또한 번개에 의해 점화된 구역과 지도 사이더라이트(석탄의 불순물)를 찾을 수 있다.

지상에서는 고해상도 조사(약 10m 라인 간격과 0.5m 스테이션 간격)에서 최상의 조사 결과를 얻을 수 있다.페렛을 사용하는 보어홀 자력계는 또한 석탄층이 깊을 때, 여러 개의 실을 사용하거나 표면 현무암 [citation needed]흐름 아래를 살펴봄으로써 도움이 될 수 있습니다.

현대의 조사에서는 일반적으로 GPS 기술이 적용된 자력계를 사용하여 자기장과 그 위치를 자동으로 기록합니다.그런 다음 두 번째 자력계(기지국)의 데이터를 사용하여 데이터 세트를 보정하고 [39]측량 중에 지구 자기장의 변화를 기록합니다.

방향 시추

자력계는 오일 또는 가스의 방향 시추에 사용되어 [40]드릴 근처에 있는 시추 공구의 방위각을 감지합니다.드릴의 기울기와 방위각을 모두 [40]찾을 수 있도록 드릴 공구의 가속도계와 가장 자주 쌍을 이룹니다.

군사의

방어 목적으로 해군은 잠수함 활동을 감시하기 위해 전략적 위치(즉, 항구 주변)에 해저에 배치된 자력계 어레이를 사용한다.러시아의 알파급 티타늄 잠수함은 (순수한 티타늄은 [41]비자성 물질이기 때문에) 그러한 시스템을 방해하기 위해 많은 비용을 들여 설계되고 있다.

군용 잠수함은 해저 감시 시스템, 자기 이상 검출기 및 자기 유도 기뢰에 의한 탐지를 피하기 위해 일정한 간격으로 대형 수중 루프를 통과함으로써 소자된다.그러나 잠수함은 결코 완전히 자기장을 해제하지 않는다.압력이 선체를 변형시켜 자기장을 왜곡하는 자기장을 측정하면 잠수함의 깊이를 알 수 있다.가열은 강철의 [clarification needed]자화도 바꿀 수 있습니다.

잠수함은 배를 탐지하기 위해 긴 음파탐지선을 견인하고, 심지어 다른 프로펠러 소음도 인식할 수 있다.음파탐지 어레이는 목표물(예: 선박)에 대한 방향을 삼각측량할 수 있도록 정확하게 배치해야 합니다.어레이는 직선으로 견인되지 않으므로 플럭스게이트 자력계를 사용하여 어레이의 각 소나 노드의 방향을 결정합니다.

플럭스게이트는 무기 항법 시스템에도 사용될 수 있지만 GPS와 링 레이저 자이로스코프로 대체되었다.

German Foerster와 같은 자력계는 철 무기 위치를 파악하는 데 사용됩니다.세슘 및 오버하우저 자력계는 오래된 폭격 및 테스트 범위를 찾아 청소하는 데 사용됩니다.

UAV 탑재체에는 다양한 방어 및 공격 [example needed]작업을 위한 자력계도 포함되어 있습니다.

광물 탐사

주요 기사: 지구물리학 탐사
끝에 자력계가 있는 노즈 장착 붐이 장착된 항공 조사를 위해 개조된 다이아몬드 DA42경 항공기

자기계측 조사는 광석을 나타내는 자기 이상(직접 검출) 또는 경우에 따라서는 광상(간접 또는 추론 검출)과 관련된 갱그 광물을 정의하는 데 유용할 수 있다.철광석, 마그네타이트, 헤마타이트, 그리고 종종 피로타이트를 포함한다.

호주, 캐나다, 미국과 같은 선진국은 지도 지질학 및 광물 퇴적물 발견을 지원하기 위해 각 대륙과 주변 해양에 대한 체계적인 공중 자기 조사에 많은 투자를 하고 있다.이러한 항공대 조사는 일반적으로 100m 고도에서 400m 라인 간격을 두고 수행되며, 10m 이상마다 측정된다.데이터 밀도의 비대칭을 극복하기 위해 라인 간에 데이터를 보간(일반적으로 5회)한 다음 라인을 따라 데이터를 평균화합니다.이러한 데이터는 80m x 80m 픽셀 크기로 그리딩되며 ERMapper와 같은 프로그램을 사용하여 이미지가 처리됩니다.탐사 리스 규모에서 조사는 50m 라인 간격과 50m 표고(지하철 허용)에서 좀 더 상세한 헬리콥터 또는 작물 분진기 스타일의 고정 날개가 뒤따를 수 있다.이러한 이미지는 10 x 10 m 픽셀에 그리딩되어 64배의 해상도를 제공합니다.

표적이 얕을 경우(<200m), 10~50m 라인 간격과 1m 스테이션 간격에 대한 지반 자기 조사를 통해 (또는 시추 전 분해능의 25배) 가장 상세한 정보를 제공할 수 있다.

광석의 자성체로부터의 자기장은 역거리 큐브(다이폴 표적) 또는 기껏해야 역거리 제곱(자기 단극 표적)으로 감소한다.해상도와 거리의 유사점 중 하나는 불을 켜고 밤에 운전하는 자동차입니다.400m 거리에서는 반짝이는 아지랑이 하나를 볼 수 있지만 가까이 다가가면 두 개의 헤드라이트, 그리고 왼쪽 깜빡임이 보인다.

광물 탐사를 위해 자기 데이터를 해석하는 데는 많은 어려움이 있다.여러 표적이 여러 열원처럼 서로 섞이고 빛과 달리 자기장 초점을 맞출 수 있는 자기 망원경이 없습니다.여러 선원의 조합은 지표면에서 측정된다.대상의 형상, 깊이 또는 자화 방향(잔량)도 일반적으로 알려져 있지 않으므로 여러 모델이 데이터를 설명할 수 있다.

지구물리학 소프트웨어 솔루션 [1]의 잠재력(Potent by Geophysical Software Solutions [1])은 호주 탐사 업계에서 널리 사용되는 선도적인 자기(및 중력) 해석 패키지입니다.

자력계는 광물 탐험가(즉, 마그네타이트와 관련된 금 광물화, 킴벌라이트 파이프의 다이아몬드)와 더 일반적으로, 광물화에 도움이 되는 지질 구조 매핑(즉, 화강암 주변의 전단 구역 및 변경 할로)을 모두 지원한다.

공중 자력계는 항공기에 부착된 센서를 "스팅어" 형태로 사용하거나 케이블 끝에 있는 자력계를 견인하여 지구 자기장의 변화를 감지합니다.케이블의 자력계는 그 모양 때문에 종종 "폭탄"이라고 불립니다.다른 사람들은 그것을 "새"라고 부릅니다.

항공기 아래의 언덕과 계곡은 자기 판독치를 오르내리게 하기 때문에 레이더 고도계가 변환기의 지상 공칭 고도로부터의 편차를 추적한다.지면을 촬영하는 카메라도 있을 수 있습니다.측정 위치는 GPS도 기록하여 결정됩니다.

휴대 전화

Motorola Xoom 내부, AKM Semiconductor의 3축 전자 자기계

많은 스마트폰에는 소형화된 마이크로 전자기계(MEMS) 자력계가 내장되어 있어 자기장 강도를 감지하고 나침반으로 사용된다.iPhone 3GS에는 자기계, 자기저항 퍼머로이 센서, Honeywell이 [42]제작한 AN-203이 있습니다.2009년three-axis magnetometers의 가격 1달러 아래에 장치 하나당과 급격하게 떨어졌다 떨어졌다.한three-axis 장치의 사용이 오리엔테이션이나도에서 개최되는 방식에 민감하지 않다는 것을 의미한다.홀 효과 장치도 인기가 있다.[43]

Deutsche Telekom의 연구진은 모바일 기기에 내장된 자력계를 사용하여 터치리스 3D 상호작용을 가능하게 했습니다.MagiTact라고 불리는 그들의 상호작용 프레임워크는 자석을 [44]잡거나 착용한 손으로 하는 다른 제스처를 식별하기 위해 휴대폰 주변의 자기장 변화를 추적한다.

석유 탐사

지진 방법은 석유 탐사를 위한 일차 조사 방법으로서 자력계보다 선호되지만, 자기 방법은 기초 지질에 대한 추가 정보를 제공할 수 있고 일부 환경에서는 [45]트랩 누출의 증거를 제공할 수 있다.자력계는 또한 석유 탐사에 사용되어 시추를 실용적이지 않게 만드는 지질학적 특징의 위치와 지구물리학자들에게 층서학에 대한 보다 완전한 그림을 제공하는 다른 특징들을 보여준다.

우주선

주요 기사 : 우주선 자력계

3축 플럭스게이트 자력계는 Mariner 2호와 Mariner 10호 [46]임무의 일부였다.이중 기술 자력계는 카시니호의 일부입니다.토성을 [47]탐사하는 호이겐스 임무.이 시스템은 벡터 헬륨과 플럭스게이트 [48]자력계로 구성되어 있습니다.자력계는 또한 Mercury Messenger 임무의 구성요소였다.자력계는 또한 행성이나 달의 자기장의 크기와 방향을 측정하기 위해 GOES와 같은 위성에 의해 사용될 수 있다.

자기 조사

캘리포니아 시더빌 서프라이즈 밸리 지반 측량

체계적인 조사를 통해 광상을 찾거나 유실물을 찾을 수 있습니다.이러한 설문조사는 다음과 같이 구분됩니다.

호주용 Aeromag 데이터 세트는 GADDS 데이터베이스에서 다운로드할 수 있다.

데이터는 포인트 로케이션과 이미지 데이터로 나눌 수 있습니다.이미지 데이터는 후자가 ERMapper 형식입니다.

자기 비전

자기장 파라미터의 측정된 공간분포(예를 들어 진폭 또는 방향)에 기초하여 자기비전 화상을 생성할 수 있다.이러한 자기 데이터의 표시는 추가 분석 및 데이터 융합에 매우 유용하다.

경사계

자기 경사계는 센서가 일정한 거리에 의해 수평으로 분리된 자력계입니다.판독치는 감지된 자기장 간의 차이를 측정하기 위해 감산되며, 이는 자기 이상으로 인한 필드 구배를 제공합니다.이것은 지구 자기장의 시간 변동과 다른 전자기 간섭의 원천 모두를 보상하기 위한 한 가지 방법이며, 따라서 이상 징후를 더 민감하게 탐지할 수 있습니다.거의 동일한 값을 빼기 때문에 자력계에 대한 노이즈 성능 요구 사항은 더 극단적입니다.

경사계는 얕은 자기 이상을 강화하므로 고고학 및 현장 조사 작업에 적합합니다.또한 불발탄 위치 등 실시간 작업에도 적합합니다.기지국을 실행하고 두 개 이상의 모바일 센서를 사용하여 병렬 라인을 동시에 읽는 것이 두 배 효율적입니다(데이터가 저장되고 후 처리되는 것으로 가정).이 방법으로 직선 및 교차선 구배를 모두 계산할 수 있습니다.

자기 조사 위치 제어

전통적인 광물 탐사 및 고고학 작업에서, 테오돌라이트에 의해 배치된 그리드 페그와 줄자를 사용하여 측량 영역을 정의했습니다.일부 UXO 조사에서는 차선을 정의하기 위해 로프를 사용했습니다.공중 조사는 실레두스와 같은 무선 삼각 측량 비콘을 사용했다.

비자성 전자 힙체인 트리거는 자력계를 트리거하기 위해 개발되었습니다.그들은 일회용 면 릴을 따라 거리를 측정하기 위해 회전축 인코더를 사용했다.

현대의 탐험가들은 실시간 키네마틱 GPS를 포함한 다양한 저자기 시그니처 GPS 장치를 사용한다.

자기 조사의 머리글 오류

자기 조사는 다양한 소스에서 발생하는 소음으로 인해 어려움을 겪을 수 있다.자력계 기술마다 다른 종류의 노이즈 문제가 발생합니다.

머리글 오류는 노이즈의 한 그룹입니다.다음의 3개의 소스로부터 입수할 수 있습니다.

  • 센서
  • 콘솔
  • 교환입니다.

일부 전체 필드 센서는 방향에 따라 다른 판독값을 제공합니다.센서 자체의 자성 물질이 이 오류의 주요 원인입니다.증기 자력계(케슘, 칼륨 등)와 같은 일부 자력계에서는 총 표제 오차의 원인이 되는 소량의 표제 오차가 물리학에 존재합니다.

콘솔의 이음은 콘솔 또는 콘솔 내부의 자기 컴포넌트에서 발생합니다.여기에는 인덕터와 변압기의 코어, LCD 주변의 철골 프레임, IC 칩의 다리, 일회용 배터리의 강철 케이스 등이 포함됩니다.일부 일반적인 MIL 사양 커넥터에는 스틸 스프링도 있습니다.

작업자는 자기적으로 청결하도록 주의해야 하며, 조사 시 모든 의류와 소지품의 '자기 위생'을 점검해야 합니다.아쿠브라 모자는 호주에서 매우 인기가 있지만, 자기 탐사에 사용하기 전에 철제 테를 제거해야 합니다.메모장의 강철 링, 강철 캡 부츠 및 전체 구멍의 강철 스프링은 모두 조사에서 불필요한 소음을 일으킬 수 있습니다.펜, 휴대전화, 스테인리스강 이식물도 문제가 될 수 있다.

오퍼레이터 및 콘솔의 철 물체로부터의 자기 응답(노이즈)은 유도 및 잔류 때문에 방향과 함께 변경될 수 있습니다.항공 자기 조사 항공기와 쿼드 바이크 시스템은 방향 오류 소음을 보정하기 위해 특수 보정기를 사용할 수 있습니다.

머리글 오류는 측량 이미지에서 헤링본 패턴처럼 보입니다.대체 라인을 파형화할 수도 있습니다.

자기 데이터의 화상 처리

데이터 기록과 이미지 처리는 실시간 작업보다 우수합니다. 작업자가 자주 놓치는 미세한 이상(특히 자기 소음이 많은 영역)은 선, 모양 및 클러스터 간에 더 잘 정의된 상관 관계가 있을 수 있기 때문입니다.다양한 정교한 확장 기술을 사용할 수도 있습니다.하드 카피도 있어, 체계적인 커버리지가 필요합니다.

항공기 항법

마그네토미터 내비게이션(MAGNAV) 알고리즘은 2004년 [49]비행 실험으로 처음 실행되었다.나중에,[50] 다이아몬드 자력계는 적에 의해 방해받지 않는 더 나은 항법 방법으로 미국 공군 연구소에 의해 개발되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c Macintyre, Steven A. "Magnetic field measurement" (PDF). ENG Net Base (2000). CRC Press LLC. Retrieved 29 March 2014.
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외부 링크

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