Цифровой пешеходный двухкоординатный магнитометр-градиентометр с магниторезистивными датчиками HMC1022

Форум

Цифровой пешеходный двухкоординатный магнитометр-
градиентометр с магниторезистивными датчиками HMC1022

Назначение

Цифровой пешеходный двухкоординатный магнитометр-градиентометр (ПДМГ) предназначен для оперативного измерения и контроля величины индукции постоянного магнитного поля (сопоставимого с магнитным полем Земли), а также градиента магнитной индукции, с помощью двух магниторезистивных датчиков типа HMC1022 [1]. Возможные области применения прибора:

Прямые измерения магнитной индукции и градиента магнитной индукции слабых постоянных магнитных полей (сравнимых с магнитным полем Земли).
Работа в качестве металлоискателя или металлодетектора при поиске и обнаружении достаточно крупных ферромагнитных объектов (трубопроводов, техники, свалок, кладов, оружия и т. п.).
Построение маршрутов прокладки трасс подземных и подводных трубопроводных коммуникаций, приблизительная оценка их состояния.
Измерение полей рассеяния постоянных магнитов и магнитных систем при их конструировании, обслуживании и ремонте.
Оценка качества размагничивания стальных изделий [6].
Оценка магнитной обстановки.
Составление магнитных карт местности и магнитных образов объектов (магнитная паспортизация).
Построение различных измерительных установок и комплексов [4].

Прибор имеет автономное питание - аккумуляторную батарею, подзарядка которой может осуществляться сетевым зарядным устройством [7], и ручку для переноски. Штанга с датчиками может крепиться к корпусу прибора в четырех различных положениях.

Технические данные ПДМГ:

диапазон измеряемых значений величины индукции постоянного магнитного поля -199.9 ... +199.9 мкТл (-1.999 ... +1.999 Гс) (3 1/2 цифры и индикатор полярности) по каждой компоненте магнитной индукции (четыре канала - два датчика и две взаимноортогональных координаты)
коэффициент преобразования электронных преобразователей прибора 1 мВ/мкТл (100 мВ/Гс) по каждой компоненте магнитной индукции (4 канала)
разрешающая способность 100 нТл по каждой компоненте магнитной индукции (4 канала)
погрешность измерения магнитной индукции не более 3 % + 2 ед. счета
диапазон измеряемых значений величины градиента индукции постоянного магнитного поля -199.9 ... +199.9 мкТл/м (-1.999 ... +1.999 Гс/м) (3 1/2 цифры и индикатор полярности) по двум взаимноортогональным направлениям; имеется режим измерения градиента с десятикратным усилением в пределах -19.99 ... +19.99 мкТл/м
питание: в автономном режиме - встроенная аккумуляторная батарея напряжением 12.6 В, емкостью 1.2 А ∙ час, время непрерывной работы до 8 часов, подзарядка осуществляется с помощью сетевого зарядного устройства; в стационарном режиме сетевое зарядное устройство может использоваться для питания прибора от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц
прибор имеет естественное воздушное охлаждение, готов к работе сразу после включения, время непрерывной работы не ограничено
на задней панели прибора имеется разъем для подключения внешнего вольтметра или аналого-цифрового преобразователя с компьютером для обработки сигналов
габаритные размеры электронного блока не более 150 х 90 х 190 мм³ (без элементов управления и подключения)
габаритные размеры штанги с датчиками не более 520 х 60 х 35 мм³; длина кабелей 0.2 м
масса не более 1.5 кг (с аккумулятором)

Режимы работы ПДМГ:

измерение поперечной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции в зоне заднего датчика
измерение поперечной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции в зоне переднего датчика
измерение продольной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции в зоне заднего датчика
измерение продольной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции в зоне переднего датчика
измерение градиента поперечной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции
измерение градиента продольной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции
измерение градиента поперечной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции с десятикратным усилением
измерение градиента продольной относительно оси штанги компоненты магнитной индукции с десятикратным усилением
контроль напряжения батареи

Конструкция

Конструкция и принцип работы ПДМГ аналогичны предыдущей разработке [3]. Прибор состоит из двух идентичных двухкоординатных датчиков, построенных на основе взаимноортогональных двухосных магниторезистивных преобразователей HMC1022 фирмы Honeywell [1]. Датчики расположены на некотором расстоянии друг от друга (измерительная база 0.5 метра) на концах немагнитной штанги (алюминиевая труба прямоугольного сечения) таким образом, чтобы магниторезистивные преобразователи находились в одной плоскости, и их измерительные оси были параллельны и одинаково ориентированы. Поворотом штанги (вручную) можно задавать различную ориентацию плоскости преобразователей относительно поверхности Земли. Штанга с датчиками крепится к корпусу электронного блока, датчики подсоединяются к электронному блоку кабелями. В электронном блоке расположена аккумуляторная батарея, стабилизатор напряжения, электронные преобразователи и цифровой вольтметр, используемый для индикации показаний [2]. На электронном блоке имеется группа переключателей, с помощью которых можно задавать режим работы ПДМГ, а также ручка для переноски. Для удобства проведения измерений штанга с датчиками может крепиться либо к верхней, либо к боковой панели корпуса электронного блока в двух взаимноортогональных положениях.

На задней панели ПДМГ расположены разъемы для подключения датчиков, внешних приборов и зарядного устройства.

Для калибровки ПДМГ использовались кольца Гельмгольца [5] с известным коэффициентом преобразования по току.

Желающие приобрести или самостоятельно изготовить цифровой пешеходный магнитометр-градиентометр могут обратиться за дополнительной информацией к автору (см. раздел Контактная информация).

Соотношения между единицами измерения (Тл - Тесла, Гс - Гаусс):

1 Тл = 10000 Гс
1 мТл = 10 Гс
1 мкТл = 10 мГс
1 нТл = 10 мкГс
1 Гс = 0.1 мТл = 100 мкТл
1 мГс = 100 нТл

Ссылки:

Словарь терминов:

Аналого-цифровой преобразователь - устройство для преобразования аналогового электрического сигнала в цифровой.
Вольтметр - прибор для измерения электрического напряжения.
Градиент функции - вектор, направление которого совпадает с направлением наибыстрейшего роста функции, а величина равна скорости роста функции в этом направлении.
Магнитная индукция - вектор, численно равный пределу отношения силы, действующей со стороны магнитного поля на элемент проводника с электрическим током, к произведению тока и длины элемента проводника, если длина этого элемента стремится к нулю, а элемент так расположен в поле, что этот предел имеет наибольшее значение, и направленный перпендикулярно к направлению элемента проводника и к направлению силы, действующей на этот элемент со стороны магнитного поля, причем из его конца вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы к направлению тока в элементе проводника должно быть видно происходящим против часовой стрелки.
Магнитное поле - разновидность электромагнитного поля, создаваемая движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся электрические заряды или токи.
Магнитометр - прибор для магнитных измерений.
Магниторезистивный преобразователь (датчик) - устройство для получения зависящего от магнитной индукции электрического сигнала, принцип работы которого основан на магниторезистивном эффекте.
Магниторезистивный эффект - изменение электрического сопротивления проводника или полупроводника при помещении его в магнитное поле..

04.05.2007
11.05.2007

Альтернативные источники энергии
Компьютеры и Интернет
Магнитные поля
Механотронные системы
Перспективные разработки
Электроника и технология

Главная страница