Назначение и принцип работы магнитометра

Кроме полезных ископаемых, земля хранит в своих недрах множество исторических сокровищ.

Статья посвящена магнитометру — прибору, который используется для поиска спрятанных под землей артефактов и залежей полезных ископаемых.

Принцип работы

Магнитометр — это устройство, предназначенное для измерений параметров магнитного поля и магнитных свойств отдельных типов материалов. Также с помощью прибора проводится поиск залежей полезных ископаемых, археологический ценностей, а также проводится различная научная работа.

Магнитометр работает по принципу металлоискателя. Разница состоит в том, что устройство способно реагировать на магнитное поле Земли. Если под землей находится материал, который способен намагничиваться, то он изменяет величину магнитного поля в большую или меньшую сторону. На подобные изменения реагирует чувствительный датчик прибора. При работе используется величина магнитного поля, исчисляемая в нанотеслах или нТл.

С помощью магнитометра можно не только найти металлический предмет, но и определить его размеры. Магнитометры, в зависимости от своего типа, способны найти любой металлический предмет на глубине от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров, и даже километров.

В качестве металлоискателя для поиска кладов магнитометр не используется. Если человек хочет найти именно золото, серебро, платину, медь, то описываемый прибор не поможет в этом, по причине того, что эти металлы не являются железосодержащими и прибор просто их не заметит. Но он поможет определить аномальную разницы или остаток магнитного поля, который явно укажет на наличие инородных объектов в земле.

Поиск при помощи магнитометра проводится следующим образом:

1. Земельный участок делится на квадраты, с определенной площадью.
2. При помощи прибора проводится разведка на каждом участке.
3. Полученные данные сортируются.
4. Из них выявляются участки с наиболее явными аномалиями магнитного поля.
5. На этих участках проводится дополнительная разведка.

Магнитометр имеет очень широкую сферу использования. Каждая будет подробно описана далее.

Сферы использования

Магнитометры используются в сферах, где необходимо получить информацию о том, что скрыто в пластах земли.

Геология

В этой сфере, описываемый прибор особенно не заменим. С его помощью, геологи получают информацию о залегании жил металлических руд и водоносных пластов.

Магнитометры помогают не только определить место залегания и глубину, но и объем пласта. Это важно для определения финансовой целесообразности будущей добычи.

Археология

Здесь с помощью прибора находят залегающие археологические ценности. Устройство не только помогает определить места залегания металлических предметов, но и показывает площади древних сооружений. Используя данные об остаточном магнетизме, прибор способен выявлять предметы быта, даже сохранившиеся в виде осколков.

Особенно ценна работа магнитометра в поисковых экспедициях, на местах военных событий. С помощью прибора находят захоронения, склады с боеприпасами, военную технику.

Навигация

Магнитометры получили большое применение в определении маршрутов.

Используя магнитное поле Земли, прибор показывает направление движения морского, воздушного и космического транспорта.

Сейсмология

В этой сфере, устройство получило наиболее важное применение. Реагируя на магнитные аномалии, прибор способен определять движение магмы, пластов, образование трещин.

Также магнитометр используется удаленно, для предсказания возникновения сейсмической активности.

Геохронология

В этой сфере, устройство используется в качестве индикатора времени образования и формирования горной породы. Величина остаточной намагниченности является точным индикатором, который можно сравнить с эталонной величиной магнитных полей на территории разведки.

Также прибор используется военными. Он помогает определять места минирований, подземные бункеры, подводную и подземную технику.

Различные сферы применения требуют определенного порога точности. В связи с этим, разработано несколько типов магнитометров, которые будут описаны далее.

Разновидности

Существует 3 основных типа описываемого прибора. Каждая разновидность использует отдельный и узконаправленный принцип работы.

Магнитостатический прибор

Данный тип устройства представляет собой магнит, который висит на подвеске. Магнит имеет свое собственное магнитное поле определенной величины.

При включении прибора, магнитное поле Земли и устройства реагируют друг на друга. При этом магнит устройства притягивается или отторгается полем Земли. Реакция заставляет магнит вращаться на своей подвеске. При помощи встроенного датчика, регистрируется сила поля Земли, ее направление.

Дополнительные данные получают также от подвески, она имеет определенную упругость, которая также вносит дополнения в расчет.

Индукционный прибор

Основан на катушке из проволоки, на которую подается электрическое напряжение от аккумуляторной батареи.

Напряжение создает магнитное поле определенной величины. Таким образом, прибор вступает во взаимодействие с полем Земли. Разница, колебания, завихрения, аномалии учитываются встроенным датчиком. Прибор способен определить глубину залегания предмета, его площадь, примерный химический состав.

Квантовый магнитометр

В работе использует принцип замера скорости движения электронов в магнитных полях.

Способен выявлять аномалии даже в самых слабых магнитных зонах. Основное применение получил в космической и геологической сферах.

Магнитометр можно использовать в качестве металлоискателя для поиска кладов. Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Магнитометр своими руками

Для того чтобы собрать магнитометр, необходимо четко следовать инструкции, и обладать знаниями в области электроники. Для проекта понадобится:

1. Датчик «Холла» линейного типа SS49E.
2. «Arduino Uno».
3. OLED-дисплей монохромного типа.
4. Микропереключатель.
5. Провода.
6. Термоусадочная изоляция.
7. Небольшая коробочка из пластика.
8. Батарейка Крона.
9. Корпус от шариковой ручки.
10. Макетная плата.

Далее соединяем и собираем все компоненты.

1. Arduino Uno соединить с датчиком Холла: А1, GND, +5V.
2. Экран соединяется с Arduino по схеме: GND, А4, А5, +5V.
3. 3 длинных провода соединить по схеме: 1 — «+» батареи, 2 — минус батареи, 3 — сигнальный.
4. Концы всех проводов необходимо заизолировать, и засунуть внутрь корпуса ручки.
5. Батарейка подключается к контакту +5 и GND.

Потом необходимо собрать катушку индуктивности. Для нее понадобится:

1. Пластиковая трубка, диаметр которой 23 мм.
2. 42 метра тонкого медного провода.

Нужно намотать провод на трубку. При этом заранее отметить расстояние в 20.2 сантиметра. На этой площади должно поместиться 566 витков. Один конец провода с катушки нужно соединить с клеммой +5, это можно сделать через кнопку. Второй конец провода катушки соединяется с «минусом» батареи напрямую.

На заключительном этапе, нужно собрать все компоненты в пластиковый корпус, а к корпусу приклеить зонд с катушкой, и проверить работоспособность устройства. При напряжении батареи 9 вольт, рабочее напряжение на выводах катушки будет равно 3.5 вольт, что составит примерную чувствительность прибора около 3.5 мТл.

Далее будет дано описание самых лучших устройств для частного применения.

Модели

На рынке множество моделей и разновидностей магнитометров. Для частного использования подойдут не многие варианты. Далее будут представлены модели, которые подойдут для частного и промышленного использования.

FERROTEC FT 10

Прибор электронного типа, который работает по принципу магнитного сенсора. Может использоваться для поиска металлических предметов на глубине от 1 до 15 метров (глубина залегания напрямую зависит от массы объекта. Чем больше размер объекта, тем большей глубине залегания, на которой его можно определить). Использование магнитного сенсора позволяет определять места залегания высоковольтных кабелей. Сенсор реагирует на магнитные поля, создаваемые высоким напряжением.

Прибор работает от аккумулятора, имеет встроенный процессор, большой объем памяти. Относится к магнитометрам с 6 классом чувствительности.

Преимущества:

1. Продолжительность работы 10 часов.
2. Чувствительность 3 нТл.
3. Простота настройки и использования.

Высокая чувствительность позволяет осуществлять поиски артефактов с остаточным магнетизмом.

Магнум М

Магнетометр от американских производителей. Ручной электронный прибор позволяет отыскивать предметы, содержащие железо, на глубинах до 20 метров.

Работает по принципу зондирования местности в поисках аномального проявления магнитных полей. Кроме железа, прибор отлично реагирует на камни, плитку, предметы гончарного искусства.

Преимущества:

1. Чувствительность 4 нТл.
2. Продолжительность работы от батареи до 12 часов.
3. Высокая скорость расчета.

Прибор можно использовать для поиска металлических коммуникаций и электрических кабелей.

MG-200

Компактный и высокочувствительный прибор для поиска железосодержащих предметов и руд. Способен определять предметы на глубине до 20 метров.

Высокочувствителен, оснащен 3 процессорами, способными обрабатывать одновременно до 10 000 замеров. Работает от батареи, заряда которой хватает до 50 часов.

Преимущества:

1. Компактность
2. Работоспособность до 50 часов.
3. Быстрота вычислений.

Этот прибор не способен отыскать драгоценные металлы по принципу металлоискателя, но способен определить разницы магнитных полей на глубине залегания клада.

Заключение

Магнитометры помогают человеку не только в научной деятельности. Их все чаще применяют для поиска старых коммуникаций, неисправных кабелей и так далее. Правильное применение магнитометра может стать началом знаменательных открытий.

Видео по теме