Para mayor tolerancia gradiente como la cartografía formaciones de hierro en bandas y detectar grandes objetos ferrosos magnetómetros Overhauser pueden manejar 10.000 nT m-1
Para la exploración de minerales, han sido sustituidos por Overhauser e instrumentos de cesio, los cuales son de la bicicleta rápida, y no requieren que el operador pausa entre lecturas. Efecto Overhauser Magnetómetro El efecto Overhauser Magnetómetro o Overhauser Magnetómetro utiliza el mismo efecto fundamental que el protón magnetómetro de precesión de tomar mediciones. Mediante la adición de radicales libres para el líquido de medición, el efecto de Overhauser nuclear puede pued e ser explotado para mejorar de manera significativa sobre el magnetómetro de precesión de protones. En lugar de la alineación de los protones usando un solenoide, un campo de radiofrecuencia de baja potencia se utiliza para alinear el espín del electrón de los radicales libres, que a su vez se acopla a los protones a través del efecto de Overhauser. Esto tiene dos ventajas principales: la conducción del campo de RF lleva una fracción de la energía, y el muestreo más rápido que el acoplamiento electrón-protón puede ocurrir incluso cuando se están tomando medidas. Un magnetómetro Overhauser producir lecturas con un 0,01 nT a 0,02 nT desviación estándar mientras prueba una vez por segundo. Cesio y Overhauser magnetómetros se utilizan para localizar y ayudar a limpiar campos de bombardeo/prueba de edad.
Magnetómetro protónico del tipo Overhauser Un otro tipo de magnetómetro nuclear, denominado magnetómetro protónico basándose en el efecto Overhauser fue desarrollado al principio de la década sesenta. En lo que sigue se explica el efecto Overhauser en forma sencilla en términos mecánicos como lo fue hecho en el caso del magnetómetro protónico de precesión. Una explicación más detallada requiere conocimientos de la mecánica cuántica. Los magnetómetros de este tipo usan una solución rica en protones y iones paramagnéticos. Bajo la influencia de la llamativa frecuencia propia del electrón no perturbado, que está en el rango de las frecuencias muy altas (VHF) de radio, los iones paramagnéticos muestran una resonancia. Al aplicar una señal de muy alta frecuencia (VHF) a la solución de protones e iones paramagnéticos (dominada por la frecuencia propia del electrón no perturbado) el espín nuclear ubicándose en el protón está polarizado en consecuencia de la interacción entre los electrones y los núcleos atómicos. La polarización es continua y la señal cambia instantáneamente con el campo magnético ambiental. Con este método se logra un aumento de la intensidad de la señal en el rango de 100 a 1000 veces resultando en señales de precesión con magnitudes entre 1 y 10mV (las señales de precesión producidas por el magnetómetro protónico de precesión varían alrededor de 1mV). Por esto la razón 'señal a ruido' se reduce apreciadamente y en consecuencia se reduce la incertidumbre de la medición. El magnetómetro protónico del tipo Overhauser requiere un intervalo de tiempo de medición de 8 a 10 s como mínimo, midiendo un intervalo de tiempo mayor se puede aumentar la sensibilidad de medición.
En la tabla siguiente se compara las características de los dos magnetómetros nucleares: Característica
Magnetómetro protónico de precesión
Magnetómetro del tipo Overhauser
Componente magnético
F = total
F = total
Razón giromagnética del protón
Constante
Constante
Campo aplicado
Polarizante
Electromagnético, de frecuencia de radio
Solución
De protones
De protones y iones paramagnéticos
Precesión de protones
Por polarización magnética
Por estimulo de resonancias paramagnéticas
Señal de precesión
Discreta
Continua
Intensidad de la señal
Alrededor de 1µV
1 - 10mV
Razón señal/ruido del fondo
Mayor
Menor
Presición
0,1gammas, en casos especiales 0,01gammas
En el mismo rango
Intervalo de tiempo mínimo de medición
0,25s
8-10s
Magnetómetro de campo Overhauser (GSM-19 v6.0) • Adquirido por el Servicio en Septiembre 2005 • Magnetómetro/gradiómetro portátil de efecto Overhauser para la medida del campo magnético terrestre con alta sensibilidad. • Equipado con GPS, permite realizar exploraciones geofísicas, geotécnicas o arqueológicas, monitorizando las variaciones del campo magnético terrestre en función de la posición. • Características: Rango de medida: 20000 a 120000 nT Resolución de 0.01 nT en campo magnético y gradiente Precisíon de 0.2 nT
Nota: Este equipo lo tiene en prestación de servicios el grupo Geotransfer de la Universidad de Zaragoza. Se utiliza en prospección geofísica, como por ejemplo la detección de dolinas.
Magnetómetro Overhauser El magnetómetro de precesión protónica de efecto Overhauser GSM-19 permite realizar lecturas de campo y gradiente magnético de forma casi continua (hasta 5 muestras por segundo).
Medición del campo magnético.
Modo gradiente.
Detalle de la consola.
Magnetómetro, Los primeros magnetómetros, Tipos, Utiliza, Encuestas magnéticas Un magnetómetro es un instrumento de medición utilizado para medir la fuerza y, en algunos casos, la dirección de los campos magnéticos. La primera magnetómetro fue inventado por Carl Friedrich Gauss en 1833 y acontecimientos notables en el siglo 19 se incluyó el efecto Hall, que todavía se utiliza ampliamente. Magnetómetros se pueden dividir en dispositivos escalares que sólo miden la intensidad del campo y los dispositivos de vectores que también miden la dirección del campo. Los magnetómetros son ampliamente utilizados para medir los campos magnéticos d e la Tierra y en los estudios geofísicos para la detección de anomalías magnéticas de varios tipos. También se utilizan militarmente para detectar submarinos. En consecuencia algunos países, como los EE.UU., Canadá y Australia clasifican los magnetómetros más s ensibles como la tecnología militar, y controlar su distribución.
Magnetómetros pueden ser utilizados como detectores de metales: pueden detectar metales sólo magnéticos, pero pueden detectar tales metales a una profundidad mucho mayor que los detectores de metales convencionales, sino que son capaces de detectar objetos grandes, tales como automóviles, en decenas de metros, mientras que un metal gama del detector es raramente más de 2 metros. En los últimos años magnetómetros se han miniaturizado en la medida en que puedan ser incorporados en los circuitos integrados a muy bajo costo y están encontrando uso cada vez mayor como brújulas en dispositivos de consumo tales como teléfonos móviles y ordenadores tipo tableta.
Los primeros magnetómetros En 1833, Carl Friedrich Gauss, director del Observatorio geomagnético en Gotinga, publicó un documento sobre la medición del campo magnético de la Tierra. Se describe un nuevo instrumento que consistía en una barra de imán permanente suspendido horizontalmente de una fibra de oro. La diferencia en las oscilaciones cuando la barra se magnetiza y cuando se desmagnetiza permitió Gauss para el cálculo de un valor absoluto de la fuerza del campo magnético de la Tierra. Un magnetómetro también puede ser llamado un gausímetro. El gauss, la unidad CGS de densidad de flujo magnético fue nombrado en su honor, que se define como una maxwell por centímetro cuadrado, que es igual a 110 a 4 teslas.
Tipos Magnetómetros se pueden dividir en dos tipos básicos:
Magnetómetros escalares miden la fuerza total del campo magnético a la que están sometidos, pero no su dirección Magnetómetros vectoriales tienen la capacidad de medir el componente del campo magnético en una dirección particular, en relac ión con la orientación espacial del dispositivo.
Un vector es una entidad matemática con magnitud y dirección. El campo magnético de la Tierra en un momento dado es un vector. Una brújula magnética está diseñada para dar una dirección horizontal de apoyo, mientras que un magnetómetro vector mide tanto la magnitud y dirección del campo magnético total. Tres sensores ortogonales se requieren para medir los componentes del campo magnético en las tres dimensiones. También se han clasificado como "absoluta" si la fuerza del campo se puede calibrar de sus propias constantes internas conocidas o "relativos" si tienen que ser calibrado por referencia a un campo conocido. Un magnetograph es un magnetómetro que registra continuamente los datos. Magnetómetros también se pueden clasificar como "AC" si se miden los campos que varían de forma relativamente rápida en el tiempo, y "DC" si se miden los campos que varían lentamente o
sólo son estáticas. Magnetómetros AC encuentran uso en sistemas electromagnéticos, y magnetómetros de CC se utilizan para la detección de la mineralización y estructuras geológicas correspondientes.
Magnetómetros escalares Proton magnetómetros de precesión, también conocidos como los magnetómetros de protones, PPM o, simplemente, revistas, miden la frecuencia de resonancia de protones en el campo magnético a medir, debido a la resonancia magnética nuclear. Debido a que la frecuencia de precesión depende sólo de constantes atómicas y la fuerza del campo magnético ambiente, la exactitud de este tipo de magnetómetro puede llegar a 1 ppm. Una corriente continua que fluye en un solenoide crea un fuerte campo magnético alrededor de un fluido rico en hidrógeno, haciendo que algunos de los protones a alinearse con el campo. La corriente se interrumpe entonces, y como protones realinearse con el campo magnético ambiental, que un movimiento de precesión a una frecuencia que es directamente proporcional al campo magnético. Esto produce un débil campo magnético giratorio que es recogido por un inductor, amplifica electrónicamente, y se alimenta a un contador de frecuencia digital cuya salida típicamente se escala y se muestra directamente como intensidad de campo o de salida como datos digitales. Para las unidades llevadas a mano/mochila, frecuencias de muestreo de PPM se limitan por lo general a menos de una muestra por segundo. Las mediciones se suelen tomar con el sensor celebrada en ubicaciones fijas en incrementos de aproximadamente 10 metros. Instrumentos portátiles también están limitados por el volumen del sensor y el consumo de energía. PMP trabajan en gradientes de campo de hasta 3.000 nT m-1, que es adecuada por parte de la mayoría del trabajo de exploración minera. Para mayor tolerancia gradiente como la cartografía formaciones de hierro en bandas y detectar grandes objetos ferrosos magnetómetros Overhauser pueden manejar 10.000 nT m-1 y magnetómetros de cesio puede manejar 30.000 nT m-1. Son relativamente baratos y una vez fueron ampliamente utilizados en la exploración de minerales. Tres fabricantes dominan el mercado: Sistemas de GEM, Geometrics y Scintrex. Los modelos más populares son el G-856, Smartmag y GSM-18 y GSM-19T. Para la exploración de minerales, han sido sustituidos por Overhauser e instrumentos de cesio, los cuales son de la bicicleta rápida, y no requieren que el operador pausa entre lecturas. Efecto Overhauser Magnetómetro El efecto Overhauser Magnetómetro o Overhauser Magnetómetro utiliza el mismo efecto fundamental que el protón magnetómetro de precesión de tomar mediciones. Mediante la adición de radicales libres para el líquido de medición, el efecto de Overhauser nuclear puede ser explotado para mejorar de manera significativa sobre el magnetómetro de precesión de protones. En lugar de la alineación de los protones usando un solenoide, un campo de radiofrecuencia de
baja potencia se utiliza para alinear el espín del electrón de los radicales libres, que a su vez se acopla a los protones a través del efecto de Overhauser. Esto tiene dos ventajas principales: la conducción del campo de RF lleva una fracción de la energía, y el muestreo más rápido que el acoplamiento electrón-protón puede ocurrir incluso cuando se están tomando medidas. Un magnetómetro Overhauser producir lecturas con un 0,01 nT a 0,02 nT desviación estándar mientras prueba una vez por segundo. Cesio magnetómetro de vapor El vapor de cesio magnetómetro de bombeo óptico es un dispositivo altamente sensible y preciso utilizado en una amplia gama de aplicaciones. Es uno de una serie de vapores alcalinos que se utilizan de esta manera, así como el helio. El dispositivo en términos generales consta de un emisor de fotones que contiene un emisor de luz de cesio o de la lámpara, una cámara de absorción que contiene vapor de cesio, un "gas tampón" a través del cual pasan los fotones emitidos y un detector de fotones, dispuestos en ese orden. El principio básico que permite que el dispositivo funcione es el hecho de que un átomo de cesio puede existir en cualquiera de los nueve niveles de energía, que puede ser informalmente considerado como la colocación de los orbitales atómicos de electrones alrededor del núcleo atómico. Cuando un átomo de cesio dentro de la cámara se encuentra con un fotón de la luz, se excita a un estado de energía más alto, emite un fotón y cae a un estado de energía más bajo indeterminado. El átomo de cesio es "sensible" a los fotones de la luz en tres de sus nueve estados de energía, y por lo tanto, suponiendo un sistema cerrado, todos los átomos eventualmente caen en un estado en el que todos los fotones de la luz pasará a través sin obstáculos y ser medida por el detector de fotones. En este punto, se dice que la muestra a ser polarizado y listo para medición a tener lugar. Este proceso se realiza de forma continua durante el funcionamiento. Este magnetómetro teóricamente perfecto es ahora funcional por lo que puede comenzar a realizar mediciones. En el tipo más común de cesio magnetómetro, un muy pequeño campo magnético CA se aplica a la célula. Dado que la diferencia en los niveles de energía de los electrones se determina por el campo magnético externo, hay una frecuencia a la que este pequeño campo de corriente alterna hará que los electrones para cambiar los estados. En este nuevo estado, el electrón volverá a ser capaz de absorber un fotón de luz. Esto hace que una señal en un detector de foto que mide la luz que pasa a través de la célula. La electrónica asociada utilizan este hecho para crear una señal exactamente a la frecuencia que se corresponde con el campo externo. Otro tipo de magnetómetro de cesio modula la luz aplicada a la celda. Esto se conoce como un magnetómetro Bell-Bloom, después de los dos científicos que investigaron el efecto primero. Si la luz se enciende y se apaga en la frecuencia correspondiente al campo de la Tierra, hay un cambio en la señal de visto en el fotodetector. Una vez más, la electrónica asociada utilizan este para crear una señal exactamente a la frecuencia que se corresponde con el campo externo. Ambos métodos conducen a magnetómetros de alto rendimiento.
Aplicaciones El magnetómetro de cesio se suele utilizar cuando se necesita un magnetómetro rendimiento más alto que el magnetómetro de protones. A menudo se necesitan arqueología y geofísica, donde el sensor barre a través de una zona y muchas mediciones de campo magnético precisos, el magnetómetro de cesio tiene ventajas sobre el magnetómetro de protones. Medición de la frecuencia más rápida del magnetómetro de cesio permite que el sensor se mueve a través de la zona más rápidamente para un número dado de puntos de datos. Magnetómetros de cesio son insensibles a la rotación del sensor mientras se está realizando la medición. El ruido inferior del magnetómetro de cesio permite esas mediciones para mostrar con mayor precisión las variaciones en el campo con la posición.
Magnetómetros vectoriales Magnetómetros vector miden uno o más componentes del campo magnético electrónicamente. A partir de tres magnetómetros ortogonales, tanto en azimut e inmersión se puede medir. Al tomar la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las componentes de la fuerza total del campo magnético se puede calcular por el teorema de Pitágoras. Magnetómetros vectoriales están sujetas a la variación de temperatura y la inestabilidad dimensional de los núcleos de ferrita. También requieren nivelación para obtener información de los componentes, a diferencia de los instrumentos de campo total. Por estas razones ya no se utilizan para la exploración mineral. Rotación magnetómetro bobina El campo magnético induce una onda sinusoidal en una bobina giratoria. La amplitud de la señal es proporcional a la fuerza del campo, siempre que es uniforme, y al seno del ángulo entre el eje de rotación de la bobina y las líneas de campo. Este tipo de magnetómetro es obsoleto. Los dispositivos sensores magnéticos más comunes son los sensores de estado sólido de efecto Hall. Estos sensores producen un voltaje proporcional al campo magnético aplicado y también la polaridad sentido. Se utilizan en aplicaciones en las que la intensidad de campo magnético es relativamente grande, como por ejemplo en sistemas de frenado anti-bloqueo en coches que detectan la velocidad de rotación de la rueda a través de las ranuras en los discos de rueda. Dispositivos magnetorresistivas Estos están hechos de tiras delgadas de permalloy cuya resistencia eléctrica varía con un cambio en el campo magnético. Tienen un eje bien definido de sensibilidad, se pueden producir en las versiones 3-D y pueden ser producidos en masa como un circuito integrado. Tienen un tiempo de respuesta inferior a 1 microsegundo y se pueden degustar en el movimiento de vehículos de hasta 1000 veces/segundo. Pueden ser utilizados en brújulas que leen dentro de 1, para el que el sensor subyacente debe resolver fiable 0.1.
Fluxgate magnetómetro Principios básicos de un magnetómetro de saturación. Magnetómetros de saturación fueron inventados en 1930 por Victor Vacquier en Golfo Research Laboratories. Vacquier las aplicó durante la Segunda Guerra Mundial como un instrumento para la detección de submarinos, y después de la guerra confirmó la teoría de la tectónica de placas, utilizándolos para medir los cambios en los patrones magnéticos en el fondo del mar. Un magnetómetro de saturación consiste en un núcleo pequeño, magnéticamente susceptibles envuelto por dos bobinas de alambre. Una corriente eléctrica alterna se pasa a través de una bobina, el núcleo de conducción a través de un ciclo de alternancia de l a saturación magnética, es decir, magnetizado, unmagnetised, inversamente magnetizado, unmagnetised, magnetizado, y así sucesivamente. Este campo en constante cambio induce una corriente eléctrica en la segunda bobina, y esta corriente de salida es medida por un detector. En un fondo neutro magnético, las corrientes de entrada y salida coincidirán. Sin embargo, cuando el núcleo está expuesto a un campo de fondo, que será más fácilmente saturado en alineación con ese campo y menos fácilmente saturado en oposición a ella. Por lo tanto el campo magnético alterno, y la salida de corriente inducida, estarán fuera de sintonía con la corriente de entrada. La medida en que este es el caso dependerá de la fuerza del campo magnético de fondo. A menudo, la corriente en la bobina de salida se integra, produciendo una salida de tensión analógica, proporcional al campo magnético. Una amplia variedad de sensores son actualmente disponibles y se utilizan para medir los campos magnéticos. Brújulas Fluxgate y gradiómetros de medir la dirección y la magnitud de los campos magnéticos. Fluxgates son asequibles, robusto y compacto. Esto, además de su consumo de baja potencia normalmente los hace ideales para una variedad de aplicaciones de detección. Gradiómetros son de uso general para la detección de artefactos explosivos sin detonar y prospección arqueológica como Foerster popular del ejército alemán. El magnetómetro de saturación típica consiste en una bobina de "sentido" en torno a una bobina interior "unidad" que se enrolla alrededor del material del núcleo permeable. Cada sensor tiene elementos de núcleo magnético que se pueden ver como dos mitades cuidadosamente emparejados. Una corriente alterna se aplica al devanado de accionamiento, que impulsa el núcleo a la saturación positivo y negativo. La corriente en cada mitad de núcleo unidad instantánea es accionado en la polaridad opuesta con respecto a cualquier campo magnético externo. En la ausencia de cualquier campo magnético externo, el flujo en un medio de núcleo cancela que en el otro, y por lo que el flujo total visto por la bobina de detección es cero. Si ahora se aplica un campo magnético externo, que será, en un caso dado en el tiempo, ayudar al flujo en un medio básico y oponerse flujo en la otra. Esto provoca un desequilibrio de flujo neto entre las mitades, de modo que ya no cancelan entre sí. Los pulsos de corriente están inducidas en la bobina de devanado detector de corriente en cada unidad de inversión de fase. Esto da como resultado una señal que depende tanto de la magnitud del campo externo y la polaridad. Hay factores adicionales que afectan el tamaño de la señal resultante. Estos factores incluyen el número de vueltas en el sentido de bobinado, la permeabilidad magnética del núcleo, la geometría del sensor y la velocidad de flujo cerrada de cambio con respecto al tiempo. Detección
sincrónica de fase se utiliza para convertir estas señales d e armónicos a un voltaje de corriente continua proporcional al campo magnético externo. Calamares, o dispositivos superconductores de interferencia cuántica, medir campos magnéticos extremadamente pequeños. Son muy sensibles magnetómetros vectores, con niveles de ruido tan bajos como 3 pies Hz-en los instrumentos comerciales y fT 0.4 Hz en los dispositivos experimentales. Muchos SQUIDs comerciales de helio líquido refrigerado por lograr un espectro de ruido plana de cerca de DC a decenas de kilohercios, por lo que estos dispositivos ideales para mediciones de señal biomagnéticas el dominio del tiempo. Magnetómetros atómicos SERF demostrado en laboratorios hasta la fecha alcanzan ruido competitivo, pero con frecuencias relativamente pequeñas. Magnetómetros SQUID requieren refrigeración con nitrógeno líquido o heli o líquido para operar, por lo tanto, los requisitos de embalaje para utilizarlos son bastante estrictas tanto a partir de una térmico-mecánico, así como punto de vista magnético. Magnetómetros SQUID son los más utilizados para medir los campos magnéticos producidos por la actividad del corazón o del cerebro. Estudios geofísicos utilizan CALAMARES de vez en cuando, pero la logística es mucho más complicado que magnetómetros basados en bobina. En suficientemente alta densidad atómica, una sensibilidad extremadamente alta se puede lograr. Spin-tipo de relajación libres de magnetómetros atómicos que contienen potasio, cesio o rubidio vapor funcionan de manera similar a los magnetómetros de cesio descritos anteriormente, sin embargo, pueden llegar a las sensibilidades inferiores a 1 Hz fT-. Los magnetómetros SERF sólo operan en pequeños campos magnéticos. El campo de la Tierra es de unos 50 T; magnetómetros SERF operan en campos menos de 0,5 T. Detectores de gran volumen han logrado una sensibilidad de 200 Hz aT-. Esta tecnología tiene una mayor sensibilidad por unidad de volumen que los detectores SQUID. La tecnología también puede producir pequeñas magnetómetros que puedan en el futuro sustituir las bobinas de detección de campos magnéticos variables. Esta tecnología puede producir un sensor magnético que tiene todas sus señales de entrada y salida en la forma de la luz en cables de fibra óptica. Esto permitiría la medición magnética que se realiza en lugares donde existen tensiones eléctricas altas.
Utiliza Los magnetómetros pueden medir los campos magnéticos de los planetas. Los magnetómetros tienen una muy amplia gama de aplicaciones, incluyendo la localización de objetos tales como los submarinos, barcos hundidos, los peligros para tuneladoras, los peligros de las minas de carbón, las municiones sin estallar, tambores de desechos tóxicos, así como una amplia gama de depósitos minerales y estructuras geológicas. También tienen aplicaciones en monitores de latidos del corazón, el posicionamiento de sistemas de armas, sensores de frenos anti-bloqueo, la predicción meteorológica, torres de acero, sistemas de guía de perforación, la arqueología, la tectónica de placas y la propagación de ondas de radio y la exploración planetaria.
Dependiendo de la aplicación, magnetómetros se pueden implementar en las naves espaciales, aviones, helicópteros, sobre el terreno, se han arrastrado a una distancia detrás de quads, bajaron en pozos y remolcados detrás de los barcos.
Arqueología Los magnetómetros también se utilizan para detectar los sitios arqueológicos, restos de naufragios y otros objetos enterrados o sumergidos. Gradiometers Fluxgate son populares debido a su configuración compacta y relativamente bajo costo. Gradiómetros de mejorar las características superficiales y niega la necesidad de una estación base. Cesio y Overhauser magnetómetros también son muy eficaces cuando se usan como gradiómetros o como sistemas de un solo sensor con estaciones base. El programa Equipo Tiempo TV popularizó 'geofísica, incluidas técnicas magnéticas utilizadas en trabajos arqueológicos para detectar hogares fuego, paredes de ladrillo cocido y piedras magnéticas como el basalto y el granito. Caminar pistas y caminos a veces se puede asignar a la compactación diferencial en los suelos magnéticos o con alteraciones en las arcillas, como en la gran llanura húngara. Campos arados se comportan como fuentes de ruido magnético en dichas encuestas.
Auroras Los magnetómetros pueden dar una indicación de la actividad auroral antes de la luz de la aurora se hace visible. Una red de magnetómetros de todo el mundo mide constantemente el efecto del viento solar en el campo magnético de la Tierra, que se publica a continuación en el índice K.
Exploración de carbón Mientras magnetómetros se pueden utilizar para ayudar a mapear cuenca forma a una escala regional, son más comúnmente utilizados para asignar los riesgos de la minería del carbón, tales intrusiones basálticas que destruyen los recursos y son peligrosos para los equipos de minería de tajo largo. Los magnetómetros también pueden localizar zonas encendidas por relámpagos y mapa siderita. Los mejores resultados de la encuesta se obtienen sobre el terreno en las encuestas de alta resolución. Magnetómetros pozo de sondeo con un hurón también puede ayudar cuando las vetas de carbón son profundas, mediante el uso de múltiples marcos o buscando bajo los flujos de basalto superficial. Encuestas modernos generalmente usan magnetómetros con la tecnología GPS para registrar automáticamente el campo magnético y su ubicación. El conjunto de datos se corrige a continuación, con los datos de un segundo magnetómetro que queda estacionario y registra el cambio en el campo magnético de la Tierra durante el estudio.
La perforación direccional
Magnetómetros se utilizan en la perforación direccional de petróleo o de gas para detectar el acimut de las herramientas de perforación cerca de la broca. Con mayor frecuencia se combinan con acelerómetros en herramientas de perforación de manera que tanto la inclinación y el azimut de la broca se pueden encontrar.
Militar Para fines defensivos, las marinas utilizan matrices de magnetómetros establecidas en los fondos marinos en lugares estratégicos para monitorear la actividad submarina. El 'Goldfish' Rusia se han diseñado y construido a un alto costo para frustrar tales sistemas. Submarinos militares se desmagnetiza pasando a través de grandes bucles submarinas a intervalos regulares, en un intento para evitar ser detectados por los sistemas de vigilancia del fondo marino, detectores de anomalías magnéticas y minas que se activan por anomalías magnéticas. Sin embargo, los submarinos no son totalmente de-magnetizado. Es posible saber la profundidad a la que un submarino ha sido mediante la medición de su campo magnético, que está distorsionada como la presión distorsiona el casco y por lo tanto el campo. El calentamiento también puede cambiar la magnetización de acero. Submarinos remolque arrays sonar largos para detectar barcos, e incluso pueden reconocer diferentes sonidos hélice. Necesitan ser posicionado con precisión Las matrices de sonar para que puedan triangular dirección a objetivos. Los arrays ni remolque en línea recta, por lo magnetómetros fluxgate se utilizan para orientar cada nodo de sonar en el array. Fluxgates también se pueden utilizar en los sistemas de navegación armas, pero han sido sustituidos en gran medida por GPS y el anillo de giroscopios láser. Magnetómetros, tales como el alemán Forster se utilizan para localizar artefactos ferrosos. Cesio y Overhauser magnetómetros se utilizan para localizar y ayudar a limpiar campos de bombardeo/prueba de edad. Cargas UAV también incluyen magnetómetros para una serie de tareas defensivas y ofensivas.
La exploración minera Magnetométricos pueden ser útiles en la definición de anomalías magnéticas que representan mineral, o en algunos casos minerales de ganga asociados con depósitos de mineral. Esto incluye mineral de hierro, magnetita, hematita y, a menudo pirrotita. Los países del primer mundo, como Australia, Canadá y EE.UU. invierten mucho en las encuestas Mad sistemáticas de sus respectivos continentes y los océanos circundantes, utilizando aviones como el Comandante Alcaudón. para ayudar con el mapa de la geología y en el descubrimiento de yacimientos minerales. Estas encuestas aeromag se realizan típicamente con 400 m espaciado de línea a 100 m de altitud, con lecturas cada 10 metros o más. Para superar la asimetría de la densidad de datos, los datos se interpola entre las líneas y los datos a lo largo de la línea se promedian. Estos datos serían cuadriculada a un m 80 m tamaño 80 píxeles y la
imagen procesada usando un programa como ERMapper. En una escala de arrendamiento exploración, la encuesta puede ser seguido por un helimag más detallada o cultivos plumero de ala fija en 50 m estilo interlineado y 50 m de altura. Esta imagen sería cuadriculada en un x 10 m pixel 10, que ofrece 64 veces la resolución. Si los objetivos son poco profundos, anomalías aeromag pueden ir seguidas de estudios magnéticos terrestres en 10 ma 50 m interlineado con 1 m de distancia entre la estación con el fin de dar el mejor detalle. Los campos magnéticos de los cuerpos magnéticos de mineral se caen con el inverso de la distancia en cubos, o en el mejor de distancia inversa al cuadrado. Una analogía con la resolución-con-la distancia es una conducción de automóviles en la noche con las luces encendidas. A una distancia de 400 m se ve una neblina brillante, pero a medida que se acerca, dos faros, y luego el intermitente izquierdo, son visibles. Hay muchos retos de interpretación de datos magnéticos para la exploración mineral. Objetivos múltiples se mezclan como múltiples fuentes de calor y, a diferencia de la luz, no hay telescopio magnético para centrarse campos. La combinación de múltiples fuentes se mide en la superficie. La geometría, la profundidad o la dirección de magnetización de los objetivos son también, en general no se conoce, y así varios modelos puede explicar los datos. Potente de Soluciones de Software Geophysical es un paquete líder interpretación magnético utilizado ampliamente en la industria de exploración de Australia. Magnetómetros ayudar a exploradores de minerales tanto de forma directa y, más comúnmente, de forma indirecta, como por ejemplo mediante la asignación de estructuras geológicas que conducen a la mineralización. Magnetómetros aerotransportadas detectar el cambio en el campo magnético de la Tierra utilizando sensores conectados a la aeronave en la forma de un "aguijón" o por un magnetómetro de remolque en el extremo de un cable. El magnetómetro en un cable se refiere a menudo como una "bomba" debido a su forma. Otros lo llaman un "pájaro". Debido a las colinas y valles bajo el avión hará que las lecturas magnéticas para subir y bajar, un altímetro de radar se utiliza para realizar un seguimiento de la desviación del transductor de la altitud nominal por encima del suelo. También puede haber una cámara que toma fotos de la planta. La ubicación de la medición se determina también por la grabación de un GPS.
Teléfonos móviles Muchos smartphones contienen magnetómetros, existen aplicaciones que funcionan como brújulas. El iPhone 3GS tiene un magnetómetro, un sensor permalloy magneto, el AN-203 producido por Honeywell. En 2009, el precio de los magnetómetros de tres ejes cayó por debajo de EE.UU. $ 1 por dispositivo y bajó rápidamente. El uso de un dispositivo de tres ejes significa que no es sensible a la forma en que se lleva a cabo en la orientación o la elevación. Dispositivos de efecto Hall son también populares.
Investigadores de Deutsche Telekom han utilizado magnetómetros integrados en dispositivos móviles para permitir la interacción sin contacto 3D. Su marco de interacción, denominada MagiTact, seguimiento de los cambios en el campo magnético alrededor de un teléfono celular para identificar diferentes gestos realizados por un lado la celebración o el uso de un imán.
La exploración petrolera Los métodos sísmicos son preferibles a los magnetómetros para la exploración petrolera.
Astronave Un magnetómetro de saturación de tres ejes fue parte de la Mariner 2 y Mariner 10 misiones. Un magnetómetro de doble técnica es parte de la misión Cassini-Huygens para explorar Saturno. Este sistema se compone de un vector de helio y magnetómetros de saturación. Los magnetómetros son también un instrumento de componente de la misión Mercurio MESSENGER. Un magnetómetro también puede ser utilizado por los satélites como el GOES para medir la magnitud y dirección del campo magnético de un planeta o luna.
Encuestas magnéticas Estudios sistemáticos se pueden utilizar en la búsqueda de yacimientos minerales o localización de objetos perdidos. Estas encuestas se dividen en:
Aeromagnéticos Pozo Suelo Marina
Conjuntos de datos Aeromag de Australia se pueden descargar desde la base de datos GADDS. Los datos se pueden dividir en el punto situado y datos de imagen, el último de los cuales está en formato ERMapper.
Gradiometer Gradiómetros magnéticos son pares de magnetómetros con sus sensores separados, por lo general horizontalmente, por una distancia fija. Las lecturas se restan con el fin de medir la diferencia entre los campos magnéticos detectados, lo que da los gradientes de campo causadas por anomalías magnéticas. Esta es una manera de compensar tanto para la variabilidad en el tiempo del campo magnético de la Tierra y de otras fuentes de interferencias electromagnéticas, lo que permite una detección más sensible de las anomalías. Dado que los valores casi iguales se restan, los requisitos de rendimiento de ruido para los magnetómetros es más extrema. Gradiómetros mejorar las anomalías magnéticas de poca profundidad por lo que son buenos para el trabajo de investigación arqueológica y el sitio. También son buenos para el trabajo en tiempo real, tales como la ubicación de artefactos explosivos sin detonar. Es dos veces más eficiente
para ejecutar una estación base y utilizar dos sensores móviles para leer líneas paralelas al mismo tiempo. De esta manera, ambos gradientes a lo largo de la línea y la línea de cruce se pueden calcular.
Control de posición de las encuestas magnéticas En la exploración de minerales tradicionales y el trabajo arqueológico, clavijas rejilla colocada por teodolito y cinta métrica se utiliza para definir el área de estudio. Algunas encuestas MUSE utilizan cuerdas para definir los carriles. Estudios aéreos utilizan balizas triangulación de radio, como Siledus. Amagnéticos disparadores electrónicos hipchain se desarrollaron para activar magnetómetros. Usaron encoders rotativos para medir la distancia a lo largo de bobinas de algodón desechables. Exploradores modernos utilizan una gama de unidades de GPS de la firma bajo magnéticos, incluso en tiempo real GPS cinemáticos.
Rúbrica errores en estudios magnéticos Encuestas magnéticas pueden sufrir de ruido procedente de una variedad de fuentes. Diferentes tecnologías magnetómetro sufren diferentes tipos de problemas de ruido. Rúbrica errores son un grupo de ruido. Pueden provenir de tres fuentes:
Sensor Consola Operador
Algunos sensores de campo total dan diferentes lecturas dependiendo de su orientación. Los materiales magnéticos en el propio sensor son la causa principal de este error. En algunos magnetómetros, tales como los magnetómetros de vapor, hay fuentes de error de rumbo en la física que contribuyen pequeñas cantidades para el error de rumbo total. Consola de ruido proviene de los componentes magnéticos en o dentro de la consola. Estos incluyen ferrita en los núcleos de bobinas y transformadores, estructuras de acero alrededor de LCD, las piernas de chips de circuitos integrados y los casos de acero en pilas desechables. Algunos conectores populares Mil Spec también tienen resortes de acero. Los operadores deben tener cuidado de ser magnéticamente limpio y deben comprobar la "higiene magnética" de toda la ropa y lleva durante un levantamiento. Acubra sombreros son muy populares en Australia, pero sus bordes de acero deben ser removidos antes de su uso en estudios magnéticos. Anillos de acero en cuadernos, acero tope botas y resortes de acero en todos los ojales en general pueden causar ruidos innecesarios en las encuestas. Plumas, teléfonos móviles y los implantes de acero inoxidable también puede ser problemático.
La respuesta magnética de objetos ferrosos del operador y consola puede cambiar con la dirección del título debido a la inducción y la remanencia. Sistemas quad aviones aeromagnéticos y pueden utilizar compensadores especiales para corregir el rumbo ruido error. Rúbrica errores parecen patrones de espiga en las imágenes de la encuesta. Líneas alternativas también pueden ser onduladas.
El procesamiento de imágenes de datos magnéticos Registro de datos y procesamiento de imágenes es superior a la de trabajo en tiempo real, porque las anomalías sutiles a menudo se pierden por el operador pueden ser correlacionados entre líneas, formas y cúmulos mejor definidos. Una gama de técnicas de mejora de sofisticados también se puede utilizar. También hay una copia en papel y necesidad de una cobertura sistemática.
GSM-19G(WF) Overhauser Magnetómetro/Gradiometro
Mayor sensibilidad, exactitud y tolerancia de gradiente que los instrumentos regulares de la precesión del protón Disponible con la opción de GPS integrado Uso como estación base programable Opción de Gradiometro Opción DGPS procesa en tiempo real y post-tiempo con exactitud sub.-métrica Sensibilidad 0.015 nT, resolución 0.01nt Mejoras del software vía el Internet
El instrumento GSM-19 v6.0 Overhauser es el magnetómetro/gradiometro de preferencia en la comunidad científico geológica hoy en día, representando una mezcla única de la física, calidad de los datos, de la eficacia, del diseño del sistema, y de las opciones que lo distinguen claramente de otros magnetómetros quantum.
Calidad de los Datos Con la calidad de los datos excediendo al standard de proton precession y comparable a unidades ópticamente bombeadas más costosas de cesio, el GSM-19 Overhauser es un estándar en muchos campos, por ejemplo: • Exploración de Minerales - estación base terrestre y aérea • Aplicaciones Ambientales y de ingeniería • Mapeo de Tuberías • Detección de armamento sin explotar (uxo) • Arqueología • Observatorios magnéticos • Vulcanología y predicción de terremotos Sensor Overhauser El magnetómetro de efecto Overhauser es esencialmente un dispositivo proton precession excepto que producen una mayor sensibilidad. Estos magnetómetros quantum "sobrealimentados" también entregan alta exactitud absoluta, muestreo rápido, y alta tolerancia de gradiente. Opciones Opción "G" agrega un segundo sensor para las medidas del gradiente. Los sensores del gradiometro miden los dos campos magnéticos concurrentemente para evitar cualquier variación temporal que podría distorsionar las lecturas del gradiometro. Como características botón de uso fácil para grabar datos. Opción "W" permite la adquisición de datos casi continuos a lo largo de líneas del muestreo. El sistema registra datos en los intervalos de tiempo tan rápidame nte como dos lecturas por segundo. Puede ser combinado con la opción "G". Opción "F" lee hasta cinco lecturas por el segundo, ideal para los muestreos en vehículos. Puede ser combinado con la opción de "G". Opción GPS integrado receptor y software. GEM Systems se convirtió recientemente en ser el único fabricante que proporcionar una opción completamente integrada del GPS para sus productos. Junto con las opciones de posicionamiento de metro y sub.-metro, la nueva funcionalidad de proceso permite a usuarios aprovecharse de las ventajas del GPS. Algunas de las capacidades del sistema incluyen: • Preprogramacion de puntos de muestreo. • Transformación en tiempo real coordinadas a UTM y rotaciones coordinadas locales X-Y •Muestreó con línea de guía con display e indicador audible •Post-proceso de datos GPS. GEM's DGPS permite transferir datos GPS para post-proceso y combinación vía 3rd party software. . • Sincronización de tiempo exacta de unidades de campo y unidades base. Esta capacidad es particularmente importante para trabajar en con diciones magnéticas ruidosas y proporciona la exactitud más alta posible. Transferencia de Datos Rápida
Un área tradicional en la cual el tiempo se pierde en muestreos está en la transferencia de datos. En v6.0, GEM trató esto de varias maneras: la velocidad de descarga de datos se triplican a 115 KBaud (la velocidad más rápida posible con RS232). La reducción de datos basada en PC es posible ahora con una versión aumentada de GEMLinkW, GEMS software para la transferencia de datos.
GEMLink Software de Adquisición de Datos
GEMLink 6,0 es un interfaz interactivo Windows 98/NT. Funciona como la terminal vi. Direccional de la consola, por medio del puerto serial RS-232. GEMLink 6,0 ofrece a usuario la opción para guardar las lecturas del instrumento a un archivo de disco, mientras que exhibe los datos entrantes en texto, y gráficos .
ESPECIFICACIONES:
Sensibilidad: Resolución: Exactitud Absoluta: Rango Dinámico: Tolerancia de Gradiente: Velocidad de Muestreo:
<0.015 nT 0.01 nT +/- 0.1 nT 10,000 a 120,000 nT Sobre 10000 nT/m 1 lectura por 60 o 3 seg. la opción ' W ' agregar 2.1, y 0.5seg la opción ' F ' agregar 0.2sec Temperatura De Funcionamiento: -40C a +55C
MODOS DE FUNCIONAMIENTO: Manual: Coordenadas, hora, fecha y lectura almacenada automáticamente intervalo mínimo de 3 segundos. Estación Base: Hora, fecha y lectura almacenada con intervalos de 3 a 60 segundos. Control Remoto: Mando a distancia opcional usando el interfaz RS232. Entrada-salida: Rs-232 o análogo (opcional) usando el conector a prueba de mal tiempo de 6-pins. ALMACENAJE: (4 MBYTES) puede ser ampliado hasta 32 MBYTES Movil: 209,715 lecturas Estación Base: 699,050 lecturas Gradiometro: 174,762 lecturas Mag El Caminar: 299.593 lecturas DIMENSIONES: Consola: 223 x 69 x 240 mm Sensor: 170 x 71 mm de diámetro cilindro PESOS:
Consola: 2.1 kg Asamble del sensor y Sensor: 2.2 kg COMPONENTES ESTÁNDARES: Consola GSM-19, software GEMLinkW, baterías, arnés, cargador, sensor con cable, cable RS-232, manual de instrucciones y maletín. OPCIÓN VLF: Rango de Frecuencia: Hasta 3 estaciones entre 15 a 30.0 kHz Parámetros: Componentes en fase y desfasados verticales como % del campo total. 2 componentes relativos del campo horizontal. Resolución: 0,1 % campo total
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