Большая советская энциклопедия:
Магнитометр
(от греч. magnetis — магнит и ...метр)
прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов). В зависимости от определяемой величины различают приборы для измерения: напряжённости поля (эрстедметры), направления поля (Инклинаторы и Деклинаторы), градиента поля (градиентометры), магнитной индукции (тесламетры), магнитного потока (веберметры, или Флюксметры), коэрцитивной силы (Коэрцитиметры), магнитной проницаемости (мю-метры), магнитной восприимчивости (каппа-метры), магнитного момента.
В более узком смысле М. — приборы для измерения напряжённости, направления и градиента магнитного поля. В современных М. для отсчёта значений измеряемой величины применяются следующие методы: визуальный отсчёт по шкале, запись в цифровой или аналоговой форме, фотозапись, запись на магнитных лентах, перфолентах и перфокартах. Шкалы М. градуируются в единицах напряжённости магнитного поля СГС системы единиц (См. СГС система единиц) (эрстед, мэ, мкэ, гамма = 105 э) и в единицах магнитной индукции СИ (тесла, мктл, нтл).
Различают М. для измерений абсолютных значений характеристик поля и относительных изменений поля в пространстве или во времени. Последние называются вариометрами магнитными (См. Вариометр магнитный). М. классифицируют также по условиям эксплуатации (стационарные, на подвижных платформах и т.д.), и, наконец, в соответствии с физическими явлениями, положенными в основу их действия (см. Магнитные измерения).
Магнитостатические М. основаны на измерении механического момента J, действующего на индикаторный магнит прибора в измеряемом поле Низм; J = [М, Низм], где М — магнитный момент индикаторного магнита. Момент J в М. различной конструкции сравнивается: а) с моментом кручения кварцевой нити (действующие по этому принципу кварцевые М. и универсальные магнитные вариометры на кварцевой растяжке обладают чувствительностью G ~ 1 нтл); б) с моментом силы тяжести (Магнитные весы с G ~ 10—15 нтл); в) с моментом, действующим на вспомогательный эталонный магнит, установленный в определённом положении (оси индикаторного и вспомогательного магнитов в положении равновесия перпендикулярны). В последнем случае, определяя дополнительно период колебания вспомогательного магнита в поле Низм, можно измерить абсолютную величину Низм (абсолютный метод Гаусса). Основное назначение магнитостатических М. — измерение компонент и абсолютной величины напряжённости геомагнитного поля (рис. 1), градиента поля, а также магнитных свойств веществ.
Электрические М. основаны на сравнении Низм с полем эталонного соленоида Н = kl, где k — постоянная соленоида, определяемая из геометрических и конструктивных его параметров, I — измеряемый ток. Электромагнитные М. состоят из компаратора для измерения размеров соленоида и обмотки, теодолита для точной ориентации оси соленоида по направлению измеряемой компоненты поля, потенциометрической системы для измерения тока I и чувствительного датчика — индикатора равенства полей. Чувствительность М. этого типа ~ 1 мкэ, основная область применения — измерение горизонтальной и вертикальной составляющих геомагнитного поля.
Индукционные М. основаны на явлении электромагнитной индукции — возникновении эдс в измерительной катушке при изменении проходящего сквозь её контур магнитного потока Ф. Изменение потока Ф в катушке может быть связано: а) с изменением величины или направления измеряемого поля во времени (примеры — индукционные вариометры, флюксметры). Простейший флюксметр (веберметр) представляет собой баллистический гальванометр, действующий в сильно переуспокоенном режиме (G ~ 10-4 вб/деление); широко применяются магнитоэлектрические веберметры с G ~ 10-6 вб/деление, фотоэлектрические веберметры с G ~ 10-8 вб/деление и другие (подробнее см. Флюксметр); б) с периодическим изменением положения (вращением, колебанием) измерительной катушки в измеряемом поле (рис. 2); простейшие тесламетры с катушкой на валу синхронного двигателя обладают G ~ 10-4 тл. У наиболее чувствительных вибрационных М. G ~ 0,1—1 нтл; в) с изменением магнитного сопротивления измерительной катушки, что достигается периодическим изменением магнитной проницаемости пермаллоевого сердечника (он периодически намагничивается до насыщения вспомогательным переменным полем возбуждения); действующие по этому принципу феррозондовые М. имеют G ~ 0,2—1 нтл (см. Феррозонд). Индукционные М. применяются для измерения земного и космических магнитных полей, технических полей, в магнитобиологии и т.д.
Квантовые М. — приборы, основанные на ядерном магнитном резонансе (См. Ядерный магнитный резонанс), электронном парамагнитном резонансе (См. Электронный парамагнитный резонанс), свободной прецессии (См. Прецессия) магнитных моментов ядер или электронов во внешнем магнитном поле и других квантовых эффектах. Для наблюдения зависимости частоты прецессии магнитных моментов микрочастиц от напряжённости Низм измеряемого поля ( = Низм, где — Магнитомеханическое отношение) необходимо создать макроскопический магнитный момент ансамбля микрочастиц (ядер или электронов). В зависимости от способа создания макроскопического магнитного момента и метода детектирования сигнала различают: протонные М. (свободной прецессии, с динамической поляризацией и с синхронной поляризацией), резонансные М. (электронные и ядерные), М. с оптической накачкой и другие (подробнее см. в ст. Квантовый магнитометр). Квантовые М. применяются для измерения напряжённости слабых магнитных полей (в том числе геомагнитного и магнитного поля в космическом пространстве), в геологоразведке, в магнетохимии (См. Магнетохимия) (G до 10-5—10-7 нтл). Значительно меньшую чувствительность (G ~ 10-5 тл) имеют квантовые М. для измерения сильных магнитных полей.
Сверхпроводящие квантовые М. основаны на квантовых эффектах в сверхпроводниках: выталкивании магнитного поля из сверхпроводника (см. Мейснера эффект), квантовании магнитного потока (См. Квантование магнитного потока) в сверхпроводнике, на зависимости от Низм критического тока контакта двух сверхпроводников (см. Джозефсона эффект). Сверхпроводящими М. измеряют компоненты геомагнитного поля, они нашли применение в биофизике, магнетохимии и т.д. Чувствительность сверхпроводящих М. достигает ~ 10-5 нтл (подробнее см. Сверхпроводящие магнитометры).
Гальваномагнитные М. основаны на явлении искривления траектории электрических зарядов, движущихся в магнитном поле Низм, под действием Лоренца силы (См. Лоренца сила) (см. Гальваномагнитные явления). К этой группе М. относятся: М. на Холла эффекте (возникновении между гранями проводящей пластинки разности потенциалов, пропорциональной протекающему току и Низм); М. на эффекте Гаусса (изменении сопротивления проводника в поперечном магнитном поле Низм); на явлении падения анодного тока в вакуумных магнетронах и электроннолучевых трубках (вызванного отклонением электронов в магнитном поле) и другие. На эффекте Холла основано действие различного рода тесламетров для измерения постоянных, переменных и импульсных магнитных полей (чувствительностью 10-4—10-5 тл, рис. 3); градиентометров и приборов для исследования магнитных свойств материалов. Чувствительность тесламетров, работающих на основе эффекта Гаусса, достигает 10 мкв/тл; чувствительность электронно-вакуумных М. ~ 30 нтл.
Для измерения напряжённости и изучения топологии магнитного поля в различных средах нашли применение М., основанные на вращении плоскости поляризации света в магнитном поле или поле намагниченного образца (см. Фарадея эффект, Керра эффект), на изменении длины намагниченного стержня под действием приложенного поля (см. Магнитострикция) и др. М. различных принципов действия и чувствительности широко применяются в геофизике, физике космоса, ядерной физике, магнетохимии, биофизике, дефектоскопии и в качестве элементов автоматики и средств управления.
Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, [т. 2, 2 изд.], Л., 1963; Чечурина Е. Н., Приборы для измерения магнитных величин, М., 1969; Померанцев Н. М., Рыжков В. М., Скроцкий Г. В., Физические основы квантовой магнитометрии, М., 1972; Instrumenten und Massenmethoden, в книге: Geomagnetismus und Aeronomie, Bd 2, В., 1960; Communications prsentes an colloque international champs magntiques faibles d’Intret gophysique et spatial, Paris, 20—23 mai 1969, «Revue de physique applique», 1970, t. 5, № 3.
Ш. Ш. Долгинов.
Рис. 1. Схема кварцевого магнитометра для измерения вертикальной составляющей (Z) напряжённости геомагнитного поля: 1 — оптическая система зрительной трубы; 2 — оборотная призма для совмещения шкалы 9 с полем зрения; 3 — магниточувствительная система (постоянный магнит на кварцевой растяжке 5); 4 — зеркало; 6 — магнит для частичной компенсации геомагнитного поля (изменения диапазона прибора); 7 — кварцевая рамка; 8 — измерительный магнит. Магниточувствительную систему приводят в горизонтальное положение, воздействуя измерительным магнитом. По углу поворота магнита 8 судят о величине Z—компоненты. 10 — оптическая система для освещения шкалы.
Рис. 2. Блок-схема и конструкция преобразователя вибрационного тесламетра: 1 — измерительная катушка, укрепленная на торце пьезокристалла 2 (вибратора); 3 — зажим для крепления пьезокристалла; 4 — усилитель сигнала; сигнал детектируется и измеряется прибором магнитоэлектрической системы 5; 6 — генератор электромагнитных колебаний; 7 — источник питания.
Рис. 3. Принципиальная схема тесламетра, основанного на эффекте Холла (компенсационного типа): E1 и Е2 — источники постоянного тока; r1 и r2 — резисторы; G — гальванометр, mА — миллиамперметр; ПХ — преобразователь Холла (полупроводниковая пластинка). Эдс Холла компенсируется падением напряжения на части калиброванного сопротивления r2, через которое протекает постоянный ток.
Большой словарь иностранных слов:
[< гр. мерю] – ( физ. прибор для магнитных измерений и для определения местоположения магнитных руд.
Толковый словарь Кузнецова:
магнитометр
МАГНИТОМЕТР -а; м. [от сл. магнит и греч. metron — мера] Прибор для изменения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов).
Малый академический словарь:
магнитометр
-а, м.
Прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств веществ (магнитных материалов).
[От греч. — магнит и — мерю]
Горная энциклопедия:
(a. magnetometer; н. Magnetometer; ф. magnetometre; и. magneto- metro) — прибор для измерения характеристик магнитных полей и магнитных свойств веществ (в т.ч. горн. пород). M. используют для измерения напряжённости (A/м) или индукции магнитного поля (Ta), магнитного потока (Ba), a также для определения магнитного момента (A·м2), намагниченности (A/м), магнитной восприимчивости г. п. Пo измеряемому параметру M. подразделяют на скалярные, векторные, компонентные и др., имеющие спец. названия (напр., каппаметр). Различают M. для абс. измерений (без использования эталонов) и относит. измерений в пространстве (используются эталон, опорная точка или приращение относительно условного уровня) или во времени (вариометр). Пo условиям эксплуатации M. делят на стационарные, переносные, на подвижных платформах (автомобильные, аэро- и гидромагнитометры), a также предназначенные для измерений в скважинах и горн. выработках. B соответствии c физ. явлениями, положенными в основу действия M., выделяют: магнитомеханическиe (магнитоста- тические) M., основанные на взаимодействии постоянного магнита-индикатора c измеряемым магнитным полем (абс. магнитный теодолит, кварцевый M., магнитные весы); индукционныe — на явлении электромагнитной индукции (веберметр, измерит. генератор, феррозондовый M.); гальваномагнитныe — на воздействии магнитного поля на движущийся электрич. заряд (напр., магнито-резистивный и электронно-вакуумный M.); квантовыe — на ядерном магнитном резонансе, электронном парамагнитном резонансе, свободной прецессии магнитных моментов ядер во внеш. магнитном поле и оптич. накачке атомов (M. ядерного магнитного резонанса или электронного парамагнитного резонанса, протонные M. и др.), a также сверхпроводящие квантовые и магнитооптические M. B магниторазведке применяются в осн. магнитомеханич. и индукционные (феррозондовые) M. для относит. измерений, a также протонные и атомные M. для абс. измерений. Измерения в скважинах и горн. выработках осуществляют гл. обр. феррозондовыми и ядерного магнитного резонанса M., a также каппаметрами.
Литература: Афанасьев Ю. B., Студенцов H. B., Щелкин A. П., Магнитометрические преобразователи, приборы, установки, Л., 1972; Средства измерений параметров магнитного поля, Л., 1979.
Г. M. Таруц, Л. И. Князев.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
магнитометр, -а
Физический энциклопедический словарь:
Прибор для измерения хар-к магнитного поля и магн. св-в физ. объектов. М. различают по назначению, принципу действия и условиям эксплуатации.
При классификации по назначению выделяют две группы М. К первой, наиболее разветвлённой, относят приборы для измерения осн. хар-к магн. поля: напряжённости Н (в А/м или Э), индукции В (в Тл или Гс), магн. потока Ф (в Вб или Мкс); ко второй — приборы для измерения магн. св-в материалов и горных пород.
Помимо обобщающего наименования «М.», традиционного для 1-й группы приборов, нек-рые из них наз. в соответствии с наименованием единицы измеряемой величины (преим. Международной системы единиц), напр. тесламетр (реже гауссметр), веберметр.
К осн. хар-кам магн. поля, к-рые измеряют М. 1-й группы, относятся: абс. значение (модуль) вектора поля (Н или В), абс. значения составляющих (проекций) вектора поля в геомагнитной или др. системе координат (см. ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ), направление вектора поля или его проекций (приборы, компас, буссоль, магн. теодолит, инклинатор, деклинатор, векторный М.), относит. изменения поля во времени (магн. вариометры) и пр-ве (градиентометры или дифференциальные М.).
М. 2-й группы измеряют след магн. св-ва горных пород и магн материалов: магнитный момент M (А•м2), намагниченность J (А/м), магнитную восприимчивость c (каппа-метр), магн. проницаемость m (мюметр), зависимости J(H) и В(Н) (см. НАМАГНИЧИВАНИЯ КРИВЫЕ), коэрцитивную силу Hс, потери на гистерезис и т. п.
По принципу действия М. подразделяют на неск. типов. М а г н и т о с т а т и ч е с к и е М.— приборы, основанные на вз-ствии измеряемого магн. ноля Hизм с постоянным (индикаторным) магнитом, имеющим магн. момент М. В поле Низм на магнит действует механич. момент I=(МНизм). Момент в М. разл. конструкции уравновешивается: а) моментом кручения кварцевой нити (действующие по этому принципу кварцевые М. и универс. магн. вариометры на кварцевой растяжке обладают чувствительностью G = 1 нТл); б) моментом силы тяжести (магнитные весы с G=10 —15 нТл), в) моментом, действующим на вспомогательный эталонный магнит, установленный в определ. положении (оси индикаторного и вспомогат. магнитов в положении равновесия перпендикулярны). В последнем случае, определяя дополнительно период колебания вспомогат. магнита в поле .Низм, можно измерить абс. величину Низм (абс. метод Гаусса).
Рис. 1. Схема кварцевого магнитометра для измерения вертикальной составляющей (Z) напряжённости геомагн. поля: 1 — оптич. система зрит. трубы; 2 — оборотная призма для совмещения шкалы 9 с полем зрения; 3 — магниточувствит. система (пост. магнит на кварцевой растяжке 5); 4 — зеркало; 6 — магнит для частичной компенсации геомагн. поля (изменения диапазона прибора); 7 — кварцевая рамка; 8 — измерит. магнит (по углу его поворота определяют Z); 10 — система освещения шкалы.
М. этого типа имеют, как правило, только одну плоскость вращения пост. магнита (вертикальную или горизонтальную) и применяются для измерения соответствующей компоненты поля — обычно компоненты X, Y или Z, напряжённости геомагн. поля (рис. 1), а также для измерения градиента поля и абс. величины Н.
Модификации магнитостатич. М. с двумя параллельными магнитами на одной нити подвеса (астатич. системы) применяются также для измерения магн. св-в земных пород и магн. материалов.
Электрические М. основаны на сравнении Низм с полем эталонной катушки Н=ki, где k — постоянная катушки, определяемая из её геом. и конструктивных параметров, i — измеряемый ток. Электрич. М. состоят из компаратора для измерения размеров катушки и её обмотки, теодолита для точной ориентации оси катушки по направлению измеряемой компоненты поля, потенциометрич. системы для измерения тока i и чувствит. датчика — индикатора равенства полей. Чувствительность М. этого типа = 1 мкЭ, осн. область их применения — измерение горизонт. и вертик. составляющих геомагн. поля. Индукционные М. основаны на явлении электромагнитной индукции — возникновении эдс в измерит. катушке при изменении проходящего сквозь её контур магн. потока Ф. Изменение потока DФ в катушке может быть связано: а) с изменением величины или направления измеряемого поля во времени (приборы: индукц. вариометры, флюксметры). Простейший флюксметр (веберметр) представляет собой баллистический гальванометр, действующий в сильно переуспокоенном режиме (G = 10-4 Вб/дел); применяются магнитоэлектрич. веберметры с G =10-6 Вб/дел, фотоэлектрич. веберметры с G = 10-8 Вб/дел и др.; б) с периодич. изменением положения (вращением, колебанием) измерит. катушки в измеряемом поле (рис. 2). Простейшие тесламетры с катушкой на валу синхронного двигателя обладают G=10-4 Тл.
Рис. 2. Блок-схема и конструкция преобразователя вибрац. тесламетра: 1 — измерит. катушка, укреплённая на торце пьезокристалла 2 (вибратора); 3 — зажим для крепления пьезокриоталла; 4 — усилитель сигнала; сигнал детектируется и измеряется прибором 5 магнитоэлектрич. системы; в — генератор эл.-магн. колебаний; 7 — источник питания.
У наиболее чувствительных вибрационных М. G = 0,1 — 1 нТл; в) с изменением магнитного сопротивления измерит. катушки, что достигается периодич. изменением магн. проницаемости пермаллоевого сердечника (он периодически намагничивается до насыщения вспомогательным перем. полем возбуждения). Действующие по этому принципу феррозондовые М. имеют G = 0,2 — 1 нТл (см. ФЕРРОЗОНД). Индукционные М. применяются для измерения магн. полей Земли и др. планет, техн. полей, в магнитобиологии и т. д.
Квантовые М.— приборы, основанные на ядерном магнитном резонансе, электронном парамагнитном резонансе, свободной прецессии магн. моментов ядер или эл-нов во внеш. магн. поле, Мейснера эффекте, Джозефсона эффекте и др. эффектах. Для наблюдения зависимости частоты w прецессии магн. моментов микрочастиц от Hизм (w=gHизм, где g — магнитомеханическое отношение) необходимо создать макроскопич. магн. момент ансамбля микрочастиц — ядер или эл-нов (см. СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТОМЕТР). Квант. М. применяются для измерения напряжённости слабых магн. полей (в т. ч. геомагн. и магн. поля в косм. пр-ве), в геологоразведке, в магнетохимии, в биофизике (G до 10-5—10-7 нТл). Значительно меньшую чувствительность (G=10-5 Тл) имеют квант. М. для измерения сильных магн. полей.
Гальваномагнитные М. основаны на явлении искривления траектории электрич. зарядов, движущихся в магн. поле Hизм, под действием Лоренца силы (см. ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ). К этой группе М. относятся: М. на Холла эффекте (возникновении между гранями проводящей пластинки разности потенциалов, пропорциональной протекающему току и Hизм), М. на эффекте Гаусса (изменении сопротивления проводника в поперечном магн. поле Hизм), М. на явлении падения анодного тока в магнетронах и электроннолучевых трубках (вызванного искривлением траектории эл-нов в магн. поле) и др.
Рис. 3. Принципиальная схема тесламетра, основанного на эффекте Холла (компенсац. типа): E1 и E2 — источники пост. тока; r1 и r2 — резисторы; G — гальванометр; тА — миллиамперметр; ПХ — преобразователь Холла (ПП пластинка). Эдс Холла компенсируется падением напряжения на части калиброванного сопротивления r2, через к-рое протекает пост. ток.
На эффекте Холла основано действие различного рода тесламетров для измерения пост., перем. и импульсных магн. полей (с G =10-4—10-5 Тл, рис. 3); градиентометров и приборов для исследования магн. с-в материалов. Чувствительность G тесламетров, работающих на основе эффекта Гаусса, достигает 10 мкВ/Тл; у электронно-вакуумных М. G = 30 нТл.
Существуют также М. экспериментального, прикладного и демонстрац. хар-ра, работа к-рых основана на изменении длины намагниченного стержня (см. МАГНИТОСТРИКЦИЯ), на вращении плоскости поляризации света (см. МАГНИТООПТИКА, ФАРАДЕЯ ЭФФЕКТ, КЕРРА ЭФФЕКТ) и т. д. М. каждого из указанных типов дополнительно различаются по осн. показателям: диапазону измерений, чувствительности, погрешности, скорости и способу отсчёта и т. д., а также по условиям эксплуатации. В частности, разработаны многочисл. типы М. для измерения магн. поля в условиях морской и аэромагн. съёмки, в околоземном и межпланетном косм. пр-ве.
Научно-технический словарь:
МАГНИТОМЕТР, прибор для измерения силы МАГНИТНОГО ПОЛЯ. Обычно он состоит из короткого магнитного бруска с немагнитной стрелкой, закрепленной в центре таким образом, что она находится под прямым углом к оси магнита. Магнит закреплен подобно стрелке компаса и вращается, когда его центр и стрелка двигаются по калиброванной шкале. Сила поля магнитов сравнивается путем измерения отклонения стрелки.
Техника. Современная энциклопедия:
магнитометр
Прибор для измерения характеристик магнитного поля и магнитных свойств физических объектов – напряжённости, направления и градиента, в т. ч. магнитного поля Земли. Магнитометры подразделяются на магнитостатические, магнитодинамические, электромагнитные, индукционные, квантовые (сверхпроводящие). По назначению различают эрстедметры, инклинаторы и деклинаторы, градиентометры и др. Эрстедметры применяются для измерений напряжённости магнитного поля по моменту сил, действующих на магнитную стрелку прибора в исследуемом поле. Инклинаторы и деклинаторы применяются для измерений направления магнитного поля в заданной точке земной поверхности. Градиентометры применяются для измерений приращений составляющей напряжённости магнитного поля в заданном направлении. По принципу действия магнитометры делят на квантовые, сверхпроводящие, индукционные, магнитомеханические и др.
Грамматический словарь Зализняка:
Магнитометр, магнитометры, магнитометра, магнитометров, магнитометру, магнитометрам, магнитометр, магнитометры, магнитометром, магнитометрами, магнитометре, магнитометрах
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020