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MAGNETOMETRO MAGNETOMETRO DE TIPO FLUXGATE MODELO 70 El magnetómetro fluxgate es un sensor de campo magnético para un campo magnético vectorial. Se ha utilizado tradicionalmente para la navegación y brújula de trabajo, así como la detección de metales y la prospección.
1. HISTORIA: Los diseños de magnetómetro Fluxgate se dividen en dos amplios estilos, los que emplean núcleos de barras y los que utilizan núcleos de anillo. Los de núcleo de barras fueron los primeros en desarrollarse a partir de 1930 hacia adelante, y el diseño más conveniente dentro de esta categoría es el de mucle gemelo, que a su vez se divide en dos estilos, Los Forsteri y Vaquierii. Este último es el diseño más antiguo, pero sigue encontrando favor en los diseños modernos utilizando los últimos materiales y la electrónica, al igual que la variante Forster. Los modelos de núcleo de anillo, aunque aparecieron en la década de 1930, no se desarrollaron realmente hasta 1962, cuando fueron rápidamente aceptados como un serio competidor del núcleo de la barra. Si bien hay muchos diseños alternativos sobre todo basados en núcleos de varilla, ninguno ha alcanzado el estado de desarrollo y rendimiento atribuido a los mencionados anteriormente.
2. FUNCIONAMIENTO: Los sensores de flujo son típicamente núcleos de anillo de una aleación altamente magnéticamente permeable alrededor de la cual se envuelven dos devanados de bobina: el devanado de accionamiento y el devanado de detección (como se muestra en la figura). Algunos sensores también tendrán un tercer devanado de realimentación, si el sensor va a operar en circuito cerrado Fig. 1: Ring Core Fluxgate Es útil pensar en el núcleo del anillo como dos núcleos separados mostrados en azul y verde en la figura. Este núcleo anular está configurado para medir el campo en la dirección de H ext. A medida que la corriente fluye a través del devanado de accionamiento, un medio núcleo generará un campo con un componente en la misma dirección que Hext y el otro ge nerará un campo con un componente en la dirección opuesta a Hext.
Unidad de onda: Una forma de onda ejemplo de accionamiento se muestra en la Figura 2a. Las transiciones son de hecho más 'cuadrada' que se muestra en la figura, aquí están exagerados para enfatizar lo que está sucediendo en los 2 medios núcleos.
No hay campo externo: En ausencia de un campo externo (Hext = 0) los dos núcleos medio entran en y salen de la saturación al mismo tiempo. Los campos generados se cancelan exactamente como se muestra en la Figura 2b y no hay cambio neto de flujo en el sentido de enrollado, y por lo tanto no hay tensión inducida.
Con el campo magnético externo: Cuando hay un campo externo, el medio núcleo generar un campo en la dirección opuesta del campo externo (por primera transición en la figura 2c, se muestra en verde) sale de saturación más pronto y la mitad de núcleo en mismo sentido que viene del campo externo de saturación más tarde. Durante este tiempo, los campos no se cancelan y hay un cambio neto e n proceso de cambio en el sentido de bobinado (en negro). De acuerdo con la ley de Faraday, este cambio neto en el flujo induce una tensión, que se muestra en negro en la figura 2d. Del mismo modo hacia el final de la transición, el medio núcleo ahora la generación de un campo en la misma dirección que Hext entra en saturación antes. En consecuencia, hay dos picos de voltaje para cada transición en la unidad y la tensión inducida es al doble de la frecuencia de accionamiento.
La medición del campo: El tamaño y la fase de los picos inducidos nos habla de la magnitud y dirección del campo externo. Para ayudar a amplificar esta señal para que sea más fácil de detectar, los magnetómetros de saturación producidos por el Imperial College de utilizar un condensador para sintonizar el sentido de arrollamiento. La forma de onda sensor sintonizado se muestra en ro jo en la Figura 2d
3. LA DE LA SEÑAL:
DETECCION
La frecuencia de accionamiento 'f', es típicamente decenas de kHz y por lo tanto el inducido '2f' será el doble. Se requieren sentido y de detección electrónica para extraer magnitud y fase de la muy pequeña señal proporcional campo, para determinar la magnitud de campo y la dirección. La amplificación de la señal puede lograrse ya sea
mediante el uso de un amplificador, sintonizando la bobina sensora por lo que su es más sensible a 2f o una combinación de ambos. En esta configuración, tenemos lo que se conoce como un ' bucle abierto de diseño'. Sin embargo por lo general la señal se integra y se alimenta a un devanado de realimentación para anular el campo en el núcleo para el funcionamiento en ' bucle cerrado ' que mejora la linealidad. Ganancia-conmutación también se emplea para aumentar el rango dinámico. Se gasta un esfuerzo considerable para eliminar la presencia de armónicos distintos 2f que podría resultar en un aumento en el nivel de ruido o causar desplazamientos no deseados.
4. MODELO 70: El magnetómetro fluxgate modelo 70 ha sido diseñado específicamente como un instrumento de campo para medida cualitativas. El equipo es pequeño, ligero y compacto. Usa una batería para su funcionamiento. Este instrumento permite que muchas muestras geológicas sean verificadas en el campo para identificar polos magnéticos norte y sur, y de este modo determinar la polaridad magnética normal o inversa. La medida de la intensidad relativa del magnetismo remanente de la muestra t ambién puede ser hecha con el instrumento. La medida del magnetismo natural remanente (NRM) en el afloramiento permite la detección en el campo de las propiedades magnéticas de una muestra antes de un extenso trabajo de campo. Es posible usar el modelo 70 para reconocer límites de tiempo al trazar transiciones polares en el c ampo.
4.1 Descripción: El Modelo 70 es completamente solido usando solo semiconductores de silicón. El sensor fluxgate es 3/8” en diámetro y aproximadamente 3” de largo. El sensor se conecta al instrumento por un cable flexible aproximadamente de un metro de largo. Cuando el fluxgate se almacena es protegido por su caja.
4.2 Controles La cara del equipo tiene cuatro controles y un medidor. Las funciones del medidor y de los controles son las que siguen:
Interruptor encendido apagado: El interruptor, el cual es normalmente mantenido en la posición de “apagado” durante el transporte o entre medidas, controla la potencia del e quipo y proporciona un medio para comprobar el nivel de voltaje de la batería. Al mover el interruptor momentáneamente hacia la derecha, el voltaje de la batería debe registrarse en el medidor. En esta posición el medidor debería medir entre 40 y 50 en la mano derecha de la escala. si el medidor lee hacia la izquierda, indica que la batería ha sido colocada al revés y debe ser enderezada. Si la medida es menor de 40, el voltaje de la batería el bajo y debería de ser remplazada.
Perilla de oscilación: Este control ajusta la frecuencia de excitación del sensor fluxgate. Su posición normal es aproximadamente ¼ en la dirección de las agujas del reloj.
Perilla de sensibilidad: Este control determina la sensibilidad del sensor fluxgate. Se usa para ajustar el nivel de calibración. La menor sensibilidad será en la posición total en contra de las agujas de reloj, y la máxima sensibilidad en el lado máximo en sentido de las agujas del reloj.
Botón de calibración: Se diseñó para proveer una excitación fija del circuito de detección flusgate, de este modo creando una base para la medición de la intensidad relativa del NRM.
4.3 MEDICIONES EN CAMPO
General: El equipo ha sido proporcionado con un monopod para uso en campo. La cabeza de detección puede mantenerse en el monopod y girarla para anular el medidor. Se recomienda que el equipo permanezca apagado hasta que se haga la medición. Se debe ajustar la sensibilidad justo antes de tomar la medición de tu muestra actual.
Preparación: Antes del uso en campo el equipo primero se debe de verificar su correcto funcionamiento. Después de que la batería ha sido verificada y se hace una calibración aproximada, el equipo está listo para hacer mediciones. Además del monopod, el único equipamiento adicional que se necesitara es un compás de campo y herramientas para marcar y tomar muestras de campo.
Orientación y calibración del instrumento: Después de que el equipo ha sido posicionado donde la medición va a ser hecha, el control de sensibilidad debe ser equilibrado para el ajuste deseado. La cabeza debe de ser rotada hacia una orientación este-oeste y equilibrada para producir una medida cero. Se puede conseguir una calibración más exacta utilizando una muestra de laboratorio que ha sido preci samente antes de la excursión. Para comprobar que el instrumento está funcionando correctamente y para simular una medición de campo, el instrumento debe colocarse en una longitud aproximada de orientación este - oeste en una superficie no magnética (tal como una madera). Tanto el control sensible como el control del oscilador deben ajustarse a aproximadamente 1/4 de vuelta de la posición del contador del contador, y luego el instrumento encendido. La cabeza debe estar orientada para proporcionar una lectura aproximada de 0 metros, evitando la cabeza por lo menos a pie de la caja del medidor para que el campo magnético del medidor no sature la cabeza. Cuando la aguja está cerca del centro del dial del instrumento, el instrumento mismo se puede girar ligeramente usando el campo magnético del medidor para anular el campo en la cabeza. Aumente gradualmente la sensibilidad (girando la perilla sensitiva en el se ntido de las agujas del reloj) mientras mantiene la lectura del medidor cerca de cero, reorientando la cabeza hasta que el botón de calibración cause una lectura completa del medidor cuando se presiona. Esto indica que el instrumento está funcionando correctamente. Para comprobar la polaridad del instrumento, girando hacia el norte buscando el extremo de la aguja de la brújula hasta el final del sensor (el extremo sin el cable). Esto debería causar una deflexión en el reloj necesaria para el lado +. Si el instrumento no responde correctamente, vuelva a verificar la calibración y la orientación de la cabeza. Con estas comprobaciones realizadas, su instrumento está funcionando correctamente, calibrado y listo para su uso.
Obtención de muestras: Antes de la extracción del afloramiento, las muestras deben ser marcadas para localización y orientación. Un método conveniente para marcar las muestras es una pequeña cantidad de yeso de París aplicada a la pieza a eliminar suavizada, nivelada y dejada a endurecer. Una vez duro, el yeso se marca fácilmente y se escribe sobre proporcionar un expediente bueno cuando las medidas adicionales del laboratorio pueden ser requeridas. Este método también proporciona una buena superficie de partida para un taladro de núcleo.
Otras técnicas pueden ser utilizadas en la obtención de muestras. La muestra puede ser retirada primero del afloramiento, la muestra y el área limpia de polvo y astillas, luego la muestra reemplazada y comercializada. También se pueden obtener datos satisfactorios marcando simplemente la muestra con un rotulador y luego extrayendo la muestra del afloramiento. Cuando el yeso de París no se utiliza para proporcionar una línea horizontal dibujada en al menos dos superficies y en todos los casos se debe marcar con una flecha del norte.
HACER MEDIDAS: Justo antes de realizar la medición real, el instrumento debe encenderse nuevamente y comprobar la calibración. Este debe ser un procedimiento de operación e stándar. La muestra se puede llevar a la cabeza con cuidado, para evitar el contacto. El movimiento de la cabeza causaría un cambio nulo. La lectura aditiva a lo largo de una línea de orientación marcada previamente se puede hacer de esta manera. Para medir la dirección del vector NRM, la muestra debe girarse hasta que el medidor muestre una máxima desviación +, y esta posición en la muestra debe marcarse. Entonces la muestra debe ser girada y la posición de la máxima - deflexión marcada. Una línea trazada entre estas muestras debe mantenerse en línea con el eje largo de la cabeza ya una distancia constante de la misma. La declinación D y la inclinación I del vector pueden entonces estimarse visualmente con referencia a las líneas horizontales de referencia.
Elemento del fluxgate (cabeza) y colocación del instrumento: La localización del lugar donde se van a tomar las medidas debe ser determinada evaluando los méritos relativos de los factores de terreno, tiempo y tiempo contra los objetivos básicos de la excursión. Una decisión fundamental a tomar es si el instrumento será llevado al afloramiento, o muestra del afloramiento traído al instrumento en una base o ubicación en la carretera para las mediciones reales. En cualquier caso, las técnicas para posicionar la cabeza y el instrumento son esencialmente las mismas excepto que los vehículos pasajeros causarán deflexiones del contador. Localizar un área general más conveniente para la toma de medidas que serán estables y libres de interferencia magnética o perturbación física. El área puede ser una mesa de madera en un laboratorio o un lugar accidentado afloramiento. En este momento es una buena práctica para quitar de su persona cualquier material magnético que pueda moverse durante las mediciones i.c. Pulseras de re loj de pulsera, etc. El primer requisito básico en la colocación es que la cabeza debe estar situada por lo menos a un pie del instrumento para evitar la saturación de la cabeza por el campo magnético del medidor. El segundo requisito es que tanto el instrumento como la cabeza sean e stables para que el viento. El movimiento del cuerpo o el empuje del botón de calibración no cambiará su posición física. Cualquier movimiento causará un cambio de metro y aparecerá como un error de medición.
4.4 CARACTERÍSTICAS:
Talla pequeña.
Peso ligero.
De pilas.
Amplio rango de temperatura de funcionamiento.
Caja de transporte de campo.
Calibración incorporada.
Todos los componentes nominalmente conservados para máxima fiabilidad.
4.5 APLICACIONES: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
correlación estratégica datos por el método de la polaridad. comprobación del espacio libre del campo. aproveche el ensayo comparativo de la intensidad magnética. inspección de materiales "no magnéticos" para materiales magnéticos impuros. interpretación estructural de las rocas ígneas deformadas.
4.6 ESPECIFICACIONES:
Sensibilidad: aproximadamente de 25 a 2500 gammas a escala completa
Calibración: 50 gammas
Dimensiones: 4” x 2” x 5”
Batería: de mercurio 12.6 V
