Magnetometer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Magnetometer van het Neumayer Station, Antarctica
Archeologisch onderzoek in Montana (VS) met een magnetometer
Magnetometer van de marine van de Verenigde Staten bij wrakopsporing
Magnetometer van de USGS in de staart van een vliegtuig
Vector magnetometer aan boord van ruimtetuig Pioneer 10

Een magnetometer (ook wel magnometer genoemd) is een meetinstrument dat wordt gebruikt om de grootte van een magneetveld te meten.

De magnetometer is op de eerste plaats bedoeld om verstoringen in een magnetisch veld, bijvoorbeeld het aardmagnetisch veld te meten. De magnetometer is bedoeld om objecten die buiten het zicht liggen, doordat ze onder of achter een oppervlakte liggen, te detecteren. Deze objecten moeten magnetiseerbare metalen bevatten. De detecteerbaarheid hangt af van de afstand en de hoeveelheid aanwezig metaal. (zie formule onder).

Typen[bewerken]

Er zijn twee typen magnetometers te onderscheiden: Scalaire magnetometers meten alleen de grootte van het magneetveld terwijl vectoriële magnetometers ook de richting ervan meten - meestal door in drie verschillende richtingen (x, y en z) te meten.

Verder wordt er nog onderscheid gemaakt tussen magnetometers die geschikt zijn voor veldwerk en magnetometers die alleen geschikt zijn in een laboratoriumopstelling.

Toepassingen[bewerken]

Onderzoek met een magnetometer[bewerken]

De natuurkundige eenheid waarin de sterkte van een magnetisch veld wordt uitgedrukt is de tesla (T), maar omdat dit zo een grote eenheid is, worden de microtesla (µT = 10-6 T) en de nanotesla (nT = 10-9 T) gebruikt. [1] Op de Noordzee is de sterkte van het aardmagnetische veld ongeveer 47 µT. De lijn waarop deze waarde constant is, loopt op de Noordzee ruwweg van oost naar west. Over de gehele aarde varieert de sterkte van het magnetische veld van 25 µT tot 65 µT.

Een ijzeren voorwerp of meer algemeen een ferromagnetisch voorwerp, dat in het aardmagnetische veld wordt gebracht zal daarin een verstoring van de normale sterkte veroorzaken, een zogenoemde magnetische anomalie (anomalie = verschil met een standaardmodel, in dit geval een standaardmodel van de aarde). De anomalie A is afhankelijk van de vorm van de objecten. Voor objecten die in beide hoofdrichtingen ongeveer even groot zijn (ankers, wrakken, boorkoppen en dergelijke) geldt

A = C * M/R^3

Met

C = constante voor magnetisch materiaal per volume-eenheid, 104 nT m³/ton ≤ C ≤ 105 nT m³/ton
M = massa van het object in 10³ kg (ton)
R = afstand tussen sensor en object in meters (m)

Voor leidingen en buizen is er verschil tussen hol en massief. Voor holle leidingen met diameter D en dikte T geldt bij benadering

 A = C * D * T / R^2 met  C = 5 * 10^6 nT

En voor massieve leidingen met diameter D geldt

A = C * D^2 / R^2 met  C = 2 * 10^7 nT

Met

D = pijpdiameter in meters (m)
T = wanddikte van de pijp in meters (m)


Een ijzeren object van 150 ton dat op 50 m gepasseerd wordt zal (afhankelijk van de hoeveelheid metaal per volume) een anomalie geven die ligt tussen 12 en 120 nT.

De magnetische anomalie kan worden gemeten met een magnetometer. Vaak is dit een protonprecessie meter. In principe is de precessie van draaiende protonen een maat voor de totale magnetische intensiteit. Precessie is de beweging die de draaias van een roterend voorwerp maakt onder invloed van een uitwendige kracht. In dit geval gaat het dus om de beweging van de draaias van de protonen onder invloed van de kracht uitgeoefend door het magnetisch veld.

Een eigenschap van deze instrumenten is, dat ze gevoelig zijn voor magnetische gradiënten. Als de gradiënt te sterk is werkt de magnetometer niet goed meer. Een magnetometer kan in extreem magnetische gebieden beschadigd worden.

De sensor van een magnetometer wordt achter het onderzoeksvaartuig gesleept. Een sleepafstand van ca. driemaal de scheepslengte is over het algemeen voldoende om de invloed van het schip zelf te elimineren. Daarnaast verdient het aanbeveling de sensor zo dicht mogelijk (enkele meters) boven de bodem te slepen. Dit houdt in dat de vaarsnelheid niet te groot mag zijn.

Het resultaat is te beïnvloeden door de volgende handelingen:

  • de sleepkabel verder vieren, of zelfs volledig zodat de haspel niet als spoel kan werken.
  • de kabel van de console (= registratie-eenheid) naar de haspel van de sleepkabel volledig vrijhangen van contacten met andere kabels en dergelijke, om inductie uit te sluiten.
  • de magnetometer aansluiten op een volledig onafhankelijke elektrische voeding zodat stoorsignalen die via de voeding geïnduceerd zouden kunnen worden, geëlimineerd worden.
Bronnen, noten en/of referenties

Voetnoten

  1. Eenheden die in oudere literatuur voorkomen zijn Gauss (= 10-4 T) en gamma (= 1 nT).

Literatuur

  • (en) Robert E. Sheriff , 2002, Encyclopedic Dictionary of Applied Geophysics, Geophysical References No. 13, Society of Exploration Geophysics, ISBN 978-1-56080-118-4