Magnetometer

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Magnetometer
Onderzoek met een magnetometer
Magnetometer van de marine van de Verenigde Staten

Een magnetometer (ook wel magnometer genoemd) wordt in het algemeen gebruikt om de grootte van magneetvelden te meten. 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 3 verschillende richtingen (x, y en z) 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 zijn meestal van metaal, maar dit hoeft niet. Ook objecten die van een ander materiaal zijn kunnen gedetecteerd worden doordat deze een andere massa hebben dan het omliggende materiaal, aangezien elk lichaam wat massa heeft ook aantrekkingskracht heeft. Dit moet natuurlijk wel een aanzienlijk massaverschil hebben met het omliggende materiaal, omdat de massa in tonnen wordt gemeten (zie formule onder).

Het apparaat wordt in de hydrografie toegepast bij het speuren naar scheepswrakken, ankers, ankerkettingen, pijpleidingen en dergelijke. Naast de hydrografische onderzoeken bestaan er andere toepassingen zoals:

Onderzoek met een magnetometer[bewerken]

De natuurkundige eenheid waarin de sterkte van een magnetisch veld wordt uitgedrukt is de gamma (γ). 1 gamma is gelijk aan 10^{-9} T (tesla). Op de Noordzee is de sterkte van het aardmagnetische veld ongeveer 47 kγ. 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 25kγ tot 65kγ.

Een ijzeren 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, 10^4 ≤ C ≤ 10^5
M = gewicht van het object in 10^3 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 geldt bij benadering

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

En voor massieve leidingen geldt

A = C * D2 / R^2 met C = 2 * 10^7

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 gamma.

De magnetische anomalie kan worden gemeten met een magnetometer. Vaak is dit een proton-precessie meter. In principe is de precessie van draaiende protonen een maat voor de totale magnetische intensiteit. Precessie is de beweging van een star lichaam om een vaste as als gevolg van een uitwendig krachtenmoment.

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. 3 maal 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.