Magnetómetro de bobina de búsqueda

El magnetómetro de bobina de búsqueda o magnetómetro de inducción , basado en un sensor inductivo (también conocido como bucle inductivo o bobina inductiva), es un magnetómetro que mide el flujo magnético variable . Un sensor inductivo conectado a un circuito electrónico de acondicionamiento constituye un magnetómetro de bobina de búsqueda. Es un magnetómetro vectorial que puede medir uno o más componentes del campo magnético. Una configuración clásica utiliza tres sensores inductivos ortogonales. El magnetómetro de bobina de búsqueda puede medir campos magnéticos desde mHz hasta cientos de MHz.

Principio

El sensor inductivo se basa en la ley de inducción de Faraday . La variación temporal del flujo magnético $\Phi$ A través de un circuito de N vueltas se inducirá un voltaje $e$ que sigue

e=-N{\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} t}}

que se puede expresar de una manera más sencilla

e=-NS{\frac {\mathrm {d} B}{\mathrm {d} t}}

suponiendo que el campo magnético inducido B es homogéneo sobre una superficie S (el flujo magnético se expresará $\Phi =B\times S$ ). ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Figura 1: Sensor de inducción compuesto por un bobinado (naranja) que rodea un núcleo ferromagnético (gris).

El voltaje inducido ( $e$ ) puede incrementarse de varias maneras:

aumentar la superficie ( S ),
aumentar el número de turnos ( N ),
utilizar un núcleo ferromagnético.

Bobina de búsqueda con núcleo ferromagnético

Cuando se enrolla una bobina alrededor de un núcleo ferromagnético , aumenta la sensibilidad del sensor gracias a la permeabilidad aparente del núcleo ferromagnético. ^{[ 1 ]}

Permeabilidad aparente

La amplificación magnética, conocida como permeabilidad aparente $\mu _{app}$ es el resultado de la magnetización del núcleo ferromagnético en respuesta a un campo magnético externo. La magnetización se reduce por el campo desmagnetizante. ^{[ 1 ]}

\mu _{app}={\frac {\mu _{r}}{1+N_{z}(\mu _{r}-1)}}

dónde $\mu _{r}$ es la permeabilidad relativa , $N_{z}$ es el coeficiente de desmagnetización en la dirección z .

Se escribirá el voltaje inducido.

-Ne=NS\mu _{app}{\frac {N\mathrm {d} B}{\mathrm {d} t}}

El coeficiente de desmagnetización se puede calcular fácilmente en el caso de formas simples (esferas y elipsoides).

Aplicaciones

Referencias

1 2 3 Tumanski, Slawomir (1 de marzo de 2007). "Sensores de bobina de inducción: una revisión". Measurement Science and Technology . 18 (3): R31– R46. doi : 10.1088/0957-0233/18/3/R01 .
↑ Ripka, Pavel, ed. (2021). Sensores magnéticos y magnetómetros . Norwood, MA: Artech House. ISBN 978-1-63081-742-8.
↑ Robinson, David A. (octubre de 1963). "Un método para medir el movimiento ocular utilizando una bobina de búsqueda escleral en un campo magnético". IEEE Transactions on Bio-Medical Electronics . 10 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos: 137–145 . Bibcode : 1963ITBME..10..137R . doi : 10.1109/tbmel.1963.4322822 . ISSN 0096-0616 . PMID 14121113 .
↑ Hospodarsky, George B. (2016). "Magnetómetros de bobina de búsqueda basados en el espacio" . Journal of Geophysical Research: Space Physics . 121 (12): 12, 068– 12, 079. doi : 10.1002/2016JA022565 .

Véase también

Ondas (Juno) (Utiliza una bobina de búsqueda magnética)

[tumanski_2007-1] 1 2 3 Tumanski, Slawomir (1 de marzo de 2007). "Sensores de bobina de inducción: una revisión". Measurement Science and Technology . 18 (3): R31– R46. doi : 10.1088/0957-0233/18/3/R01 .

[2] Ripka, Pavel, ed. (2021). Sensores magnéticos y magnetómetros . Norwood, MA: Artech House. ISBN 978-1-63081-742-8.

[3] Robinson, David A. (octubre de 1963). "Un método para medir el movimiento ocular utilizando una bobina de búsqueda escleral en un campo magnético". IEEE Transactions on Bio-Medical Electronics . 10 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos: 137–145 . Bibcode : 1963ITBME..10..137R . doi : 10.1109/tbmel.1963.4322822 . ISSN 0096-0616 . PMID 14121113 .

[4] Hospodarsky, George B. (2016). "Magnetómetros de bobina de búsqueda basados en el espacio" . Journal of Geophysical Research: Space Physics . 121 (12): 12, 068– 12, 079. doi : 10.1002/2016JA022565 .

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