Manyetometre Nedir? Nasıl Çalışır?

Dünya’nın manyetik alanı ile ilgili çalışmalar yıllardır yapılmaktadır. Bu manyetik alan ölçümü ve yoğunluğunu hesaplamak için manyetometreler kullanılmaktadır. Manyetometre nedir, çeşitleri nelerdir, nasıl çalışır sorularının cevabı yazımızda.

A- A+

31.10.2016 tarihli yazı 46970 kez okunmuştur.

Manyetometre olarak da adlandırılan gauss metre, manyetik alan gücü ve yönünü ölçme de kullanılan cihazdır. Manyetik alanın vektörel olarak gücü ve yönü ile karakterize edilir. Manyetik alan SI biriminde Tesla ile CGS biriminde Gauss olarak ifade edilmekte olup 10.000 Gauss, 1 Tesla’ya eşittir. Manyetometreler iki genel amacı ölçmek için kullanılırlar.

► Ferromagnet bir malzemenin mıknatıslanmasını ölçmek
► Bir noktada ki manyetik alan şiddeti ve yönünü ölçmek

Manyetometreler ile çeşitli tarzda ölçüm yapmakta olup dünyanın manyetik alanı ve jeofizik araştırmalarında manyetik tespitler için kullanılır. Manyetometreler ile vektörel ve skaler olarak ölçüm yapılmaktadır. Metal detektörü olarak da kullanılmaktadır ve sadece manyetik metalleri tespit edebilmektedir. Manyetometreler geleneksel metal detektörlerinden daha derinlerde ölçüm yapabilir ve daha büyük metalleri tespit edebilir. Son yıllarda gelişen teknoloji ile entegre boyutlarında üretilerek daha ucuz maliyetli olarak kullanımı artmıştır. Akıllı cihazlarda da kullanılmaktadır.

1833 yılında Carl Friedrich Gauss dünyanın manyetik alanı ölçümü ile ilgili bir bildiri yayınladı. Bu ölçüm için yay ve çubuk mıknatıs kullandı. Çubuk mıknatıs üzerinde meydana gelen farklı manyetizmalar, yay üzerinde farklı osilasyonlar oluşturmaktaydı. Bu gerinimleri hesaplayan Gauss dünyanın manyetik alan gücünü bulmuştur. 1846 yılında Francis Ronalds and Charles Brooke isimli iki araştırmacı özel bir manyetometre icat ederek belirli bölgelerin manyetik gücünü kaydetti.

Proton Manyetometre

Proton manyetometre, atomların proton rezonans frekansı veya hidrojen çekirdeği ile manyetik alan ölçümü yapılır. Rezonans frekansı atom sabitlerine ve manyetik alan gücüne bağlıdır. Manyetik alan bölgesinde protonlar belirli bir hizaya dizilir. Bu işlem de manyetik alan ve frekans doğru orantılıdır. Cihaz tarafından çok zayıf bir değer üretilir. Elektronik güçlendiriciler ile dijital veriler elde edilir. Proton manyetometreleri ile 3000 nT’ya kadar ölçüm yapılabilir. Maden aramalarında sıklıkla kullanılmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: Neodymium Mıknatıs Nedir?

Akı Geçidi Manyetometre

İlk olarak 1936 yılında kullanılmaya başlanmıştır. Akı geçidi manyetometresi iki manyetik çekirdek etrafına tel sarılarak yapılır. Çekirdekler genellikle halka yapılıdır. Birinci çekirdek üzerinde alternatif akım geçişi başladığında çekirdek manyetik doygunluğa ulaştığında ikinci çekirdek üzerinde akım indüklenmeye başlar. Bu akım bir devre yardımı ile ölçülür.Elde edilen sinyali etkileyen pek çok durum vardır. Çekirdek sarım sayısı, çekirdeğin manyetik geçirgenliği, sensör mimari ve akı hızı etkilidir. Akı geçidi manyetometresi pek çok alanda manyetik alan ölçmek için kullanılmaktadır. Akı geçidi pusulalar ve gradyometreler (askeri olarak kullanımı mevcuttur) ile manyetik alan yönü ve büyüklüğü ölçülmektedir. Son yıllarda yongalar haline getirilerek endüstriyel alanlarda uygun fiyatlı, düşük güç tüketimi ve kompakt oluşu sebebi ile tercih edilmektedir.

►İlginizi Çekebilir: Metal Dedektörü Nedir? Nasıl Çalışır?

Hall Etkili Manyetometre

Hall etkisi prensibinde, akım taşıyan bir iletken manyetik alan içine konulduğunda voltaj, manyetik alan ve akım yönüne dik doğrultu oluşturur. Sabit bir akım yarı iletken malzeme içinden geçirildiği zaman potansiyel fark yok ise, manyetik alan sıfırdır. Bir manyetik alan mevcut olduğu zaman akım akışı bozulur. Elektron yoğunluğu eşit olmayan dağılımlarda çıkış terminallerinde potansiyel fark oluşmaktadır. Bu gerilim Hall voltajı olarak adlandırılır. Giriş akımı sabit tutulduğu zaman Hall voltajı, manyetik alan gücü ile doğru orantılı olacaktır. Hall etkili sensör polariteye bağlıdır. Hall voltajı 20-30 mili volt gibi düşük değerlerde çıkış verdiği için Opamp devreleri ile yükseltilmesi gerekir. İdeal ölçümler oda sıcaklığında yapılmaktadır. 19. yy’da keşfedilen Hall etkili manyetometreler, manyetik alan şiddetinin yüksek olduğu yerlerde kullanılmaktadır. Özellikle araç fren sistemlerinde kullanılır.

SQUID Manyetometre

Süperiletken kuantum girişim cihazları olarak adlandırılır. Manyetik alanlarda son derece küçük değişiklikleri ölçmek için kullanılır. Çok hassas ölçüm yapan vektör manyetometredir. Biyomanyetik ölçümler için idealdir. SQUID manyetometrelerin tek zorluğu düşük sıcaklıklarda çalıştığı için soğutma gereksinimidir. Entegre çip olarak da kullanılmaktadır. Yüksek bir maliyete sahip SQUID manyetometreler çok özel uygulamalarda kullanılır.

Manyetometre Uygulamaları

► GPS sistemlerinde
► Araç fren sistemlerinde
► Uzay, havacılık ve denizcilik alanında
► Maden ve jeofizik araştırmalarında
► Arkeolojik çalışmalarda
► Akıllı cihazlarda kullanılmaktadır.

Kaynak:

►engineersgarage