Publication: Design and construction of miniaturized tri-axial fluxgate magnetometer
Abstract
Fluxgate manyetometreleri, jeofizik ve uzay fiziğinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Ayrıca, İkinci Dünya Savaşı sırasında denizaltı tespiti için geliştirilmiştir. Diğer bir deyişle fluxgate manyetometreler, yüksek hassasiyet, sağlamlık, kompaktlık sayesinde zayıf manyetik alanı ölçmek için kullanılır. Bu çalışmada, sistemin mimarisine, malzeme bilimi, ilkelerine ve oluşturulmuş sensörün lineerliğine odaklanılacaktır. Vacquier tipi fluxgate manyetometresinde kullanılması için Curie sıcaklığının altında ön ısıl işlem görmüş yüksek hassasiyete sahip VITROVAC 6025Z şeritleri 1000 A/ m manyetik alan ve 500K sıcaklık altında 1.5 saat manyetik ısıl işleme tabi tutulmuştur. Isıl işlem görmemiş ve manyetik alan altında ısıl işlem gören VITROVAC 6025Z şeritleri DC Permeametre yardımıyla sonuçlar değerlendirilmiştir. Isıl işlemi yapılmış VITROVAC 6025Z şeritleri 3D MSLA yazıcıda yapılmış Vacquier tipi bobin karkaslarına konularak fiziksel sensör ve buna bağlı sensörün analog olarak uyarılması için baskı devre oluşturulmuştur. Vacquier tipi sensörün algılama sinyalinin incelenmesi için yardımcı, kalibrasyonu yapılmış fluxgate manyetometre kullanılmıştır. Bu metotlar ışığında oluşturulan sensör düşük koersiviteye, düşük alan indüklenmiş anisotropisine, yüksek manyetik geçirgenliğine sahip olduğu görülmüştür. Buna ek olarak sensör kompanzasyon veya kapalı çevrim, kazanç devresi olmadan 19µT ve üstündeki manyetik alanları algılamıştır. 49µT üstündeki manyetik alanlarda çıkış voltajı saturasyona girdiği görülmüştür. Deneysel çalışmalarımızdan elde ettiğimiz verileri literatür ile karşılaştırarak iyileştirme çalışmalarına ihtiyaç olduğunu belirledik. Çalışmamız fluxgate tipi sensörlerindeki mevcut araştırma boşluğunu doldurmaya yardımcı olabilir.
In geophysics and space physics, fluxgate magnetometers are essential tools. Fluxgate magnetometers' excellent sensitivity, durability, and compactness make them ideal for measuring weak magnetic fields. This study will focus on the system design, materials science, guiding principles, and linearity of the built-in sensor. High precision VITROVAC 6025Z ribbons that had already been annealed were treated to a 1.5-hour magnetic heat treatment in a 1000 A/ m magnetic field at a temperature below Curie in preparation for usage in Vacquier type fluxgate magnetometers. With the aid of a DC Permeameter, VITROVAC 6025Z ribbons that have been heating treated naturally and in a magnetic field were assessed. In a 3D MSLA printer, Vacquier-type bobbins were mounted on annealed VITROVAC 6025Z ribbons, and a printed circuit was made for the analog excitation of the physical sensor and the sensor attached to it. Analyzing the sensing coil signal of the sensor was done with an additional fluxgate magnetometer that had been calibrated. It has been discovered that the sensor developed using these techniques has low coercivity, low field-induced anisotropy, and high magnetic permeability. In addition, without compensation or a closed-loop gain circuit, the sensor measured magnetic fields of 19 µT and higher. In magnetic fields more significant than 49 µT, it has been shown that the output voltage saturates. by comparing the results of our experimental research with those found in the literature.
In geophysics and space physics, fluxgate magnetometers are essential tools. Fluxgate magnetometers' excellent sensitivity, durability, and compactness make them ideal for measuring weak magnetic fields. This study will focus on the system design, materials science, guiding principles, and linearity of the built-in sensor. High precision VITROVAC 6025Z ribbons that had already been annealed were treated to a 1.5-hour magnetic heat treatment in a 1000 A/ m magnetic field at a temperature below Curie in preparation for usage in Vacquier type fluxgate magnetometers. With the aid of a DC Permeameter, VITROVAC 6025Z ribbons that have been heating treated naturally and in a magnetic field were assessed. In a 3D MSLA printer, Vacquier-type bobbins were mounted on annealed VITROVAC 6025Z ribbons, and a printed circuit was made for the analog excitation of the physical sensor and the sensor attached to it. Analyzing the sensing coil signal of the sensor was done with an additional fluxgate magnetometer that had been calibrated. It has been discovered that the sensor developed using these techniques has low coercivity, low field-induced anisotropy, and high magnetic permeability. In addition, without compensation or a closed-loop gain circuit, the sensor measured magnetic fields of 19 µT and higher. In magnetic fields more significant than 49 µT, it has been shown that the output voltage saturates. by comparing the results of our experimental research with those found in the literature.