Un magnetómetro es un dispositivo que mide el campo magnético o momento dipolar magnético . Los diferentes tipos de magnetómetros miden la dirección, la fuerza o el cambio relativo de un campo magnético en un lugar particular. Una brújula es uno de esos dispositivos, que mide la dirección de un campo magnético ambiental, en este caso, el campo magnético de la Tierra . Otros magnetómetros miden el momento dipolar magnético de un material magnético como un ferroimán , por ejemplo registrando el efecto de este dipolo magnético sobre la corriente inducida en una bobina.
El primer magnetómetro capaz de medir la intensidad magnética absoluta en un punto del espacio fue inventado por Carl Friedrich Gauss en 1833 y los avances notables del siglo XIX incluyeron el efecto Hall , que todavía se utiliza ampliamente.
Los magnetómetros se utilizan ampliamente para medir el campo magnético de la Tierra, en estudios geofísicos , para detectar anomalías magnéticas de diversos tipos y para determinar el momento dipolar de materiales magnéticos. En el sistema de referencia de actitud y rumbo de una aeronave , se utilizan comúnmente como referencia de rumbo . Los militares también utilizan los magnetómetros como mecanismo de activación en minas magnéticas para detectar submarinos. En consecuencia, algunos países, como Estados Unidos, Canadá y Australia, clasifican los magnetómetros más sensibles como tecnología militar y controlan su distribución.
Los magnetómetros se pueden utilizar como detectores de metales : sólo pueden detectar metales magnéticos ( ferrosos ), pero pueden detectar dichos metales a una distancia mucho mayor que los detectores de metales convencionales, que dependen de la conductividad. Los magnetómetros son capaces de detectar objetos grandes, como automóviles, a más de 10 metros (33 pies), mientras que el alcance de un detector de metales convencional rara vez supera los 2 metros (6 pies 7 pulgadas).
En los últimos años, los magnetómetros se han miniaturizado hasta el punto de que pueden incorporarse en circuitos integrados a muy bajo coste y están encontrando un uso cada vez mayor como brújulas miniaturizadas ( sensor de campo magnético MEMS ).
Los campos magnéticos son cantidades vectoriales caracterizadas tanto por su fuerza como por su dirección. La fuerza de un campo magnético se mide en unidades de tesla en el sistema SI y en gauss en el sistema de unidades cgs . 10.000 gauss equivalen a un tesla. [1] Las mediciones del campo magnético de la Tierra a menudo se citan en unidades de nanotesla (nT), también llamada gamma. [2] El campo magnético de la Tierra puede variar de 20.000 a 80.000 nT dependiendo de la ubicación, las fluctuaciones en el campo magnético de la Tierra son del orden de 100 nT y las variaciones del campo magnético debidas a anomalías magnéticas pueden estar en el rango de picotesla (pT). [3] Los gaussímetros y los teslametros son magnetómetros que miden en unidades de gauss o tesla, respectivamente. En algunos contextos, magnetómetro es el término utilizado para un instrumento que mide campos de menos de 1 militesla (mT) y gaussímetro se utiliza para aquellos que miden más de 1 mT. [1]
Hay dos tipos básicos de medición con magnetómetros. Los magnetómetros vectoriales miden los componentes vectoriales de un campo magnético. Los magnetómetros de campo total o magnetómetros escalares miden la magnitud del campo magnético vectorial. [4] Los magnetómetros utilizados para estudiar el campo magnético de la Tierra pueden expresar los componentes vectoriales del campo en términos de declinación (el ángulo entre el componente horizontal del vector de campo y el norte verdadero o geográfico) y la inclinación (el ángulo entre el vector de campo y la superficie horizontal). [5]
Los magnetómetros absolutos miden la magnitud absoluta o campo magnético vectorial, utilizando una calibración interna o constantes físicas conocidas del sensor magnético. [6] Los magnetómetros relativos miden la magnitud o el campo magnético vectorial en relación con una línea de base fija pero no calibrada. También llamados variómetros , los magnetómetros relativos se utilizan para medir variaciones en el campo magnético.
Los magnetómetros también podrán clasificarse según su situación o uso previsto. Los magnetómetros estacionarios se instalan en una posición fija y las mediciones se toman mientras el magnetómetro está estacionario. [4] Los magnetómetros portátiles o móviles están diseñados para usarse en movimiento y pueden transportarse manualmente o en un vehículo en movimiento. Los magnetómetros de laboratorio se utilizan para medir el campo magnético de los materiales colocados en su interior y suelen ser estacionarios. Los magnetómetros topográficos se utilizan para medir campos magnéticos en estudios geomagnéticos; pueden ser estaciones base fijas, como en la red INTERMAGNET , o magnetómetros móviles utilizados para escanear una región geográfica.
El rendimiento y las capacidades de los magnetómetros se describen a través de sus especificaciones técnicas. Las especificaciones principales incluyen [1] [3]
La brújula , que consiste en una aguja magnetizada cuya orientación cambia en respuesta al campo magnético ambiental, es un tipo simple de magnetómetro, que mide la dirección del campo. La frecuencia de oscilación de una aguja magnetizada es proporcional a la raíz cuadrada de la intensidad del campo magnético ambiental; así, por ejemplo, la frecuencia de oscilación de la aguja de una brújula situada horizontalmente es proporcional a la raíz cuadrada de la intensidad horizontal del campo ambiental. [ cita necesaria ]
En 1833, Carl Friedrich Gauss , director del Observatorio Geomagnético de Gotinga, publicó un artículo sobre la medición del campo magnético de la Tierra. [7] Describía un nuevo instrumento que consistía en una barra magnética permanente suspendida horizontalmente de una fibra de oro . La diferencia en las oscilaciones cuando la barra estaba magnetizada y cuando estaba desmagnetizada permitió a Gauss calcular un valor absoluto para la intensidad del campo magnético de la Tierra. [8]
En su honor recibió su nombre el gauss , la unidad CGS de densidad de flujo magnético , definida como un Maxwell por centímetro cuadrado; es igual a 1×10 −4 tesla (la unidad SI ). [9]
Francis Ronalds y Charles Brooke inventaron de forma independiente los magnetógrafos en 1846 que registraban continuamente los movimientos del imán mediante fotografía , aliviando así la carga de los observadores. [10] Edward Sabine y otros los utilizaron rápidamente en un estudio magnético global y las máquinas actualizadas estuvieron en uso hasta bien entrado el siglo XX. [11] [12]
Los magnetómetros de laboratorio miden la magnetización , también conocida como momento magnético de un material de muestra. A diferencia de los magnetómetros de estudio, los magnetómetros de laboratorio requieren que la muestra se coloque dentro del magnetómetro y, a menudo, se puede controlar la temperatura, el campo magnético y otros parámetros de la muestra. La magnetización de una muestra depende principalmente del ordenamiento de los electrones desapareados dentro de sus átomos, con contribuciones menores de los momentos magnéticos nucleares , el diamagnetismo de Larmor, entre otros. El orden de los momentos magnéticos se clasifica principalmente como diamagnético , paramagnético , ferromagnético o antiferromagnético (aunque la zoología del ordenamiento magnético también incluye ferrimagnético , helimagnético , toroidal , vidrio de espín , etc.). Medir la magnetización en función de la temperatura y el campo magnético puede dar pistas sobre el tipo de ordenamiento magnético, así como cualquier transición de fase entre diferentes tipos de órdenes magnéticos que ocurren a temperaturas o campos magnéticos críticos. Este tipo de medición de magnetometría es muy importante para comprender las propiedades magnéticas de los materiales en física, química, geofísica y geología, así como a veces en biología.
Los SQUID son un tipo de magnetómetro que se utiliza tanto como magnetómetros de estudio como de laboratorio. La magnetometría SQUID es una técnica de magnetometría absoluta extremadamente sensible. Sin embargo, los SQUID son sensibles al ruido, lo que los hace poco prácticos como magnetómetros de laboratorio en campos magnéticos de alta CC y en imanes pulsados. Los magnetómetros SQUID comerciales están disponibles para temperaturas entre 300 mK y 400 K, y campos magnéticos de hasta 7 tesla.
Las bobinas captadoras inductivas (también denominadas sensores inductivos) miden el momento dipolar magnético de un material detectando la corriente inducida en una bobina debido al momento magnético cambiante de la muestra. La magnetización de la muestra se puede cambiar aplicando un pequeño campo magnético de CA (o un campo de CC que cambia rápidamente), como ocurre en los imanes pulsados accionados por condensadores. Estas mediciones requieren diferenciar entre el campo magnético producido por la muestra y el del campo externo aplicado. A menudo se utiliza una disposición especial de bobinas de cancelación. Por ejemplo, la mitad de la bobina captadora se enrolla en una dirección y la otra mitad en la otra dirección, y la muestra se coloca solo en una mitad. El campo magnético uniforme externo es detectado por ambas mitades de la bobina y, dado que están contrabobinadas, el campo magnético externo no produce ninguna señal neta.
Los magnetómetros de muestras vibratorias (VSM) detectan el momento dipolar de una muestra haciendo vibrar mecánicamente la muestra dentro de una bobina captadora inductiva o dentro de una bobina SQUID. Se mide la corriente inducida o el flujo cambiante en la bobina. La vibración normalmente la crea un motor o un actuador piezoeléctrico. Normalmente, la técnica VSM es aproximadamente un orden de magnitud menos sensible que la magnetometría SQUID. Los VSM se pueden combinar con SQUID para crear un sistema que sea más sensible que cualquiera de los dos por separado. El calor debido a la vibración de la muestra puede limitar la temperatura base de un VSM, normalmente a 2 Kelvin. VSM tampoco es práctico para medir una muestra frágil que es sensible a una aceleración rápida.
La magnetometría de extracción de campo pulsado es otro método que utiliza bobinas captadoras para medir la magnetización. A diferencia de los VSM, donde la muestra se hace vibrar físicamente, en la magnetometría de extracción de campo pulsado, la muestra se asegura y el campo magnético externo cambia rápidamente, por ejemplo en un imán accionado por un condensador. Luego se debe utilizar una de las múltiples técnicas para cancelar el campo externo del campo producido por la muestra. Estos incluyen bobinas contraenrolladas que cancelan el campo uniforme externo y las mediciones de fondo con la muestra extraída de la bobina.
La magnetometría de par magnético puede ser incluso más sensible que la magnetometría SQUID. Sin embargo, la magnetometría de par magnético no mide el magnetismo directamente como lo hacen todos los métodos mencionados anteriormente. En cambio, la magnetometría de par magnético mide el par τ que actúa sobre el momento magnético μ de una muestra como resultado de un campo magnético uniforme B, τ = μ × B. Por tanto, un par es una medida de la anisotropía magnética o de forma de la muestra. En algunos casos, la magnetización de la muestra se puede extraer del par medido. En otros casos, la medición del par magnético se utiliza para detectar transiciones de fase magnéticas u oscilaciones cuánticas . La forma más común de medir el par magnético es montar la muestra en un voladizo y medir el desplazamiento mediante medición de capacitancia entre el voladizo y el objeto fijo cercano, o midiendo la piezoelectricidad del voladizo, o mediante interferometría óptica de la superficie del voladizo. .
La magnetometría de fuerza de Faraday utiliza el hecho de que un gradiente de campo magnético espacial produce una fuerza que actúa sobre un objeto magnetizado, F = (M⋅∇)B. En la magnetometría de fuerza de Faraday, la fuerza sobre la muestra se puede medir mediante una balanza (colgando la muestra de una balanza sensible) o detectando el desplazamiento contra un resorte. Comúnmente se utiliza una celda de carga capacitiva o voladiza debido a su sensibilidad, tamaño y falta de piezas mecánicas. La magnetometría de fuerza de Faraday es aproximadamente un orden de magnitud menos sensible que un SQUID. El mayor inconveniente de la magnetometría de fuerza de Faraday es que requiere algunos medios no sólo para producir un campo magnético, sino también para producir un gradiente de campo magnético. Si bien esto se puede lograr usando un conjunto de caras polares especiales, se puede lograr un resultado mucho mejor usando un conjunto de bobinas de gradiente. Una ventaja importante de la magnetometría de fuerza de Faraday es que es pequeña y razonablemente tolerante al ruido y, por lo tanto, puede implementarse en una amplia gama de entornos, incluido un refrigerador de dilución . La magnetometría de fuerza de Faraday también puede complicarse por la presencia de torque (ver técnica anterior). Esto se puede evitar variando el campo de gradiente independientemente del campo de CC aplicado para que el par y la contribución de la fuerza de Faraday puedan separarse, y/o diseñando un magnetómetro de fuerza de Faraday que evite que la muestra gire.
La magnetometría óptica utiliza diversas técnicas ópticas para medir la magnetización. Una de esas técnicas, la magnetometría de Kerr, utiliza el efecto Kerr magnetoóptico , o MOKE. En esta técnica, la luz incidente se dirige a la superficie de la muestra. La luz interactúa con una superficie magnetizada de forma no lineal, por lo que la luz reflejada tiene una polarización elíptica, que luego es medida por un detector. Otro método de magnetometría óptica es la magnetometría de rotación de Faraday. La magnetometría de rotación de Faraday utiliza una rotación magnetoóptica no lineal para medir la magnetización de una muestra. En este método se aplica una película delgada moduladora de Faraday a la muestra que se va a medir y se toman una serie de imágenes con una cámara que detecta la polarización de la luz reflejada. Para reducir el ruido, se promedian varias imágenes juntas. Una ventaja de este método es que permite mapear las características magnéticas sobre la superficie de una muestra. Esto puede resultar especialmente útil al estudiar aspectos como el efecto Meissner en superconductores. Los magnetómetros microfabricados de bombeo óptico (μOPM) se pueden utilizar para detectar el origen de las convulsiones cerebrales con mayor precisión y generar menos calor que los dispositivos de interferencia cuántica superconductores disponibles actualmente, más conocidos como SQUID. [13] El dispositivo funciona mediante el uso de luz polarizada para controlar el giro de los átomos de rubidio, que puede usarse para medir y monitorear el campo magnético. [14]
Los magnetómetros topográficos se pueden dividir en dos tipos básicos:
Un vector es una entidad matemática con magnitud y dirección. El campo magnético de la Tierra en un punto dado es un vector. Una brújula magnética está diseñada para dar una dirección de rumbo horizontal , mientras que un magnetómetro vectorial mide tanto la magnitud como la dirección del campo magnético total. Se necesitan tres sensores ortogonales para medir los componentes del campo magnético en las tres dimensiones.
También se clasifican como "absolutos" si la intensidad del campo puede calibrarse a partir de sus propias constantes internas conocidas o "relativos" si necesitan calibrarse con referencia a un campo conocido.
Un magnetógrafo es un magnetómetro que registra datos continuamente a lo largo del tiempo. Estos datos normalmente se representan en magnetogramas. [15]
Los magnetómetros también se pueden clasificar como "CA" si miden campos que varían relativamente rápidamente en el tiempo (>100 Hz) y "CC" si miden campos que varían lentamente (cuasiestáticos) o son estáticos. Los magnetómetros de CA se utilizan en sistemas electromagnéticos (como los magnetotelúricos ) y los magnetómetros de CC se utilizan para detectar mineralización y estructuras geológicas correspondientes.
Los magnetómetros de precesión de protones , también conocidos como magnetómetros de protones , PPM o simplemente mags, miden la frecuencia de resonancia de los protones (núcleos de hidrógeno) en el campo magnético a medir, debido a la resonancia magnética nuclear (RMN). Debido a que la frecuencia de precesión depende únicamente de las constantes atómicas y de la fuerza del campo magnético ambiental, la precisión de este tipo de magnetómetro puede alcanzar 1 ppm . [dieciséis]
Una corriente continua que fluye en un solenoide crea un fuerte campo magnético alrededor de un fluido rico en hidrógeno ( el queroseno y el decano son populares, e incluso se puede usar agua), lo que hace que algunos de los protones se alineen con ese campo. Luego, la corriente se interrumpe y, a medida que los protones se realinean con el campo magnético ambiental, precesan a una frecuencia que es directamente proporcional al campo magnético. Esto produce un campo magnético giratorio débil que es captado por un inductor (a veces separado), amplificado electrónicamente y alimentado a un contador de frecuencia digital cuya salida generalmente se escala y se muestra directamente como intensidad de campo o salida como datos digitales.
Para unidades transportadas en la mano o en la mochila, las velocidades de muestreo de PPM generalmente se limitan a menos de una muestra por segundo. Por lo general, las mediciones se toman con el sensor sostenido en ubicaciones fijas en incrementos de aproximadamente 10 metros.
Los instrumentos portátiles también están limitados por el volumen (peso) del sensor y el consumo de energía. Los PPM funcionan en gradientes de campo de hasta 3000 nT/m, lo que es adecuado para la mayoría de los trabajos de exploración minera. Para una mayor tolerancia de gradiente, como mapear formaciones de hierro en bandas y detectar grandes objetos ferrosos, los magnetómetros Overhauser pueden manejar 10.000 nT/m, y los magnetómetros de cesio pueden manejar 30.000 nT/m.
Son relativamente económicos (<8.000 dólares estadounidenses) y alguna vez se utilizaron ampliamente en la exploración minera. Tres fabricantes dominan el mercado: GEM Systems, Geometry y Scintrex. Los modelos populares incluyen G-856/857, Smartmag, GSM-18 y GSM-19T.
Para la exploración de minerales, han sido reemplazados por instrumentos Overhauser, cesio y potasio, todos los cuales son de ciclo rápido y no requieren que el operador haga pausas entre lecturas.
El magnetómetro de efecto Overhauser o magnetómetro Overhauser utiliza el mismo efecto fundamental que el magnetómetro de precesión de protones para tomar medidas. Al agregar radicales libres al fluido de medición, se puede aprovechar el efecto nuclear Overhauser para mejorar significativamente el magnetómetro de precesión de protones. En lugar de alinear los protones mediante un solenoide, se utiliza un campo de radiofrecuencia de baja potencia para alinear (polarizar) el espín electrónico de los radicales libres, que luego se acopla a los protones mediante el efecto Overhauser. Esto tiene dos ventajas principales: impulsar el campo de RF requiere una fracción de energía (lo que permite baterías más livianas para unidades portátiles) y un muestreo más rápido, ya que el acoplamiento electrón-protón puede ocurrir incluso mientras se toman las medidas. Un magnetómetro Overhauser produce lecturas con una desviación estándar de 0,01 nT a 0,02 nT mientras toma un muestreo una vez por segundo.
El magnetómetro de vapor de cesio bombeado ópticamente es un dispositivo altamente sensible (300 fT/Hz 0,5 ) y preciso que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones. Es uno de varios vapores alcalinos (incluidos el rubidio y el potasio ) que se utilizan de esta manera. [17]
El dispositivo consta en términos generales de un emisor de fotones , como un láser, una cámara de absorción que contiene vapor de cesio mezclado con un " gas tampón " a través del cual pasan los fotones emitidos , y un detector de fotones, dispuestos en ese orden. El gas amortiguador suele ser helio o nitrógeno y se utilizan para reducir las colisiones entre los átomos de vapor de cesio.
El principio básico que permite que el dispositivo funcione es el hecho de que un átomo de cesio puede existir en cualquiera de los nueve niveles de energía , lo que puede considerarse informalmente como la ubicación de los orbitales atómicos de los electrones alrededor del núcleo atómico . Cuando un átomo de cesio dentro de la cámara encuentra un fotón del láser, se excita a un estado de energía más alto, emite un fotón y cae a un estado de energía más bajo indeterminado. El átomo de cesio es "sensible" a los fotones del láser en tres de sus nueve estados de energía y, por lo tanto, suponiendo un sistema cerrado, todos los átomos eventualmente caen en un estado en el que todos los fotones del láser pasan sin obstáculos y son medido por el detector de fotones. El vapor de cesio se ha vuelto transparente. Este proceso ocurre continuamente para mantener la mayor cantidad posible de electrones en ese estado.
En este punto, se dice que la muestra (o población) ha sido bombeada ópticamente y lista para que se realice la medición. Cuando se aplica un campo externo, se altera este estado y hace que los átomos se muevan a diferentes estados, lo que hace que el vapor sea menos transparente. El fotodetector puede medir este cambio y por tanto medir la magnitud del campo magnético.
En el tipo más común de magnetómetro de cesio, se aplica a la celda un campo magnético de CA muy pequeño. Dado que la diferencia en los niveles de energía de los electrones está determinada por el campo magnético externo, existe una frecuencia a la cual este pequeño campo de CA hace que los electrones cambien de estado. En este nuevo estado, los electrones pueden volver a absorber un fotón de luz. Esto provoca una señal en un fotodetector que mide la luz que pasa a través de la celda. La electrónica asociada utiliza este hecho para crear una señal exactamente en la frecuencia que corresponde al campo externo.
Otro tipo de magnetómetro de cesio modula la luz aplicada a la celda. Esto se conoce como magnetómetro Bell-Bloom, en honor a los dos científicos que investigaron por primera vez este efecto. Si la luz se enciende y apaga a la frecuencia correspondiente al campo de la Tierra, [ se necesita aclaración ] hay un cambio en la señal vista en el fotodetector. De nuevo, la electrónica asociada utiliza esto para crear una señal exactamente en la frecuencia que corresponde al campo externo. Ambos métodos conducen a magnetómetros de alto rendimiento.
El potasio es el único magnetómetro bombeado ópticamente que opera en una línea única y estrecha de resonancia de espín electrónico (ESR), en contraste con otros magnetómetros de vapor alcalino que usan líneas espectrales irregulares, compuestas y anchas, y el helio con una línea espectral inherentemente ancha. [18]
Los magnetómetros basados en helio-4 excitados a su estado triplete metaestable gracias a una descarga de plasma fueron desarrollados en los años 1960 y 1970 por Texas Instruments , luego por su filial Polatomic, [19] y desde finales de los años 1980 por CEA-Leti . Este último fue pionero en una configuración que anula las zonas muertas [20] , que son un problema recurrente de los magnetómetros atómicos. Se demostró que esta configuración muestra una precisión de 50 pT en operación orbital. La ESA eligió esta tecnología para la misión Swarm , que se lanzó en 2013. En esta misión se probó con éxito general un modo vectorial experimental que podía competir con los magnetómetros fluxgate. [21]
Los magnetómetros de cesio y potasio se utilizan normalmente cuando se necesita un magnetómetro de mayor rendimiento que el magnetómetro de protones. En arqueología y geofísica, donde el sensor recorre un área y a menudo se necesitan muchas mediciones precisas del campo magnético, los magnetómetros de cesio y potasio tienen ventajas sobre el magnetómetro de protones.
La velocidad de medición más rápida del magnetómetro de cesio y potasio permite que el sensor se mueva a través del área más rápidamente para una cantidad determinada de puntos de datos. Los magnetómetros de cesio y potasio son insensibles a la rotación del sensor mientras se realiza la medición.
El menor ruido de los magnetómetros de cesio y potasio permite que esas mediciones muestren con mayor precisión las variaciones en el campo con la posición.
Los magnetómetros vectoriales miden electrónicamente uno o más componentes del campo magnético. Utilizando tres magnetómetros ortogonales, se pueden medir tanto el acimut como la inclinación (inclinación). Al tomar la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los componentes, la intensidad total del campo magnético (también llamada intensidad magnética total, TMI) se puede calcular mediante el teorema de Pitágoras .
Los magnetómetros vectoriales están sujetos a variaciones de temperatura y a la inestabilidad dimensional de los núcleos de ferrita. También requieren nivelación para obtener información de los componentes, a diferencia de los instrumentos de campo total (escalares). Por estas razones ya no se utilizan para la exploración minera.
El campo magnético induce una onda sinusoidal en una bobina en rotación . La amplitud de la señal es proporcional a la intensidad del campo, siempre que sea uniforme, y al seno del ángulo entre el eje de rotación de la bobina y las líneas de campo. Este tipo de magnetómetro está obsoleto.
Los dispositivos de detección magnética más comunes son los sensores de efecto Hall de estado sólido . Estos sensores producen un voltaje proporcional al campo magnético aplicado y también detectan la polaridad. Se utilizan en aplicaciones donde la intensidad del campo magnético es relativamente grande, como en los sistemas de frenos antibloqueo de los automóviles, que detectan la velocidad de rotación de las ruedas a través de ranuras en los discos de las ruedas.
Están hechos de finas tiras de Permalloy , una aleación de níquel-hierro de alta permeabilidad magnética , cuya resistencia eléctrica varía con un cambio en el campo magnético. Tienen un eje de sensibilidad bien definido, pueden producirse en versiones tridimensionales y pueden producirse en masa como un circuito integrado. Tienen un tiempo de respuesta de menos de 1 microsegundo y pueden muestrearse en vehículos en movimiento hasta 1.000 veces por segundo. Se pueden utilizar en brújulas que leen dentro de 1°, para lo cual el sensor subyacente debe resolver de manera confiable 0,1°. [22]
El magnetómetro fluxgate fue inventado por H. Aschenbrenner y G. Goubau en 1936. [23] [24] : 4 Un equipo de Gulf Research Laboratories dirigido por Victor Vacquier desarrolló magnetómetros fluxgate aerotransportados para detectar submarinos durante la Segunda Guerra Mundial y después de la guerra confirmó la teoría de la tectónica de placas usándolas para medir cambios en los patrones magnéticos en el fondo del mar. [25]
Un magnetómetro fluxgate consta de un pequeño núcleo magnéticamente susceptible envuelto por dos bobinas de alambre. Una corriente eléctrica alterna pasa a través de una bobina, impulsando el núcleo a través de un ciclo alterno de saturación magnética ; es decir, magnetizado, no magnetizado, inversamente magnetizado, no magnetizado, magnetizado, etc. Este campo en constante cambio induce un voltaje en la segunda bobina que es medido por un detector. En un fondo magnéticamente neutro, las señales de entrada y salida coinciden. Sin embargo, cuando el núcleo está expuesto a un campo de fondo, se satura más fácilmente en alineación con ese campo y menos fácilmente en oposición a él. Por lo tanto, el campo magnético alterno y el voltaje de salida inducido no están sincronizados con la corriente de entrada. Hasta qué punto esto es así depende de la intensidad del campo magnético de fondo. A menudo, la señal en la bobina de salida está integrada, lo que produce un voltaje analógico de salida proporcional al campo magnético.
Actualmente se dispone de una amplia variedad de sensores que se utilizan para medir campos magnéticos. Las brújulas y gradiómetros Fluxgate miden la dirección y magnitud de los campos magnéticos. Los Fluxgate son asequibles, resistentes y compactos, y la miniaturización ha avanzado recientemente hasta el punto de soluciones de sensores completas en forma de chips CI, incluidos ejemplos tanto del mundo académico [26] como de la industria. [27] Esto, además de su bajo consumo de energía, los hace ideales para una variedad de aplicaciones de detección. Los gradiómetros se utilizan comúnmente para la prospección arqueológica y la detección de municiones sin detonar (UXO), como el popular Foerster del ejército alemán . [28]
El magnetómetro fluxgate típico consta de una bobina "detección" (secundaria) que rodea una bobina interna "impulsora" (primaria) que está estrechamente enrollada alrededor de un material central altamente permeable, como mu-metal o permalloy . Se aplica una corriente alterna al devanado impulsor, que impulsa el núcleo en un ciclo continuo y repetitivo de saturación e insaturación. Para un campo externo, el núcleo es alternativamente débilmente permeable y altamente permeable. El núcleo es a menudo un anillo envuelto toroidalmente o un par de elementos lineales cuyos devanados impulsores están enrollados cada uno en direcciones opuestas. Tales caminos de flujo cerrados minimizan el acoplamiento entre los devanados impulsores y sensores. En presencia de un campo magnético externo, con el núcleo en un estado altamente permeable, dicho campo es atraído o activado localmente (de ahí el nombre fluxgate) a través del devanado sensor. Cuando el núcleo es débilmente permeable, el campo externo se siente menos atraído. Esta activación continua del campo externo dentro y fuera del devanado sensor induce una señal en el devanado sensor, cuya frecuencia principal es el doble que la frecuencia de excitación, y cuya intensidad y orientación de fase varían directamente con la magnitud y polaridad del campo externo.
Hay factores adicionales que afectan el tamaño de la señal resultante. Estos factores incluyen el número de vueltas en el devanado sensor, la permeabilidad magnética del núcleo, la geometría del sensor y la tasa de cambio del flujo controlado con respecto al tiempo.
La detección síncrona de fase se utiliza para extraer estas señales armónicas del devanado de detección y convertirlas en un voltaje de CC proporcional al campo magnético externo. También se puede emplear retroalimentación de corriente activa, de modo que el devanado sensor sea accionado para contrarrestar el campo externo. En tales casos, la corriente de retroalimentación varía linealmente con el campo magnético externo y se utiliza como base para la medición. Esto ayuda a contrarrestar la no linealidad inherente entre la intensidad del campo externo aplicado y el flujo activado a través del devanado sensor.
Los SQUID , o dispositivos superconductores de interferencia cuántica, miden cambios extremadamente pequeños en los campos magnéticos. Son magnetómetros vectoriales muy sensibles, con niveles de ruido tan bajos como 3 fT Hz −½ en instrumentos comerciales y 0,4 fT Hz −½ en dispositivos experimentales. Muchos SQUID comerciales refrigerados por helio líquido logran un espectro de ruido plano desde cerca de CC (menos de 1 Hz) hasta decenas de kilohercios, lo que hace que dichos dispositivos sean ideales para mediciones de señales biomagnéticas en el dominio del tiempo. Los magnetómetros atómicos SERF demostrados en laboratorios hasta ahora alcanzan un nivel de ruido competitivo pero en rangos de frecuencia relativamente pequeños.
Los magnetómetros SQUID requieren enfriamiento con helio líquido (4,2 K ) o nitrógeno líquido (77 K ) para funcionar, por lo que los requisitos de embalaje para utilizarlos son bastante estrictos tanto desde el punto de vista termomecánico como magnético. Los magnetómetros SQUID se utilizan más comúnmente para medir los campos magnéticos producidos por muestras de laboratorio, también para la actividad cerebral o cardíaca ( magnetoencefalografía y magnetocardiografía , respectivamente). Los estudios geofísicos utilizan SQUID de vez en cuando, pero la logística de enfriar el SQUID es mucho más complicada que la de otros magnetómetros que funcionan a temperatura ambiente.
Los magnetómetros basados en gases atómicos pueden realizar mediciones vectoriales del campo magnético en el régimen de campo bajo, donde la decadencia de la coherencia atómica se vuelve más rápida que la frecuencia de Larmor . La física de estos magnetómetros se basa en el efecto Hanle . Estos magnetómetros de campo cero con bombeo óptico se han probado en diversas configuraciones y con diferentes especies atómicas, en particular álcalis (potasio, rubidio y cesio), helio y mercurio . Para el caso del álcali, los tiempos de coherencia fueron muy limitados debido a la relajación del intercambio de espín. A principios de la década de 2000 se produjo un gran avance: el grupo Romalis en Princeton demostró que en un régimen de campo tan bajo, los tiempos de coherencia alcalina pueden mejorarse en gran medida si se puede alcanzar una densidad suficientemente alta mediante calentamiento a alta temperatura; llamado efecto SERF .
El principal interés de los magnetómetros de bombeo óptico es reemplazar los magnetómetros SQUID en aplicaciones donde el enfriamiento criogénico es un inconveniente. Este es, en particular, el caso de las imágenes médicas, donde dicho enfriamiento impone un grueso aislamiento térmico, lo que afecta fuertemente a la amplitud de las señales biomagnéticas registradas. Actualmente, varias empresas emergentes están desarrollando magnetómetros bombeados ópticamente para aplicaciones biomédicas: los de TwinLeaf, [29] quSpin [30] y FieldLine [31] se basan en vapores alcalinos, y los de Mag4Health en helio-4 metaestable. [32]
Con una densidad atómica suficientemente alta, se puede lograr una sensibilidad extremadamente alta. Los magnetómetros atómicos sin intercambio de espín y relajación ( SERF ) que contienen vapor de potasio , cesio o rubidio funcionan de manera similar a los magnetómetros de cesio descritos anteriormente, pero pueden alcanzar sensibilidades inferiores a 1 pie Hz − 1 ⁄ 2 . Los magnetómetros SERF sólo funcionan en campos magnéticos pequeños. El campo de la Tierra es de unos 50 µT ; Los magnetómetros SERF operan en campos inferiores a 0,5 µT.
Los detectores de gran volumen han alcanzado una sensibilidad de 200 aT Hz − 1 ⁄ 2 . [33] Esta tecnología tiene mayor sensibilidad por unidad de volumen que los detectores SQUID. [34] La tecnología también puede producir magnetómetros muy pequeños que en el futuro podrían reemplazar las bobinas para detectar campos magnéticos de radiofrecuencia. [ cita necesaria ] Esta tecnología puede producir un sensor magnético que tiene todas sus señales de entrada y salida en forma de luz en cables de fibra óptica. [35] Esto permite que la medición magnética se realice cerca de altos voltajes eléctricos.
La calibración de los magnetómetros suele realizarse mediante bobinas a las que se les suministra una corriente eléctrica para crear un campo magnético. Permite caracterizar la sensibilidad del magnetómetro (en términos de V/T). En muchas aplicaciones, la homogeneidad de la bobina de calibración es una característica importante. Por esta razón, las bobinas como las bobinas de Helmholtz se utilizan comúnmente en una configuración de un solo eje o de tres ejes. Para aplicaciones exigentes es obligatorio un campo magnético de alta homogeneidad; en tales casos, la calibración del campo magnético se puede realizar utilizando una bobina Maxwell , bobinas coseno, [36] o una calibración en el campo magnético terrestre altamente homogéneo .
Los magnetómetros tienen una gama muy diversa de aplicaciones, incluida la localización de objetos como submarinos, barcos hundidos, peligros para máquinas perforadoras de túneles , peligros en minas de carbón, municiones sin detonar, bidones de residuos tóxicos, así como una amplia gama de depósitos minerales y estructuras geológicas. También tienen aplicaciones en monitores de latidos cardíacos, posicionamiento de sistemas de armas, sensores en frenos antibloqueo, predicción del tiempo (mediante ciclos solares), torres de acero, sistemas de guía de perforación, arqueología, tectónica de placas y propagación de ondas de radio y exploración planetaria. Los magnetómetros de laboratorio determinan el momento dipolar magnético de una muestra magnética, generalmente en función de la temperatura , el campo magnético u otro parámetro. Esto ayuda a revelar sus propiedades magnéticas como ferromagnetismo , antiferromagnetismo , superconductividad u otras propiedades que afectan el magnetismo .
Dependiendo de la aplicación, los magnetómetros se pueden implementar en naves espaciales, aviones ( magnetómetros de ala fija ), helicópteros ( stinger y bird ), en tierra ( mochila ), remolcados a distancia detrás de quads (ATV) en un ( trineo o remolque ). , sumergido en pozos ( herramienta , sonda o sonda ) y remolcado por embarcaciones ( remolcador de peces ).
Los magnetómetros se utilizan para medir o controlar la tensión mecánica en materiales ferromagnéticos. La tensión mecánica mejorará la alineación de los dominios magnéticos a escala microscópica, lo que aumentará el campo magnético medido cerca del material mediante magnetómetros. Existen diferentes hipótesis sobre la relación tensión-magnetización. Sin embargo, en muchas publicaciones científicas se afirma que el efecto de la tensión mecánica sobre el campo magnético medido cerca de la muestra está demostrado. Se han realizado esfuerzos para resolver el problema inverso de la resolución de la tensión de magnetización para cuantificar la tensión en función del campo magnético medido. [37] [38]
Los magnetómetros se utilizan ampliamente en la física de partículas experimental para medir el campo magnético de componentes fundamentales como los imanes de haz de concentración o enfoque.
Los magnetómetros también se utilizan para detectar sitios arqueológicos , naufragios y otros objetos enterrados o sumergidos. Los gradiómetros Fluxgate son populares debido a su configuración compacta y su costo relativamente bajo. Los gradiómetros mejoran las características poco profundas y eliminan la necesidad de una estación base. Los magnetómetros de cesio y Overhauser también son muy eficaces cuando se utilizan como gradiómetros o como sistemas de sensor único con estaciones base.
El programa de televisión Time Team popularizó las 'geofísicas', que incluyen técnicas magnéticas utilizadas en trabajos arqueológicos para detectar hogares de fuego, paredes de ladrillos cocidos y piedras magnéticas como el basalto y el granito. En ocasiones, los caminos y caminos para caminar se pueden mapear con compactación diferencial en suelos magnéticos o con perturbaciones en arcillas, como en la Gran Llanura Húngara . Los campos arados se comportan como fuentes de ruido magnético en tales estudios.
Los magnetómetros pueden dar una indicación de la actividad auroral antes de que la luz de la aurora se vuelva visible. Una red de magnetómetros en todo el mundo mide constantemente el efecto del viento solar sobre el campo magnético de la Tierra, que luego se publica en el índice K. [39]
Si bien los magnetómetros se pueden utilizar para ayudar a mapear la forma de la cuenca a escala regional, se usan más comúnmente para mapear los peligros de la minería del carbón, como las intrusiones basálticas ( diques , umbrales y tapones volcánicos ) que destruyen recursos y son peligrosos para los equipos de minería de tajo largo. . Los magnetómetros también pueden localizar zonas encendidas por rayos y mapear siderita (una impureza del carbón).
Los mejores resultados de los estudios se logran en el terreno con estudios de alta resolución (con aproximadamente 10 m de espacio entre líneas y 0,5 m de espacio entre estaciones). Los magnetómetros de pozo que utilizan un hurón [ se necesita aclaración ] también pueden ayudar cuando las vetas de carbón son profundas, mediante el uso de múltiples umbrales o mirando debajo de los flujos de basalto superficiales. [ cita necesaria ]
Los estudios modernos generalmente utilizan magnetómetros con tecnología GPS para registrar automáticamente el campo magnético y su ubicación. Luego, el conjunto de datos se corrige con datos de un segundo magnetómetro (la estación base) que se deja estacionario y registra el cambio en el campo magnético de la Tierra durante el estudio. [40]
Los magnetómetros se utilizan en la perforación direccional de petróleo o gas para detectar el acimut de las herramientas de perforación cercanas al taladro. [41] Por lo general, se combinan con acelerómetros en herramientas de perforación para que se pueda encontrar tanto la inclinación como el acimut del taladro. [41]
Con fines defensivos, las armadas utilizan conjuntos de magnetómetros colocados en el fondo del mar en ubicaciones estratégicas (es decir, alrededor de los puertos) para monitorear la actividad submarina. Los submarinos rusos de titanio clase Alfa fueron diseñados y construidos con un gran costo para frustrar tales sistemas (ya que el titanio puro no es magnético). [42]
Los submarinos militares se desmagnetizan (pasando a través de grandes circuitos submarinos a intervalos regulares) para ayudarlos a escapar de la detección de los sistemas de monitoreo del fondo marino, los detectores de anomalías magnéticas y las minas activadas magnéticamente. Sin embargo, los submarinos nunca se desmagnetizan por completo. Es posible saber la profundidad a la que ha estado un submarino midiendo su campo magnético, que se distorsiona a medida que la presión distorsiona el casco y, por tanto, el campo. El calentamiento también puede cambiar la magnetización del acero. [ se necesita aclaración ]
Los submarinos arrastran largos sistemas de sonar para detectar barcos e incluso pueden reconocer diferentes ruidos de las hélices. Los conjuntos de sonar deben ubicarse con precisión para que puedan triangular la dirección con respecto a los objetivos (por ejemplo, barcos). Los conjuntos no se remolcan en línea recta, por lo que se utilizan magnetómetros fluxgate para orientar cada nodo de sonar del conjunto.
Los Fluxgates también se pueden utilizar en sistemas de navegación de armas, pero han sido reemplazados en gran medida por GPS y giroscopios láser de anillo .
Para localizar artefactos ferrosos se utilizan magnetómetros como el Foerster alemán. Los magnetómetros de cesio y Overhauser se utilizan para localizar y ayudar a limpiar antiguos campos de tiro y pruebas.
Las cargas útiles de los UAV también incluyen magnetómetros para una variedad de tareas defensivas y ofensivas. [ ejemplo necesario ]
Los estudios magnetométricos pueden ser útiles para definir anomalías magnéticas que representan minerales (detección directa) o, en algunos casos, minerales de ganga asociados con depósitos de minerales (detección indirecta o inferencial). Esto incluye mineral de hierro , magnetita , hematita y, a menudo, pirrotita .
Países desarrollados como Australia, Canadá y EE.UU. invierten mucho en estudios magnéticos sistemáticos desde el aire de sus respectivos continentes y océanos circundantes, para ayudar con la cartografía geológica y el descubrimiento de depósitos minerales. Estos estudios aeromagnéticos suelen realizarse con un espaciado de líneas de 400 m a una altura de 100 m, con lecturas cada 10 metros o más. Para superar la asimetría en la densidad de datos, los datos se interpolan entre líneas (generalmente 5 veces) y luego se promedian los datos a lo largo de la línea. Dichos datos se cuadriculan en un tamaño de píxel de 80 m × 80 m y la imagen se procesa utilizando un programa como ERMapper. En una escala de arrendamiento de exploración, el estudio puede ir seguido de un ala fija más detallada estilo hélice o fumigador con un espacio entre líneas de 50 m y una elevación de 50 m (si el terreno lo permite). Una imagen de este tipo está cuadriculada en un píxel de 10 x 10 m, ofreciendo 64 veces la resolución.
Cuando los objetivos son poco profundos (<200 m), las anomalías aeromagnéticas pueden ser seguidas con estudios magnéticos terrestres con un espaciado de línea de 10 ma 50 m con un espaciado de estación de 1 m para proporcionar el mejor detalle (cuadrícula de píxeles de 2 a 10 m) (o 25 veces la resolución antes de la perforación).
Los campos magnéticos de los cuerpos magnéticos de mineral caen con la distancia inversa al cubo ( objetivo dipolo ) o, en el mejor de los casos, la distancia inversa al cuadrado ( objetivo monopolar magnético ). Una analogía con la resolución con distancia es un automóvil que conduce de noche con las luces encendidas. A una distancia de 400 m se ve una neblina brillante, pero cuando se acerca se ven dos faros y luego la luz intermitente izquierda.
Existen muchos desafíos al interpretar los datos magnéticos para la exploración minera. Múltiples objetivos se mezclan como múltiples fuentes de calor y, a diferencia de la luz, no existe un telescopio magnético para enfocar los campos. La combinación de múltiples fuentes se mide en la superficie. La geometría, la profundidad o la dirección de magnetización (remanencia) de los objetivos generalmente tampoco se conocen, por lo que múltiples modelos pueden explicar los datos.
Potent by Geophysical Software Solutions [1] es un paquete de interpretación magnético (y de gravedad) líder que se utiliza ampliamente en la industria de exploración australiana.
Los magnetómetros ayudan a los exploradores de minerales tanto directamente (es decir, mineralización de oro asociada con magnetita , diamantes en tubos de kimberlita ) como, más comúnmente, indirectamente, por ejemplo mediante el mapeo de estructuras geológicas propicias para la mineralización (es decir, zonas de cizalla y halos de alteración alrededor de los granitos).
Los magnetómetros aéreos detectan el cambio en el campo magnético de la Tierra utilizando sensores conectados a la aeronave en forma de "aguijón" o arrastrando un magnetómetro al final de un cable. El magnetómetro sobre un cable a menudo se denomina "bomba" debido a su forma. Otros lo llaman "pájaro".
Debido a que las colinas y valles debajo de la aeronave hacen que las lecturas magnéticas suban y bajen, un altímetro de radar realiza un seguimiento de la desviación del transductor de la altitud nominal sobre el suelo. También puede haber una cámara que tome fotografías del suelo. La ubicación de la medición se determina registrando también un GPS.
Muchos teléfonos inteligentes contienen magnetómetros de sistemas microelectromecánicos miniaturizados (MEMS) que se utilizan para detectar la intensidad del campo magnético y se utilizan como brújulas . El iPhone 3GS tiene un magnetómetro, un sensor magnetorresistivo de aleación permanente, el AN-203 producido por Honeywell. [43] En 2009, el precio de los magnetómetros de tres ejes cayó por debajo de 1 dólar EE.UU. por dispositivo y cayó rápidamente. El uso de un dispositivo de tres ejes significa que no es sensible a la forma en que se mantiene en orientación o elevación. Los dispositivos de efecto Hall también son populares. [44]
Los investigadores de Deutsche Telekom han utilizado magnetómetros integrados en dispositivos móviles para permitir la interacción 3D sin contacto . Su marco de interacción, llamado MagiTact, rastrea los cambios en el campo magnético alrededor de un teléfono celular para identificar diferentes gestos realizados por una mano que sostiene o lleva un imán. [45]
Se prefieren los métodos sísmicos a los magnetómetros como método principal de estudio para la exploración petrolera, aunque los métodos magnéticos pueden brindar información adicional sobre la geología subyacente y, en algunos entornos, evidencia de fugas de las trampas. [46] Los magnetómetros también se utilizan en la exploración petrolera para mostrar ubicaciones de características geológicas que hacen que la perforación sea poco práctica y otras características que brindan a los geofísicos una imagen más completa de la estratigrafía .
Un magnetómetro fluxgate de tres ejes fue parte de las misiones Mariner 2 y Mariner 10 . [47] Un magnetómetro de técnica dual es parte de la misión Cassini-Huygens para explorar Saturno. [48] Este sistema está compuesto por un vector de helio y magnetómetros fluxgate. [49] Los magnetómetros también fueron un instrumento componente en la misión Mercury MESSENGER . Los satélites como GOES también pueden utilizar un magnetómetro para medir tanto la magnitud como la dirección del campo magnético de un planeta o luna.
Los estudios sistemáticos se pueden utilizar para buscar depósitos minerales o localizar objetos perdidos. Estas encuestas se dividen en:
Los conjuntos de datos de Aeromag para Australia se pueden descargar desde la base de datos GADDS.
Los datos se pueden dividir en datos de punto localizado y de imagen, el último de los cuales está en formato ERMapper.
Sobre la base de la distribución espacial medida de los parámetros del campo magnético (por ejemplo, amplitud o dirección), se pueden generar las imágenes de magnetovisión . Esta presentación de datos magnéticos es muy útil para análisis posteriores y fusión de datos .
Los gradiómetros magnéticos son pares de magnetómetros con sus sensores separados, generalmente horizontalmente, por una distancia fija. Las lecturas se restan para medir la diferencia entre los campos magnéticos detectados, lo que da los gradientes de campo causados por anomalías magnéticas. Se trata de una forma de compensar tanto la variabilidad temporal del campo magnético terrestre como otras fuentes de interferencias electromagnéticas, permitiendo así una detección más sensible de anomalías. Debido a que se restan valores casi iguales, los requisitos de rendimiento de ruido para los magnetómetros son más extremos.
Los gradiómetros mejoran las anomalías magnéticas poco profundas y, por tanto, son buenos para trabajos arqueológicos y de investigación de sitios. También son buenos para trabajos en tiempo real, como la ubicación de municiones sin explotar (UXO). Es dos veces más eficiente ejecutar una estación base y utilizar dos (o más) sensores móviles para leer líneas paralelas simultáneamente (suponiendo que los datos se almacenen y se procesen posteriormente). De esta manera, se pueden calcular gradientes tanto a lo largo como a lo largo de la línea.
En los trabajos arqueológicos y de exploración minera tradicionales, se utilizaban clavijas de rejilla colocadas con un teodolito y una cinta métrica para definir el área de estudio. Algunos estudios de UXO utilizaron cuerdas para definir los carriles. Los estudios aéreos utilizaron balizas de radiotriangulación, como Siledus.
Se desarrollaron disparadores de cadena de cadera electrónicos no magnéticos para activar magnetómetros. Utilizaron codificadores de eje giratorio para medir la distancia a lo largo de carretes de algodón desechables.
Los exploradores modernos utilizan una variedad de unidades GPS de baja firma magnética, incluido el GPS cinemático en tiempo real.
Los estudios magnéticos pueden sufrir ruido procedente de diversas fuentes. Las diferentes tecnologías de magnetómetros sufren diferentes tipos de problemas de ruido.
Los errores de rumbo son un grupo de ruido. Pueden provenir de tres fuentes:
Algunos sensores de campo total dan lecturas diferentes según su orientación. Los materiales magnéticos en el propio sensor son la causa principal de este error. En algunos magnetómetros, como los magnetómetros de vapor (cesio, potasio, etc.), existen fuentes de error de rumbo en la física que contribuyen en pequeñas cantidades al error de rumbo total.
El ruido de la consola proviene de componentes magnéticos que se encuentran sobre o dentro de la consola. Estos incluyen ferrita en núcleos de inductores y transformadores, marcos de acero alrededor de pantallas LCD, patas de chips de circuitos integrados y cajas de acero en baterías desechables. Algunos conectores populares con especificaciones MIL también tienen resortes de acero.
Los operadores deben tener cuidado de estar limpios magnéticamente y deben verificar la "higiene magnética" de todas las prendas y artículos transportados durante una inspección. Los sombreros Akubra son muy populares en Australia, pero se deben quitar sus bordes de acero antes de usarlos en estudios magnéticos. Los anillos de acero en las libretas, las botas con tapa de acero y los resortes de acero en los ojales pueden causar ruido innecesario en las encuestas. Los bolígrafos, los teléfonos móviles y los implantes de acero inoxidable también pueden ser problemáticos.
La respuesta magnética (ruido) de un objeto ferroso en el operador y la consola puede cambiar con la dirección del rumbo debido a la inducción y la remanencia. Los aviones de reconocimiento aeromagnético y los sistemas de cuatriciclos pueden utilizar compensadores especiales para corregir el ruido del error de rumbo.
Los errores de rumbo parecen patrones en espiga en las imágenes de las encuestas. Las líneas alternativas también pueden ser onduladas.
El registro de datos y el procesamiento de imágenes es superior al trabajo en tiempo real porque las anomalías sutiles que el operador suele pasar por alto (especialmente en áreas magnéticamente ruidosas) pueden correlacionarse entre líneas, formas y grupos mejor definidos. También se puede utilizar una variedad de técnicas de mejora sofisticadas. También existe una copia impresa y la necesidad de una cobertura sistemática.
El algoritmo de navegación por magnetómetro (MAGNAV) se ejecutó inicialmente como un experimento de vuelo en 2004. [50] Más tarde, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (AFRL) desarrolló magnetómetros de diamante como un mejor método de navegación que no puede verse obstaculizado por el enemigo. [51]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: DOI inactivo a partir de enero de 2024 ( enlace )