Magnetómetro / Detector de campo magnético

El término magnetómetro se utiliza, entre otras cosas, para los dispositivos utilizados para detectar materiales ferromagnéticos o cables conductores de corriente debido a sus propiedades magnéticas. Este tipo de magnetómetro suele ofrecer al usuario sólo señales ópticas y/o acústicas. La intensidad de estas señales se hace más fuerte cuando el dispositivo se acerca al material que actúa magnéticamente. Los magnetómetros de alta sensibilidad de este tipo no sólo pueden detectar líneas de instalación ocultas a una distancia relativamente corta de la superficie, sino también, por ejemplo, artefactos sin estallar, yacimientos arqueológicos o minerales metalíferos a varios metros de profundidad. Sin embargo, en la información que sigue a continuación utilizaremos el término magnetómetro exclusivamente para los dispositivos que indican la intensidad del campo magnético en amperios por metro o la densidad del flujo magnético (inducción magnética) en Tesla o Gauss
Los campos magnéticos naturales existen independientemente de la actividad humana. Por un lado, se generan a través del campo magnético de la tierra y, por otro lado, a través de las rocas magnéticas naturales como la magnetita, la ferrita, la pirrotina y el columbito. Estamos constantemente expuestos a esta radiación magnética, independientemente de la influencia que genera la tecnología moderna. A diferencia de algunos animales, que son capaces de utilizar el campo magnético de la tierra para orientarse, necesitamos herramientas para detectar y evaluar los campos magnéticos. En cualquier campo magnético, las fuerzas actúan sobre los electrones y los materiales magnéticos. La fuerza de este efecto se puede medir con un magnetómetro. Al hacer las mediciones, hay que tener en cuenta que los campos magnéticos, según el tipo de fuente y las posibles desviaciones, no se propagan uniformemente en el espacio. La distribución espacial del campo magnético y la dirección de las fuerzas pueden ser vistas gráficamente por las líneas de campo. Cuanto más cercanas estén las líneas de campo entre sí, mayor será la cantidad de densidad de flujo magnético y su efecto.

Muchos magnetómetros sólo pueden detectar un rango limitado de radiación magnética con un solo sensor. En particular, cabe señalar que los campos magnéticos de baja y alta frecuencia difieren enormemente en sus propiedades y, por lo tanto, suelen detectarse con diferentes sensores. Al evaluar los resultados de las mediciones, debe tenerse en cuenta que los diferentes campos magnéticos pueden superponerse. Debido a la influencia mutua, el efecto puede distorsionarse, debilitarse o reforzarse en algunos lugares.

Los campos magnéticos estacionarios se caracterizan por su fuerza constante y su orientación fija con el polo norte y el polo sur. El campo magnético de la Tierra tiene una fuerza comparativamente baja, que alcanza desde 25 microteslas en el ecuador a 70 microteslas en los polos, pero que se ha utilizado durante siglos para la navegación con brújula. En Berlín la fuerza del campo magnético de la Tierra es de 49 microteslas, y en Karlsruhe 47 microteslas.
Los campos magnéticos estáticos artificiales se crean donde fluye la corriente directa y en las partes metálicas magnetizadas. Los imanes hechos de material ferromagnético también se conocen como imanes permanentes. Los imanes permanentes están disponibles con diferentes fuerzas y formas, como pueden ser cubos, cuboides, discos e imanes anulares. La dirección de la magnetización es importante para la aplicación técnica. La fuerza y la orientación de estos imanes pueden ser comprobadas con un magnetómetro. Los imanes permanentes se utilizan, por ejemplo, para transportar o clasificar las piezas ferromagnéticas, como componentes de motores eléctricos y altavoces, como marcas de conteo en tacómetros y como elementos de cierre. En todas estas funciones el imán debe alcanzar la intensidad de campo deseada. Ahora bien, el magnetómetro no sólo se utiliza para comprobar los imanes permanentes, sino también para la inspección de las mercancías entrantes de material que sólo puede entregarse con un bajo grado de magnetización.

Según el Ministerio Federal Alemán de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear, los campos magnéticos de baja frecuencia son campos alternos que oscilan entre 1 y 9.000 Hz. En otras publicaciones, el rango de baja frecuencia también se especifica como 0,1 Hz a 1 kHz. El rango de 1 a 10 kHz se denomina como rango de frecuencia intermedia. Los campos de baja frecuencia incluyen los generados por las líneas de suministro de energía eléctrica (50 Hz) y por las líneas de electrificación de los ferrocarriles (16,7 Hz). La densidad del flujo magnético se mide con un magnetómetro para campos de baja frecuencia. Para una medición correcta, el sensor debe estar posicionado en la dirección de las líneas de campo. Si hay desviaciones de la dirección, los valores medidos serán más bajos. Cuando se desconozca la dirección de las líneas de campo puede girarse el magnetómetro a lo largo de los distintos ejes en la posición de medición hasta que se muestre el valor de medición más alto. Así podrá determinar la dirección de las líneas de campo.
Pueden producirse fuertes campos magnéticos, por ejemplo, en las proximidades de motores eléctricos, transformadores (inversores, fuentes de alimentación) y calentadores eléctricos, pero también en las cocinas de inducción. La fuerza disminuye al aumentar la distancia de la fuente. El magnetómetro puede utilizarse para comprobar a qué distancia de la fuente de radiación se superan los valores de referencia prescritos o recomendados.

Los campos magnéticos de alta frecuencia son creados por la radiación de ondas radio y microondas. Estas ondas nos rodean constantemente ya que vivimos en una sociedad tecnológica. En los campos de alta frecuencia, los campos eléctricos y magnéticos influyentes cambian constantemente de dirección (100.000 veces y más por segundo). Dado que están estrechamente unidos entre sí, se llaman campos electromagnéticos. La exposición a la radiación de las aplicaciones de radio, radio y televisión, radio móvil, WLAN, Bluetooth y otras redes inalámbricas puede medirse con un magnetómetro cuyo sensor está diseñado para la radiación de alta frecuencia. La radiación electromagnética emitida por las estaciones de base y los transmisores es generalmente mucho menor en el cuerpo humano que la emitida por los terminales cercanos al cuerpo, como los teléfonos móviles y las computadoras portátiles.

Hay magnetómetros que miden la intensidad de campo indicando la magnitud y la dirección de cada uno de los tres ejes por separado y determinar la intensidad de campo resultante. Muchos magnetómetros miden sólo en una dirección. Cuando se desconoce la orientación del campo es necesario girar el sensor magnético del magnetómetro en las diferentes direcciones espaciales para determinar la máxima intensidad de campo.
El magnetómetro con sensor de varilla es particularmente adecuado para algunas aplicaciones. Cuando se selecciona un sensor de varilla, es importante considerar si la intensidad de campo se mide axialmente o transversalmente a la varilla. En general, para la medición uniaxial el valor más alto se mide cuando el sensor se coloca en la dirección de las líneas de campo y en el área de su mayor densidad. Por lo tanto, con los sensores axiales, la varilla de medición debe colocarse paralela a las líneas de campo, mientras que con un sensor de varilla para medición transversal se debe colocar en perpendicular.

Existe el magnetómetro de varios sensores que puede utilizarse para cubrir diferentes intensidades de un rango de frecuencia o diferentes rangos de frecuencia. Los campos magnéticos estacionarios y de baja frecuencia a menudo pueden ser detectados con el mismo sensor. Los campos de alta frecuencia se detectan generalmente con sensores diferentes a los campos de baja frecuencia, por lo que un magnetómetro para campos de alta y baja frecuencia suele tener varios sensores.

El magnetómetro que integra una función de medición continua suele estar equipado con una interfaz en serie para la transmisión de los datos medidos a un ordenador. Si no es posible la transmisión directa de los datos, puede usar la memoria interna del dispositivo para almacenar los datos y leerlos más tarde.