Magnétomètre

Le terme magnétomètre s'utilise, entre autres, pour les dispositifs qui servent à détecter les matériaux ferromagnétiques ou les câbles conducteurs de courant du fait de leurs propriétés magnétiques. Ce type de magnetometre ne donne à l'utilisateur que des signaux visuels et/ou sonores. L'intensité de ces signaux devient plus forte lorsque le dispositif s'approche du matériau qui agit de façon magnétique. Les magnétomètres à grande sensibilité de ce type peuvent non seulement détecter des lignes d'installation cachées, à une distance relativement courte de la surface, mais aussi, par exemple, des munitions non explosées, des sites archéologiques ou des gisements de minerais métallifères à plusieurs mètres de profondeur. Cependant, dans le texte suivant, nous utiliserons le terme magnétomètre exclusivement pour les dispositifs qui indiquent l'intensité du champ magnétique en ampères par mètre, ou la densité du flux magnétique (induction magnétique) en Tesla ou en Gauss.

Les champs magnétiques naturels existent indépendamment de l'activité humaine. D'un côté, ils sont générés par le champ magnétique de la terre et, d'autre part, par les roches magnétiques naturelles comme la magnétite, la ferrite, la pyrrhotine et la colombite. Nous sommes constamment exposés à ce rayonnement magnétique, indépendamment de l'influence générée par la technologie moderne. Contrairement à certains animaux qui sont capables d'utiliser le champ magnétique de la terre pour s'orienter, l'être humain a besoin d'outils pour détecter et évaluer les champs magnétiques. Dans tous les champs magnétiques, les forces agissent sur les électrons et sur les matériaux magnétiques. La force de cet effet peut être mesurée avec un magnétomètre. Au moment d'effectuer les mesures, il faut tenir compte du fait que les champs magnétiques, en fonction du type de source et des écarts possibles, ne se propagent pas uniformément dans l'espace. La distribution spatiale du champ magnétique et les sens des forces peuvent être vus, de façon graphique, avec les lignes de champ. Plus les lignes de champ sont proches les unes des autres, plus la quantité de densité du flux magnétique et son effet seront grands.

De nombreux magnétomètres ne peuvent détecter qu'une plage de rayonnement magnétique réduite avec un seul capteur. En particulier, il convient d'indiquer que les propriétés des champs magnétiques à basse et haute fréquence diffèrent énormément ; par conséquent, ils sont généralement détectés par différents capteurs. Au moment de l'évaluation des résultats des mesures, il faut savoir que les différents champs magnétiques peuvent se superposer. Du fait de l'influence mutuelle, l'effet peut être faussé, affaibli ou renforcé à certains endroits.

Les champs magnétiques statiques se caractérisent par leur force constante et leur orientation fixe sur le pôle nord et le pôle sud. Le champ magnétique de la Terre a une force comparativement faible, entre 25 microteslas à l'équateur et 70 microteslas aux pôles, mais il a été utilisé pendant des siècles pour la navigation à la boussole. À Berlin la force du champ magnétique de la Terre est de 49 microteslas, et à Karlsruhe de 47 microteslas.

Les champs magnétiques statiques artificiels sont créés là où le courant direct circule, et dans les pièces métalliques magnétisées. Les aimants faits en matériau ferromagnétique sont aussi connus sous le nom d'aimants permanents. Les aimants permanents sont disponibles avec différentes forces et formes, comme des cubes, des cuboïdes, des disques et des aimants annulaires. Le sens de la magnétisation est important pour l'application technique. La force et l'orientation de ces aimants peuvent être vérifiées à l'aide d'un magnétomètre. Les aimants permanents servent, par exemple, à transporter ou à classifier les pièces ferromagnétiques, comme les composants des moteurs électriques et les haut-parleurs, les marques de comptage dans les tachymètres et les éléments de fixation. Dans toutes ces fonctions, l'aimant doit atteindre l'intensité de champ souhaitée. Or, le magnétomètre ne sert pas seulement à vérifier les aimants permanents, mais aussi à examiner les marchandises entrantes d'un matériau qui ne peut être livré qu'avec un faible degré de magnétisation.

Selon le Ministère Fédéral Allemand de l'Environnement, de la Conservation de la Nature et de la Sécurité Nucléaire, les champs magnétiques à basse fréquence sont des champs alternatifs qui oscillent entre 1 et 9.000 Hz. Dans d'autres publications, la plage de basse fréquence va de 0,1 Hz à 1 kHz, elle est connue sous le nom de plage de fréquence intermédiaire. Les champs à basse fréquence incluent ceux générés par les lignes électriques (50 Hz) et par les lignes d’électrification des voies ferrées (16,7 Hz). La densité du flux magnétique est mesurée avec un magnétomètre pour champs à basse fréquence. Pour une mesure correcte, le capteur doit être orienté vers les lignes du champ. S'il y a des écarts de sens, les valeurs mesurées seront plus basses. Lorsque le sens des lignes du champ n'est pas connu, vous pouvez tourner le magnétomètre le long des différents axes dans la position de mesure, jusqu'à ce que la valeur de mesure la plus haute apparaisse. Vous pourrez ainsi déterminer le sens des lignes du champ.
Des champs magnétiques puissants peuvent se produire, par exemple, à proximité de moteurs électriques, de transformateurs (inverseurs, sources d'énergie) et de chauffages électriques, mais aussi dans les plaques à induction. La force diminue quand la distance à la source augmente. Le magnétomètre peut servir à vérifier à quelle distance de la source de rayonnement les valeurs de référence prescrites ou recommandées sont dépassées.

Les champs magnétiques à haute fréquence sont créés par le rayonnement d'ondes radio et microondes. Ces ondes nous entourent constamment puisque nous vivons dans une société technologique. Dans les champs à haute fréquence, les champs électriques et magnétiques influents changent constamment de sens (100.000 fois et plus par seconde). Parce qu'ils sont étroitement liés entre eux, on les appelle champs électromagnétiques. L'exposition au rayonnement des applications de radio, radio et télévision, radio mobile, WLAN, Bluetooth et autres réseaux sans fil, peut être mesurée avec un magnétomètre dont le capteur est conçu pour le rayonnement à haute fréquence. Le rayonnement électromagnétique émis par les stations de base et les émetteurs est généralement beaucoup plus faible dans le corps humain que celui émis par les terminaux près du corps, comme les téléphones portables et les ordinateurs portables.

Il y a des magnétomètres qui mesurent l'intensité du champ en indiquant la magnitude et le sens de chacun des trois axes séparément, et déterminent l'intensité du champ résultante. De nombreux magnétomètres ne mesurent que dans un sens. Lorsque l'on ne connait pas l'orientation du champ, il est nécessaire de tourner le capteur magnétique du magnétomètre dans les différents sens afin de déterminer l'intensité de champ maximale.
Le magnétomètre à capteur à tige est particulièrement adapté à certaines applications. Lorsqu'un capteur à tige est sélectionné, il est important de considérer si l'intensité du champ se mesure de façon axiale ou transversale par rapport à la tige. En général, pour la mesure monoaxiale, la valeur la plus haute est mesurée lorsque le capteur se met dans le sens des lignes du champ et dans la zone de plus grande densité. Par conséquent, avec les capteurs axiaux, la tige de mesure doit être mise parallèlement aux lignes du champ, alors qu'avec un capteur à tige pour mesure transversale, il faut la mettre perpendiculairement.

Il existe un magnétomètre avec plusieurs capteurs qui peut servir à couvrir différentes intensités d'une plage de fréquence ou de différentes plages de fréquence. Les champs magnétiques statiques et à basse fréquence peuvent souvent être détectés avec le même capteur. Les champs à haute fréquence sont généralement détectés avec des capteurs différents des champs à basse fréquence, c'est pourquoi un magnétomètre pour champs à haute et basse fréquence a généralement plusieurs capteurs.

Le magnétomètre qui intègre une fonction de mesure continue est généralement équipé d'une interface en série pour le transfert des données mesurées à un ordinateur. Si le transfert direct des données n'est pas possible, vous pouvez utiliser la mémoire interne du dispositif pour sauvegarder les données et les lire plus tard.