Феррозонд — это специализированный измерительный прибор, предназначенный для определения напряжённости магнитного поля. Его ключевая особенность заключается в векторном принципе действия: выходной сигнал, генерируемый чувствительным элементом, зависит не только от абсолютной величины внешнего магнитного поля, но и от его направления относительно оси самого прибора.
Устройство и принцип действия
Конструктивно феррозонд состоит из нескольких основных компонентов: сердечника из магнитомягкого материала (чаще всего пермаллоя), обмотки возбуждения и измерительной (сигнальной) обмотки. Работа прибора основана на анализе изменений магнитного состояния сердечника под одновременным воздействием двух полей: внешнего исследуемого поля и переменного поля, создаваемого катушкой возбуждения.
При отсутствии внешнего постоянного поля переменное поле от обмотки возбуждения перемагничивает сердечник по симметричному циклу. Изменяющийся магнитный поток наводит в сигнальной катушке электродвижущую силу (ЭДС), изменяющуюся по гармоническому (синусоидальному) закону. Однако при наложении внешнего постоянного или медленно меняющегося поля цикл перемагничивания становится несимметричным.
Ключевой эффект и измерение
Этот сдвиг приводит к фундаментальному изменению характера ЭДС в измерительной катушке — меняются как её амплитуда, так и гармонический состав. В сигнале появляются чётные гармоники, которые отсутствуют при симметричном цикле. Именно амплитуда второй гармоники оказывается пропорциональной напряжённости измеряемого внешнего поля, что и используется для точных количественных измерений.
Области применения
Благодаря исключительно высокой чувствительности, феррозонды нашли широкое применение в различных научных и инженерных областях. Они активно используются в магнитной дефектоскопии для обнаружения скрытых дефектов в металлических конструкциях, а также в геологической разведке для поиска залежей полезных ископаемых по аномалиям магнитного поля Земли.
Кроме того, феррозонды служат в качестве точных ориентационных датчиков, определяющих направление силовых линий геомагнитного поля. Их применяют в космических исследованиях для изучения магнетизма планет Солнечной системы и даже в биологии и медицине для измерения слабых магнитных полей, генерируемых живыми организмами.