Невидимые сенсоры, которые не искажают измеряемые ими магнитные поля 03.05.2018

Практически все датчики магнитных полей, используемых в современных компьютерах, автомобилях, самолетах и других системах, вносят значительные искажения в измеряемые ими магнитные поля. Эти искажения могут стать источником больших проблем в некоторых областях применения, к примеру, в медицинской или научной аппаратуре, которая проводит сверхвысокоточные измерения. Помимо этого, вносимые искажения могут стать причиной возникновения перекрестных паразитных связей в системах, в которых используется множество датчиков различного типа.

Ученым из Автономного университета (Autonomous University of Barcelona), Барселона, Испания, удалось найти решение описанной выше проблемы. Созданные ими сенсоры являются "невидимками" с магнитной точки зрения, другими словами, эти сенсоры не вносят никаких искажений в магнитные поля, но позволят произвести измерения этих полей.

"Это является первым в своем роде магнитным "невидимым датчиком" - рассказывает Роза Маш-Батлле (Rosa Mach-Batlle), - "При этом, уровень "невидимости" этого датчика можно регулировать от полной невидимости до полной видимости".

Основанная масса датчиков магнитного поля изготавливается на основе ферромагнитных материалов, которые выступают в роли усилителей снимаемых сигналов. Однако обратной стороной этой медали является то, что ферромагнитные материалы вносят искажения в форму и силу магнитного поля. Ранее были сделаны попытки сделать "невидимый" магнитный датчик, облачив ферромагнитный активный элемент этого датчика в подобие магнитного "плаща-невидимки". Однако, такой подход полностью изолировал датчик от магнитного поля, лишив его возможности производить измерения.

Основой нового датчика-невидимки является сферическая магнитная оболочка, форма которой компенсирует и изолирует искажения магнитного поля, вносимые находящимся внутри чувствительным элементом этого датчика. В этой оболочке создана масса тонких зазоров, через которые внешнее магнитное поле достигает чувствительного элемента, позволяя ему производить измерения. Максимальная степень "невидимости" этого датчика возникает в случае, если измеряемое магнитное поле однородно и внутренний чувствительный элемент датчика так же имеет сферическую форму.

Сферическая оболочка, которая окружает датчик, должна иметь такие магнитные свойства, которыми не обладает ни один материал естественного происхождения. Эти свойства были приданы оболочке путем ее изготовления из материала с искусственной сложной структурой, так называемого метаматериала, основой которого является высокотемпературный сверхпроводниковый материал.

В своих дальнейших исследованиях ученые планируют использовать подобные решения для создания высокоэффективного магнитного "плаща-невидимки". Это, в свою очередь, может быть использовано для создания устройств, которые должны функционировать в условиях присутствия сильных переменных магнитных полей, или устройств, позволяющих придавать магнитным полям заданную сложную форму.

<< Назад: Искусственные эмбрионы, вызывающие беременность 04.05.2018

>> Вперед: Оптический диод 03.05.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Система оповещения о приближении акул 10.08.2020

Все живые существа во время своего биологического цикла жизни, так или иначе отдают частички своей ДНК в окружающую среду - в особенности этот процесс легко проследить в водной среде, где множество подводных обитателей распространяют свою ДНК посредством экскрементов, частичек кожи или других биологических тканей. Данная разновидность ДНК называется еДНК. Объединенная команда специалистов из нескольких университетов США решила воспользоваться данной еДНК для составления специальной системы оп ...>>

Превращение обычного материала в магнит 10.08.2020

Ферромагнетизм - это явление, возникающее в материале, когда большинство электронов его атомов вращаются в одном направлении. У немагнитных материалов противоположно направленные спины электронов обычно нейтрализуют друг друга, уничтожая магнитное поле. В мире существует не так много веществ, которые изначально проявляют ферромагнитные свойства. Наиболее распространенные из них нам хорошо известны: это железо, кобальт и никель, а также их сплавы. Вот почему при создании электронных устройств ...>>

Сверхзвуковой самолет Virgin Galactic 09.08.2020

Компания Virgin Galactic представила проект предлагаемого сверхзвукового реактивного самолета, который отличается высокой скоростью полета. Компания утверждает, что окончательная версия самолета может перевозить от 9 до 19 пассажиров и достигать скорости 3 Маха (около 3700 км/ч). Основным направлением деятельности Virgin Galactic является бизнес в области космического туризма. Компания намерена выводить на орбиту Земли туристов, которые согласны будут заплатить немалые деньги ($250 тыс.) за н ...>>

Скоростная зарядка Qualcomm Quick Charge 5 09.08.2020

Компания Qualcomm создала скоростную зарядку для смартфонов Quick Charge 5. Стандарт Quick Charge 5 предлагает зарядить аккумулятор смартфона с нуля до 50 процентов за пять минут. По оценке компании, если уровень заряда составляет менее 50 процентов, то он будет увеличиваться примерно на один процент каждые шесть секунд. Qualcomm называет новый протокол зарядки "самым быстрым в мире коммерческим решением для смартфонов". Инженеры компании тестировали новый стандарт на девайсах с двухэлемен ...>>

Переработка одноразовых масок в топливо 08.08.2020

Карантинные меры, связанные с пандемией коронавируса, показали миру, как сильно человек влияет на окружающую среду. Однако наряду с положительными изменениями, уменьшением шума, очищением воды и воздуха, наша планета столкнулась и с негативными последствиями. А именно с огромным количеством отходов средств индивидуальной защиты (СИЗ). Теперь ученые из Университета нефтяных и энергетических исследований в Индии, говорят, что пластик из СИЗ может быть преобразован в возобновляемое топливо. Ученые ...>>

Случайная новость из Архива

Революционное гибридное реле 26.11.2012

Специалисты компании ABB решили задачу, над которой инженеры бьются уже сотню лет. Речь идет о силовом реле, способном управлять мощными высоковольтными линиями электропередач. Возможно, кому-то это открытие покажется узкоспециальным, однако подобное реле имеет большое значение и в некоторой степени повлияет на жизнь миллиардов людей. Сегодня возобновляемые источники энергии получают все большее распространение. Однако они имеют серьезные недостатки: ветряки и солнечные панели могут находиться далеко от потребителя и при этом выдают разную мощность в зависимости от времени суток и погодных условий. Высокоэффективные линии электропередач постоянного должны помочь решить проблему интеграции "зеленых" источников энергии в обычные электросети.

Компания ABB разработала быстрое и эффективное автоматическое высоковольтное реле постоянного тока. Реле способно за 5 миллисекунд остановить и перенаправить огромное количество энергии, равное всей выходной мощности АЭС. Это позволяет сглаживать пики потребления и производства энергии, отключать аварийные участки электросети и сохранять работоспособность всей системы энергоснабжения. Сегодня в случае серьезной аварии от энергоснабжения отключаются целые регионы.

Несмотря на кажущуюся простоту такого устройства, создать его не удавалось 100 лет. Механические переключатели не подходят - они работают слишком медленно. Силовая электроника на основе транзисторов, может решить эту проблему, но такие реле невероятно дороги и распространение не получили. Специалисты ABB объединили достоинства двух систем и создали гибридное реле на основе механики и электроники. При высочайшей эффективности новое устройство гораздо дешевле чисто электронных систем.

Новое реле позволит эффективно интегрировать в национальные электросистемы такие перспективные источники энергии, как солнечные панели и ветроэлектростанции. Кроме того, до сих пор сохраняется проблема использования в одной электросети переменного и постоянного тока. В наших домах в электросети присутствует удобный для использования переменный ток, который, однако, неэффективен при передаче на большие расстояния. Линии передачи постоянного тока давно используются для передачи электроэнергии на большие расстояния и с мощных источников энергии, например, гидроэлектростанций.

Однако без соответствующих быстродействующих надежных реле создание крупных безопасных надежных линий электропередач постоянного тока является сложной задачей. В настоящее время специалисты ABB работают над созданием алгоритма управления новым реле, который позволит повысить безопасность и надежность функционирования сложных энергосистем с множеством различных источников энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

Бесплатная техническая документация для любителей и профессионалов