Magnetometrien kalibrointijärjestelmä

Ilmatieteen laitoksessa kalibroidaan erilaisiin sovelluksiin, muun muassa satelliitteihin, tutkimukseen, kartoitukseen ja sotilaskäyttöön, tarkoitettuja magnetometreja. Kalibroinnit tehdään Nurmijärven geofysiikan observatoriossa.

Nurmijärven geofysiikan observatoriossa on alumiinirunkoinen ja kuparilangalla käämitty kelajärjestelmä, jonka keskelle voidaan luoda halutun suuntainen ja suuruinen magneettikenttä. Kukin komponentti koostuu neljästä neliönmuotoisesta kelasta. Kelojen sivujen pituudet ovat 1,6 ja 2,2 metrin välillä. Kelan keskellä keinotekoinen magneettikenttä on vakio 0,001 % -tarkkuudella tilavuudessa, jonka halkaisija on noin 20 cm. Komponenttien suunnat ovat kohtisuorassa alle puolen kaariminuutin tarkkuudella.

Kelajärjestelmän magneettiset suunnat ja kelavakiot mitataan säännöllisin väliajoin. Suunnat mitataan observatorion DI-teodoliitilla. Siinä ei-magneettisen teodoliitin kaukoputkeen on kiinnitetty fluxgate-anturi. Kelavakiot mitataan protonimagnetometrilla, joka mittaa kokonaiskenttää. Kelavakiot ovat 42,402; 48,274 ja 36,970 nT/mA. Kelavakioiden lämpötilariippuvuudet ovat noin 20 ppm/°C.

Magnetometrien kalibrointeja varten on automaattinen ohjaus- ja mittausjärjestelmä. Sen keskeisiä osia ovat mm. erikoisvastukset, joiden yli sähkövirta mitataan. Ohjelmisto antaa kalibrointituloksen välittömästi mittauksen jälkeen. Magnetometrin ulostulo voi olla analoginen tai digitaalinen.

Kalibroitavan magnetometrin anturia voidaan lämmittää tai jäähdyttää erityisesssä laatikossa, joka voidaan sijoittaa kelajärjestelmän sisälle. Lämmitystä ohjataan samalla ohjelmistolla kuin varsinaista kalibrointia. Jäähdystystä varten laatikkoon laitetaan hiilidioksidijäätä.

Erityisesti satelliittimagnetometreja varten on optinen suuntaus, jolla magnetometrin magneettisten ja mekaanisten suuntien väliset kulmat mitataan ±0,03 asteen tarkkuudella. Suuntaus tehdään laser-säteen avulla. Sen lähde on 60 metrin päässä magnetometrin anturista ja magnetometrin anturiin kiinnitetystä peilistä heijastunut säde säädetään palaamaan laser-lähdettä kantavaan teodoliittiin.

Kelajärjestelmä on rakennettu 1986. Magnetometri perustuu julkaisuun Alldred ja Scollar: Square cross-section coils for the production of uniform magnetic fields, J.Sci.Instrum. 44, 755, 1967.

29.11.2011

Pellon magnetometriasema. Etualalla absoluuttipiste, jonka merkkinä on maahan valettu betonilevy. Levylle on pystytetty teodoliitti, jota käytetään magneettikentän tarkan suunnan määritykseen absoluuttimittausta tehtäessä. Taempana mittalaitekoju.
Kuva: Tiera Laitinen.

 

Katso myös: