DSpace at VNU: Nghiên cứu, chế tạo sensor đo từ trường trái đất 2D, 3D dựa trên vật liệu từ - điện cấu trúc micro – nano

Theo định hướng nghiên cứu gắn với xu thế phát triển trên, trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành chế tạo và nghiên cứu sensor đo từ trường trái sử dụng vật liệu multiferroics tổ hợp

Nghiên cứu, chế tạo sensor đo từ trường trái đất 2D, 3D dựa trên vật liệu từ - điện cấu trúc

micro – nano Nguyễn Thị Ngọc

Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Vật liệu và linh kiện nano Người hướng dẫn: TS Đỗ Thị Hương Giang

Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Chế tạo vật liệu multiferrroics tổ hợp băng từ metglas/áp điện PZT và

nghiên cứu các tính chất từ, điện và tính chất tổ hợp từ-điện của vật liệu Chế tạo sensor đo từ trường trái đất dạng 1D sử dụng vật liệu tổ hợp chế tạo được và khảo sát các thông số hoạt động đặc trưng của sensor và đánh giá khả năng hoạt động của sensor trong việc đo đạc từ trường trái đất Phát triển sensor 1D thành các sensor 2D, 3D bằng cách tích hợp gồm nhiều sensor đơn theo cấu hình trực giao cho phép xác định đồng thời cả độ lớn và góc định hướng của từ trường trái đất tại một vị trí bất kỳ trong không gian Đề xuất một số khả năng ứng dụng của sensor trong lĩnh vực vệ

tinh, vũ trụ

Keywords: Vật liệu điện; Chế tạo sensor; Công nghệ Nano; Cấu trúc Micro nano Content

MỞ ĐẦU

Cường độ và hướng của từ trường trái đất là khác nhau phụ thuộc vào vị trí địa lý Đây

là một trong các đặc điểm quan trọng được sử dụng để định vị toàn cầu Tuy nhiên, do cường

độ của từ trường trái đất rất yếu (~10-4

tesla) nên cần phải có các thiết bị có độ nhạy rất cao để

có phát hiện và xác định được

Với xu thế phát triển hiện nay là tìm ra các vật liệu mới, hiệu ứng mới thay thế các vật liệu truyền thống với tiêu chí là kết hợp được càng nhiều thế mạnh của các vật liệu và hiệu ứng truyền thống đồng thời khắc phục các yếu điểm của chúng Trong hoàn cảnh đó, vật liệu multiferroics được coi là cứu cánh của công nghệ thông tin thế kỉ 21 Multiferroics là vật liệu lưỡng pha sắt từ - sắt điện với sự tồn tại đồng thời của cả tính chất từ và tính chất điện được

gọi là hiệu ứng từ-điện Đây là hiệu ứng vật liệu bị phân cực điện (PE) dưới tác dụng của từ

trường ngoài (H) hay ngược lại, vật liệu bị từ hóa (M) dưới tác dụng của điện trường (E)

Theo định hướng nghiên cứu gắn với xu thế phát triển trên, trong luận văn này, chúng tôi đã tiến hành chế tạo và nghiên cứu sensor đo từ trường trái sử dụng vật liệu multiferroics

tổ hợp của vật liệu từ giảo siêu mềm Fe76,8Ni1,2B13,2Si8,8 dạng băng từ (Ni-based Metglas) với vật liệu gốm áp điện dạng tấm Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) có hệ số điện-cơ lớn Kết quả nghiên cứu của luận văn được trông đợi sẽ chế tạo thành công sensor đo từ trường với độ nhạy cao và độ phân giải lớn trong vùng nanô-tesla (nT) cho phép hướng đến các ứng dụng để đo đạc và tính toán được từ trường trái đất

Với hướng nghiên cứu này, các nội dung nghiên cứu được thực hiện trong luận văn này bao gồm cụ thể như sau:

- Chế tạo vật liệu multiferrroics tổ hợp băng từ metglas/áp điện PZT và nghiên cứu các tính chất từ, điện và tính chất tổ hợp từ-điện của vật liệu

- Chế tạo sensor đo từ trường trái đất dạng 1D sử dụng vật liệu tổ hợp chế tạo được

và khảo sát các thông số hoạt động đặc trưng của sensor và đánh giá khả năng hoạt động của sensor trong việc đo đạc từ trường trái đất

- Phát triển sensor 1D thành các sensor 2D, 3D bằng cách tích hợp gồm nhiều sensor đơn theo cấu hình trực giao cho phép xác định đồng thời cả độ lớn và góc định hướng của từ trường trái đất tại một vị trí bất kỳ trong không gian

- Đề xuất một số khả năng ứng dụng của sensor trong lĩnh vực vệ tinh, vũ trụ

TỔNG QUAN

Từ trường trái đất

Nguồn gốc của từ trường

Năm 1940, một số nhà vật lý đã đưa ra giả thuyết "dynamo" để giải thích nguồn gốc từ trường của trái đất Theo thuyết này thì từ trường Trái đất chủ yếu được hình thành từ các dòng chất lỏng đối lưu trong lòng của trái đất ở độ sâu trên 3000 km Từ trường xuất hiện trong lòng trái đất

Hình dạng của từ trường cũng giống như từ trường của một thỏi nam châm Từ trường

đi ra từ bán cầu nam và đi vào phía bán cầu bắc của trái đất Hai nơi này được gọi là cực từ

Nó không trùng với cực nam và cực bắc địa lý mà cách nhau vài trăm cây số Từ trường mà trái đất sinh ra gần giống mô hình của một lưỡng cực từ nghiêng một góc 11.5°so với trục

quay (xem Error! Reference source not found.)

Vai trò của từ trường trái đất

Từ trường trái đất tuy khá nhỏ nhưng lại không thể thiếu Nó đóng vai trò như một tấm màn chắn trái đất khỏi các hạt tích điện – gió mặt trời và bảo vệ mọi sự sống trên hành tinh trước các hiệu ứng có hại của bức xạ vũ trụ Từ trường cản gió mặt trời và dẫn nó đi vòng qua trái đất Nếu không có từ trường, chúng ta sẽ không ngừng bị các vật chất độc hại tấn công và cuộc sống không thể duy trì trên Trái đất

Các đặc trưng của từ trường trái đất

Cường độ của từ trường trái đất

Từ trường trái đất có độ lớn và hướng khác nhau tại các vị trí khác nhau Cường độ của từ trường lớn nhất tại các cực từ và yếu hơn ở gần đường xích đạo Độ lớn của nó vào khoảng nanoteslas (nT) hoặc gauss, với 1 gauss = 100.000 nT Nó dao động trong khoảng từ 25.000 đến 65.000 nT (hay từ 0,25 đến 0,65 Gauss) [12]

Hướng của từ trường trái đất

Từ trường của trái đất có các đường sức từ của trái đất vẽ ra trong không gian đi ra từ cực Nam địa lý và đi vào cực Bắc địa lý Ở đây, Trái Đất có 2 cực địa từ, không trùng với 2 cực địa lý Cực Bắc từ có toạ độ 70° Vĩ Bắc Và 96° Kinh Tây, trên lãnh thổ Canada, cách cực Bắc địa lý 800 km Cực Nam từ có toạ độ 73° Vĩ Nam và 156° Kinh Đông ở vùng Nam cực, cách cực Nam địa lý 1000 km Trục từ trường tạo với trục trái đất một góc 11° Các từ cực thường có vị trí không ổn định và có thể đảo ngược theo chu kỳ Do đó bản đồ địa từ cũng phải thường xuyên điều chỉnh (5 năm một lần)

Cách xác định từ trường trái đất

Tại bất kỳ vị trí nào, từ trường trái đất cũng có thể được biểu diễn bởi một vector 3

thành phần trong không gian 3 chiều (Hx, Hy, Hz) Trên Error! Reference source not found

là tọa độ tham chiếu cho phép xác định hướng của từ trường trái đất Trong đó, trục X hướng

về phía Bắc từ, trục Y hướng về phía Đông và trục Z hướng vào tâm trái đất Đây là hệ tọa độ tham chiếu chuẩn quốc tế hướng về tâm trái đất (North-East-Center)

Các loại sensor đo từ trường phổ biến

Sensor flux-gate

Sensor dựa trên hiệu ứng Hall

Sensor dựa trên hiệu ứng từ – điện trở

Ứng dụng của sensor đo từ trường trái đất

Sensor đo từ trường trái đất thế hệ mới dựa trên hiệu ứng từ-điện

Hiệu ứng từ-điện

Hiệu ứng từ - điện là hiệu ứng tổ hợp của hai hiệu ứng từ giảo và áp điện Hiệu ứng

từ-điện được chia thành hiệu ứng từ điện thuận (direct magnetoelectric effect) và hiệu ứng từ

điện nghịch (converse magnetoelectric effect) (Error! Reference source not found.), trong

đó hiệu ứng thuận là hiệu ứng vật liệu bị thay đổi độ phân cực điện (P) khi đặt trong từ

trường ngoài (H), và ngược lại hiệu ứng nghịch là hiệu ứng mô men từ của vật liệu bị thay đổi

(M) khi chịu tác dụng của điện trường ngoài (E) [17] Hiệu ứng này thường được quan sát

thấy trên các vật liệu có tồn tại đồng thời cả 2 pha sắt từ và sắt điện Trên Error! Reference

source not found là hình biểu diễn đơn giản đặc trưng cho mối liên hệ giữa từ và điện của cả

hai hiệu ứng từ-điện thuận và nghịch

Cơ chế của hiệu ứng từ-điện thuận được giải thích là do khi vật liệu chịu tác dụng của

một từ trường ngoài H, pha sắt từ (do hiệu ứng từ giảo) sẽ bị biến dạng sinh ra ứng suất tác

dụng lên pha áp điện Do hiệu ứng áp điện, độ phân cực điện bên trong vật liệu này sẽ bị thay đổi và do đó trên hai mặt đối diện của vật liệu sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu nhau như

quan sát thây trên Error! Reference source not found.a Hiệu ứng từ điện thuận được đặc

trưng bởi hệ số từ điện:E = dE/dH

Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng từ-điện thuận

Như đã trình bày trong phần về nguyên lý hoạt động của hiệu ứng từ-điện thuận, đối

với vật liệu tổ hợp dạng tấm gồm hai lớp, khi có mặt từ trường ngoài không đổi (HDC) chỉ có lớp có từ giảo (sắt từ) bị biến dạng còn lớp áp điện (sắt điện) thì không chịu ảnh hưởng bởi từ trường này Do có sự liên kết cơ học giữa hai lớp nên biến dạng trên vật liệu tổ hợp sẽ được

quan sát là biến dạng uốn cong (xem Error! Reference source not found.) và ứng suất được

sinh ra cũng là một ứng suất không đổi (ứng suất tĩnh) (σDC) Sự có mặt của ứng suất này sẽ

làm xuất hiện trên 2 mặt đối diện của tấm áp điện lượng điện tích cảm ứng không đổi (QDC) Lúc này tấm áp điện đóng vai trò như một tụ điện với lượng điện tích không được duy trì mãi

mà sẽ bị suy giảm rất nhanh sau một hằng số thời gian (τ) do xảy ra hiện tượng phóng điện

khi kết nối với các thiết bị đo đạc Để duy trì được lượng điện tích này, trong đo đạc thực

nghiệm, một từ trường xoay chiều (hac) kích thích được sử dụng để tạo ra các ứng suất dạng

dao động (σac) tác dụng lên pha áp điện Sự có mặt của ứng suất này sẽ tạo ra điện lượng biến

thiên (qac) trên tấm áp điện và việc đo đạc có thể dễ dàng được thực hiện thông qua việc đo điện áp xoay chiều lối ra trên tấm vật liệu áp điện [17]

Sensor đo từ trường dựa trên vật liệu tổ hợp Metglas/PZT

Các nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp các băng từ siêu mềm metglas có pha tạp Ni với thành phần Fe76.8Ni1.2B13.2Si8.8 (Metglas pha Ni) với pha sắt điện là gốm áp điện dạng tấm Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) có hệ số điện-cơ lớn có thể cho hiệu ứng từ-điện lớn 22000 mV/cmOe trong từ trường rất nhỏ (~5 Oe) [17] Hiệu ứng thu được này có thể so sánh được với các kết quả tốt nhất hiện nay được công bố trên thế giới trên các vật liệu tổ hợp dạng này Chính vì vậy, trong luận văn này, chúng tôi tiếp tục các nghiên cứu trên vật liệu tổ hợp Metglas/PZT triển khai cho ứng dụng chế tạo sensor đo được

từ trường trái đất với mong đợi sẽ chế tạo thành công sensor mang thương hiệu Việt Nam có

độ nhạy và độ phân giải cao đáp ứng yêu cầu ứng dụng đo từ trường trái đất có thể so sánh được với các cảm biến thương phẩm đang được sử dụng hiện nay

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Chế tạo vật liệu tổ hợp Metglas/PZT

Vật liệu multiferroics tổ hợp sử dụng trong luận văn được chế tạo bằng phương pháp kết dính với cấu hình gồm hai tấm băng từ Metglas 2650SC được gắn trên hai mặt của tấm áp điện dày 0,5 mm hình chữ nhật 151 mm Mẫu sau khi chế tạo được gắn điện cực lên hai mặt của tấm áp điện đã được phân cực theo phương vuông góc với mặt phẳng tấm

Chế tạo sensor 1D, 2D và 3D

Khảo sát các thông số làm việc của sensor

Cường độ từ trường xoay chiều và tần số cộng hưởng của sensor là hai thông số quan

trọng của sensor Ở đây, để tạo ra từ trường xoay chiều hac = h sin(2ft), chúng tôi sử dụng

bộ khếch đại lock-in (7265 DSP Lock-in Amplifier) đóng vai trò như một nguồn nuôi xoay chiều cấp dòng cho cuộn dây solenoid của sensor

Hệ đo khảo sát tín hiệu của sensor phụ thuộc vào cường độ từ trường

Quy luật thay đổi của điện áp lối ra của sensor vào từ trường một chiều được khảo sát

dựa trên nguyên lý đo hiệu ứng từ-điện Error! Reference source not found là sơ đồ minh

họa hệ đo khảo sát tín hiệu của sensor phụ thuộc vào cường độ từ trường

Hệ đo khảo sát tín hiệu của sensor phụ thuộc vào góc định hướng

Để khảo sát khả năng sử dụng sensor đo góc định hướng của từ trường trong luận văn này, chúng tôi chế tạo hệ thống mâm quay trong không gian 3 chiều kết hợp hai mặt phẳng

quay cho phép quay đồng thời trong hai mặt phẳng nằm ngang và vuông góc Trên Error!

Reference source not found là ảnh chụp hệ thống mâm quay kết hợp được chế tạo bằng vật

liệu Mika không từ có vạch chia góc trong cả hai mặt phẳng với góc quay thay đổi từ 0 đến 360° với độ chia nhỏ nhất 0.25°

Một số phép đo khảo sát tính chất của băng từ Metglas

Ngoài các phương pháp thực nghiệm bao gồm chế tạo và đo đạc khảo sát tính chất, đặc trưng của sensor được trình bày ở trên, trong luận văn này, một số các phép đo khác được thực hiện để nghiên cứu tính chất từ, điện và tính chất bề mặt của vật liệu cũng đã khảo sát sử dụng hệ đo từ kế mẫu rung VSM và kính hiển vi điển tử quét SEM

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tính chất từ của băng từ Metglas

Tính chất từ của băng từ Metglas đã được nghiên cứu thông qua phép đo đường cong

từ hóa Trên Error! Reference source not found biểu diễn đường cong từ hóa (Error!

Reference source not found.a) và độ cảm từ (Error! Reference source not found.b) được

đo trên các mẫu băng từ có tỉ số kích thước r = L/W khác nhau

Nhìn vào đường cong này ta thấy rất rõ tính chất từ mềm tăng mạnh với sự tăng lên

của tỉ số L/W Tất cả các mẫu băng từ này đều cho độ cảm từ rất mạnh ở từ trường xung

quanh 0 Oe Đây chính là thế mạnh của băng từ dạng này khi khai thác ứng dụng với dải đo vùng từ trường trái đất (< 1 Oe)

Trên Error! Reference source not found là đường cong từ hóa đo trên băng từ

Metglas có kích thước 15×1 mm theo ba phương khác nhau: nằm trong mặt phẳng băng, song song và vuông góc với chiều dài mẫu và vuông góc với mặt phẳng băng từ

Sensor đo từ trường trái đất một chiều (1D) dựa trên hiệu ứng từ-điện

Khảo sát tần số làm việc của sensor

Khảo sát sự phụ thuộc của hiệu điện thế lối ra thu được phụ thuộc vào tần số từ trường xoay kích thích được nuôi bởi cuộn solenoid đã được thực hiện trên các sensor 1D khác nhau

Phép đo được thực hiện tại từ trường một chiều cố định HDC = 2 Oe trong suốt quá trình quét

tần số Trên Error! Reference source not found là đường cong sự thay đổi của hệ số từ-điện

αE (= VME/tPZT/hac) thay đổi theo tần số quét trong dải từ trường từ 0 đến 180 kHz

Các kết quả tần số cộng hưởng và hệ số phẩm chất tính toán áp dụng cho từng sensor

được đưa ra trên Error! Not a valid bookmark self-reference Ta thấy, các sensor 1D có hệ

số phẩm chất khoảng 1.5%, tần số cộng hưởng là 99.55, 100.13 và 100.18 KHz tương ứng

cho sensor S1, S2 và S3

Sự phụ thuộc tín hiệu sensor 1D vào cường độ từ trường

Trên Error! Reference source not found là đường cong sự phụ thuộc tín hiệu lối ra

của sensor 1D vào cường độ từ trường một chiều đo trong dải từ trường từ -30 Oe đến 30 Oe tác dụng theo phương song song với trục sensor (song song với chiều dài của mẫu)

Phép đo trong vùng từ trường thấp xung quanh vùng từ trường trái đất (~ 0.6 Oe) được

thực hiện trên sensor (Error! Reference source not found.) cho thấy trong vùng này, tín hiệu

sensor thay đổi tuyến tính với từ trường với độ dốc k = 653,215 mV/Oe Đây cũng chính là hệ

số chuyển đổi (hệ số chuẩn hóa) khi sử dụng sensor đo từ trường

Để đánh giá độ phân giải của sensor từ phép đo thực nghiệm, chúng tôi tiến hành khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu sensor trong dải từ trường nhỏ từ 0 đến 20 μOe

Sự phụ thuộc tín hiệu sensor 1D vào định hướng của từ trường trái đất

Sự phụ thuộc tín hiệu sensor vào góc định hướng giữa trục sensor với từ trường trái đất đã được khảo sát khi cho sensor quay trong mặt phẳng nằm ngang theo chiều kim đồng hồ

từ υ = 0° đến 360° Phép đo được thực hiện tại nơi cách các nguồn phát từ trường và các vật

có tính chất sắt từ khoảng 1 m để đảm bảo tại vị trí đo chỉ có ảnh hưởng của từ trường trái đất

Trên Error! Reference source not found là đường cong sự phụ thuộc góc của sensor

thu được Nhìn vào kết quả thu được ta thấy, tín hiệu lối ra phụ thuộc tuần hoàn theo quy luật

hàm V = V0.cosυ Hiệu điện thế lối ra đạt giá trị lớn nhất V0 = 260.9 mV khi trục sensor song song (tức là  = 0°) và biến mất khi trục sensor vuông góc (tức là  = 90°, 270°) với cực Bắc

từ của Trái đất Giá trị cực đại của sensor tại hướng đo ỏ góc phương vị không ( = 0°), sử

dụng hệ số chuẩn hóa k = 653.215 mV/Oe xác định được ở trên, cường độ từ trường trái đất

nằm trong mặt phẳng nằm ngang tại phòng thí nghiệm nơi tiến hành phép đo (Cầu Giấy, Hà Nội) cho ta giá trị 0,3994 Oe

Theo nguyên lý hoạt động của sensor, do vật liệu băng từ sử dụng có dị hướng từ đơn trục nên khi từ trường ngoài rất nhỏ, thì chỉ có thành phần từ trường nào tác dụng dọc theo trục sensor (trục từ hóa dễ) mới có khả năng từ hóa băng từ và do đó có khả năng gây ra biến dạng từ giảo Nói khác đi, trong trường hợp này, tín hiện lối ra của sensor chỉ xuất hiện khi có mặt thành phần từ trường hướng dọc theo trục sensor Vì vậy, tại  = 90° và 270° (trục sensor

hướng dọc theo trục Đông-Tây của trái đất), tín hiệu sensor V = 0 mV và cực đại tại  = 0°

tương ứng với toàn bộ thành phần từ trường trái đất chiếu xuống mặt phẳng trái đất (Hhorizontal) hướng theo trục sensor Ở các vị trí khác, tín hiệu sensor thu được phụ thuộc vào thành phần

hình chiếu của từ trường này lên trục sensor (~ Hhorizontal cosυ) Chính vì vậy, đường cong

thực nghiệm cho sự phù hợp tốt với qui luật hàm cosine

Để đánh giá độ nhạy theo góc của sensor, chúng tôi tiến hành đo tín hiệu lối ra khi quay sensor trong mặt phẳng nằm ngang với bước thay đổi góc quay 0.05° quả đo được đưa

ra trên Error! Reference source not found cho thấy đạt độ phân giải góc của sensor khi đo

từ trường trái đất được xác định bằng thực nghiệm lên đến 10-2 độ với độ nhạy trong dải đo từ

80 đến 90° là kφ = 3,263 mV/độ

Khảo sát tín hiệu nền (zero offset) và cách khắc phục

Khi tiến hành khảo sát sự phụ thuộc vào góc định hướng của từ trường trái đất, thực tế trên đường cong tín hiệu của sensor ta thấy sự phụ thuộc theo qui luật hàm cosine nhưng

không đối xứng xung quanh trục hoành mà bị dịch đi một giá trị khoảng 100 mV (Error!

Reference source not found.) Đây chính là phần đóng góp nền (zero offset) vào sensor Lúc

này đường cong được mô tả theo hàm dao động tuần hoàn theo góc bởi công thức:

V = Vo cosυ + Voffset (0.1)

với giá trị Voffset được xác định là khoảng cách từ trục hoành đến trục đối xứng (trung bình của đỉnh cực đại và cực tiểu) của đường cong tín hiệu

Ở đây, đối với sensor này, thế nền offset có thể được bù trừ rất đơn giản bằng cách đảo

cực nguồn nuôi cuộn dây tạo từ trường xoay chiều kích thích Trên Error! Reference source

not found.a là đường cong tín hiệu được thực hiện trong hai trường hợp trước và sau khi đảo

cực (đảo pha) của nguồn nuôi xoay chiều

Sensor đo từ trường trái đất 2D dựa trên hiệu ứng từ-điện

Xác định hệ số chuẩn hóa của sensor 2D

Trên Error! Reference source not found là đường cong sự phụ thuộc tín hiệu lối ra

trên từng sensor đơn trong sensor 2D vào cường độ từ trường một chiều đo trong dải từ trường từ -25 Oe đến 25 Oe tác dụng theo phương song song với trục của mỗi sensor (song song với chiều dài của mẫu) Đường cong này có xu hướng thay đổi tương tự với đường cong

thu được trên sensor 1D như đã đưa ra trên Error! Reference source not found với qui luật

phụ thuộc đã được giải thích chi tiết trong phần 0

Trong vùng thay đổi tuyến tính ở từ trường thấp nằm trong dải đo của từ trường trái

đất (từ -0.6 đến 0.6 Oe) (Error! Reference source not found.), đường cong thực nghiệm cho

thấy các sensor đơn này tuyến tính với từ trường ngoài có độ dốc tương ứng với hệ số chuyển đổi k1 = 308,2 và k2 = 310,7 mV/Oe với độ phân giải từ trường 3×10-4 Oe tương ứng cho các

Khảo sát khả năng đo từ cường độ trường trái đất và góc định hướng trong mặt phẳng của sensor 2D

Hệ tham chiếu được chọn trong trường hợp này có trục XE hướng theo cực Bắc từ, trục

YE hướng về phía Đông và trục ZE hướng tâm trái đất Ở đây, góc phương vị được định nghĩa

là góc trong mặt phẳng ngang quay theo chiều kim đồng hồ từ trục XE tới S1 Tín hiệu lối ra

trong trường hợp này đã được bù trừ nền offset Trên Error! Reference source not found

biểu diễn đường cong sự phụ thuộc của tín hiệu V1 và V2 tương ứng với S1 và S2 vào góc phương vị được biểu diễn trong hệ tọa độ Decac và tọa độ cực

Các từ trường thành phần H1 và H2 nhận được tương ứng từ S1 và S2 được biểu diễn

trong hệ tọa độ Polar (xem Error! Reference source not found.b) Trên hình vẽ ta thấy các

số liệu phân bố trên một đường tròn khá hoàn hảo Theo bố trí cấu hình 2 sensor trực giao, ta

có thể tính được cường độ của từ trường trái đất trong mặt phẳng ngang theo phương trình:

1 2

xy

   

      

với

1 1 1

2 2 2

V H k V H k

 





 



(0.3)

Từ các số liệu thực nghiệm và kết quả tính toán sử dụng công thức 3.5 chỉ cho ta cường độ của từ trường trái đất trong mặt phẳng ngang tại phòng thí nghiệm là 0.3994 Oe Kết quả này giống với kết quả thu được khi sử dụng sensor 1D được đưa ra trong phần 0

Ở đây, lấy trục sensor S1 làm mốc, ta có thể tính toán góc phương vị sử dụng các thành

phần H1 và H2 thu được từ thực nghiệm sử dụng mối liên hệ:

2

1

H