ES2339622B1 - Method and device for measurement of magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material. - Google Patents

Method and device for measurement of magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material.

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ES2339622B1
ES2339622B1 ES200701467A ES200701467A ES2339622B1 ES 2339622 B1 ES2339622 B1 ES 2339622B1 ES 200701467 A ES200701467 A ES 200701467A ES 200701467 A ES200701467 A ES 200701467A ES 2339622 B1 ES2339622 B1 ES 2339622B1
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Marina Diaz Michelena
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Irene Lucas Del Pozo
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Abstract

Método y dispositivo para la medición de gradiente magnético y susceptibilidad magnética de un material. Method and device for measurement of magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material.
La invención se refiere a un método ya un dispositivo para la medición del gradiente magnético y/o susceptibilidad magnética de un material. The invention relates to a method and a device for measuring the magnetic gradient and / or magnetic susceptibility of a material. Un material magnéticamente duro está fijado solidariamente a un elemento vibrante, y mediante cualquier técnica conocida se hace vibrar el conjunto a la frecuencia de resonancia o sus harmónicos y se miden las variaciones de frecuencia, fase o amplitud que se producen cuando un gradiente externo actúa sobre el material magnéticamente duro. A magnetically hard material is integrally fixed to a vibrating element, and by any known technique is set at the resonance frequency or its harmonics vibrate and frequency variations, amplitude or phase that are produced are measured when an external gradient acts on magnetically hard material.

Description

Método y dispositivo para la medición de gradiente magnético y susceptibilidad magnética de un material. Method and device for measurement of magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material.

Objeto de la invención OBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un dispositivo ya un método para la medición del gradiente magnético. The present invention relates to a device and method for measuring the magnetic gradient.

El dispositivo propuesto puede trabajar también como susceptómetro, puesto que puede medir el gradiente de campo magnético producido por un material magnético imanado situado cerca del sistema. The proposed device can also work as susceptometer, since it can measure the magnetic field gradient produced by a magnetized magnetic material located near the system.

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Antecedentes de la invención BACKGROUND OF THE INVENTION

La medida del gradiente magnético es importante en muchos ámbitos científicos tales como aplicaciones médicas (medida de actividad neuronal), geológicas (yacimientos y prospecciones) o militares (detección de minas antipersonas). The measurement of magnetic gradient is important in many scientific fields such as medical applications (measurement of neuronal activity), geological (deposits and prospecting) or military (detection of landmines). Han sido varias las técnicas utilizadas para este tipo de medidas. There have been several techniques used for such measures. Para valores muy bajos de gradiente se han propuesto medidores basados en magnetómetros SQUID (superconducting quantum interference devices). For very low gradient values ​​have been proposed SQUID magnetometers based meters (superconducting quantum interference devices). Sin embargo estos presentan la desventaja de trabajar a temperaturas criogénicas, por lo que el sistema resultante es muy complejo. However these have the disadvantage of working at cryogenic temperatures, so that the resulting system is very complex.

También se han propuesto medidas de gradiente magnético utilizando fluxgates, fibras ópticas unidas a materiales magnetostrictivos o recubiertas parcialmente con ellos, magnetómetros con núcleos de material magnetostrictivo, etc. have also been proposed measures magnetic gradient using fluxgates, optical fibers attached to magnetostrictive materials or partially coated therewith, magnetometers cores magnetostrictive material, etc. En todos los casos la medida se basa en la diferencia de campo magnético en las posiciones de los magnetómetros separados físicamente. In all cases the measure is based on the difference in magnetic field at the positions of the physically separated magnetometers. Esto hace que la medida lleve implícita un error en la determinación del gradiente. This makes the lead as implied an error in determining the gradient.

Se han sugerido medidores de gradiente con un solo elemento transductor. They have been suggested gradient meters with a single transducer element. En este caso se utiliza un sistema resonante al que se añade un material magnéticamente blando que se imana con una frecuencia que coincide con la de resonancia del sistema. In this case a resonant system to a soft magnetic material magnetized with a frequency that matches the resonance system is added is used. Sin embargo presenta varios inconvenientes. However several drawbacks. El primero es que necesita un sistema de control de campos magnéticos uniformes puesto que, en caso de no tenerlo, la muestra magnéticamente blanda podría imanarse de forma incontrolada. The first is that needs a control system uniform magnetic fields because, in case of not having the soft magnetic magnetized sample could uncontrollably. Este sistema de control puede hacerse inviable si el valor del campo magnético del entorno es alto. This control system may be unworkable if the value of the magnetic field of the environment is high. Además, la imanación del material de forma sinusoidal no es trivial si tenemos en cuenta la histéresis del proceso. In addition, the magnetization of the material sinusoidal form is not trivial if we consider the hysteresis of the process.

Algunas patentes conocidas relacionadas con este sector de la técnica son: EP0773449, US2003222649, Some known patents related to this technical field are: EP0773449, US2003222649,
US4549135, y US4918371. US4549135, and US4918371.

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Descripción de la invención DESCRIPTION OF THE INVENTION

Un medidor de gradiente magnético mide derivadas direccionales de campo magnético pero es insensible a campos magnéticos homogéneos. A magnetic gradient meter measures derived directional magnetic field but is insensitive to homogenous magnetic fields. En la presente invención se mide el gradiente magnético a través de las variaciones de la frecuencia, fase o amplitud de resonancia de un sistema compuesto por una estructura resonante tal como una lengüeta, fleje, una membrana o un muelle, sobre los que se fija solidariamente un material magnético duro. In the present invention the magnetic flux through variations in frequency, phase or amplitude of resonance of a system comprising a resonating structure such as a tab, strip, membrane or a spring, gradient is measured on which is integrally fixed a hard magnetic material.

El conjunto material duro-estructura vibrante se hace vibrar a su frecuencia de resonancia mediante la aplicación de un gradiente de campo magnético sobre el material magnético duro, producido por unos medios generadores de campo magnético, por ejemplo una serie de bobinas que actúan sobre el material magnético. The material set hard-structure vibrant vibrate at its resonance frequency is done by applying a magnetic field gradient on the hard magnetic material produced by generating means magnetic field, for example a series of coils acting on the material magnetic. La aplicación de un gradiente externo produce una fuerza sobre el material magnético que se transmite a la estructura y hace que cambie la frecuencia de resonancia, la fase y la amplitud. Applying an external gradient produces a force on the magnetic material is transmitted to the structure and causes it to change the resonance frequency, the phase and amplitude.

Una de las ventajas de la presente invención, es que no es necesario imanar el material magnético de manera alterna para conseguir que el sistema entre en resonancia. One advantage of the present invention is that it is not necessary magnetize the magnetic material alternately to bring the system into resonance.

El dispositivo objeto de la invención comprende un elemento mecánico sobre el que se fija solidariamente un imán o cualquier material magnéticamente duro, entendiendo por ello aquel material que presenta un valor constante de la imanación cuando se le somete a variaciones de campo magnético menores de 10^{-2} T. Cuando se aplica una fuerza magnética alterna a dicho material magnético el conjunto vibra y la vibración resultante, que puede ser detectada mediante cualquiera de los métodos convencionales, está relacionada con la fuerza aplicada sobre el material magnéticamente duro y, por tanto, con el gradiente magnético que genera esta fuerza y el momento del material magnéticamente duro. The device of the invention comprises a mechanical element on which is integrally fixed a magnet or magnetically hard material, being understood as the material that has a constant value of magnetization when subjected to magnetic field variations below 10 ^ {-2} T. When an alternating magnetic force to said magnetic material vibrates together and the resulting vibration, which can be detected by any of the conventional methods is applied, is related to the force applied to the magnetically hard material, and therefore, the magnetic gradient generated by this force and moment of the magnetically hard material.

Cuando en el vacío un campo magnético H actúa sobre un material magnético se produce sobre dicho material un par definido por: When the vacuum in a magnetic field H acts on a magnetic material is produced on said material a pair defined by:

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y actúa una fuerza sobre él definida por: and a force acts on it defined by:

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donde \mu_{0} es la permeabilidad magnética en el vacío, m el momento magnético del material y H el campo magnético que actúa sobre él. where \ mu {0} is the magnetic permeability in vacuum, m the magnetic moment of the material and the magnetic field H acting on it. Por lo tanto, si m es constante, sólo se ejercerá una fuerza sobre el sistema si el campo magnético H presenta variaciones espaciales en la posición del material magnéticamente duro o imán. Therefore, if m is constant, only a force on the system will be exerted if the magnetic field H has spatial variations in the position of the magnet or magnetically hard material. Desarrollando la anterior ecuación obtenemos que el valor de la fuerza es: Developing the above equation we get the value of force is:

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Por lo tanto la aplicación de un campo magnético que presente variaciones espaciales, esto es, la aplicación de un gradiente magnético llevará a que sobre el imán o material magnéticamente duro actúe una fuerza. Therefore the application of a magnetic field present spatial variations, ie applying a magnetic gradient to take on the magnet or magnetically hard material acts a force. Si suponemos que la imanación de dicho material está orientada en la dirección Z, la fuerza sobre ese material será: Assuming that the magnetization of the material is oriented in the Z direction, the strength of this material is:

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En la presente invención el material magnéticamente duro se situará de tal manera que la vibración detectada sea la producida por la fuerza ejercida en la dirección Z, esto es, In the present invention the magnetically hard material is placed such that the detected vibration is produced by the force exerted in the Z direction, that is,

5 5

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Este material magnéticamente duro o imán se fija solidariamente mediante cualquiera de las técnicas convencionales a una estructura vibrante que puede ser un muelle, una lengüeta, una membrana, etc. This magnetically hard material or magnet is integrally fixed by any of the conventional techniques to a vibrating structure may be a spring, a tab, a membrane, etc. Estas técnicas pueden ser el pegado mediante un pegamento, resina, etc. These techniques may be bonding using an adhesive, resin, etc. Alternativamente se puede realizar el crecimiento directo del material magnéticamente duro o imán sobre cualquiera de las estructuras vibrantes anteriormente mencionadas (sputtering, etc). Alternatively you can perform direct growth magnetically hard material or magnet on any of the aforementioned vibrating structures (sputtering, etc.). Otra posible técnica de fijación del material magnético duro a la estructura vibrante, puede ser mediante otro material magnético situado en la otra cara de la estructura, ya sea crecido directamente sobre la estructura vibrante o bien pegado mediante fuerza magnética al primer imán. Another possible fixing of the vibrating structure hard magnetic material technique, may be by other magnetic material located on the other side of the structure, whether grown directly on the vibrating structure or attached by magnetic force to the first magnet.

Con el fin de optimizar el movimiento producido por el gradiente magnético sobre el sistema oscilante, se hace vibrar dicho sistema a su frecuencia de resonancia mecánica oa cualquiera de sus harmónicos. In order to optimize the movement produced by the magnetic gradient on the oscillating system, that system is vibrated its mechanical resonance frequency or any of its harmonics. Para ello se utiliza excitación magnética, mediante la aplicación de un campo que puede ser nulo en el lugar donde se sitúa el material magnéticamente duro, pero con un alto gradiente en dicho punto. To this end magnetic excitation is used, by applying a field can be null in the place where the magnetically hard material is located, but with a high gradient at that point.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para la medición del momento magnético de un material, que comprende disponer un material magnético duro sobre un elemento vibrante, y aplicar un campo magnético sobre dicho material y elemento vibrante. Another aspect of the invention relates to a method for measuring the magnetic moment of a material, comprising providing a hard magnetic material on a vibrating element, and applying a magnetic field on said material and vibrating element.

Dicho campo magnético está determinado para hacer que la estructura vibrante formada por el material magnético y el elemento vibrante, vibren en la frecuencia de resonancia del conjunto o alguno de sus armónicos. Said magnetic field is determined to make the vibrating structure formed by the magnetic material and the vibrating element, vibrate at the resonance frequency of the assembly or its harmonics. En el método se mide la variación de las características de vibración de la estructura vibrante, cuando dicha estructura se ve sometida a un gradiente magnético externo producido por una muestra magnética. In the method the variation of vibration characteristics of the vibrating structure is measured when said structure is subjected to an external magnetic gradient produced by a magnetic sample.

Descripción de los dibujos DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description being made and in order to aid a better understanding of the invention's characteristics, according to a preferred practical embodiment thereof, accompanying as an integral part of said description a set of drawings where illustrative and non-limiting character, show the following:

La figura 1.- muestra un esquema general que ilustra la técnica objeto de esta invención para la medición de gradiente magnético o el momento magnético de una muestra. Figure 1 shows a general diagram illustrating the technical object of this invention for measuring magnetic gradient or the magnetic moment of a sample.

La figura 2.- muestra una representación esquemática de una realización preferente del dispositivo objeto de la invención. Figure 2 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the device of the invention. Las cruces y puntos en las bobinas denotan el sentido del campo generado. Crosses and points in the coils denote the direction of the generated field.

La figura 3.- muestra una representación similar a la anterior con el sistema de calibración. Figure 3 shows a similar to the above with the calibration system representation. Las cruces y puntos en las bobinas denotan el sentido del campo generado. Crosses and points in the coils denote the direction of the generated field.

La figura 4.- muestra una representación esquemática del dispositivo cuando se aplica sobre una muestra magnética. Figure 4 shows a schematic representation of the device when applied on a magnetic sample. Las cruces y puntos en las bobinas denotan el sentido del campo generado. Crosses and points in the coils denote the direction of the generated field.

La figura 5.- muestra una representación esquemática del dispositivo junto con un ejemplo de sistema de detección de la vibración. Figure 5.- shows a schematic representation of the device together with an example of detection system vibration. En la parte superior derecha de esta misma figura, se ha representado una vista ampliada y en planta de la fibra óptica empleada para la detección de la vibración. In the upper right part of the same figure, it is shown an enlarged plan of the optical fiber used for detecting vibration view. Al igual que en las figuras precedentes, las cruces y puntos en las bobinas denotan el sentido del campo generado. As in the preceding figures, crosses and points in the coils denote the direction of the generated field.

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Realización preferente de la invención PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

En la figura 1 se muestra un esquema general de la invención, en el que se aprecia unos medios generadores de campo magnético (1) para aplicar una excitación (2) sobre una estructura vibrante (3), que está compuesta por un material magnéticamente duro (5) y un elemento vibrante (4). In Figure 1 a general diagram of the invention in which means magnetic field generators (1) can be seen to apply excitation (2) on a vibrating structure (3) which is composed of a magnetically hard material is shown (5) and a vibrating element (4). Debido a una perturbación magnética externa (6), se produce una respuesta (7) del sistema, medida mediante unos medios de medición de variación de la vibración (8). Because an external magnetic disturbance (6), a response (7) of the system, as is produced by means of variation measuring vibration (8).

Algunos ejemplos de materiales magnéticamente duros que se pueden emplear son: SmCo o NdFeB. Examples of magnetically hard materials which can be employed are: SmCo or NdFeB.

En la figura 2 se ha representado un ejemplo práctico para llevar a la estructura vibrante (3) a su resonancia mecánica. In Figure 2 it is shown a practical example to carry the vibrating structure (3) at its mechanical resonance. Un material magnético duro (5), está unido solidariamente a un elemento vibrante (4), en este caso una membrana elástica (9), que a su vez está montada sobre un elemento fijo como puede ser un bastidor o marco (14). A hard magnetic material (5) is rigidly connected to a vibrating element (4), in this case an elastic membrane (9), which in turn is mounted on a fixed element may as be a frame or frame (14).

Para conocer la frecuencia de resonancia de la estructura vibrante, se puede hacer vibrar el conjunto mediante cualquier técnica conocida, efectuando un barrido de frecuencias para detectar el máximo de la amplitud de la señal. For the resonance frequency of the vibrating structure can vibrate the assembly by any known technique, effecting a frequency sweep to detect the maximum signal amplitude.

Los medios generadores de campo consisten en este ejemplo en una primera, segunda, tercera y cuarta bobinas (10, 11, 12,13), adecuadamente dispuestas y alimentadas para generar un campo magnético que produce un gradiente magnético alterno en el lugar donde se sitúa el material magnético duro (5). Field generating means consist in this example in a first, second, third and fourth coils (10, 11, 12,13), suitably arranged and fed to generate a magnetic field which produces an alternating magnetic gradient in the place where it is located the hard magnetic material (5). Por las bobinas (10, 11, 12, 13) se hace pasar una corriente eléctrica alterna, la cual genera un campo que es nulo en el lugar ocupado por el material magnéticamente duro o imán (5), pero que crea un alto valor pico a pico de gradiente magnético. By coils (10, 11, 12, 13) is passed an alternating electrical current, which generates a field which is zero in the place occupied by the magnetically hard material or magnet (5), but that creates a high peak value a peak magnetic gradient.

De manera más concreta, se puede considerar que la membrana elástica (9) está situada en un plano imaginario horizontal, y las bobinas están dispuestas por parejas con su eje perpendicular a dicho plano. More specifically, it can be considered that the elastic membrane (9) is located in a horizontal imaginary plane, and the coils are arranged in pairs with its axis perpendicular to said plane.

La figura 3 es una representación similar a la figura anterior, en la que interviene un sistema de calibración, formado en este caso por una espira (15) de momento magnético conocido que se sitúa en el eje del sistema, en este caso dispuesta coaxialmente con el material magnético (5), ya una distancia adecuada. Figure 3 is similar to the previous figure, in which intervenes a calibration system, formed in this case by a coil (15) of magnetic moment known which is situated in the axis of the system, in this case disposed coaxially with representation the magnetic material (5), and at a suitable distance.

La calibración del sistema puede hacerse mediante la utilización de una pequeña espira (15) por la que pasa una corriente eléctrica. The system calibration can be done using a small coil (15) by passing an electric current. Al aplicar una intensidad de corriente a la espira (15), ésta genera un campo magnético inhomogéneo que crea un gradiente de valor conocido en la posición del material magnético (5). By applying a current to the coil (15), it generates an inhomogeneous magnetic field that creates a gradient value known in the position of the magnetic material (5). Una calibración adecuada mediante la espira de corriente nos proporciona la relación entre variación de frecuencia, fase o amplitud y el gradiente magnético. Proper calibration by current loop provides the relationship between frequency variation, or amplitude and phase magnetic gradient.

El dispositivo se introduce en un apantallador de campo magnético. The device is introduced into a magnetic field shielding. Esta espira (15) se sitúa a una distancia del dispositivo tal que pueda suponerse que el campo magnético producido en el sistema es el de un dipolo magnético: This loop (15) is positioned at a distance such that the device can be assumed that the magnetic field produced in the system is a magnetic dipole:

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donde r es la distancia entre el centro de la espira y el centro del imán, m es el momento magnético de la espira y cuyo valor es m=IS , donde I es la corriente eléctrica y S el área de dicha espira. where r is the distance between the center of the coil and the magnet's center, m is the magnetic moment of the coil and whose value is m = IS where I is the electric current and S the area of said loop. Si el sistema se diseña para medir la derivada direccional en la dirección Z de imanación del imán entonces el valor de campo magnético en esa dirección viene dado por: If the system is designed to measure the directional derivative in the Z direction of magnetization of the magnet then the value of the magnetic field in this direction is given by:

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Y el gradiente producido será: And the gradient produced is:

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En caso de que la espira se situara lo suficientemente cerca del sistema como para que no sirva la aproximación dipolar, se utilizarían las ecuaciones exactas del valor del campo magnético generado por una espira que pueden encontrarse por ejemplo en la publicación E.Durand, Magnétostatique, Masson et Cie, Paris, 1968. If the loop is placed near enough to the system that does not serve the dipole approximation, the exact equations of the value of magnetic field generated by a coil that can be found for example in the publication E.Durand, Magnétostatique be used, Masson et Cie, Paris, 1968.

La figura 4 muestra el efecto de una muestra magnética (16) cerca del sistema, la cual crea un gradiente de campo magnético que modifica los parámetros de vibración del sistema. Figure 4 shows the effect of a magnetic sample (16) near the system, which creates a magnetic field gradient that modifies the vibration parameters of the system. Cuando se somete el sistema a un gradiente de campo magnético externo, distinto del creado por las bobinas, cambian la frecuencia de resonancia, la fase y también la amplitud de oscilación del sistema. When the system is subjected to a gradient, other than the coil created by external magnetic field, changing the resonant frequency, the phase and the amplitude of oscillation of the system. La medida de la variación de cualquiera de estas magnitudes puede ser usada en la detección de dicho gradiente. The measurement of the variation of any of these quantities can be used in detecting said gradient.

Si un material ferromagnético se acerca al sistema puede generar un gradiente de campo magnético similar al de un dipolo magnético, dependiendo de la relación entre su tamaño y la distancia al sistema. If a ferromagnetic material approaches the system can generate a magnetic field gradient similar to that of a magnetic dipole, depending on the relationship between the size and distance system. De este modo el sistema propuesto puede usarse también como un susceptómetro, presentando frente al magnetómetro de muestra vibrante (VSM) o al magnetómetro de gradiente alterno (AGM) la ventaja de no tener que mover la muestra durante la medida. Thus the proposed system can also be used as a susceptometer, presenting opposite the vibrating sample magnetometer (VSM) or alternating gradient magnetometer (AGM) the advantage of not having to move the sample during measurement.

El sistema de detección de la vibración del sistema puede realizarse mediante cualquiera de las técnicas conocidas hasta el momento, por ejemplo, piezoelectricidad, variaciones de capacidad eléctrica o métodos ópticos. The detection system vibration system can be by any of the techniques known so far, for example, piezoelectricity, variations of electrical capacitance or optical methods.

La figura 5 muestra uno de los posibles sistemas de detección de la vibración del sistema. 5 shows one of the possible systems vibration detection system. Sobre el eje del sistema, a una distancia apropiada del imán o material magnéticamente duro (5) o de la membrana (9) se sitúa una fibra óptica (17), formada preferentemente por uno o varios elementos adecuados para medir por procedimientos ópticos la deflexión de la estructura. On the shaft system at an appropriate distance from the magnet or magnetically hard material (5) or membrane (9) an optical fiber stands (17), preferably formed by one or more suitable elements for measuring by optical methods deflection structure. Tal y como aparece detallado en la parte superior derecha de esta figura, el método óptico de detección consiste en una disposición coaxial de fibras ópticas (17). As is detailed in the upper right part of this figure, the optical detection method consists of a coaxial arrangement of optical fibers (17). Una fibra central transmite luz hasta el elemento vibrante y las fibras laterales recogen la luz reflejada sobre su superficie. A central fiber transmits light to the vibrating element and the lateral fibers collect the reflected light on its surface. La medida de la reflexión de la superficie sin contacto y sin medios eléctricos, supone una gran ventaja respeto de otros medios convencionales como las piozorresistencias, las galdas extensiométricas, etc. Measuring the reflection surface without contact and electrical means, is a great advantage respect other conventional means such as piozorresistencias, the strain galdas, etc.

La sensibilidad del sistema dependerá del sistema vibrante usado (de sus constantes elásticas) así como de la imanación y del volumen de material magnéticamente duro que se utilice. The sensitivity of the system depends on the vibrating system used (their elastic constants) and the magnetization and the volume of magnetically hard material used.

Diversas posibilidades de realizaciones prácticas de la invención, se describen en las adjuntas reivindicaciones dependientes. Several possibilities of practical embodiments of the invention are disclosed in the attached dependent claims.

A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. In view of this description and set of figures, persons skilled in the art will understand that embodiments of the invention described can be combined in many ways within the scope of the invention. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada. The invention has been described according to preferred embodiments thereof, but the skilled person will be evident that multiple variations can be introduced in said preferred embodiments without exceeding the object of the claimed invention.

Claims (8)

  1. 1. Dispositivo para la medición del gradiente magnético, caracterizado porque comprende: 1. Device for measuring the magnetic gradient, comprising:
    una estructura vibrante formada por un elemento vibrante y un material magnético duro unido solidariamente a dicho elemento vibrante, a vibrating structure formed by a vibrating element and a hard magnetic material integrally attached to said vibrating element,
    medios generadores de un gradiente de campo magnético estando dichos medios generadores configurados para generar un gradiente de campo magnético capaz de hacer vibrar dicha estructura vibrante en su frecuencia de resonancia o alguno de sus armónicos, generating means of a magnetic field gradient generating means being configured to generate said gradient magnetic field for vibrating said vibrating structure at its resonant frequency or its harmonics,
    medios de medición de la variación de la vibración de la estructura vibrante. means for measuring the variation of the vibration of the vibrating structure.
  2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque dichos medios generadores de un gradiente de campo magnético, comprenden al menos una bobina posicionada para aplicar un gradiente de campo magnético alterno sobre la estructura vibrante. 2. Device according to claim 1 characterized in that said generating means of a magnetic field gradient, comprising at least one coil positioned to apply an alternating magnetic field gradient on the vibrating structure.
  3. 3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el elemento vibrante se selecciona entre: una lengüeta, un fleje en voladizo, una membrana flexible, o un muelle. 3. Device according to any of the preceding claims , characterized the vibrating element is selected from: a tab, a strip cantilever, a flexible membrane or a spring.
  4. 4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los medios de medición de variación de las características de vibración, se seleccionan entre: al menos una fibra óptica, elemento piezoeléctrico, o un elemento con capacidad eléctrica variable. 4. Device according to any of the preceding claims , characterized the measuring means of variation of vibration characteristics are selected from: at least one optical fiber, piezoelectric element, or an element with variable electrical capacity.
  5. 5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque los medios de medición de variación de las características de vibración comprenden un grupo de fibras ópticas alrededor de una fibra central con sus ejes paralelos. 5. Device according to any of claims 1 to 3 wherein the means for measuring variation of vibration characteristics comprise a group of optical fibers surrounding a central fiber with their axes parallel.
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 5 caracterizado porque una fibra óptica central está adaptada para transmitir luz hacia el elemento vibrante, y las fibras laterales están adaptadas para recoger la luz reflejada. 6. Device according to claim 5 characterized in that a central optical fiber is adapted to transmit light to the vibrating element, and the lateral fibers are adapted to collect the reflected light.
  7. 7. Método para la medición del momento magnético de una muestra de material, caracterizado porque comprende: 7. Method for measuring the magnetic moment of a sample material, characterized by comprising:
    disponer un material magnético duro unido solidariamente a un elemento vibrante formado una estructura vibrante, providing a hard magnetic material integrally bonded to a vibrating member formed a vibrating structure,
    hacer vibrar dicha estructura vibrante en su frecuencia de resonancia o alguno de sus armónicos, said vibrating structure to vibrate at its resonance frequency or its harmonics,
    someter a la estructura vibrante a un gradiente magnético externo producido por dicha muestra de material, subjecting the vibrating structure to an external magnetic gradient produced by said sample material,
    medir la variación de la vibración de la estructura vibrante tras ser sometida a dicho gradiente externo, measuring the variation of the vibration of the vibrating structure after being subjected to said external gradient,
    determinar el momento magnético de la muestra a partir de la medida obtenida de dicha variación de la vibración de la estructura vibrante. determining the magnetic moment of the sample from the measurement obtained from said variation of the vibration of the vibrating structure.
  8. 8. Método según la reivindicación 7 caracterizado porque la medición de la variación de la vibración de la estructura vibrante, comprende la medición de la frecuencia de resonancia del conjunto, la fase y/o la amplitud de la vibración de la estructura vibrante. 8. Method according to claim 7 wherein the measurement of the variation of the vibration of the vibrating structure, comprising measuring the resonant frequency of the assembly, the phase and / or amplitude of the vibration of the vibrating structure.
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CN102621506B (en) * 2012-03-26 2014-07-09 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院 Total field magnetometer 4-direction determining method and device for magnetic parameters of rock and ore samples
ES2536940B2 (en) * 2013-11-29 2016-06-17 Universidad Politécnica de Madrid Procedure for measuring magnetic parameters and harmonics time both phase and quadrature of the magnetic moment of small samples excited with alternating or continuous magnetic fields and device for carrying out the method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2115552B (en) 1982-02-16 1985-09-11 Emi Ltd Improvements relating to magnetic field gradiometers
JPS6271812A (en) * 1985-09-26 1987-04-02 Hitachi Ltd Optical fiber sensor
US4918371A (en) 1988-06-20 1990-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber optic magnetometers for multiple order gradiometers
JP3126642B2 (en) 1995-11-09 2001-01-22 科学技術振興事業団 The magnetic field sensor
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