Che cos’è un fluxgate? E’ diverso da un magnetometro ad induzione?

Entrambi gli strumenti servono a misurare l’intensità
di un campo magnetico, ma differiscono per il meccanismo di funzionamento
e per la sensibilità.
Ti sarà noto che, in base alla legge di Faraday, un campo magnetico variabile
che percorre una spira conduttrice induce in essa una corrente; aumentando
il numero di spire, la corrente indotta cresce proporzionalmente ad esse.
Il principio del magnetometro a induzione è pressappoco questo: un avvolgimento
di filo elettrico ai capi del quale è posto un amperometro molto sensibile.
Ponendo tre spire orientate ortogonalmente tra loro è possibile una misurazione
sui tre assi. Il principale svantaggio di questo strumento è che è in
grado di misurare le variazioni di campo magnetico, ma non i campi statici
o variabili molto lentamente.

Per questa seconda misurazione, si usa il magnetometro
fluxgate. Nel suo schema di principio, su un circuito ferromagnetico (costituito
di solito da un anello di materiale ad elevata permeabilità magnetica)
vengono avvolte delle spire di filo conduttore e in queste ultime viene
iniettata una corrente periodica di intensità molto elevata. L’intensità
della corrente serve a portare il nucleo vicino alla saturazione, dove
inizia a mostrare il suo comportamento non lineare. L’idea di base è che,
se con la corrente iniettata in un verso le non linearità compaiono prima
che nel verso opposto, significa che c’è sovrapposto un campo magnetico
esterno. Nella pratica, un secondo avvolgimento di spire viene avvolto
intorno al nucleo magnetico, in modo che la corrente in esso indotta sia
nulla in assenza di campi esterni, in quanto le spire non intercettano
il circuito magnetico, ma diventa apprezzabile in presenza di un campo
esterno, che rinforza il campo magnetico in una direzione e dunque le
non linearità.
Nel circuito di misura si vedrà pertanto indotta una corrente avente il
medesimo periodo di quella iniettata, con in più sovrapposte delle armoniche
di ordine superiore, tanto più intense quanto più il nucleo è vicino alla
saturazione. Siccome la vicinanza alla saturazione è indotta dal campo
esterno, si ha così una msura di esso. E’ dunque sufficiente cancellare
la frequenza principale del segnale indotto e misurare quanto ne rimane,
per avere una misura del campo magnetico esterno.

Puoi avere una descrizione più accurata (in inglese)
del fluxgate, unita ad un disegno di massima, nei seguenti siti:
http://www.best.com/~beale/measure/fluxgate/

http://www.mines.edu/fs_home/tboyd/GP311/MODULES/MAG/NOTES/fluxgate.html

mentre qui:
http://www.pfrr.alaska.edu/~ddr/ASGP/STRSCOOP/MAGMETER/MEAS-1.HTM
trovi uno schematico del circuito necessario per alimentare l’induttore
primario e per misurare il segnale sul secondario. Il primo è un sostanza
un amplificatori in corrente di un’onda quadra, mentre il secondo si occupa
di amplificare alternativamente per +1 e -1 il segnale, e poi integrarlo
su un tempo molto più lungo del periodo. La frequenza di variazione del
guadagno è esattamente il doppio di quella del segnale indotto, in modo
che l’armonica fondamentale venga amplificata nei due segni per esattamente
metà del periodo, e dopo il filtraggio passa basso fornisca un segnale
nullo, mentre per la prima armonica superiore, di frequenza doppia, il
guadagno cambi in corrispondenza del suo cambio di polarità, in modo da
fornire un segnale medio non nullo.