Using Proton Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as a calibrating reference for magnetic field measurement instruments: Sensitive volume and magnetic field homogeneity

Nuclear magnetic resonance can be conveniently used to set up reference values of magnetic flux densities for the calibration of measurement instrumentation. Two measurement procedures are proposed based on the Fourier analysis of the nuclear magnetic signal. Particularly, we consider the situation where the reference magnetic flux density may change its value across the sensor active area/volume due to spatial inhomogeneities. An explored potential solution uses an electronic compensation system in order to minimize the spatial inhomogeneities of the magnetic flux density within the calibrating volume. For this purpose, a previously designed device was added to the magnetic resonance apparatus. Both methods allow a performance better than 10 ppm in calibrating measurements by using a magnetic flux density source of the order of 100 ppm in spatial homogeneity within the calibrating volume. Examples of both methods are discussed.Fil: Rodriguez, Gonzalo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; ArgentinaFil: Forte, Guillermo Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Trovintek Advanced Magnetic Systems; ArgentinaFil: Anoardo, Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina. Trovintek Advanced Magnetic Systems; Argentin

Stabilized Triaxial Coil System for Magnetometer Calibrations

Obsahem diplomové práce je návrh a vývoj systému umožňující provádění kalibrací zejména tříosých senzorů magnetického pole pomocí existujících cívkových systémů v přítomnosti magnetických variací a rušení nejen v podmínkách školní laboratoře. Originální řešení problému kompenzace rušení využívá, oproti jiným systémům, referenční magnetometr umístěný blízko cívek. Z toho plyne i nutná modifikace postupů cívkové kalibrace, kdy s navrhovaným systémem nelze vytvářet absolutně známé vektory magnetického pole, z důvodu přítomnosti stálé složky Zemského magnetického pole. Součástí práce je úvod do standardních metod pro kalibrace, vývoj systému kompenzace rušení, vývoj modifikované cívkové kalibrace s využitím relativních skoků a především vyhodnocení výsledků včetně sady provedených měření pro ověření dříve získaných parametrů existujícího cívkového systému a použitých magnetometrů. Práce navíc obsahuje postup a implementaci využití výsledků vektorové kalibrace k získání vzájemné orientace vnitřního a vnějšího souřadného systému magnetometrů.The goal of this diploma thesis is design and development of system enabling calibrations of in particular tri-axial magnetic sensors in the presence of magnetic field variations and disturbances in an environment of a school laboratory, using existing coil systems. A novel method for disturbance canceling uses opposed to conventional methods, reference magnetometer situated closely to the coil system. It follows necessary modification of the vectorial coil calibration method since the proposed system cannot create truly known arbitrary vectors of a magnetic field, due to the presence of Earth magnetic field baseline. The thesis describes standard methods used for calibration, development of disturbance canceling system, modified calibration method using relative field steps and primarily evaluates of results including set of conducted measurements needed to verification of previously known coil system calibration coefficients and parameters of used magnetometers itself. In addition to basic calibration, a separate method for obtaining sensor-frame to body-frame misalignment is described and implemented