地磁突变电子测量实验报告

良机

地磁突变电子测量实验报告（一）

一、大地震前可能观测到磁场突变。

地震前磁场变化，很早就被人们注意到了。1872年12月15日印度发生地震前，巴西里亚至伦敦的电报线上出现了异常电流;1930年日本北伊豆地震时，电流计也记到了海底电线上的异常电流。

1855年，在日本江户闹市区有一位开眼镜铺的商人，他用长3日尺(1日尺等于30.3厘米)的一个马蹄铁，在马蹄铁上面粘满铁钉，用此来招引顾客。但是，在1855年江户大地震发生的当天，吸到磁铁上的铁钉及其他铁制商品，突然掉落在地，使他大为惊愕。时过两小时，一次破坏性大地震发生了，震撼了整个市区。

汶川地震前夕磁场紊乱。14点15分,北川中学初二(1)班， 张老师讲着“磁现象”,讲台上指南针不断快速转动,我们等了很久也没停,还逗得我们哈哈大笑。张老师接着讲下面的内容。谁也没想到,这正是灾难的前兆。



二、指南针测震的启示

       本论坛有不少制作测震指南针的帖子，如果我们看到磁针抖动，显然存在一个变化的磁场。高中物理学电磁感应一节告诉我们，当闭合线圈内磁通量发生变化时，将会产生感生电流。我想这个电流可以用仪器检测到。

       测量仪器可以用高灵敏度的微安表，或者是数字电流电压表。线圈可以用交流变压器的初级绕组，当然也可以自行绕制。

       我找来一个光管镇流器，镇流器原来是“日”字型铁心，拆开铁心将它改为“山”字型，以便检测外部磁场变化。把它接入数字万用表，用磁铁在它上方划过，电表的计数产生变化，证明我的设想是对的。进一步实验看到，当转动镇流器时，读数也有微弱变化，因为转动线圈时，磁通量也是变化的。（见相册）





       实验中发现电流或电压的变化量很微少，不足以驱动报警器，只能用高灵敏仪表测量。要想驱动记录仪或触发音频芯片，则需要对信号进行放大。
    电路设计试验中，待续。

yijin

不错的实验

城市干扰信号特别多，可在远离城市无人烟的地方可以一试。

良机

晶体管放大电路设计

良机

三、放大电路设计

    本电路采用两级晶体管放大，推动发光二极管作为输出信号（由于本人电子电路知识水平有限，设计未必合理，请同行指正）。
    电路采用直接耦合方式工作，电源使用锂电池供电电压3.7V，也可以使用6V以上电压（需要更改150Ω限流电阻）。电路调整的关键是带*号的那只60K电阻，使发光二极管发生微弱的光，即第二晶体管工作在几乎截止的临界状态，be结电压约为0.45V。高于这个电压灵敏度提高，降低这个电压实际上是降低了检测灵敏度。在干扰大的情况下应降低灵敏度。
    本电路用于检测磁场的突然变化，应该是电磁脉冲或低频电磁波，不能检测磁场的缓慢变化。电路中两只10μ电容为电感线圈产生的感生电流提供交流通道。
    当线圈检测到微弱的变化的感生电流，经放大后晶体管2导通，发光二极管发出明亮的光。

良机

电视机前面1.5米已经检测到强烈电磁辐射


关闭电视机，指示灯熄灭

检测到手机脉冲信号

MP3也有电磁发射？

电源总开关的涡流？

gzczr

你的研究精神可嘉，但是建议你多学习一些电子技术知识。

看你的电路图，BG1 基极偏压 大约是
  Eb1 = R1*Ec/(R1+R2)
          = Ec/(1+(R2/R1))
          = 3.2/(1+(20/R1))

  当R1=60时，Eb1有最小值

    Eb1min = 3.2/(1+(20/60)) = 2.4V ， 远远大于BG1基极-发射机导通电压(0.7V）,因此Bg1永远导通，LED永远发亮，R1调整的区别只是亮度大小而已。

这是电路设计的错误。

gzczr

正常应该设计为导通临界点下一点点， 有外加电流就刚好导通并触发下一步的监控和记录。

钢钉

不错

良机

你的研究精神可嘉，但是建议你多学习一些电子技术知识。

看你的电路图，BG1 基极偏压 大约是
  Eb1 = R1*Ec/(R1+R2)
          = Ec/(1+(R2/R1))
          = 3.2/(1+(20/R1))

  当R1=60时，Eb1有最小值 2.4V
本文来自: 地震论坛www.dizhenluntan.com 详细文章参考：http://www.dizhenluntan.com/view ... 4948&highlight=
gzczr 发表于 2010-6-2 12:52

你计算错误了。忽略晶体管１的基极电流分流，晶体管基极电压大概是电源电压的1/4，约为0.8伏，不会是2.4伏。
正文电源电压为3.7伏(按锂电池设计），基极电压约为0.9伏。集电极电流＝（基极电压－BE结电压）÷发射极电阻＝（0.9－0.5）÷10K＝0.04mA，BE极导通电压的0.7V,本电路按未导通电压计算。
经过实际测量电路无误。

bg8bxz

我国设置了地磁探测的地区：
福　建：龙岩 漳州　永安(模拟)  
广　东：肇庆  
甘　肃：天水 观象台 嘉峪关
河　南：郑州
湖　北：九峰  
黑龙江：五大连池青山
江　苏：淮阴 南京 无锡 连云港 新沂 盐城 　
宁　夏：银川
四　川：成都(郫县)
青　海：格尔木  
陕　西：泾阳 周至楼观 黔县
山　东：泰安 郯城 安丘　泰安(模拟) 　聊城(模拟)  
浙　江：杭州
云　南：贵阳 通海 　通海台(模拟) 　腾冲台(模拟)  
广　西：邕宁
海　南：琼中
新　疆：喀什
北　京：平谷(模拟)  
江　苏：高淳(模拟) 　大丰(模拟) 　射阳(模拟)  
辽　宁：大连(模拟) 　辽中(模拟)  
上　海：佘山(模拟)
天　津：青光模拟(模拟) 　塘沽模拟(模拟) 　静海模拟(模拟) 　徐庄子模拟(模拟)

gzczr

为了简化计算，我算的是假设BG1没有导通的估算值，目的是测算你的电路BG1是否永恒导通，当然导通后等效于R2并联了电阻和分流，BG1基极电压肯定会比2.4V下降很多，要精确计算比较麻烦，也没有必要。只是为了说明你怎么调* R1(60K) ，BG1都会导通，这样二极管总是亮，有无磁场的区别只是亮度不同，是很耗电的，而且警示性不强。
   我的建议是应该设计成没有磁场时二极管不亮，有磁场才根据磁场强弱明暗不同的发亮，这样警示性才有意义。

良机

怎么调* R1(60K) ，BG1都会导通，这样二极管总是亮，
gzczr 发表于 2010-6-2 20:40

认真学习一下晶体管电路分析，使ＢＧ１工作在临界点状态，提高检测灵敏度，ＢＧ２处于乙类状态，降低总电流以便实现低功耗。

地震前的地磁变化强度、方向是怎样的？

如果灵敏度不够或者方向检查不对，可能会漏报？

良机

几点说明
　　　本电路的设计思想是检测电、磁场的急剧变化，即脉冲干扰或低频电磁波。
　　　本设计假定震前极震区有明显的电磁脉冲或持续电磁波信号，从而造成磁针的转动、抖动，光管自发光等现象，使用本电路进行连续的观察记录。
　　　国家数据中心的地磁是每小时记录一次，所描绘的曲线即使是有波峰波谷，我仍看作是持续的、缓慢的变化，这种变化不是本电路检测的对象。
　　　同样各位大师所制作的磁针报警器，即使磁针偏转了很大的角度，也不是本电路检测对象。但肉眼能观察到磁针正在转动或抖动，是本电路检测的对象。
　　　从实验中发现，本电路对低频信号敏感，因为电路设计本身就为音频以下频率而设计。
　　　从实验中发现，距离两米内开启、关闭功率较大电器，本电路接收到。估计附近数百米内强烈的落地雷，本电路应有所反映，等待检验中。

完整的设想：
信号接收——>电路放大——>发光二极管亮
　　　　　　　　　　└——>触发报警器（改发光管为光电耦合器件）
　　　　　　　　　　└——>触发计数器（改发光管为光电耦合器件）
　　　　　　　　　　└——>数字表显示电流（改发光管为电流表）

　　希望有兴趣的同行能在地震频繁的地段进行观察实验，共同积累数据，换一个角度去观察思考。

楼主，用个运放岂不是更简单，线圈一端接正输入一端接负输入，理论上精度可以非常高。

测震人

看大家对地磁场的检测如此感兴趣。我现给大家提供一个我实验过的，异常灵敏的检测电路。用的是电压比较器LM339。

请问测震人老师，这个采用运放的电路和磁针相比，哪个灵敏点？
觉得可以在运放后面加个TA76666,电平指示器，这样可以大致显示下强度，然后把不同的输出接到不同的计数器，这样可以记录各种强度的变化分别有多少，呵呵，未知可否？

测震人

用比较器灵敏些，但是干扰多到无法驱除的地步。综合考虑还是磁针较好。加电平指示器是没问题的。

真情年代

好！

wj6312

良机

　　由于集成电路运算放大器开环增益很高（电压比较器集成可以看作开环的运放），灵敏度太高则干扰越大，必须用反馈的方法控制电压增益。


　　另外，理论上看空心线圈内环截面积越大，圈数越多，加入铁芯，接收灵敏度越高。
　　实验中还证实线圈“山”型铁芯具有指向性，设想测量时最好使用三维，即互相垂直的三个电感同时检测。

yangxiao55

1、如果运算放大器输出接示波器，则可以观测到异常信号的波形和频率了。
2、你的线圈尺寸较小，可以做长些，直径大些，线圈内放10根左右的磁棒，这样可以大幅度提高低频电磁信号的检测灵度，接上接示波器，可以观测到异常信号的波形和频率了。
3、将你制作的大线圈，对准不同的方向，可以判断电磁信号的到达方向。

各位亲们，速加QQ23488990，交流研究地磁场的探测相关问题，期待着一起努力，早出成绩。亲们，来吧：）

yangnaix

可以用Multisim 11.0 做电路仿真

tanlilin

用LM358作放大可靠性可能更高，可以获得线性放大信号，稳定性非常好，长时间工作也极少飘移，并且可以设置零位点，但这个运算需正负双电源，需同时用一个7806和一个7906进行三端稳压后才能工作。

郯城义务观测员

看大家对地磁场的检测如此感兴趣。我现给大家提供一个我实验过的，异常灵敏的检测电路。用的是电压比较器LM ...
测震人 发表于 2010-6-4 14:12

    无线电波干扰，电磁干扰 = 类似简易场强计