كاشف الشذوذ المغناطيسي

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
ذراع MAD الخلفي على طائرة P-3C
تحمل مروحية SH -60B سيهوك مصفوفة MAD صفراء وحمراء مجرورة تُعرف باسم "طائر MAD"، وتظهر على الجزء الخلفي من جسم الطائرة.

كاشف الشذوذ المغناطيسي ( MAD ) هو جهاز يُستخدم لرصد التغيرات الطفيفة في المجال المغناطيسي للأرض . [ 1 ] يشير المصطلح عادةً إلى أجهزة قياس المغناطيسية التي تستخدمها القوات العسكرية للكشف عن الغواصات (حيث تُحدث كتلة من المواد المغناطيسية الحديدية اضطرابًا قابلًا للكشف في المجال المغناطيسي ). تُعدّ أجهزة MAD العسكرية امتدادًا لأجهزة المسح الجيومغناطيسي أو المسح المغناطيسي الجوي المستخدمة للبحث عن المعادن من خلال رصد تأثيرها على المجال المغناطيسي الطبيعي للأرض.

تاريخ

بدأ العلماء منذ عام 1843 باستكشاف الأرض من خلال قياس ودراسة التغيرات في المجال المغناطيسي للأرض. وكانت أولى استخدامات أجهزة قياس المغناطيسية هي تحديد مواقع رواسب الخامات. ويُعدّ كتاب ثالين "فحص رواسب خام الحديد بالقياسات المغناطيسية"، الذي نُشر عام 1879، أول دراسة علمية تصف هذا الاستخدام العملي. [ 2 ]

استُخدمت أجهزة الكشف عن الشذوذ المغناطيسي للكشف عن الغواصات خلال الحرب العالمية الثانية، حيث اعتمدت على مقياس التدفق المغناطيسي ، وهي تقنية رخيصة وسهلة الاستخدام طوّرها فيكتور فاكير من شركة جلف أويل في ثلاثينيات القرن العشرين لتحديد مواقع رواسب الخامات. [ 3 ] [ 4 ] استُخدمت أجهزة الكشف عن الشذوذ المغناطيسي من قِبل القوات اليابانية والأمريكية المضادة للغواصات، إما عن طريق سحبها بواسطة السفن أو تركيبها على الطائرات للكشف عن غواصات العدو الضحلة. أطلق اليابانيون على هذه التقنية اسم " جيكيتانتشيكي " (磁気探知機، أي "الكاشف المغناطيسي"). بعد الحرب، واصلت البحرية الأمريكية تطوير أجهزة الكشف عن الشذوذ المغناطيسي بالتوازي مع تقنيات الكشف بالسونار .

تم استخدام بيانات الأقمار الصناعية والبيانات القريبة من السطح والبيانات المحيطية من أجهزة الكشف لإنشاء خريطة الشذوذ المغناطيسي الرقمي العالمي التي نشرتها لجنة الخريطة الجيولوجية للعالم (CGMW) في يوليو 2007.

عملية

طائرة سوفيتية من طراز Tu-142MK (مزودة بجهاز كشف الأعطال الميكانيكية في غطاء الزعنفة العلوي المواجه للخلف) برفقة طائرة تابعة للبحرية الأمريكية من طراز Lockheed P-3C (مزودة بجهاز كشف الأعطال الميكانيكية في بروز عند قاعدة الذيل)، مارس 1986

عادةً ما يكون الشذوذ المغناطيسي الناتج عن غواصة ضئيلاً للغاية. تشير إحدى المصادر إلى أنه يبلغ حوالي 0.2 نانوتسلا فقط على مسافة 600 متر. [ 5 ] وتشير مصادر أخرى إلى أن غواصة بطول 100 متر وعرض 10 أمتار ستُنتج تدفقًا مغناطيسيًا قدره 13.33 نانوتسلا على مسافة 500 متر، و1.65 نانوتسلا على مسافة كيلومتر واحد، و0.01 نانوتسلا على مسافة 5 كيلومترات. [ 6 ] وللحد من التداخل الناتج عن المعدات الكهربائية أو المعادن في جسم الطائرة، يُوضع مستشعر الشذوذ المغناطيسي في نهاية ذراع أو على جهاز ديناميكي هوائي مجرور. [ 7 ] ومع ذلك، يجب أن تكون الغواصة قريبة جدًا من موقع الطائرة وقريبة من سطح البحر لرصد الشذوذ، لأن المجالات المغناطيسية تتناقص عكسيًا مع مكعب المسافة ، وتشير إحدى المصادر إلى أن مدى الرصد المائل يبلغ 500 متر. [ 7 ] يتحدد مدى الكشف بناءً على حجم الغواصة، وتكوين هيكلها، واتجاهها، بالإضافة إلى عمق المياه وتعقيد المجال المغناطيسي الطبيعي. تُركّب أجهزة الكشف المغناطيسي عادةً على الطائرات . [ 7 ] على سبيل المثال، أظهرت إحدى الدراسات أن مدى الكشف الأفقي الذي يتراوح بين 450 و800 متر، عندما تكون الطائرة على ارتفاع 200 متر فوق الغواصة، ينخفض ​​إلى أقل من 150 مترًا عندما تكون الطائرة على ارتفاع 400 متر فوق الغواصة. [ 8 ]

إذا كان قاع البحر يحتوي على سفن غارقة، فقد تعمل الغواصات بالقرب منها لتضليل أجهزة الكشف عن الشذوذ المغناطيسي. [ 9 ]

يتمتع جهاز الكشف عن الغواصات (MAD) بمزايا معينة مقارنةً بأساليب الكشف الأخرى. فهو أسلوب كشف سلبي، وعلى عكس السونار، لا يتأثر بالظروف الجوية؛ بل قد يكون الأسلوب الوحيد الموثوق به للكشف عن الغواصات فوق حالة البحر الخامسة. [ 8 ]

تُدمج أنظمة الكشف المغناطيسي الحديثة معالجة الإشارات الرقمية بشكل كبير لزيادة دقة الكشف. تُصنف الأساليب المعاصرة عادةً إلى فئتين: الأساليب القائمة على الهدف، والتي تُنمذج الجسم المغناطيسي الحديدي عادةً على أنه ثنائي قطب مغناطيسي، والأساليب القائمة على الضوضاء، والتي تستخدم التحليل الإحصائي لتحديد الشذوذات كانحرافات عن المجال المغناطيسي الأرضي الأساسي. [ 10 ] في العديد من المخططات القائمة على الهدف، يُوسع الشذوذ المقاس في دوال أساسية متعامدة (OBFs) تعمل باستخدام نموذج ثنائي القطب. [ 11 ] [ 12 ] يعمل تحليل الدوال الأساسية المتعامدة عن طريق توسيع المجال المقاس إلى أساس متعامد مُستمد من نظرية ثنائي القطب، حيث تُبنى إحصائية الكشف من طاقة معامل التوسيع، مما يُحسّن نسبة الإشارة إلى الضوضاء للشذوذات المغناطيسية الضعيفة. [ 11 ]

استخدامات أخرى

طائرة مسح جيولوجي من طراز PAC P-750 XSTOL مزودة بقاذفة صواريخ موجهة (MAD) في أوبيرنافيك ، جرينلاند

في تطبيقات المسح المغناطيسي الجوي، يمكن تركيب المستشعر المغناطيسي على طائرة (عادةً على مسبار طويل أمام الطائرة أو خلفها لتقليل التأثيرات المغناطيسية للطائرة نفسها) أو في جهاز مسح مجرور. ويُنتج عن ذلك مخطط يمكن للجيولوجيين والجيوفيزيائيين دراسته لتحديد توزيع وتركيز المعادن المغناطيسية المرتبطة بالجيولوجيا والرواسب المعدنية .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ وراغ، ديفيد و. (1973). قاموس الطيران (  الطبعة الأولى). أوسبري. ص  183. ISBN 9780850451634.
  2. ↑ ملخص الملاحظة: المسح الجيوفيزيائي باستخدام الطرق المغناطيسية، 16 يناير 2004، جامعة كالجاري
  3. ↑ دانمور، سبنسر، لوست سابز، تشارتويل بوكس، إديسون، نيوجيرسي، 2007، ص 120، رقم ISBN 978-0-7858-2226-4
  4. ↑ «فيكتور فاكير الأب، 1907-2009: عالم جيوفيزيائي كان خبيرًا في المغناطيسية» ، صحيفة لوس أنجلوس تايمز : B24، 24 يناير 2009.
  5. ^ ليو، شوتشانغ؛ هو، جيافي؛ لي، بيسن؛ وان، تشنغبياو؛ تشن تشو. عموم، منغتشون. تشانغ، تشي؛ ليو، تشونغيان؛ وانغ، سيوي. تشن، ديشيانغ. هو، جينجتاو؛ بان ، شيويه (2019). "اكتشاف الشذوذ المغناطيسي بناءً على الشبكة العصبية المتصلة بالكامل" . الوصول إلى IEEE . 7 . IEEE : 182198. بيب كود : 2019IEEEA...7r2198L . دوى : 10.1109/ACCESS.2019.2943544 . S2CID 204082945 . 
  6. ↑ يوكين تشين؛ جيانشنغ يوان (2015). طرق الكشف التفاضلي عن الغواصات بناءً على الشذوذ المغناطيسي وتقنية ترتيب المجسات . وقائع ورشة العمل الدولية الثانية لعام 2015 حول هندسة المواد وعلوم الحاسوب . ص 446. doi : 10.2991/iwmecs-15.2015.88 . 
  7. 1 2 3 "أساسيات أنظمة الأسلحة البحرية - الفصل 9 أنظمة الكشف والتتبع تحت الماء" .
  8. 1 2 تشنغجينغ لي وآخرون (2015). "مدى كشف أجهزة قياس المغناطيسية المحمولة جواً في الكشف عن الشذوذ المغناطيسي" . مجلة مراجعة العلوم والتكنولوجيا الهندسية . 8 (4): 105-110 . doi : 10.25103/JESTR.084.17 . S2CID 117237628 .  
  9. ↑ بيتر هاوارث. صعود القوة البحرية الصينية . ص 93-94. 
  10. ↑ Zhao, Y.; Zhang, J.; Li, J.; Liu, S.; Miao, P.; Shi, Y.; Zhao, E. "مراجعة موجزة للكشف عن الشذوذ المغناطيسي." مجلة علوم وتكنولوجيا القياس ، المجلد 32، العدد 4، 2021، doi:10.1088/1361-6501/abc123.
  11. 1 2 "طريقة دالة الأساس التكيفية للكشف عن هدف الشذوذ المغناطيسي تحت السطحي"، الاستشعار عن بعد ، المجلد 16، العدد 2، 363، 2024، doi:10.3390/rs16020363.
  12. ↑ "طريقة الكشف عن دالة الأساس المتعامد التكيفي لحالة حركة الهدف المغناطيسي غير المعروفة،" العلوم التطبيقية ، المجلد 14، العدد 2، 902، 2024، doi:10.3390/app14020902.