मैग्नेटोक्वासिस्टिक क्षेत्र

एक मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्ग है, जिसमें धीरे-धीरे दोलन करने वाला चुंबकीय क्षेत्र प्रमुख होता है। मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) क्षेत्र सामान्यतः एक चुंबकीय द्विध्रुवीय या एक वर्तमान परिपथ से 'कम-आवृत्ति' 'प्रेरण द्वारा उत्पन्न होता है। ऐसे उत्सर्जक का चुंबकीय निकट-क्षेत्र अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले दूर-क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय विकिरण से अलग व्यवहार करता है। कम आवृत्तियों पर प्रत्येक चक्र के साथ तात्कालिक क्षेत्र शक्ति के परिवर्तन की दर अपेक्षाकृत धीमी होती है, जिससे मैग्नेटो-क्वासिस्टैटिक नाम उत्पन्न होता है। निकट क्षेत्र या अर्धस्थैतिक क्षेत्र सामान्यतः ऐन्टेना (आकाशी तार) से तरंग दैर्ध्य से अधिक नहीं होता है, और इस क्षेत्र के अंदर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र लगभग अलग हो जाते हैं।

मानव शरीर और कई खनिज चट्टानों सहित गैर-चुंबकीय निकायों का अशक्तरूप से संचालन करना, मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) क्षेत्रों के लिए प्रभावी रूप से पारदर्शी है, जो इस तरह की बाधाओं के माध्यम से संकेतों के संचरण और स्वागत की अनुमति देता है। साथ ही, लंबी-तरंगदैर्घ्य (अर्थात् निम्न-आवृत्ति) के संकेत लघु-तरंग संकेतों की तुलना में गोल कोनों को प्रसारित करने में श्रेष्ठ और सक्षम होते हैं। इसलिए संचार की दृष्टि रेखा होने की आवश्यकता नहीं है।

ऐसे संकेतों की संचार सीमा चयनित आवृत्ति पर हस्तक्षेप करने वाले माध्यम के तरंग दैर्ध्य और विद्युत चुम्बकीय गुणों दोनों पर निर्भर करती है, और सामान्यतः कुछ दसियों मीटर तक सीमित होती है।

भौतिक सिद्धांत

प्राथमिक अभिरुचि के नियम हैंː एम्पीयर का परिपथीय नियम (विस्थापन धारा घनत्व की उपेक्षा के साथ) और चुंबकीय प्रवाह निरंतरता नियम। इन नियमों ने उनके साथ अंतरापृष्ठ पर निरंतरता की स्थिति को जोड़ा है। चुम्बकीय सामग्री की अनुपस्थिति में, ये नियम चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता एच को निर्धारित करते हैं, इसके स्रोत को देखते हुए, वर्तमान घनत्व जे, एच हर स्थान पर अघूर्णी नहीं है। यद्यपि, यह हर स्थान परिनालिकीय है।

उपकरण डिजाइन

एक सामान्य एंटीना(आकाशी तार) में श्रेणी ई थरथरानवाला सर्किट द्वारा संचालित 16.5 सेंटीमीटर व्यास वाली पॉलीओक्सिमेथिलीन नलिका के चारों ओर 50-पंक्ति लच्छा होता है। बैटरी द्वारा संचालित होने पर ऐसा उपकरण आसानी से वहनीय होता है। इसी तरह, एक विशिष्ट अभिग्राही में एक मीटर के व्यास के साथ सक्रिय प्राप्त परिपथ , एक अति अल्प रव प्रवर्धक और एक दल पारक निस्यंदक होता है। प्रचालन में थरथरानवाला दोलनशील चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए संचारण पाश के माध्यम से विद्युत प्रवाहित करता है, और यह क्षेत्र प्राप्त करने वाले परिपथ में विद्युत दाब को प्रेरित करता है, जिसे तब प्रवर्धित किया जाता है।

क्‍योंकि वैस्‍थैतिक क्षेत्र को वैद्युत चुंबकीय स्रोत के एक तरंगदैर्घ्य के अंदर परिभाषित किया जाता है, और उत्सर्जक लगभग एक kHz और एक MHz के बीच आवृत्ति श्रेणी तक सीमित होते हैं। दोलन आवृत्ति को कम करने से तरंग दैर्ध्य बढ़ जाता है और इसलिए अर्धस्थैतिक क्षेत्र की सीमा होती है, किन्तु प्राप्त छोरों में प्रेरित विद्युत दाब कम हो जाता है जो ध्वनि अनुपात करने के लिए संकेत को खराब करता है। कार्नेगी इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी द्वारा किए गए प्रयोगों में अधिकतम सीमा 50 मीटर बताई गई थी।

अनुप्रयोग

गुंजयमान आगमनात्मक युग्मन

Main article: गुंजयमान आगमनात्मक युग्मन

गुंजयमान युग्मन में, स्रोत और अभिग्राही को समान आवृत्ति पर प्रतिध्वनित करने के लिए समस्वरित किया जाता है और समान प्रतिबाधा दी जाती है। यह शक्ति के साथ-साथ सूचना को स्रोत से अभिग्राही तक प्रवाहित करने की अनुमति देता है। मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) क्षेत्र के माध्यम से इस तरह के युग्मन को गुंजयमान आगमनात्मक युग्मन कहा जाता है और इसका उपयोग तार रहित ऊर्जा हस्तांतरण के लिए किया जा सकता है।

अनुप्रयोगों में प्रेरण खाना पकाने , बैटरियों का प्रेरण चार्जर और कुछ प्रकार के आरएफआईडी उपनाम सम्मिलित हैं।

संचार

पारंपरिक विद्युत चुम्बकीय संचार संकेत जमीन से नहीं गुजर सकते। अधिकांश खनिज चट्टान न तो विद्युत रूप से संचालित होते हैं और न ही चुंबकीय होते हैं, जिसमे चुंबकीय क्षेत्र प्रवेश कर सकते हैं। भू-से-भूमिगत और भूमिगत पक्षो के बीच भूमिगत तार रहित संचार के लिए मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) प्रणाली का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

बहुत कम आवृत्तियों पर, लगभग एक kHz से नीचे, लंबी दूरी के संचार के लिए तरंग दैर्घ्य अधिक लंबा होता है, यद्यपि यह धीमी आंकड़े दर पर है। पनडुब्बियों में ऐसी प्रणालियाँ स्थापित की गई हैं, जिनमें स्थानीय एंटीना (आकाशी तार) के साथ कई किलोमीटर तक की लंबाई तक एक तार होता है और सतह पर या उसके पास होने पर जहाज के पीछे पीछे चला जाता है।

स्थिति और अभिविन्यास अनुसरण

मार्गदर्शन, सुरक्षा और संपत्ति अनुसरण जैसे अनुप्रयोगों में तार रहित स्थिति अनुसरण का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। पारंपरिक स्थिति अनुसरण डिवाइस ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली (विश्व स्थिति निर्धारण तंत्र) (जीपीएस), अल्ट्रा वाइड बैंड (अत्यंत बाड़ा दल) (यूडब्लूबी) प्रणाली और रेडियो फ्रिक्वेंसी पहचान (रेडियो आवृत्ति पहचान) प्रणाली (आरएफआईडी) सहित उच्च आवृत्ति या सूक्ष्म तरंग का उपयोग करते हैं, किन्तु इन प्रणाली को उनके रास्ते में आने वाली बाधाओं से आसानी से ब्लॉक किया जा सकता है। मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) स्थिति निर्धारण इस तथ्य का लाभ उठाती है कि मनुष्य और भौतिक संरचनाओं की उपस्थिति में क्षेत्र अधिक सीमा तक अबाधित हैं, और 50 मीटर तक की दूरी के लिए स्थिति और अभिविन्यास अनुसरण दोनों के लिए उपयोग किया जा सकता है।

एक द्विध्रुव/उत्सर्जक के अभिविन्यास और स्थिति को स्पष्ट रूप से निर्धारित करने के लिए, न केवल उत्सर्जक द्वारा उत्पन्न क्षेत्र प्रतिरूप के लिए है, किंतु वे पृथ्वी में उत्पन्न होने वाली भंवर धाराओं के लिए भी अनुमति दी जानी चाहिए, जो अभिग्राही द्वारा पहचाने जाने योग्य द्वितीयक क्षेत्र बनाते हैं। पृथ्वी से इस क्षेत्र से सम्बंधित पीढ़ी को सही नियम से करने के लिए जटिल छवि सिद्धांत का उपयोग करके, और आवश्यक ध्वनि अनुपात संकेत (एसएनआर) प्राप्त करने के लिए कुछ सौ किलोहर्ट्ज़ के आदेश पर आवृत्तियों का उपयोग करके, द्विध्रुव की स्थिति का विश्लेषण करना संभव है।

दिगंशीय प्रक्षेप अभिविन्यास, $\theta$, और झुकाव उन्मुखीकरण, $\phi$.

एक डिज्नी अनुसंधान दल ने इस तकनीक का उपयोग अमेरिकी फुटबॉल की स्थिति और अभिविन्यास को प्रभावी ढंग से निर्धारित करने के लिए किया है, जो कि मानव शरीर की बाधा के कारण पारंपरिक तरंग प्रसार तकनीकों के माध्यम से पता लगाने योग्य नहीं था। उन्होंने मैग्नेटोक्वासिस्टैटिक (विधुत उत्पादक अर्ध स्थिर) क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए, गेंद के केंद्र के व्यास के चारों ओर थरथरानवाला-संचालित कुंडल डाला और सिग्नल कई खिलाड़ियों के माध्यम से अबाधित गुजरने में सक्षम था।

संदर्भ

ग्रन्थसूची

• Markus Zahn. "Chapter 8: Magnetoquasistatic fields: superposition integral and boundary value points of view" MIT OpenCourseWare, 10 October 2008.
• Darmindra D. Arumugam "Wireless orientation sensing using magnetoquasistatic fields and complex image theory" 2012.