Magnetometer FGM-3 Kalibrierung und Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM-3 von Speake.

Präsentation zum Thema: "Magnetometer FGM-3 Kalibrierung und Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM-3 von Speake."—  Präsentation transkript:

1 Magnetometer FGM-3 Kalibrierung und Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM von Speake & Co. 11TG1 2. Trimester 2008/09 LTAM 2008/09 Kneip R. LTAM 2008/09 Kneip R.

2 1. Physikalische Grundlagen
Jeder Magnet hat zwei Pole: Nord- und Südpol. Gleichartige Pole stossen sich ab, ungleich- artige Pole ziehen sich an. Den Raum, in dem ein Magnet Kraftwirkungen ausübt, nennt man magnetisches Feld. Die magnetischen Feldlinien zeigen in einem Feld die Richtung der wirkenden Kraft an. LTAM 2008/09 Kneip R.

3 1. Physikalische Grundlagen
Die Feldlinien sind geschlossene Linien. Ausserhalb des Magneten verlaufen sie vom Nord- zum Südpol. LTAM 2008/09 Kneip R.

4 2. Das Magnetfeld der Erde
Der magnetische Südpol der Erde liegt in der Nähe des geographischen Nordpols! LTAM 2008/09 Kneip R.

5 2. Das Magnetfeld der Erde
LTAM 2008/09 Kneip R.

6 2. Das Magnetfeld der Erde
Eine frei bewegliche Magnetnadel stellt sich unter der Wirkung des magnetischen Feldes in Richtung der Feldlinien ein. Deklination: Abweichung der Magnetnadel von der geographischen Nord-Süd-Richtung. Inklination: Abweichung von der Horizontalen LTAM 2008/09 Kneip R.

7 2. Das Magnetfeld der Erde
LTAM 2008/09 Kneip R.

8 2. Das Magnetfeld der Erde
LTAM 2008/09 Kneip R.

9 2. Das Magnetfeld der Erde
LTAM 2008/09 Kneip R.

10 2. Das Magnetfeld der Erde
Stärke des Magnetfeldes am Aquator: 30 μT in Mitteleuropa: 48 μT, wovon: 44 μT in der Vertikalen und μT in der Horizontalen Bestimme aus diesen Werten die Inklination! LTAM 2008/09 Kneip R.

11 2. Das Magnetfeld der Erde
LTAM 2008/09 Kneip R.

12 3. Physikalische Grössen
Magnetische Feldstärke H [H] = A/m ( = Ampère / Meter) alte Einheit Oersted: 1 Oe = 1000/(4π) A/m = A/m LTAM 2008/09 Kneip R.

13 3. Physikalische Grössen
Magnetische Induktion B [B] = Vs/m2 = T (Tesla) Im Vakuum gilt: B = μ0 μr H mit: μ0 = 4π 10-7 (Vs)/(Am) alte Einheit Gauss: 1 G = 10-4 T Material μr Supraleiter Vakuum 1 Luft ≈1 Eisen amorphe Metalle 700 … LTAM 2008/09 Kneip R.

14 4. Prinzip der Schaltung Sensor FGM-3 Integrator DA-Wandler
LTAM 2008/09 Kneip R.

15 5. Zusammenbau Spannungsstabilisation 5 V Sensor FGM-3 Empfindlichkeit
Integrator (8 Sekunden) Reset DA-Wandler (8 Bit) Output LTAM 2008/09 Kneip R.

16 5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

17 5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

18 5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

19 5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

20 5. Zusammenbau Pos. 1: geringste Empfindlichkeit
Pos. 4: maximale Empfindlichkeit LTAM 2008/09 Kneip R.

21 6. H in Zylinderspule Magnetische Feldstärke in einer Luftspule
H = I N / l I: Stromstärke (A) N: Windungszahl l: Länge der Spule LTAM 2008/09 Kneip R.

22 7. Messreihen – Vorschläge (Gr2)
LTAM 2008/09 Kneip R.

23 7. Messreihen – Vorschläge (Gr1)
Feldstärke in Abhängigkeit von der Zeit Einfluss von elektrischen Apparaten (Störungen) Messung mit Luftspule; bekanntes magn. Feld → Messen Ausgangsspannung; Einfluss von Beta und Gamma Strahlung Einfluss von UV-Strahlung LTAM 2008/09 Kneip R.

24 7. Messreihen - Vorschläge
Verschiebung innerhalb der Spule B = f(s) Stromstärke in der Spule (Pos. 1..4) B = f(I) Entfernung eines Permanentmagneten B = f(d) Abhängigkeit vom Azimut B = f(ψ) Wirkung möglicher Störquellen Schwankungen der Ausgangsspannung LTAM 2008/09 Kneip R.

25 8. zu bedenken ... Ausgang am AD-Wandler: 0 V bis 2.56 V
Reset: Zurücksetzen auf V / 2 = 1.28 V Bei einer Auflösung von 8 Bit entspricht ein Schritt: Integrationsdauer: 8 Sekunden! 2.56 V / 256 = 0.01 V also: 10 mV Auflösung LTAM 2008/09 Kneip R.

26 9. Schaltung B = f(I) Erzeugung eines variablen Magnetfeldes inner- halb der Spule durch einen variablen Strom 6 kOhm 100 kOhm A Spule U ≤ 6 V LTAM 2008/09 Kneip R.