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

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.

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

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

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

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.

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

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2. Das Magnetfeld der Erde Stärke des Magnetfeldes am Aquator: 30 μT in Mitteleuropa: 48 μT, wovon: 44 μT in der Vertikalen und 20 μT in der Horizontalen Bestimme aus diesen Werten die Inklination! LTAM 2008/09 Kneip R.

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3. Physikalische Grössen Magnetische Feldstärke H [H] = A/m ( = Ampère / Meter) alte Einheit Oersted: 1 Oe = 1000/(4π) A/m = 79.58 A/m LTAM 2008/09 Kneip R.

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 300 ... 10 000 amorphe Metalle 700 … 500 000 LTAM 2008/09 Kneip R.

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

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

5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

5. Zusammenbau LTAM 2008/09 Kneip R.

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

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.

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

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.

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.

8. zu bedenken ... Ausgang am AD-Wandler: 0 V bis 2.56 V Reset: Zurücksetzen auf 2.56 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.

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.