1 Magnetometer FGM-3 Kalibrierung und Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM-3 von Speake...
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Magnetometer FGM-3
Kalibrierung und Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM-3 von Speake & Co.
11TG1
2. Trimester 2008/09
LTAM 2008/09 Kneip R.
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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.
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1. Physikalische Grundlagen
Die Feldlinien sind geschlossene Linien. Ausserhalb des Magneten verlaufen sie vom Nord- zum Südpol.
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2. Das Magnetfeld der Erde
Der magnetische Südpol der Erde liegt in der Nähe des geographischen Nordpols!
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2. Das Magnetfeld der Erde
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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
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2. Das Magnetfeld der Erde
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2. Das Magnetfeld der Erde
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2. Das Magnetfeld der Erde
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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!
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2. Das Magnetfeld der Erde
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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
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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 μrSupraleiter 0
Vakuum 1
Luft ≈1
Eisen 300 ... 10 000
amorphe Metalle 700 … 500 000
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4. Prinzip der Schaltung
Sensor FGM-3
Integrator
DA-Wandler
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5. Zusammenbau
Spannungsstabilisation 5 VSensor FGM-3
Integrator(8 Sekunden)
Empfindlichkeit
DA-Wandler(8 Bit)
Output
Reset
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5. Zusammenbau
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5. Zusammenbau
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5. Zusammenbau
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5. Zusammenbau
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5. Zusammenbau
Pos. 1: geringste EmpfindlichkeitPos. 4: maximale Empfindlichkeit
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6. H in Zylinderspule
Magnetische Feldstärke in einer Luftspule
H = I N / l
I: Stromstärke (A)
N: Windungszahl
l: Länge der Spule
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7. Messreihen – Vorschläge (Gr2)
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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
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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
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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
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9. Schaltung B = f(I)
Erzeugung eines variablen Magnetfeldes inner-halb der Spule durch einen variablen Strom
6 kOhm
A
U ≤ 6 V
100 kOhm
Spule