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Magnetometer FGM-3

Magnetometer FGM-3. Kalibrierung u nd Untersuchungen mit dem Selbstbaumagnetometer FGM-3 von Speake & Co. 11TG1 2. Trimester 2008/09. LTAM 2008/09 Kneip R. 1. Physikalische Grundlagen. Jeder Magnet hat zwei Pole: Nord- und Südpol.

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Magnetometer FGM-3

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Presentation Transcript

  1. Magnetometer FGM-3 Kalibrierung undUntersuchungenmit dem SelbstbaumagnetometerFGM-3 von Speake & Co. 11TG1 2. Trimester 2008/09 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.

  3. 1. Physikalische Grundlagen • Die Feldlinien sind geschlossene Linien. Ausserhalb des Magneten verlaufen sie vom Nord- zum Südpol.

  4. 2. Das Magnetfeld der Erde Der magnetische Südpol der Erde liegt in der Nähe des geographischen Nordpols!

  5. 2. Das Magnetfeld der Erde

  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

  7. 2. Das Magnetfeld der Erde

  8. 2. Das Magnetfeld der Erde

  9. 2. Das Magnetfeld der Erde

  10. 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!

  11. 2. Das Magnetfeld der Erde

  12. 3. Physikalische Grössen • Magnetische Feldstärke H • [H] = A/m ( = Ampère / Meter) • alte Einheit Oersted: 1 Oe = 1000/(4π) A/m = 79.58 A/m

  13. 3. Physikalische Grössen • Magnetische Induktion B [B] = Vs/m2 = T (Tesla) Im Vakuum gilt: B = μ0 μrH mit: μ0 = 4π 10-7 (Vs)/(Am) alte Einheit Gauss: 1 G = 10-4 T

  14. 4. Prinzip der Schaltung Sensor FGM-3 Integrator DA-Wandler

  15. 5. Zusammenbau Spannungsstabilisation 5 V Sensor FGM-3 Empfindlichkeit Integrator (8 Sekunden) Reset DA-Wandler (8 Bit) Output

  16. 5. Zusammenbau

  17. 5. Zusammenbau

  18. 5. Zusammenbau

  19. 5. Zusammenbau

  20. 5. Zusammenbau Pos. 1: geringste Empfindlichkeit Pos. 4: maximale Empfindlichkeit

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

  22. 7. Messreihen – Vorschläge (Gr2)

  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

  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

  25. 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

  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

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