Forum: HF, Funk und Felder Frage zur Sensorspule eines Protonenmagnetometers


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von Tubi (Gast)


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Hallo,

Ich wurde hier zum Bau von einem Protonen-Präzessions-Magnetometer 
inspiriert...

Ich habe verschiedene Dokumentationen und Bauvorschläge gelesen, doch 
einen Punkt verstehe ich nicht:

Die Sendespule wird auch als Empfangsspule verwendet. Diese hat in der 
Regel einige niedrige Impedanz, abhängig davon wie die Spule konstruiert 
ist.
Trotzdem haben einige Designs als erste Verstärkerstufe z.B. einen Opamp 
mit entsprechend hochohmigem Eingang.

Die Spule die ich für meinen Zweck berechnet habe, hat einen Widerstand 
von 0.7 Ohm. Die Impedanz bei 2kHz wird etwas höher sein, vielleicht 1 
Ohm.

Wäre es nicht sinnvoller, das niederohmige Signal mit einem 
Transformator in ein hochohmiges zu transformieren, bevor es aktiv 
verstärkt wird?

Liesse sich ein 1:100 oder 1:1000 Trafo für 2kHz realisieren? Was für 
ein Material ist geeignet? Amidon 77 oder W? Ferroxcube 3E25?

von Ralph B. (rberres)


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Tubi schrieb:
> Liesse sich ein 1:100 oder 1:1000 Trafo für 2kHz realisieren? Was für
> ein Material ist geeignet? Amidon 77 oder W? Ferroxcube 3E25?

weder noch. Da ist normales Trafoblech geeignet.

Ralph Berres

von Tubi (Gast)


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Mir fällt noch ein:
Die 1 Ohm gelten nur wenn die Spule nicht in Resonanz ist.
Ein C parallel zur Spule hebt vermutlich die Impedanz in Resonanz 
beachtlich.

von Tubi (Gast)


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@Ralph
Bei eine Magnetometer möchte man keine ferromagnetischen Materialien in 
der Nähe haben.

von Günter Lenz (Gast)


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Tubi schrieb:
>@Ralph
>Bei eine Magnetometer möchte man keine ferromagnetischen Materialien in
>der Nähe haben.

>Liesse sich ein 1:100 oder 1:1000 Trafo für 2kHz realisieren? Was für
>ein Material ist geeignet? Amidon 77 oder W? Ferroxcube 3E25?

Dann darfst eben überhaupt kein Kernmaterial benutzen.
"Amidon 77 oder W? Ferroxcube 3E25" sind auch ferromagnetisch.

von Hp M. (nachtmix)


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Tubi schrieb:
> Trotzdem haben einige Designs als erste Verstärkerstufe z.B. einen Opamp
> mit entsprechend hochohmigem Eingang

Weil das billig und für Bastler leicht zu beherrschen ist.

Bei welcher Magnetfeldstärke resp. Resonanzfrequenz willst du denn 
spielen und mit welchem Ziel?

von Tubi (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Bei welcher Magnetfeldstärke resp. Resonanzfrequenz willst du denn
> spielen und mit welchem Ziel?

Ziel ist das genannte Protonen-Präzessions-Magnetometer. Laut 
Dokumentationen soll eine magnetische Flussdichte von mindestens 75 
Gauss (7.5mT) zur Polarisierung nötig sein.

von Hp M. (nachtmix)


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Tubi schrieb:
> Ziel ist das genannte Protonen-Präzessions-Magnetometer.

Wo wurde das genannt?

Tubi schrieb:
> Laut
> Dokumentationen soll eine magnetische Flussdichte von mindestens 75
> Gauss (7.5mT) zur Polarisierung nötig sein.

Es gibt im Netz auch Beschreibungen, bei denen das Erdmagnetfeld 
ausreicht. Hierzulande wären das etwa 50µT.
Anm anderen Ende stehen dann kommerzielle Geräte mit 600MHz und 
supraleitenden Magneten.

von Tip (Gast)


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Tubi schrieb:
> Laut Dokumentationen soll eine magnetische Flussdichte von mindestens 75
> Gauss (7.5mT) zur Polarisierung nötig sein.

Das Erdmagnetfeld lässt sich ausgesprochen präzise damit messen und das 
ist um Größenordnungen schwächer
http://www.alexmumm.de/pgProtonMagnetometer_de.htm

von Purzel H. (hacky)


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Wir sprechen von einem CW Geraet. Ich glaube mich an eine Konstante 
erinnrn zu koennen, das waeren dann 40 MHz pro Tesla. Wir haben zwar ein 
Geraet mit 0.3 Tesla, das laeuft dann bei ca 13 MHz, dessen 
Sensitivitaet ist dann aber auch schn kleiner wie bei 40MHz. Fuer 
maximale Sensitivitaet sollte die Spule in Resonanz sein. Und das ist da 
oben einfacher wie bei 2kHz. Ich glaube mich an Gueten von mehreren 
Hundert erinnern zu koennen, das ist in den tiefen MHz auch einfacher 
wie in den kHz. Die gemessene Linienbreite ist uebrigens durch die 
Homogenitaet des Magnetfeldes limitiert. Und die ist irgendwie schwierig 
wenn man an der Remananz klebt.

Beitrag #5097011 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Tubi (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Wo wurde das genannt?

Im Titel.
https://de.wikipedia.org/wiki/Protonenmagnetometer

Tip schrieb:
> Das Erdmagnetfeld lässt sich ausgesprochen präzise damit messen und das
> ist um Größenordnungen schwächer

Dafür ist aber erstmal ein Polarisierungsfeld nötig. Das wüsstest du, 
wenn du deinen Link gelesen hättest.

Beitrag #5097311 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5097340 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5098298 wurde von einem Moderator gelöscht.
von bernte (Gast)


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hallo tubi,

die Spule ist in der Regel als Luftspule konzipiert und befindet sich in 
einem speziell gedichteten Behälter der manchmal mit Öl oder anderen 
kohlenwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten gefüllt ist.

Das deine Spule "nur" 1 Ohm hat glaube ich eher nicht das wird schon ein 
richtig dicker Humpen aus dickem Kupferlackdraht.

von bernte (Gast)


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von Tubi (Gast)


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bernte schrieb:
> Das deine Spule "nur" 1 Ohm hat glaube ich eher nicht das wird schon ein
> richtig dicker Humpen aus dickem Kupferlackdraht.

Doch, 100m 2.5mm² Kupferdraht hat 0.7 Ohm.

Ich brauche keine Links zum Bau eines Magnetometers. Ich wollte nur 
wissen, ob man einen NF-Trafo ohne Verwendung von ferromagnetischem 
Material bauen kann.

von Bernd K. (prof7bit)


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Tubi schrieb:
> Trotzdem haben einige Designs als erste Verstärkerstufe z.B. einen Opamp
> mit entsprechend hochohmigem Eingang.

Zeig mal die fragliche Schaltung. Auch mit OP kann man niederohmige 
Eingänge machen, z.B. Transimpedanzverstärker.

von Tubi (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Zeig mal die fragliche Schaltung. Auch mit OP kann man niederohmige
> Eingänge machen, z.B. Transimpedanzverstärker.

Das war ein Irrtum meinerseits. Die Designs die einen Opamp als 
Vorverstärker nutzen, betreiben die Spule in Resonanz (mit einem 
Parallel-C), wodurch eine hohe Impedanz erreicht wird.

Durch die Resonanz wird die Spule allerdings schmalbandig, was bei hoher 
Spulengüte zum Problem wird; Das Nutzsignal kann je nach zu messender 
Magnetfeldstärke mehrere 100Hz schwanken.

von bernte (Gast)


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Tubi schrieb:
> bernte schrieb:
>> Das deine Spule "nur" 1 Ohm hat glaube ich eher nicht das wird schon ein
>> richtig dicker Humpen aus dickem Kupferlackdraht.
>
> Doch, 100m 2.5mm² Kupferdraht hat 0.7 Ohm.
>
> Ich brauche keine Links zum Bau eines Magnetometers. Ich wollte nur
> wissen, ob man einen NF-Trafo ohne Verwendung von ferromagnetischem
> Material bauen kann.


und auf welche Induktivität willst du am ende kommen, bei dem fetten 
draht und davon 100m? da kommt man nicht mal auf 5mH ohne Kern

von Tubi (Gast)


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bernte schrieb:
> und auf welche Induktivität willst du am ende kommen, bei dem fetten
> draht und davon 100m? da kommt man nicht mal auf 5mH ohne Kern

3mH. Die Induktivität spielt jedoch keine Rolle, alleine die magnetische 
Flussdichte zählt.
Ich brauche zwar einen höheren Strom als mit einem dünnen langen Draht, 
dafür gibt es für das selbe SNR weniger Verlustleistung.

von Harald W. (wilhelms)


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Tubi schrieb:

> Ich wollte nur wissen, ob man einen NF-Trafo ohne Verwendung von
> ferromagnetischem Material bauen kann.

Theoretisch schon; praktisch hast Du eine sehr grosse Streuung,
die dann auch Deine Messspule beeinflussen kann.

von bernte (Gast)


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ach verdammt, ja eigentlich geht's dir um die Signalverstärkung- ich bin 
von der Kernfrage abgewichen.

Aber statt die durch die Empfangsspule eingefangene Spannung mit einem 
nachgeschalteten Trafo herauf zu transformieren (und sich dadurch andere 
Nachteile einzuhandeln) konzipiere die Empfängerspule mit hoher 
Induktivität mit mehreren Hundert mH

schau dich mal nach Methglas um (das ist so eine Folie die in 
Diebstahlsicherungen drin ist - oft bei den Kaffepackunge beim 
Discounter mit wenig Personal) der ferromagnetische Anteil ist da 
bestimmt geringer ---ALS--- bei Ferritkernen  ;-)

evtl. hilf dir das Material bei deinem Trafobau oder bei der 
Verbesserung deiner Empfangsspule

berichte mal wie du voran kommst ich mag das Thema

von Tubi (Gast)


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bernte schrieb:
> ach verdammt, ja eigentlich geht's dir um die Signalverstärkung

Ja, das Signal beträgt an der Spule nach einer Polarisierung mit 15mT 
nur 2.4μV.

> konzipiere die Empfängerspule mit hoher
> Induktivität mit mehreren Hundert mH

Dann handelt man sich andere Probleme ein. Z.B. grosse ohmsche Verluste 
beim Polarisieren. Und dass dann auch die Netzfrequenz und deren 
Oberwellen hochohmig werden und man sonstigen Mist misst, den man nicht 
auf einem schwachen Signal haben will.

Ich denke ich werde einen Schwingkreis mit regelbarer Kapazität machen, 
die muss man dann je nach zu messender Magnetfeldstärke einstellen.

von bernte (Gast)


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wegen der Störungen sollte man auch störkompensierte Anordnungen nutzen
also 2 Empfängerspulen

von Tubi (Gast)


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bernte schrieb:
> wegen der Störungen sollte man auch störkompensierte Anordnungen nutzen
> also 2 Empfängerspulen

Schon klar, aber das Feld der Störsignale ist nie homogen, deshalb 
löschen die sich auch nicht vollständig aus.

von Detlef _. (detlef_a)


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Tubi, so wird das nix mit Deinem Protonenpräzessionsmagnetometer. Über 
die Sensoren und die Verarbeitungselektronik haben sich schon extrem 
kundige Leute viele Gedanken gemacht. Es gibt genug freie 
Implementierungen, such Dir eine aus und baue die nach. Auf Deinem 
eigenen Mist wächst sowas noch nich.

Cheers
Detlef

PS: Alles Magnetische hat in der Nähe von dem Ding nix zu suchen, keine 
Eisenbleche, Nägel ( für das Gestell Holzdübel nehmen ), Schrauben.....

von Kai D. (robokai)


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Wie wäre es mit den Nichtmagnetischen Werkstoffen, wie sie auch bei MRTs 
verbaut werden?

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