Magnetfeldsensor gesucht

Julia Gast 16.12.2019 20:08 #6075818

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Hallo,
ich brauche für ein Messtechnikprojekt empfindliche Magnetfeldsensoren. 
Diese sollten am besten als integrierte Schaltkreise ausgeführt sein. 
Mein Problem ist, dass ich recht hohe Felder bei hoher Auflösung messen 
möchte. Konkret geht es um Felder von ca. 200 mT, die ich mit einer 
Auflösung von 25 nT aufnehmen möchte. Die Bandbreite der Datenaufnahme 
soll so irgendwo bei 0.1 bis 1 Hz liegen. Ich habe die neuartigen 
TMR-Sensoren hierfür gesehen, wie beispielsweise den TMR2102 von MDT. 
Dort ist als Rauschen 10 nT/sqrt(Hz) angegeben, aber das Sättigungsfeld 
liegt nur bei 90 Oe (= 9 mT). Daher meine Frage: Habt Ihr einen Tipp für 
mich, welche Sensoren diese Auflösung von ca. 1 ppm liefern?

Vielen Dank für Hinweise

Julia

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MaWin Gast 16.12.2019 21:18 #6075908

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Ich seh da schwarz. Arbeite mit Kompensationsspulen. Das Erdmagnetfeld 
musst du sowieso kompensieren.
Gut wäre ein Hoeben HE244, aber nicht gut genug.

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Ths Gast 16.12.2019 21:26 #6075922

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Das sieht nach einem diskreten Aufbau aus. Ich habe mich vor vielen 
Jahren mit der Thematik rumgeärgert. Ein Problem waren Remanenzeffekte,, 
wenn ferromegn. Materialien im Spiel waren und nicht bei I=0 
abgeschaltet wurde. Man musste den kompletten Aufbau entmagnetisieren. 
Zum Glück ist das Erdmagnetfeld statisch und gut kompensierbar.

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Dieter Gast 16.12.2019 23:41 #6076080

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Das Erdmagnetfeld hat von 30...50µT, Du willst 25nT Auflösung haben.
"Auch die externen Variationen, die sich über lange Zeiträume fast auf 0 
mitteln, haben nur Amplituden von bis zu wenigen 100nT, bei starken 
magnetischen Stürmen können maximal einige 1.000nT erreicht werden." 
Wikipedia.

Schwierig, da Du in dem Falle mit eine Kompensationsspule arbeiten 
müßtest, dessen eingeprägter Strom ebenfalls unter 1ppm genau sein 
müßte.

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Marc E. (mahwe) 16.12.2019 23:57 #6076097

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Ruf Mal beim PTB an die haben glaube ich Erfahrungen bei so was das wird 
wohl auf Absorberkammer rauslaufen+ viele ?????

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Gerald K. (geku) 17.12.2019 09:13 #6076241

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Vielleicht ist da was Brauchbares dabei :

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Josephson-Effekt

https://aaronia.de/spektrumanalysator/spectran-nf-handheld-niederfrequenz/?gclid=CjwKCAiAluLvBRASEiwAAbX3GdYbwlYlwDOCt37xOQRQSbnMzl5t7eTeaClmnwcdtJdwC7r6o_yu2xoCEJMQAvD_BwE

https://www.maurerdegaussing.com/wp-content/uploads/2016/02/Mess_Prospekt_Magnetfeldsensor_A-Test_LT.pdf 
( 160nT Auflösung)

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Wolfgang Gast 17.12.2019 09:41 #6076277

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MaWin schrieb:
> Ich seh da schwarz. Arbeite mit Kompensationsspulen. Das Erdmagnetfeld
> musst du sowieso kompensieren.

Das Erdmagnetfeld hat an der Erdoberfläche eine Flussdichte von irgend 
etwas um die max. 60µT, je nach magn. Breite. Gegenüber den zu messenden 
200mT fällt das nicht weiter auf. Man muss es nur kennen und kann es 
genauso gut rausrechnen. Erstmal muss man bei der Messung (inkl. 
Kompensation) überhaupt auf eine Stabilität kommen, die eine 
Gesamtauflösung von 23 Bit nutzbar werden lässt.

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Axel S. (a-za-z0-9) 17.12.2019 11:48 #6076440

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Wolfgang schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Ich seh da schwarz. Arbeite mit Kompensationsspulen. Das Erdmagnetfeld
>> musst du sowieso kompensieren.
>
> Das Erdmagnetfeld hat an der Erdoberfläche eine Flussdichte von irgend
> etwas um die max. 60µT, je nach magn. Breite. Gegenüber den zu messenden
> 200mT fällt das nicht weiter auf.

Aber gegenüber der gewünschten Auflösung von 25nT fällt das sehr wohl 
auf. 50µT aus dem Erdmagnetfeld sind gleich mal 2000 Counts Abweichung.

> Man muss es nur kennen und kann es genauso gut rausrechnen.

Vulgo: man muß es rauskompensieren. Auf die eine oder andere Art.

Aber ich sehe da schwarz. 200mT/25nT = 8 Mio Counts = 23 Bits ... das 
ist eher ein Forschungsprojekt als eine Semesterarbeit. Der (die?) TE 
war von der Wortwahl her "am besten als integrierte Schaltkreise 
ausgeführt" aber eher nicht vom Fach.

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Christoph db1uq K. (christoph_kessler) 17.12.2019 12:11 #6076478

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Ein SQUID mit digitaler Auswertung durch Abzählen?
https://de.wikipedia.org/wiki/SQUID#Betrieb
da gibt es irgendwas.
"Aufgrund der Periodizität der Fluss-Spannungs-Kennlinie lassen sich mit 
einem SQUID keine absoluten Werte magnetischer Feldstärken messen, 
sondern nur Feldstärkeänderungen." Mit einem Auf/Abwärtszähler kann man 
diese Perioden auswerten, ist mir aber alles nur sehr dunkel in 
Erinnerung.

Ein Fluxgate-Sensor hat auch eine hohe Empfindlichkeit
Beitrag "Re: Suche Kompass-Modul, GPS-Modul und passenden Mikrocontr"
damit kann man Schwankungen des Erdmagnetfelds beobachten

Zur Maßeinheit der Zeichnung im Link:
https://de.wikipedia.org/wiki/Gau%C3%9F_(Einheit)
Parallel zum Gauß existierte für die magnetische Flussdichte die Einheit 
Gamma:
1 Gamma = 10^⁻9 Tesla oder eben 1nT

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Schorsch X. (bastelschorsch) 17.12.2019 16:08 #6077050

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Wo kommen denn die 200mT her ? Sind diese stabil genug, um dann noch 
25nT zu messen ? In welchem Frequenzbereich spielt sich das Ganze ab ?

Es geht nicht zufällig um MRI Geräte ?

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Wolfgang Gast 17.12.2019 16:45 #6077109

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Axel S. schrieb:
> Aber gegenüber der gewünschten Auflösung von 25nT fällt das sehr wohl
> auf. 50µT aus dem Erdmagnetfeld sind gleich mal 2000 Counts Abweichung.

Was nützt dir diese Erkenntnis, wenn ein Fluss von 200mT herrscht? Du 
kannst den ganze Aufbau rotieren lassen und damit das Erdmagnetfeld 
isolieren. Aber genauso kannst du auch einfach hinnehmen, dass das 
Erdfeld da ist und mit bestimmt wird, um es hinterher rauszurechnen.

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Axel S. (a-za-z0-9) 17.12.2019 18:19 #6077210

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Wolfgang schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Aber gegenüber der gewünschten Auflösung von 25nT fällt das sehr wohl
>> auf. 50µT aus dem Erdmagnetfeld sind gleich mal 2000 Counts Abweichung.
>
> Was nützt dir diese Erkenntnis, wenn ein Fluss von 200mT herrscht?

Haben wir beide eigentlich den gleichen Thread gelesen? Der TE will 
seine 200mT mit 25nT Auflösung messen. Ein Störsignal von 50µT - also 
immerhin dem 2000-fachen der Meßauflösung - kann er dann nicht einfach 
ignorieren. Er muß es irgendwie rauskompensieren. Oder separat messen 
und die Meßergebnisse verrechnen (was auch eine Art der Kompensation 
ist).

Ob die 25nT Auflösung bei einem Meßbereich von 200mT sinnvoll sind - ich 
glaube es nicht. Aber da danach gefragt wurde, ist der Hinweis auf das 
im Verhältnis dazu doch recht starke Erdmagnetfeld zumindest angebracht.

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