DE2933129C2

DE2933129C2 - Vorrichtung zum Messen von Magnetfeldern

Info

Publication number: DE2933129C2
Application number: DE19792933129
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof. Dr. 4400 Münster Meyer zu Reckendorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2933129A1

Description

a) daß der Kem der Spulen aus einem in die Sättigung gesteuerten Kernmaterial besteht;

b) daß die Spulen der Oszillatoren gegensinnig geschaltet, parallel zueinander angeordnet und beide Spulen dem zu messenden Magnetfeld ausgesetzt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial aus Mumetall besteht

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren mit Silikonkautschuk umhüllt sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum .Messen von Magnetfeldern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 22 45 191 bekannt Die MsßgenaJgkeit dieser Vorrichtung ist jedoch relativ stark temperaturabhängig. Messungen über längere Zeitr? _tme, wie sie z. B. erforderlich sind, wenn Änderungen des Erdmagnetfeldes festgestellt werden sollen, sind mit dieser Vorrichtung nicht möglich. Es sind zwar nach anderen Meßprinzipien arbeitende Vorrichtungen zur Messung von Magnetfeldern bekannt, wie z. B. Feldwaagen, Fluß-Gate-Magnetometer, Protonenpräzessions-Magnetometer, die die erforderliche Genauigkeit aufweisen. Diese sind jedoch sehr aufwendig in der Herstellung und Anwendung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Messung von Magnetfeldern zu schaffen, die eine sehr hohe Meßgenauigkeit besitzt sich für Langzeitmessungen eignet und mit relativ geringem Aufwand herstellbar und anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 enthalten.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I Oszillatorschaltung zur Ansteuerung je eines Saturationskern-Oszillators mit der Induktivität JL,

Fig,2a, 2b Blockschaltbilder der elektronischen Schaltung des Magnetometers in zwei Ausfuhrungsformen,

Fig,3 Registrierkurvenauszug des Erdmagnetfeldes an einem magnetisch ruhigen Tag,

F i g. 4 Registrierkurvenauszug des Erdmagnetfeldes an einem magnetisch gestörten Tag.
In F i g. 1 ist die Oszillatorschaltung zur Ansteuerung eines Saturationskern-Oszillators gezeichnet Der zweite Oszillator ist genauso aufgebaut Die Spulen sind jedoch gegensinnig geschaltet und parallel zueinander angeordnet Durch Einfügen der Kondensatoren C₁, C₁ und G wird die Transistorkapazität erhöht Durch Wahl

is von Kondensatoren mit kleinem Temperaturkoeffizienten, z. B. MKH-Kondensatoren, wird die Temperaturabhängigkeit der Schaltung reduziert Änderungen des äußeren Magnetfeldes setzen die Frequenz des einen Oszillators herauf und die des anderen herunter. Durch die gegensinnige Schaltung der Oszillator-Spulen beeinflußt eine Temperaturdrift beider Oszillatoren die Meßfrequenz nur noch geringfügig.

In Fig.2a ist eine Ausführungsform der elektronischen Schaltung als Blockschaltbild aufgezeichnet Die Oszillatorfrequenzen f\ und h der Oszillatoren 1 und 2 werden verstärkt in Verstärkern und einem digitalen Mischer zugeführt, in dem die Differenz f\ — h der beiden Oszillatorfrequenzen gebildet wird. Die Differenzfrequenz f\ — h wird in einem Frequenz-Spannungs-Wandler in eine analoge Gleichspannung umgesetzt. Da sich Änderungen des Erdmagnetfeldes (einige nT) mit Ausnahme magnetischer Stürme im Bereich um wenige Hz Differenzfrequenz und damit wenige mV Gleichspannung bewegen, wird in einem Subtrahierverstärker eine hochstabile Referenzspannung von der Meßspannung subtrahiert, so daß die im mV-Bereich liegenden Schwankungen der Meßspannung nach Durchlaufen eines Impedanzwandlers einem Registriergerät (Kompensationsschreiber im 10 mV-Bereich) zugeführt werden können.

Fig.2b zeigt eine Ausführung der Meßschaltung ohne Verwendung eines Mischers. Die Oszillatorfrequenzen werden in getrennten Frequenz-Spannungs-Wandlern in Gleichspannungen umgewandelt und diese

« in einem Subtrahierverstärker mit Hilfe einer Referenzspannung auf den erforderlichen mV-Bereich gebracht. Typische Registrierkurvenausschnitte zeigen Fig.3 an einem magnetisch ruhigen und Fig.4 an einem magnetisch gestörten Tag.

Die Empfindlichkeit des Meßinstruments bewegt sich im Bereich einiger nT, wie Messungen im Magnetfeld einer Helmholtz-Spule ergaben, und ist natürlich abhängig vom erforderlichen Signal-Rausch-Verhältnis. Die Meßergebnisse zeigen, daß das Gerät zur

Registrierung der Änderungen des Erdmagnetfeldes über längere Zeiträume hervorragend geeignet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

U Vorrichtung zum Messen von Magnetfeldern, bei der zwei Oszillatoren vorgesehen sind, deren Induktivitäten durch Spulen mit einem magnetischen Kern gebildet sind und der Frequenzunterschied zwischen beiden Oszillatoren mittels einer Differenzfrequenzmeßeinrichtung angezeigt ist, gekennzeichnetdurchdie Kombination folgender Merkmale: