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Verfahren zur Kompensation des Temperaturkoeffizienten der Spulenkonstanten von Magnetfeldspulen.

31.12.2003

Spulen zur Erzeugung magnetischer Felder weiten sich mit steigender Temperatur auf, so dass das Feld in ihrem Zentrum kleiner wird, d. h. ihre Spulenkonstante nimmt ab. Die Spulenkonstante ist der Quotient aus magnetischer Flussdichte im geometrischen Zentrum der Spule und der Stromstärke des in ihrer Wicklung fließenden elektrischen Stromes. Dieser insbesondere bei mehrlagigen Spulen erheblich störende Temperaturkoeffizient lässt sich für alle bekannten Spulenanordnungen mit geringem Aufwand zu einer vernachlässigbar kleinen Größenordung reduzieren. Dazu wird nach einem zum Patent angemeldetem Verfahren dem Hauptfeld mittels einer zusätzlichen koaxialen Spule ein Hilfsfeld überlagert. Die Stärke des in dieser Spule fließenden elektrischen Stromes wird proportional zur Stärke des elektrischen Stromes in der Hauptspule und proportional zur Temperatur der Wicklung der Hauptspule geregelt. Die Wicklungstemperatur wird aus der Änderung des Ohmschen Widerstands entweder der Hauptwicklung oder einer weiteren Hilfswicklung mit gutem thermischem Kontakt zur Hauptwicklung ermittelt. Wie an Versuchsanordnungen mit sehr einfachen elektronischen Regelschaltungen nachgewiesen wurde, lässt sich die vornehmlich aufgrund von Eigenerwärmung auftretende Änderung der Spulenkonstanten um zwei bis drei Größenordnungen verringern. Nach und nach werden deshalb nicht nur die als magnetische Normale im Bereich „Magnetische Größen“ verwendeten Spulen nach diesem Verfahren umgerüstet sondern auch die, mit denen die Vorgabefelder zur Kalibrierung von Magnetometern erzeugt werden. Hinsichtlich der Normale ist der Vorteil in der nahezu vollständigen Eliminierung eines wesentlichen Unsicherheitsfaktors zu sehen, während für die Kalibrierungen in temperaturkompensierten Feldspulen eine vereinfachte Messprozedur angewandt und damit der Zeitaufwand um bis zu 50 % reduziert werden kann.