24.11.2016
Die meisten Magnetfeldsonden messen die magnetische Flussdichte nur in einer Richtung oder, wenn sie aus mehreren Einzelsensoren bestehen, jeweils nur in Richtung jedes Einzelsensors. Die exakte Richtung der Einzelsensoren ist aber bislang nur schwer zu bestimmen. Mit einem neuen Messaufbau kann die exakte Ausrichtung aller Einzelsensoren zueinander nun präzise bestimmt werden.
Der Aufbau besteht aus zwei Rotationstischen, die einen Sensorkörper im homogenen Feld einer Spule drehen können. Der Sensorkörper besteht aus einem verspiegelten Würfel, dessen Flächen bis auf Abweichungen kleiner als ± 0,003° ein rechtwinkliges Koordinatensystem bilden.
Im Würfel verbaute Sensoren (z.B. Hall-Elemente) messen die Projektion der Flussdichte auf ihre empfindliche Richtung. Die Richtung, bezogen auf die Flächen des Würfels, lässt sich durch eine Reihe von Rotationen der Tische bestimmen. Die Ausrichtung der Spiegelflächen wiederum wird mit Hilfe eines Autokollimators optisch ermittelt. Er ermöglicht auch die Rückführung der Winkelmessung.
Durch die Einführung einer optischen Referenzfläche an der Spule wird die Messung schließlich unabhängig von möglichen Fehlwinkeln der Spule selbst. Die Unsicherheit der Winkelbestimmung ist dabei besser als ± 0,01°. Am Ende der Kalibrierung erhält man eine Korrekturmatrix, die die Sensorsignale in das von den Flächennormalen des Sensorkörpers aufgespannte Koordinatensystem überträgt. Da diese Flächen sowohl optisch als auch mechanisch als Referenz genutzt werden können, ergibt sich eine Vielzahl von möglichen Anwendungen.
So können durch Kenntnis der Winkel bei der Kalibrierung von Sensoren auch die Feldrichtungen berücksichtigt werden. Somit wird es deutlich leichter, die Feldrichtung in felderzeugenden Anlagen wie Spulen oder Magnetanordnungen genau zu vermessen.
Bild: Sensor auf Rotationstisch in einer Spule