Magnetfeld

Magnetfeldsensoren
Seminararbeit zum physikalischen Seminar für Informatiker
Tobias Thesing
Koblenz, Juni 2009
Universität Koblenz-Landau, Fachbereich Informatik
Dozent: Dr. Merten Joost
Inhaltsverzeichnis
1
Einführung
3
2
Hintergrund und Geschichte
3
Messgröÿe
4
3
4
5
6
3.1
Magnetische Flussdichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3.2
Magnetische Feldstärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Physikalische Grundlagen
Lorentzkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.2
Elektromagnetische Induktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.3
Hall-Eekt
5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sensortypen und deren Messverfahren
6
5.1
Hall-Sensor
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
5.2
Magneto-resistiver Sensor (XMR) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
5.2.1
Anisotropic Magnetoresistance (AMR) . . . . . . . . . . .
7
5.2.2
Giant Magnetoresistance (GMR) . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
5.3
SQUID
5.4
Protonen-Präzessions-Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
5.5
Fluxgate-Sensor (Förster-Sonde)
9
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Anwendungsgebiete
6.1
6.2
7
5
4.1
7
10
Direkte Anwendung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
6.1.1
Luftfahrt
6.1.2
Raumfahrt
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
6.1.3
Militär . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
6.1.4
Bodenschätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6.1.5
Archäologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6.1.6
Industrie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6.1.7
Medizin
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6.1.8
Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
Indirekte Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6.2.1
Datenverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
6.2.2
Sensoren anderer Messgröÿen . . . . . . . . . . . . . . . .
12
6.2.3
Automobilindustrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
Fazit
12
1
Einführung
Seit Anbeginn der Geschichte nimmt der Mensch die Welt, in der er lebt, mit
seinen Sinnen wahr. Mit zunehmendem technischen Fortschritt stellte er sich
jedoch vor Anforderungen, welche sich nicht mehr durch die menschliche Wahrnehmung allein erfüllen lieÿen. Fast überall werden heute exakte Angaben über
Entfernungen, Geschwindigkeiten, Druck oder Temperaturen verlangt, für die
moderne Messverfahren unabdingbar sind. Auch existieren in der Natur Kräfte,
die der Mensch ohne technische Hilfe überhaupt nicht wahrnehmen kann. Zu
diesen zählen vor allem magnetische Feldkräfte, die mit den richtigen Sensoren
sehr einfach zu entdecken und zu messen sind.
2
Hintergrund und Geschichte
Der Magnetismus war lange Zeit ein eher vernachlässigtes Gebiet der Physik.
Erst gegen Endes des zwölften Jahrhunderts begannen die Menschen, dieses
Phänomen für sich auszunutzen. Der Kompass war ein einfach gebautes, aber
sehr eektives Instrument zur Orientierung auf hoher See. Er war mit Hilfe einer
magnetempndlichen Nadel dazu in der Lage, die Ausrichtung des Erdmagnetfeldes zu erkennen, was Rückschlüsse auf die zur eigenen Position relative Lage
von Nord- und Südpol erlaubte. Damit ist er eine Art primitiver Vorläufer der
Magnetfeldsensoren, die in dieser Arbeit vorgestellt werden. 1832 gelang es dem
Mathematiker und Physiker Karl Friedrich Gauÿ, das Magnetfeld der Erde nicht
nur in seiner Ausrichtung, sondern auch in seiner Stärke zu messen und damit
den Grundstein für die moderne magnetische Sensorik zu legen.
Mit der mit Entdeckung und Nutzung der Elektrizität, zu der er in direkter
Wechselwirkung steht, bekam der Magnetismus eine immer gröÿere Bedeutung.
So spielt er beispielsweise auch in der Datenverarbeitung eine groÿe Rolle, denn
viele Speichermedien sind noch immer magnetischer Natur. Daneben dienen
Magnetfeldsensoren auch dazu, ferromagnetische Metalle aufzuspüren, was in
den verschiedensten Gebieten von Nutzen ist.
Da elektrische Spannung sich sehr einfach digital erfassen lässt, werden Magnetfelder auch in zahlreichen Sensoren für verschiedene andere Messwerte verwendet. Durch die Bestimmung der magnetischen Flussdichte lässt sich damit
sehr einfach die eigentliche Messgröÿe, wie z. B. eine Rotationsgeschwindigkeit,
errechnen.
3
3
Messgröÿe
3.1 Magnetische Flussdichte
Die magnetische Flussdichte oder auch magnetische Induktion (Formelzeichen
B) ist eine physikalische Gröÿe, welche die Menge der Magnetfeldlinien, die
durch eine bestimmte Fläche treten, beschreibt. Wie viele andere Gröÿen kann
sie auch als Vektor dargestellt werden, um die Richtung der Magnetfeldlinien
anzugeben.
Die magnetische Flussdichte wird mit der Einheit Tesla (T) gemessen, benannt
nach dem Ernder Nikola Tesla.
1T = 1V s/m² = 1N/Am
1 Tesla übt auf einen von 1 Ampere Stromstärke durchossenen Leiter mit 1
Meter Länge eine Lorentzkraft von 1 Newton aus.
Wie auch bei vielen anderen Messgröÿen gibt es je nach Anwendung weitreichendes Feld verschieden starker Magnetfelder, deren Flussdichten von einigen
Femtotesla bis hin zu zweistelligen Tesla-Werten reichen.
ca. 10−14 T bis 10−9 T
ca. 30
ca. 0,1
µT bis 60 µT
µT bis 2
mT
ca. 1 mT bis 1,5 T
biomagnetische Felder (Hirn- und Herzströme usw.)
Erdmagnetfeld gemessen auf der Oberäche
elektrische Haushaltsgeräte
Hufeisenmagnete und Spezialmagnete (NdFeB/Neodym-
Eisen-Bor)
ca. 20 T bis 45 T
hohe Magnetfelder für Experimente in Laboren (z. B. Teil-
chenbeschleuniger)
Stärkere Magnetfelder sind auf der Erde nicht in dauerhafter Form vorhanden,
konnten aber unter anderem bei Neutronensternen festgestellt werden. Dort
werden Flussdichten von bis zu
108
T erreicht.
Früher wurde die Flussdichte mit der Einheit Gauÿ gemessen, wobei 1 Gauÿ
10−4
Tesla entsprach.
3.2 Magnetische Feldstärke
Neben der Flussdichte gibt es auch die dazu proportionale magnetische Feldstärke (Formelzeichen H). Diese gibt wird in Ampere pro Meter angegeben und
steht wie folgt mit der Flussdichte im Zusammenhang.
B = µ0 · µr · H
µ0 ist die magnetische Feldkonstante von 1, 26T m
A.
µr ist die Permeabilität des Materials, worin das
µr -Wert für Luft liegt etwa bei 1.
das Magnetfeld wirkt. Der
Da die Beschaenheit der Materialien nicht ohne weiteres von Sensoren erfasst
werden kann, wird für gewöhnlich jedoch nur die Flussdichte gemessen.
4
4
Physikalische Grundlagen
In diesem Abschnitt werden die Prinzipien des Elektromagnetismus, auf denen
die Arbeit der einfacheren Magnetfeldsensoren basiert, kurz zusammengefasst.
4.1 Lorentzkraft
Bewegt sich eine elektrische Ladung durch ein Magnetfeld, so wird eine Kraft
auf sie ausgeübt, welche den Stromuss ablenkt. Die Lorentzkraft steht sowohl
zur Bewegungsrichtung als auch zum Magnetfeld senkrecht.
→
−
→
−
−
F = q · (→
v × B)
Obwohl die Ladung im Gegensatz zu den anderen beteiligten Gröÿen kein Vektor
ist, beeinusst deren Vorzeichen dabei die Richtung, in welche die Lorentzkraft
ausübt wird.
4.2 Elektromagnetische Induktion
Bewegt sich ein Leiter in ein Magnetfeld hinein oder aus einem Magnetfeld
heraus, verschieben sich die Ladungen als Folge der Lorentzkraft, wodurch eine
elektrische Spannung induziert wird. Üblicherweise verwendet man Spulen, um
diesen Eekt um einen hohen Faktor (der abhängig von der Zahl der Windungen
ist) zu verstärken. Die elektromagnetische Induktion wird in erster Linie zur
Stromerzeugung verwendet, hat aber auch bei einigen Magnetfeldsensoren eine
Bedeutung.
4.3 Hall-Eekt
In einem festen elektrischen Leiter ist es nicht möglich, dass Elektronen durch
die Lorentzkraft komplett abgelenkt werden. Stattdessen werden sie gezwungen,
innerhalb des leitenden Materials wie möglich auf der entsprechenden Seite zu
ieÿen, auf die sie von der Kraft bewegt werden. Dadurch entsteht auf dieser
Seite des Leiters ein Überschuss an Elektronen, während ihre Anzahl auf der
anderen Seite entsprechend abfällt.
5
Dies resultiert in einer zusätzlichen Spannung, welche senkrecht zum Stromuss
und zum Magnetfeld steht. Die Hall-Spannung kann abgegrien und gemessen werden, ihre Gröÿe verhält sich proportional zur auslösenden magnetischen
Flussdichte.
UH = RH ·
I ·B
d
UH = Hall-Spannung
RH = Hall-Konstante des Materials
I = Stromstärke
B = magnetische Flussdichte
d= Dicke des Leiters bzw. Halbleiters
5
Sensortypen und deren Messverfahren
5.1 Hall-Sensor
Wie der Name bereits vermuten lässt, macht der Hall-Sensor sich den Hall-Eekt
zu nutze, um ein Magnetfeld zu erkennen und dessen Stärke zu bestimmen. Ein
Hall-Sensor besteht in erster Linie aus den Elementen, die nötig sind, um wie
weiter oben beschrieben mit Hilfe des Hall-Eektes eine magnetische Flussdichte
zu messen. Da die Stromstärke, mit welcher der Sensor betrieben ist, bekannt ist,
lässt sich mit Hilfe der aufgelösten Gleichung zur Hall-Spannung die magnetische
Flussdichte errechnen.
B=
UH · d
RH · I
Der Messbereich von Hall-Sensoren liegt bei 0,5
µT
bis 5 T.
Vorteile:
?
weder Sensor noch Magnetfeld müssen sich bewegen, um Messdaten zu
empfangen
?
einfacher Aufbau und geringe Herstellungskosten
Nachteile:
?
geringe Genauigkeit im Vergleich zu komplexeren Sensoren
6
Hall-Sensoren werden nicht nur zur Messung von Magnetfeldern, sondern indirekt auch zur Aufzeichnung von Drehbewegungen verwendet. Dadurch hat die
Technik unter anderem in der Automobilindustrie eine hohe Bedeutung.
5.2 Magneto-resistiver Sensor (XMR)
Der so genannte magneto-resistive Eekt tritt ebenfalls aufgrund der Lorentzkraft auf. Er bewirkt eine vorübergehende Vergröÿerung des elektrischen Widerstandes im Leiter, da die Ladung sich dank der Ableitung nicht mehr auf der
kürzesten, geradlinigen Strecke durch den Leiter bewegt, sondern einen geringfügigen Umweg in Kauf nehmen muss. Die Auswirkungen auf den Widerstand sind
bei gewöhnlichen leitenden Materialien wie Kupfer allerdings minimal. Um den
Eekt für die Sensorik nutzen zu können, werden für die Feldplatten ganz spezielle Stoe wie z. B. Wismut verwendet, bei denen Widerstandsänderungen von
über 100% möglich sind. Damit lassen sich Flussdichten zwischen 0,5
µT
und 5
mT eektiv messen. Es existieren viele verschiedene Arten von XMR-Eekten,
die beiden in Sensoren am häugsten verwendeten sind AMR (Anisotropic Magnetoresistance) und GMR (Giant Magnetoresisance). Daneben gibt es noch
EMR (Extraordinary Mangetoresistance), BMR (Ballistic Magnetoresistance),
TMR (Tunnel Magnetoresistance) und CMR (Colossal Magnetoresistance).
5.2.1
Anisotropic Magnetoresistance (AMR)
Der anisotrope magnetoresistive Eekt tritt in ferromagnetischen Materialien
auf und basiert auf der Polarisation ihrer Magnetisierung. Der Widerstand in
einem derartigen Leiter ist bei einer Magnetisierung parallel zum Stromuss
um eine Gröÿenordnung von einigen Prozent höher als bei einer Magnetisierung
senkrecht zum Stromuss. Nimmt ein äuÿeres Magnetfeld nun Einuss auf die
Magnetisierung des Metalls, so ändert sich der Widerstand und folglich auch der
messbare Strom. Der Eekt wurde bereits 1857 entdeckt und ist daher schon
sehr früh Grundlage für Sensoren gewesen.
5.2.2
Giant Magnetoresistance (GMR)
Beim giganto-magnetoresistiven Eekt werden mindestens drei verschiedene Schichten im leitenden Metall vorausgesetzt. Dabei sind die äuÿeren beiden magnetisch, die mittlere zur Trennung nicht magnetisch. Werden mehr als drei Schichten verwendet, so wechseln sich magnetische und nicht-magnetische Schichten
wiederkehrend ab. Sind die Metalle gegenläug magnetisiert, so ist der Widerstand deutlich gröÿer als wenn sie parallel magnetisiert sind. Die messbaren
Unterschiede sind hierbei sehr groÿ und können bis zu 50% betragen, was dem
Eekt auch seinen Namen verliehen hat. Er wurde jedoch erst 1988 entdeckt.
5.3 SQUID
Das Superconducting Quantum Interference Device
ist ein sehr empndlicher
Sensor, der für die genaue Messung von kleinen Magnetfeldern vorgesehen ist.
7
Das Kernelement des SQUIDs ist ein Ring aus supraleitendem Material, der an
einer oder zwei Stellen von nichtleitenden so genannten Josephson-Kontakten
unterbrochen wird, die jedoch von den Ladungen getunnelt werden können.
Das SQUID wird mit einem Gleichstrom betrieben, der dank den JosephsonKontakten in einer messbaren Spannung zwischen den beiden Hälften resultiert. Auf Basis der Quantenphysik kann der Ring nur von magnetischen Flüssen durchsetzt werden, die ganzzahlige Vielfache des elementaren magnetischen
Flussquantums (2, 07
· 10−15 V s)
ausmachen. Sobald sich das zu messende Ma-
gnetfeld ändert, entsteht ein kleiner Strom, der dazu dient, den magnetischen
Fluss auf entsprechende Werte zu erhöhen oder zu verringern. Dieser beeinusst die messbare Spannung zwischen den beiden Hälften des SQUIDs. Da die
Kompensationsströme immer nur gerade so hoch werden, um den magnetischen
Fluss auf das Niveau des nächstbesten Vielfachen eines Flussquantums, zeichnet sich ein stetig ansteigendes Magnetfeld in einer periodische Veränderung des
Stromusses ab. Magnetfeldänderungen sollten also von der Gröÿenordnung her
im Bereich des Flussquantums liegen, um sinnvolle Messungen durchführen zu
können.
Vorteile:
?
höchste Genauigkeit, es können kleinste Magnetfelder (bis 1 fT) und minimale Schwankungen festgestellt werden
Nachteile:
?
die Supraleiter benötigen unnormal tiefe Temperaturen und müssen daher
zur Anwendung in üssigem Sticksto oder sogar üssigem Helium gekühlt
werden
?
es werden keine absoluten Werte, sondern nur Änderungen des Magnetusses gemessen
?
unbrauchbar für gröÿere Flussdichten
8
5.4 Protonen-Präzessions-Sensor
Bei diesem Sensor ist ein nichtmagnetischer Behälter mit einer sehr protonenbzw. wasserstohaltigen Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, von einer Spule umgeben. An diese wird ein starkes künstliches Magnetfeld angelegt, um den Kernspin
auszurichten. Danach wird das Magnetfeld wieder deaktiviert, um eine Reaktion
der Protonen auf das zu messende Magnetfeld zu ermöglichen. Da die Magnetfelder in der Regel nicht gleich ausgerichtet sind, gelangen die Protonen zur
Präzession, wobei sich ihre Frequenz proportional zur zu messenden Flussdichte
verhält.
Vorteile:
?
hohe Genauigkeit (bis 0,5 nT)
Nachteile:
?
Sensor muss alle paar Sekunden neu aufgezogen werden (d. h. der Kernspin wird neu ausgerichtet), da die Präzession mit der Zeit ausklingt
?
geringfügige Trägheit bei der Messung aufgrund der Funktionsweise
?
keine vektoriellen Ergebnisse, da nur die Frequenz der Präzession zur Messung dient
5.5 Fluxgate-Sensor (Förster-Sonde)
Der Fluxgate-Sensor besitzt einen weichmagnetischen (also schnell magnetisierbaren) Kern, der von zwei verschiedenen Spulen umgeben ist. Über die primäre Spule wird der Kern zyklisch bis zur Sättigung magnetisiert. Dadurch
induziert er in der sekundären Spule eine gleichmäÿige Wechselspannung. Ein
äuÿeres Magnetfeld jedoch nimmt Einuss auf die Magnetisierung des Kerns
und bewirkt eine Symmetrieverschiebung. Dies wirkt sich unmittelbar auf die
induzierte Spannung in der Sekundärspule aus.
9
Die Grak zeigt beispielhaft die zyklische Magnetisierung des Kerns (durchgezogene Linie) sowie die Verschiebung bei Einwirkung eines äuÿeren Magnetfeldes
(gestrichelte Linie).
Die Messung ist stark von der Richtung der Feldlinien abhängig verwendet man
mehrere senkrecht zueinander stehende Sensoren, so kann man ein vektorielles
Messergebnis erzielen. Durch diese Eigenschaft sowie den hohen Messbereich
von 10 pT bis 0,1 mT ist der Fluxgate-Sensor vielseitig einsetzbar, beispielsweise
auch als sehr genauer elektronischer Kompass.
6
Anwendungsgebiete
6.1 Direkte Anwendung
Bei folgenden Anwendungen wird ein äuÿeres Magnetfeld gemessen, um daraus
Informationen zu erhalten.
6.1.1
Luftfahrt
An Flughäfen dienen Magnetfeldsensoren zur genauen Erfassung der Flug- und
Bodenfahrzeuge, um mögliche Risiken auszuschlieÿen und computerüberwachte
Sicherheit zu gewährleisten. Die magnetische Auswirkung des hohen Metallgehaltes und der elektrischen Aggregate in den Maschinen ist zwar im Vergleich
zum Erdmagnetfeld äuÿerst gering (0,1%), kann aber mit Sensoren erfasst werden. Die verschiedenen Signaturen der Messergebnisse werden dann in diesem
2004 gestarteten Projekt vom Computer den Flugzeugen und Fahrzeugen zugeordnet, um bei möglichen Kollisionen sofort eine Warnung auszugeben.[8]
6.1.2
Raumfahrt
Magnetfeldsensoren eignen sich besonders gut, um die Lage von Satelliten zu
bestimmen. Da es im All auch im magnetischen Bereich weniger Störfaktoren
als auf der Erdoberäche gibt, ist dieses Verfahren sehr genau.
6.1.3
Militär
An Militärugzeugen angebrachte Magnetfeldsensoren sind in der Lage, über
kurze Distanzen Flugzeuge oder Raketenwaen zu erkennen und dabei die meisten Wettereinüsse sowie Tarntechnologien gegen andere Radarsysteme zu umgehen. Auÿerdem dienen die Sensoren zur frühzeitigen Aundung von aktuellen
sowie von alten Land- und Seeminen.
10
6.1.4
Bodenschätze
Unter der Erde gelagerte Eisenerze beeinussen das gemessene Erdmagnetfeld
in ihrer näheren Umgebung. Auf diese Weise ist es mit entsprechenden Sensoren
möglich, diese Vorkommen ohne den Aufwand einer Ausgrabung zu orten.
6.1.5
Archäologie
Durch verschiedene Witterungseekte und kleinste magnetische Materialien ist
der Oberboden normalerweise stärker magnetisiert als tiefer gelegener Boden.
Wurde in früheren Zeiten der Menschheit irgendwo eine gröÿere Menge Erde
ausgehoben und wurde diese Stelle später von der Natur wieder verschüttet, ist
das durch Magnetfelder feststellbar. Zudem haben nicht nur Objekte aus Eisen,
sondern auch Töpferwaren durch ihre enthaltenen Minerale einen magnetischen
Eekt.
6.1.6
Industrie
Magnetfeldsensoren werden oftmals zu Kontroll- und Qualitätssicherungszwecken eingesetzt. Beispielsweise können sehr einfach Metallteile gezählt und anhand der gemessenen Magnetfeldschwankungen auf die richtige Gröÿe überprüft werden. Mit Hilfe der so genannten Wirbelstromprüfung lassen sich durch
Fluxgate-Sensoren auch nichtmagnetische Werkstoe untersuchen, indem Wirbelströme induziert werden, die sich bei Materialfehlern wie Rissen verändern.
6.1.7
Medizin
Mit Hilfe von SQUIDs lassen sich Gehirn- und Herzströme messen. Die Verfahren der Magnetoenzephalographie (MEG) und der Magnetokardiogramme
(MKG) machen sich Magnetfelder, die durch die winzigen Ströme im menschlichen Körper entstehen, zu nutze. Das Verfahren einer Kernspintomographie
ist auÿerdem sehr nahe mit der Messtechnik der Protonen-Präzessions-Sensoren
verwandt.
6.1.8
Forschung
Die aus diesem Anwendungsbereich gröÿte Rolle spielen Magnetfeldsensoren in
der Robotik. Sie erlauben es, Roboter mit einem Sinn auszustatten, über den
Menschen nicht verfügen, was nicht nur vielfältige Einsatzmöglichkeiten schat,
sondern auch die Orientierung in bestimmten künstlichen oder natürlichen Umgebungen verbessern kann.
6.2 Indirekte Anwendung
Hierbei wird kein natürliches Magnetfeld gemessen, sondern künstlich eines erzeugt, um ein einfach erkennbares und wenig störungsanfälliges Signal aufzustellen, das von Magnetfeldsonsoren empfangen werden kann. Die Möglichkeiten
11
dabei sind sehr vielfältig, so dass hier nur die wichtigsten Beispiele aufgeführt
werden.
6.2.1
Datenverarbeitung
Magnetische Datenträger sorgen für eine dauerhafte, aber trotzdem akzeptabel
schnelle Speicherung gröÿerer Datenmengen. Noch heute werden Festplatten mit
GMR-Sensoren ausgelesen. Die Messung erfolgt zwar nur binär, doch die extrem
hohe Dichte erfordert empndliche und zuverlässige Sensoren.
6.2.2
Sensoren anderer Messgröÿen
Die Wechselwirkung zwischen Elektrizität und Magnetismus macht Magnetfeldsonsoren sehr attraktiv, wenn es um die digitale Erfassung von Messgröÿen geht.
Oft werden Magnetfelder ausgenutzt oder erzeugt, um indirekt andere physikalische Gröÿen zu messen.
6.2.3
Automobilindustrie
In Fahrzeugen werden gerne Hall-Sensoren verwendet, um beispielsweise Drehzahlen zu messen. Im Vergleich zu anderen Methoden lassen sich die Magnetfeldsensoren trotz ihrer günstigen Herstellung kontaktlos betreiben und bringen
deshalb kaum Verschleiÿ und Wartungskosten mit sich.
7
Fazit
Magnetfeldsensoren haben eine gröÿere Bedeutung, als man zunächst vermuten
mag. Obwohl der Magnetismus nicht zu den wichtigsten und einussreichsten
physikalischen Kräften gehört, lassen sich in vielen Gebieten der Forschung und
Industrie wertvolle Informationen aus seiner Messung ziehen - für gewöhnlich
immer dann, wenn Metall oder elektrischer Stromuss im Spiel ist. Optische
und kinetische Störungen haben keinen Einuss auf Magnetfeldsensoren, was
einen ihrer Hauptvorteile gegenüber der Messung anderer Gröÿen ausmacht.
Allerdings erfordern verschiedene Anwendungen auch verschiedene Sensortypen,
um gute Messungen zu gewährleisten. Von trivialen Hall-Sensoren bis hin zu
hoch komplexen SQUIDs nden alle Arten ihre Anwendung in der Praxis. Wer
jedoch einen Magnetfeldsensor einsetzen will, muss vorher genau wissen, was er
sucht, ansonsten kann er mit den erhaltenen Messwerten wenig anfangen.
12
Literatur
[1]
Wikipedia (Stichworte: Magnetometer, Tesla (Einheit), Lorentzkraft,
SQUID, Protonenmagnetometer, AMR-Eekt, GMR-Eekt) -
//de.wikipedia.org/
[2]
Laborpraktikum
http:
[28.06.2009]
Sensorik,
Universität
Magdeburg
-
http://www.uni-magdeburg.de/imos/mea_sen/training/
Praktikumsanleitungen/S10_Magnetfeldsensoren.pdf
[28.06.2009]
[3]
Magnetische
-
Eekte:
Magnetfeldsensoren,
Fachhochschule
Jena
http://www.fh-jena.de/~ploss/LEHRE/PDF/SENSOR_4.PDF
[28.06.2009]
[4]
MR-Sensoren, Grundlagen -
Grundlagen1.htm
http://www.mr-sensor.de/SitesGer/
[28.06.2009]
http://www.iwf.oeaw.ac.at/de/
forschung/sonnensystem/planeten/venus/venus-express/
vex-mag/fluxgate-magnetometer.html [28.06.2009]
[5]
Fluxgate-Magnetometer
[6]
Sensoren
[7]
Hall
für
die
Prozeÿund
Umwelttechnik
http:
//www.e-technik.fh-lausitz.de/~estein/eprofpubli/1995f/
vde96.PDF [28.06.2009]
Eekt
-
http://www.elsenbruch.info/ph12_hall.htm
[28.06.2009]
[8]
[Grak-1]
Magnetfeldsensoren sollen Flughäfen sicher machen -
uni-protokolle.de/nachrichten/id/30775/
http://www.
[28.06.2009]
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/
fd/Lorentzkraft_v2.svg/800px-Lorentzkraft_v2.svg.png
[Grak-2]
http://www.elsenbruch.info/ph12_down/wpe10916.gif
[Grak-3]
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/e/e2/SQUID.png
[Grak-4]
[Grak-5]
http://www.earthsci.unimelb.edu.au/ES304/MODULES/MAG/
NOTES/NOTESimg/fluxgate.gif
http://www.e-technik.fh-lausitz.de/~estein/eprofpubli/
1995f/vde96.PDF