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====== Sensoren ====== Zur Vermessung jeder der Raumachsen X, Y und Z kommt ein eigener FluxgateSensor zum Einsatz. Die im Fluxmagnet-Projekt verwendeten Sensoren der Firma Speake & Co. sind einerseits relativ preisgünstig und zeichnen sich andererseits durch ihre hohe Empfindlichkeit aus. Leider stellte die Firma 2016 den Vertrieb dieser Sensoren ein. \\ {{ :doku:bild_2a_sensor.jpg?400 |}} \\ ===== Funktionsprinzip der Sensoren ===== Das Prinzip dieser Fluxgate-Sensoren besteht darin, dass zwei Wicklungen auf einem gemeinsamen weichmagnetischen Kern aufgebracht sind und eine dieser Spulen als Sendespule und die andere als Empfangsspule arbeitet. Bei Abwesenheit eines externen Magnetfeldes sind die Spannung an der Sendespule und die induzierte Spannung an der Empfangsspule gleich und das Differenzsignal somit gleich Null. Die Speake-Sensoren verfügen bereits über eine integrierte Elektronik und liefern am Ausgang ein 5-Volt-Rechtecksignal, dessen Frequenz sich in Abhängigkeit vom äußeren Magnetfeldes ändert. \\ {{ :doku:bild_2b_funktionsprinzip.png?400 |}} \\ Die Sensoren überstreichen einen Messbereich von etwa –50 µT bis +50 µT und sind hierbei in beiden Richtungen einsetzbar. Daraus ergeben sich Ausgangsfrequenzen im Bereich von 40– 120 kHz. Die zu messenden Größen bewegen sich auf unserem Breitengrad bei der Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes bei 20 µT und bei der Vertikalkomponente bei rund 40 µT. \\ ===== Vermessung der Sensoren ===== Da über den inneren Aufbau der Sensoren im Datenblatt keinerlei Informationen geliefert werden, wurde versucht, aus anderen Quellen zusätzliche Informationen zu gewinnen, die zum Verständnis der Funktionsweise beitragen. Hierbei war es äußerst hilfreich, dass die AG Magnetometer Zugriff auf ein Röntgengerät bekam, mit dem Aufnahmen der Sensoren gewonnen werden konnten. Aus den Aufnahmen lässt sich erkennen, dass die mechanische Ausrichtung der Spulen im Sensor nicht optimal in Richtung der Sensorachse liegt und damit im Gesamtaufbau evtl. weitere Maßnahmen notwendig sind, um diese Fehlausrichtungen zu kompensieren. \\ In früheren Versionen des Magnetometers wurden ausschließlich Relativmessungen vorgenommen. Hierbei wurde von einem linearen Zusammenhang zwischen dem anliegenden Magnetfeld und der Ausgangsfrequenz des Sensors ausgegangen. Das Projekt hatte sich allerdings zum Ziel gesetzt, möglichst auch Absolutmessungen durchführen zu können. Zu Beginn der Messung von Absolutwerten stellte sich schnell heraus, dass der im Datenblatt des Sensors angedeutete lineare Zusammenhang bei Weitem nicht gegeben war, sondern starke Nichtlinearitäten vorkommen, die zudem auch noch von der Einbaurichtung des Sensors abhängen. Diese Nichtlinearitäten führten dazu, dass die gemessenen Werte teilweise um den Faktor 2 von den erwarteten Werten abwichen. Diese Sachverhalte machten es notwendig, einen Messaufbau zu entwerfen, mit dem die tatsächlichen Zusammenhänge zwischen Magnetfeld und Ausgangsfrequenz des Sensors erfasst werden konnten.\\
