FAQ: Messtechnik für Magnetfelder erklärt

Messung von Magnetfeldern

Häufige Fragen zur Messung von Magnetfeldern

Messung der Flussdichte von Permanentmagneten

Magnet_axial_transversal_vorschau
Bsp: Messung an einem Magneten mit Axial- oder Transversalsonde

Überblick

Teslameter FM 302 mit Axial- oder Transversalsonde.

Empfehlung: FM 302 mit AS-NTM, AS-NTM-2 oder AS-NAP

Von Magnetherstellern wird oft nur die Remanenz BR des Magneten angegeben (bei Neodym-Magneten typisch ca. 1200 mT). Der Wert der Flussdichte an der Oberfläche liegt prinzipiell weit unterhalb dieses Wertes.

Messbar ist nur die Flussdichte an der Oberfläche bzw. in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche des Magneten. Diese ist unter anderem abhängig von der Form des Magneten und der räumlichen Anordnung von Sonde und Magnet (Messung mittig oder am Rand, Messung über Fläche oder Kante).

Mit der Entfernung von der Oberfläche nimmt die Flussdichte stark ab.

Für reproduzierbare Flussdichtemessungen muss daher der Abstand der Sonde zum Magnet reproduzierbar (möglichst konstant) sein. Ebenso ist die Positionierung der Sonde gegenüber dem Magnet jeweils gleich zu wählen.

Magnet-Feldstärkeverlauf
Beispiel: Stärke des Magnetfeldes (Flussdichte) eines Magneten mit BR=1200 mT in Abhängigkeit vom Abstand

Da hier Bruchteile von Millimetern entscheidenden Einfluss auf den Messwert haben, sind spezielle Messvorrichtungen zu empfehlen, oder die Sonde sollte direkt auf den Magneten aufgelegt werden.

Möglichkeiten der Magnfeldmessung zur Polaritätsbestimmung an einem Stabmagnet
Messung an einem Stabmagneten mit Axialsonde und Transversalsonde

Ob für die Messung eine transversale oder eine axiale Sonde verwendet wird, hängt von den räumlichen Gegebenheiten ab. Die transversale Sonde wird zur Messung flach aufgelegt, die axiale Sonde wird zur Messung senkrecht auf die Oberfläche gestellt.

Bei kleinen Magneten (kleiner als 5 mm Durchmesser) und Magnetfolien mit dicht beieinander liegenden Magnetisierungsstreifen (Abstand kleiner als 3 mm) sollte eine Sonde mit kleiner aktiver Fläche ausgewählt werden. Von Vorteil sind Magnetfeldsonden mit aktiven Flächen von kleiner als 0,2 mm².

Neben des Messabstandes sollte auch die Temperaturabhängigkeit von Magnet (typisch 0,2 %/°C)  und Sonde (typisch 0,03 %/°C)  berücksichtigt werden.

Anwendungsbeispiel und Application Notes

Als Anwendungsbeispiel ist in der nebenstehenden Grafik ein Ringmagnet dargestellt. Deutlich erkennbar ist, dass die Flussdichte B von der Position und der Abstand der Transversalsonde zum Ringmagneten abhängig ist. In den nachfolgenden Application Notes sind weitere Details enthalten.
Ringmagnet mit Magnetfeld; Messung an Oberfläche und im Abstand mit transversaler Magnetfeldsonde
Bsp.: Messungen an einem Ringmagnet mit einer Transversalsonde in verschiedenen Positionen
PE007
Flussdichte eines Magneten im Abstand x
PE009
Magnetisierungsarten von Permanentmagneten
PE017
Messung von Magnetfeldern

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-NTM oder AS-NAP. Aufgrund des Messingprofils ist die transversale AS-NTM robuster als die axiale AS-NAP. Daher empfehlen wir die AS-NTM für den täglichen Einsatz. Letztlich spielt bei der Wahl auch die Zugänglichkeit der zu messenden Teile eine Rolle.

Der Messbereich der Sonden beträgt ±2000 mT. Er ist damit selbst für starke Neodym-Magnete ausreichend. Bei schwachen Magneten kann das Teslameter FM 302 in die nächstkleineren Messbereiche ±200 mT (x10) und ±20 mT (x100) geschaltet werden.

Sollen grundsätzlich nur schwache Magnete gemessen werden, so können auch die empfindlicheren Magnetfeldsonden AS-LTM und AS-LAP verwendet werden. Diese haben einen maximalen Messbereich von ±200 mT.

Der Abstand der aktiven Fläche von der Oberfläche der Sonde beträgt bei der AS-NTM und AS-NAP weniger als 1,0 mm. Genaue Angaben finden Sie im Datenblatt der Sonden.

 

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-NAP (AS-LAP)
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-NTM, AS-NTM-2 (AS-LTM)

Bestimmung der Polarität von Dauermagneten

Dauermagent: Polaritätsbestimmung
Beispiel: Polaritätsbestimmung eines Magneten

Überblick

Mit Teslameter FM 302 und allen 1-achsigen AS-Sonden gilt:

Anzeige > 0 : Südpol   

Anzeige < 0 : Nordpol

Dauermagnete bzw. Permanentmagnete besitzen ein statisches Magnetfeld. Neben der Stärke der Magneten ist oft auch die Polarität messtechnisch zu überprüfen. Dabei soll festgestellt werden, ob es sich um einen Nordpol oder einen Südpol handelt.

Die Magnetisierung der Magnete kann dabei auf vielerlei unterschiedliche Arten erfolgen. Siehe dazu unsere Application Note PE009 Magnetisierungsarten von Permanentmagneten.

PE009
Magnetisierungsarten von Permanentmagneten

Die Richtung des gemessenen Feldes zur Messrichtung der Sonde wird durch das Vorzeichen des Messwertes angegeben. Die Bestimmung der Polarität erfolgt dann aus der Kombination vom Vorzeichen des Anzeigewertes und Orientierung der Messsonde.

Die nachfolgenden Grafiken zeigen die Feldrichtung für einen positiven Anzeigewert. Bei den Transversalsonden müssen die Feldlinien dazu durch das gravierte Kreuz bzw. die weiße Keramikfläche eintreten.

Polarität (Nordpol Südpol) eines Dauermagneten mit aufgelegter, transversaler Magnetfeldsonde
Polaritätsbestimmung eines Dauermagneten mittels Transversalsonde (Südpol)
Polarität (Nordpol Südpol) Permanentmagneten mit senkrecht aufgesetzter axialer Magnetfeldsonde
Polaritätsbestimmung eines Dauermagneten mittels Axialsonde (Südpol)

Liegt eine Transversalsonde mit dem Kreuz nach oben auf einem Magneten bzw. ist die Axialsonde senkrecht auf einen Magneten aufgesetzt und zeigt das Teslameter einen positiven Wert an, so befindet sich unter der Sonde ein Südpol. Wird ein negativer Wert angezeigt, so handelt es sich um den Nordpol.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-NTM oder AS-NAP. Aufgrund des Messingprofils ist die transversale AS-NTM robuster als die axiale AS-NAP. Daher empfehlen wir die AS-NTM für den täglichen Einsatz. Letztlich spielt bei der Wahl auch die Zugänglichkeit der zu messenden Teile eine Rolle. Der Messbereich der Sonden beträgt ±2000 mT. Er ist damit selbst für starke Neodym-Magnete ausreichend. Bei schwachen Magneten kann das Teslameter FM 302 in den nächstkleineren Messbereich ±200 mT (x10) oder ±20 mT (x100) geschaltet werden. Sollen grundsätzlich nur schwache Magnete gemessen werden, so können auch die empfindlicheren Magnetfeldsonde AS-LTM und AS-LAP verwendet werden. Diese haben einen maximalen Messbereich von ±200 mT.
Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-NTM (AS-LTM)
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-NAP (AS-LAP)

Wie misst man die Flussdichte innerhalb einer Luftspule (z.B. einer Zylinderspule)?

Service Testmessungen Bsp
Beispiel: Flussdichtemessung innerhalb einer Zylinder-Luftspule

Überblick

Mittels FM 302 und Axialsonde.

Empfehlung: FM 302 und AS-LAP oder AS-UAP GEO-X

Magnetfelder mit Spulen

Mit Luftspulen lassen sich Magnetfelder von wenigen Millitesla erzeugen. Zweistellige Millitesla-Werte lassen sich meist nur kurzzeitig oder mit wassergekühlten Spulen erzeugen.

Arten von Luftspulen

Die einfachste Form der Luftspule ist die Zylinderspule. Sie wird auch Solenoid genannt. Eine Helmholtz-Spule bestehen aus zwei flachen Spulen, die zusammen geschaltet werden. Sie erzeugen einen größeren homogenen Feldbereich. Die erreichbare magnetische Flussdichte beträgt meist jedoch wenige hundert Mikrotesla.

Messung

Für die Messung innerhalb der Zylinderspule wird eine Axialsonde verwendet.
Feldlinien_Zylinderspule
Beispiel: Flussdichtemessung innerhalb einer Zylinder-Luftspule
Service Testmessungen Bsp
Messung des Magnetfeldes in einer Zylinderspule mit Axialsonde
Flachspule_mit_Axialsonde
Messung des Magnetfeldes in einer Flachspule mit Axialsonde

Mit einer Transversalsonde kann dagegen nur die Austrittsflussdichte einer Spule gemessen werden.

Zylinderspule_mit_Transversalsonde
Messung des stirnseitigen Magnetfeldes einer Zylinderspule mit Transversalsonde
Flachspule_mit_Transversalsonde
Messung des stirnseitigen Magnetfeldes einer Flachspule mit Transversalsonde

Für die Messung des Streufeldes können dagegen beide Sondentypen verwendet werden. Die Ausrichtung erfolgt entsprechend der Messrichtung des Sondentyps.

Zylinderspule_mit_Axialsonde
Messung des Streufeldes außerhalb einer Zylinderspule mit Axialsonde
Zylinderspule_mit_Transversalsonde
Messung des Streufeldes außerhalb einer Zylinderspule mit Transversalsonde

Bei kleinen Helmholtz-Spulen, die nur ein schwaches Feld erzeugen können, bietet sich die Messung mit der empfindlichen AS-UAP GEO-X Sonde an. Für stärkere Spulen kann die Axialsonde AS-LAP verwendet werden

Helmholtz_mit_AS-UAP-GEO-X
Messung einer Helmholtz-Spule mit AS-UAP GEO-X
Helmholtz_mit_AS-LAP
Messung einer Helmholtz-Spule mit AS-LAP

Da der Innenraum von der Seite her zwischen den beiden Spulen zugänglich ist, kann auch mit einer Transversalsonde gemessen werden. Ist der Spulendurchmesser groß genug, ist es darüber hinaus auch möglich, die Sonde innerhalb der Spule zu platzieren.

Helmholtz_mit_Transversalsonde
Messung einer Helmholtz-Spule mit Transversalsonde
Helmholtz_mit_Transversalsonde_hochgestellt
Messung einer Helmholtz-Spule mit Transversalsonde

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der AS-Aktivsonde AS-LAP oder AS-UAP GEO-X. Der Messbereich der Sonde AS-LAP beträgt ±200 mT. Mit dem Teslameter FM 302 in x100 beträgt der Messbereich bei der AS-LAP noch ±2 mT. Damit lassen sich mittlere und kleine Felder gut auflösen. Die Sonde AS-UAP GEO-X ist speziell für die Messung sehr kleiner Felder wie dem Erdmagnetfeld konzipiert. Der Messbereich der Sonden beträgt ±200 µT. Durch die Möglichkeit den Einfluss des Erdmagnetfeldes zu kompensieren wird im kleinsten Messbereich (Teslameter FM 302 in x100) eine Auflösung von einem Nanotesla (0,001 µT) oder weniger erreicht.
Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-LAP
Magnetfeldsonde AS-UAP GEO-X
AS-UAP GEO-X

Als kundenspezifische Anfertigung können wir auch Varianten von sehr dünnen Axialsonden herstellen.

Zu der Sonde AS-LAP empfiehlt sich die als Option erhältliche Nullkammer. Insbesondere, wenn sehr kleine Felder gemessen werden sollen, kann damit vor der Messung der Nullpunkt der Sonde überprüft und kompensiert werden. Siehe dazu auch unsere Application Note PE012 Nullkammer – Nullpunkteinstellung.

PE012
Nullkammer - Nullpunkteinstellung
Nullkammer zur Abschirmung von Magnetfeldern als einseitig geschlossenes Rohr
Nullkammer

Magnetfeldmessung in Luftspalten

Bsp_Lautsprecher mit Sonde AS-NTP-Flex
Beispiel: Polaritätsbestimmung eines Magneten

Überblick

Mit FM 302 und flexibler oder dünner Transversalsonde.

Typische Werte der Flussdichte: ca. 1 bis 2 Tesla.

Empfehlung: FM 302 mit AS-NTP-Flex oder AS-NTP 0,6

Beispiele für Luftspalte sind bei einem Elektromotor der Spalt zwischen Stator und Rotor, bei einem Lautsprecher der Spalt des Lautsprechertopfmagneten.

Für die erreichbare Kraft ist die Stärke des Magnetfeldes im Luftspalt ein wichtiger Faktor. Einige hundert Millitesla bis hin zu 1 T sind hier üblich. Von der Messrichtung her sind für Messungen im Luftspalt transversale Magnetfeldsonden notwendig. Dabei sind Sonden notwendig, die auch unter sehr beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden können.

Bsp_Topfmagnet
Magnetfeldmessung an einem Lautsprechertopfmagnet

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-NTP 0,6, AS-NTP-Flex, AS-NTP-Flex 0,6 oder AS-NCu-Wire. Die AS-NTP 0,6 besitzt einen steifen Sondenträger aus Epoxydmaterial und ist lediglich 0,6 mm dick. Ebenfalls 0,6 mm dick sind die Sonden AS-NTP-Flex, AS-NTP-Flex 0,6 und AS-NCu-Wire. Der Sondenträger der AS-NTP-Flex und AS-NTP-Flex 0,6 besteht aus flexiblem Kapton-Material. Bei der AS-NCu-Wire handelt es sich um ein nacktes Keramik-Hall-Element an dünnen Drähten. Ist im Luftspalt mehr Platz vorhanden, so können auch die Transversalsonden AS-NTM und AS-NTM-2 im Messingprofil verwendet werden. Sie sind 1,4 mm dick. Aufgrund des Messingprofils sind sie robuster als die anderen Sonden. Wir empfehlen daher diese Sonden zu verwenden, wenn im Luftspalt genügend Platz ist. Gegenüber den anderen Sonden weist die AS-NTM-2 einen deutlich verringerten Linearitätsfehler (0,05 %) und Temperaturkoeffizienten (0,005 %/°C) auf.
Bsp_Linearitätskurve AS-NTM
Linearitätskurve AS-NTM
Bsp_Linearitätskurve AS-NTM-2
Linearitätskurve AS-NTM-2

Der Messbereich der Sonden beträgt ±2000 mT. Er ist damit selbst für starke Felder ausreichend. Bei schwachen Feldern kann das Teslameter FM 302 in den nächstkleineren Messbereich ±200 mT (x10) oder gar ±20 mT (x100) geschaltet werden.

Als kundespezifische Anfertigung können wir noch weitere Varianten sehr dünne Sonden herstellen.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeldmesssonde AS-NTP 0,6
AS-NTP 0,6
AS-NTP-Flex: transversale Magnetfeldsonde mit flexiblem Sondenträger und Keramik-Element
AS-NTP-Flex
Magnetfeldsonde AS-NTP-Flex 0,6
AS-NTP-Flex 0,6
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-NTM, AS-NTM-2
AS-NCu-Wire; transversale Magnetfeldsonde mit keramischem Sensor an 150 mm langen, dünnen Drähten
AS-NCu-Wire

Messung des Restmagnetismus von Werkstücken

Restmagnetismus
Beispiel: Restmagnetismus-Messung Unterlegscheibe aus Eisen

Überblick

Mit FM 302 und Axial- oder Transversalsonde.

Typische Grenzwerte: 0,1 mT bis 1 mT.

Empfehlung: FM302 mit AS-LTM, AS-LAP.

Werkstücke aus Eisen oder Stahl (je nach Sorte) lassen sich durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes magnetisieren. Selbst nach Wegnahme des äußeren Feldes verbleibt eine Magnetisierung im Werkstück. Diese wird Restmagnetismus oder Remanenz genannt. Die Magnetisierung ist deutlich schwächer als bei Permanentmagneten.

Ursachen für Restmagnetismus sind insbesondere die Verwendung von magnetischen Hebevorrichtungen und magnetischen Spannplatten. Auch der Kontakt mit anderen magnetisierten Bauteilen, mit magnetisierten Transportbehältern oder bei der Lagerung auf magnetisierten Halterungen führt zu einer Übertragung der Magnetisierung.

Die in den Teilen verbleibende Magnetisierung führt zum Anhaften von Abrieb, Metallstaub oder sogar größere Metallspäne, die nur schwer zu entfernen sind.

Deshalb werden magnetisierte Stahlteile entmagnetisiert und dürfen bestimmte Grenzwerte wie z.B. 1 mT oder 0,2 mT (oftmals auch Angaben in A/cm) nicht überschreiten.

Vor und nach der Entmagnetisierung kann der Restmagnetismus des Bauteils mit einem geeigneten Magnetfeldmessgerät geprüft werden.

Zur Prüfung eines Bauteils muss oft die gesamte Oberfläche vermessen werden.

Die Sonde muss zur Messung direkt auf das Bauteil aufgelegt werden. Auch der Abstand der aktiven Sondenfläche sollte so gering wie möglich sein.

Bei Messungen von Restmagnetismus kleiner als 50 µT ist eine Messung in einer Abschirmkammer notwendig.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-LTM oder AS-LAP. Aufgrund des Messingprofils ist die transversale AS-LTM robuster als die axiale AS-LAP. Daher empfehlen wir die AS-LTM für den täglichen Einsatz. Mit dem Teslameter FM 302 in x100 beträgt der Messbereich bei den genannten Sonden ±2 mT. Damit lassen sich selbst kleine Felder gut auflösen.
Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-LTM
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-LAP

Der Abstand der aktiven Fläche von der Oberfläche der Sonde beträgt bei der AS-LTM und der AS-LAP weniger als 1,0 mm. Genaue Angaben finden Sie im Datenblatt der Sonden.

Als kundenspezifische Anfertigung können wir auch eine unsymmetrische Transversalsonde mit einseitig liegendem Sensor herstellen. Der Abstand der aktiven Fläche von der Oberfläche der Sonde ist dann besonders gering.

Zu den Sonden empfiehlt sich die als Option erhältliche Nullkammer. Insbesondere, wenn sehr kleine Felder gemessen werden sollen, kann damit vor der Messung der Nullpunkt der Sonde überprüft und kompensiert werden. Siehe dazu auch unsere Application Note PE012 Nullkammer – Nullpunkteinstellung.

PE012
Nullkammer - Nullpunkteinstellung
Nullkammer zur Abschirmung von Magnetfeldern als einseitig geschlossenes Rohr
Nullkammer

Messung der Flussdichte an Rotoren

Überblick

Mittels AS-Aktivsonden und AS-Sonden-Adapter oder AS-Adapter 3, beide mittels SPS. Analog-Bandbreite: 10 kHz.

Empfehlung: AS-NTM, AS-NTM-2 mit AS-Sonden Adapter oder AS-Adapter 3.

Magnetrotor_Messaufbau
Bestimmung Flussdichte an Rotoren

Die Prüfung mittels AS-Aktivsonden ermöglicht die Bestimmung von Polarität, Lage und Flussdichte der einzelnen Magnete eines Rotors.

Die Analog-Bandbreite der empfohlenen AS-Aktivsonden beträgt 10 kHz, so dass bis zu max. 5000 Abtastungen pro Sekunde möglich sind.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich der AS-Sonden Adapter sowie der AS-Adapter 3 mit folgenden Magnetfeldsonde AS-NTM oder AS-NTM-2. Die Sonden sind in  Messingprofilen ausgeführt. Die zu erfassenden Messsignale können an den Adaptern mit den Faktoren x5 und x50 verstärkt werden.
AS-Sonden Adapter grünes 20 mm Modul mit Schraubanschlüssen auf Hutschiene
AS-Sonden Adapter
Schrägansicht AS-Adapter 3 auf Hutschiene; 3-kanalig mit Klemmleiste, BNC-Anschlüssen und Schaltern
AS-Adapter 3
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-NTM / AS-NTM-2

Magnetfeldmessung bei hoher und niedriger Temperatur

Thermometer von -40 °C bis + 150 °C
Extreme Temperaturen

Überblick

Mittels FM 302 und AS-Aktvisonde mit einem Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C.

Empfehlung: FM 302 mit AS-NTP-Hot-05

Magnetfeldmessung von -40 °C bis +150 °C

In einigen Anwendungen ist es notwendig, den gesamten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C abzudecken. Wir bieten Sonden an, deren Sensorbereich bis +100 °C genutzt werden können, als auch Sonden, die inklusive Zuleitung von ‑40 °C bis +150 °C genutzt werden können.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-NTP-Hot-05 (ausgelegt für einen Temperaturbereich von ‑40 °C bis +150 °C ). Der durch die Temperaturdrift entstehende Fehler bleibt im Bereich von -10 °C bis +150 °C innerhalb von 1,0 % ±0,4 mT. Die untenstehende Linearitätskurve zeigt das typische Verhalten einer AS-NTP-Hot-05.
Linearitätsfehler der Sonde AS-NTP-Hot-05 bei Temperaturen -10°C, 20°C, 60°C abhängig vom Magnetfeld
Linearitätskurve AS-NTP-Hot-05 (-10 °C, 20 °C, 60 °C)
Messfehler der Sonde AS-NTP-Hot-05 bei hohen Temperaturen 90°C, 120°C, 150°C abhängig vom Magnetfeld
Linearitätskurve AS-NTP-05 (90 °C, 120 °C, 150 °C)

Der Messbereich der Sonde AS-NTP-Hot-05 beträgt ±2000 mT. Mit dem Teslameter FM 302 in x100 beträgt der Messbereich noch ±20 mT. Damit lassen sich sowohl starke Felder messen, als auch kleine Felder noch gut auflösen.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeldsonde AS-NTP-05
AS-NTP-Hot-05

Als kundenspezifische Anfertigung können wir auch andere Varianten von temperaturbeständigen Sonden herstellen.

Messung des Erdmagnetfeldes

Erdmagnetfeld_Vorschau
Erdmagnetfeld [Quelle: Wikipedia: Magnetismus]

Überblick

Mit FM 302 und 1-achsiger oder 3-achsiger Sonden.

Empfehlung (1-achsig): FM 302 mit AS-UAP GEO-X oder AS-UAP Lot.

Empfehlung (3-achsig): AS-Adapter 3 mit AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out.

Unsere Erde ist ein gigantischer Magnet, mit Nordpol und Südpol und wie ein Dauermagnet von einem magnetischen Feld umgeben.

Das magnetische Feld der Erde ist auf der gesamten Erdoberfläche unterschiedlich stark.

Es wird von den in der Erdkruste enthaltenen magnetisch leitenden Metallen wie Nickel, Eisen und Kobalt abgelenkt, bzw. abgeschirmt. An den Polen ist das Magnetfeld am stärksten.

In Deutschland liegt die Stärke des Erdmagnetfeldes derzeit bei etwa 49 µT. Daher ist für die Messung eine entsprechend empfindliche Magnetfeldsonde notwendig.

In Deutschland beträgt der Winkel zwischen Erdoberfläche und Erdmagnetfeld (Inklinationswinkel) zurzeit etwa 65 °.

Magnetfeld-Erde
Magnetfeld der Erde
Erdmagnetfeld-inhomogenität
Inhomogenität des Erdmagnetfeldes

Als Inhomogenität bezeichnet man die örtliche Störung des sonst homogenen Erdmagnetfeldes. Die Ursache dafür kann einen natürlichen Ursprung haben. Dies können beispielsweise geologische Verwerfungen, magnetische Materialien oder Höhlen sein. Aber auch Bauwerke aus Stahlbeton und Gegenstände mit Anteilen aus Eisen bzw. Stahl führen zu einer Verzerrung des Erdmagnetfeldes. Die erzeugten Änderungen liegen typischerweise im Bereich -50 % bis +100 % des ungestörten Erdmagnetfeldwertes.

Bei einachsigen Magnetfeldsonden ist der Winkel (im Bild: Phi) zwischen Sonde und Feldausrichtung zu berücksichtigen, da Felder nur parallel zu ihrer jeweiligen Messrichtung detektiert werden können.

1-achsige-Messung-parallel-erde
1-achsige Messung parallel zum Erdmagnetfeld
1-achsige-Messung-senkrecht-erde
1-achsige Messung senkrecht zur Erdmagnetfeld

Einfacher ist die Messung des Erdmagnetfeldes mit einer 3-achsigen Sonde. Bei diesem Sondentyp erfolgt die Messung unabhängig vom Winkel zwischen Magnetfeld und Sondenachsen.

Achsenkreuz der drei orthogonalen Raumachsen X, Y und Z
die drei Raumachsen X, Y, Z

Application Note

Für weitere Informationen zum Erdmagnetfeld siehe unsere Application Note PE008 Erdmagnetfeld

PE008
Erdmagnetfeld

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit den einachsigen Magnetfeldsonde AS-UAP GEO-X oder AS-UAP Lot oder der dreiachsigen Magnetfeldsonde AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out.

Die Sonde AS-UAP GEO-X ist für allgemeine Messaufgaben geeignet, während sich die Sonde AS-UAP Lot durch ihre spezielle Lotform mit beschwerter Spitze besonders zum Messen der senkrechten Komponente des Erdmagnetfeldes eignet.

Bei der AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out handelt es sich um eine 3-achsige Sonde. Mit ihr kann das Erdmagnetfeld unabhängig von der Ausrichtung der Sonde gemessen werden.

Die Sonden sind speziell für die Messung sehr kleiner Felder wie dem Erdmagnetfeld konzipiert. Der Messbereich der Sonden beträgt ±200 µT.

Die AS-UAP GEO-X oder AS-UAP Lot bieten die Möglichkeit den Einfluss des Erdmagnetfeldes zu kompensieren. So wird im kleinsten Messbereich (Teslameter FM 302 in x100) eine Auflösung von einem Nanotesla (0,001 µT) oder weniger erreicht.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
AS-U3S GEO-X Bild Nr 2
AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out
Magnetfeldsonde AS-UAP GEO-X
AS-UAP GEO-X
axiale Magnetfeldsonde in Lotform mit beschwerter Spitze und Kunststoffkörper für das Erdmagnetfeld
AS-UAP Lot

Messung von Personenschutzgrenzwerten magnetischer Felder

Personenschutz
Verbotszeichen: Kein Zutritt für Personen mit Herzschrittmachern oder implantierten Defibrillatoren

Überblick

Mit FM 302 und verschiedenen 1-achsigen und 3-achsigen AS-Aktivsonden.

Es sind gesetzliche Rahmenbedingungen zu beachten.

Festgelegte Grenzwerte für Magnetfelder

Zahlreiche Gesetze, Normen und Vorschriften legen Grenzwerte für magnetische Felder fest. Diese Festlegungen dienen dem Schutz von Personen allgemein, von Arbeitnehmern am Arbeitsplatz und den Trägern passiver oder aktiver Implantate. Zu den passiven Implantaten zählen u.a. Endoprothesen (künstliche Hüft-, Knie- und Schultergelenke), Stabilisatoren für Blutgefäße („Stent“) oder Herzklappen. Zu den aktiven Implantaten zählen u.a. Herzschrittmacher oder Defibrillatoren. Quellen von Personenschutzgrenzwerten für magnetische Felder sind z.B.
  • Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder – 26. BImSchV )
  • Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV) Vorschrift 15  Elektromagnetische Felder bzw. Regel 103-013  Elektromagnetische Felder (früher Berufsgenossenschaftliche Regeln für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit BGR B11)
  • Empfehlung des Rates [der Europäischen Union] vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz – 300 GHz) 1999/519/EG
  • Richtlinie 2013/35/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Juni 2013 über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (elektromagnetische Felder)
  • Verordnung zum Schutz der Beschäftigten vor Gefährdungen durch elektromagnetische Felder (EMFV )
  • Grenzwerte für Herzschrittmacher und andere körperimplantierte Hilfsmittel (zum Teil in den oben genannten Quellen enthalten)
  • Baubiologische Erwägungen

Anforderungen an Messgeräte für die Grenzwerte von Magnetfeldern

Die Grenzwerte erstrecken sich über einen weiten Frequenzbereich. Insbesondere gibt es auch Festlegungen für statische Magnetfelder (Gleichfelder). Viele Geräte zur Messung von Grenzwerten verwenden zur Messung des Magnetfeldes Spulen. Prinzipbedingt können solche Geräte keine statischen Magnetfelder sondern nur Wechselfelder messen. Bei statischen Magnetfeldern sind andere Messprinzipien notwendig. Für stärkere Felder werden üblicherweise Magnetfeldmessgeräte auf der Basis von Hall-Sensoren eingesetzt. Für schwache Felder eignen sich Geräte mit Fluxgate-Sensoren.
Achsenkreuz der drei orthogonalen Raumachsen X, Y und Z
die drei Raumachsen X, Y, Z

 

Bei den meisten Magnetfeldsonden handelt es sich um einachsige Sonden. Das bedeutet, dass sie Felder nur parallel zu ihrer jeweiligen Messrichtung detektieren können. Wird die Sonde schräg zum Feld positioniert, so ist der angezeigte Wert geringer als das tatsächliche Feld. Die Sonde muss daher immer auf maximale Anzeige ausgerichtet werden.

Einfacher ist die Messung des Magnetfeldes mit einer 3-achsigen Sonde. Bei diesem Sondentyp erfolgt die Messung unabhängig vom Winkel zwischen Magnetfeld und Sondenachse.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit den passenden Magnetfeldsonden. Alle unsere Sonden können sowohl statische Magnetfelder (Gleichfelder) als auch Wechselfelder messen.

Für Felder >200 µT bieten sich die einachsigen Magnetfeldsonde AS-LTM oder AS-LAP oder die dreiachsige  Magnetfeldsonde AS-L3DM x+y+z syn-out an. Aufgrund des Messingprofils ist die transversale AS-LTM robuster als die axiale AS-LAP. Daher empfehlen wir die AS-LTM für den täglichen Einsatz. Mit dem Teslameter FM 302 in x100 beträgt der Messbereich bei den genannten Sonden ±2 mT. Damit lassen sich selbst kleine Felder gut auflösen.

Bei sehr schwachen Feldern <200 µT bietet sich die einachsige Magnetfeldsonde AS-UAP GEO-X oder die dreiachsige Magnetfeldsonde AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out an. Die Sonden sind speziell für die Messung sehr kleiner Felder wie dem Erdmagnetfeld konzipiert. Der Messbereich der Sonden beträgt ±200 µT.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
3-achsige Magnetfeldsonde im Messingprofil 6mm x 6mm x 100mm mit Kabelübergang
AS-L3DM x+y+z syn-out
Magnetfeldmesssonde AS-NTM
AS-LTM
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-LAP
Magnetfeldsonde AS-UAP GEO-X
AS-UAP GEO-X
AS-U3S GEO-X Bild Nr 2
AS-U3D GEO-X x+y+z syn-out

Messung der Flussdichte von Supraleitern und Impulsmagnetisierern

ISO 7010 Warnzeichen W006: Warnung vor magnetischem Feld
Warnzeichen: Warnung vor magnetischem Feld

Überblick

Mit FM 302 und Hochfeldsonde (bis 20 Tesla).

Empfehlung: FM 302 mit AS-HAP.

Messung sehr starker Magnetfelder

Mit Supraleitern lassen sich dauerhaft Felder im zweistelligen Teslabereich erzeugen.

Auch im medizinischen Bereich, z.B. als Hauptfeld eines MRTs, werden hohe Felder erzeugt.

Impulsmagnetisierer erzeugen je nach Anlage ebenfalls Magnetfelder im Bereich 5 T bis über 10 T.

Beim Umgang mit hohen Feldern sind verschiedene Gefahren zu berücksichtigen. So entstehen möglicherweise weitreichende Streufelder, von denen eine mögliche Gesundheitsgefahr ausgeht. Wichtig ist aber auch die entstehende Kraftwirkung auf andere Gegenstände wir z.B. Werkzeuge. Bei Messgeräten erzeugen die Batterien oft eine sehr starke Kraftwirkung.

Die Funktion von Messgeräten kann durch Einwirkung von Magnetfeldern beeinträchtigt werden.

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit der Magnetfeldsonde AS-HAP.

Der Messbereich der Sonde AS-HAP beträgt ±20 T (kalibriert bis 12 T). Die Sonde hat eine Bandbreite von 35 kHz, so dass auch Impulsfelder messbar sind.

Wird das Teslameter FM 302 und nicht nur die Sonde einem Magnetfeld ausgesetzt, so arbeitet es störungsfrei bis mindestens 350 mT. Die auftretenden Kräfte müssen jedoch beachtet werden.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-HAP

Als kundenspezifische Anfertigung können wir auch andere Varianten von Hochfeld-Sonden herstellen. Dabei ist als Wichtigstes die Kalibriermöglichkeit zu klären.

Prüfung der Magnetisierung von Gewichten

Bild 1
Bsp. Prüfung der Magnetisierung von Gewichten

Überblick

Mit FM 302 und 1-achsiger

Empfehlung (1-achsig): FM 302 mit AS-LAP

Gewichte zur Verwendung mit Waagen werden aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt. Insbesondere Gewichte aus Gusseisen oder Stahl können durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert werden.

Für die maximale Magnetisierung von Gewichten sind z.B. in der Internationalen Empfehlung OIML R 111-1 und der darauf basierenden Norm DIN 8127 Grenzwerte festgelegt.

Für die Messung der Magnetisierung eignet sich unser Teslameter FM 302 mit der axialen Aktivsonde AS-LAP. Gerät und Sonde sind mit Rückführbarkeit auf die nationalen Normale der Physikalisch-Technische Bundesanstalt kalibriert.

Application Note

Für weitere Informationen zur Prüfung der Magnetisierung von Gewichten siehe unsere Application Note PE021

PE021
Prüfung der Magnetisierung von Gewichten

Geräteempfehlung

Aus unserem Programm an Magnetfeldmessgeräten eignet sich das Teslameter FM 302 mit den einachsigen Magnetfeldsonde AS-LAP

Die Sonde AS-LAP ist für allgemeine Messaufgaben geeignet und mit dem Handgriff für die Prüfung der Magnetisierung von Gewichten.

Teslameter FM 302: blaues Magnetfeld-Handmessgerät mit zweizeiligem LCD-Display und Tastatur
Teslameter FM 302
Handgriff mit breiter Basis und Schutzplatte aus Aluminium für axialen Magnetfeldsonden
Griff für AS-LAP
Magnetfeld-Aktivsonde AS-HAP
AS-LAP

Teslameter oder Gaußmeter / Gaussmeter?

Geräte zur Messung des Magnetfeldes bezeichnet man allgemein als Magnetometer.

Die Einheit der magnetischen Flussdichte im SI-System ist das Tesla. Daher wird ein Magnetfeldmessgerät häufig als Teslameter bezeichnet. Benannt wurde die Einheit nach Nikola Tesla .

Im Gegensatz zu Europa ist im amerikanischen Raum (insbesondere USA) das Gauß bzw. Gauss als Einheit der magnetischen Flussdichte gebräuchlich. Die Benennung erfolgte hier nach Carl Friedrich Gauß . Dort werden Messgeräte zur Messung des Magnetfeldes dementsprechend als Gaußmeter oder Gaussmeter bezeichnet.

Andere Arten der Benennung von Magnetometern leiten sich vom verwendeten Messverfahren ab. Beispiele dafür sind z.B. NMR-Magnetometer oder Fluxgate-Magnetometer.

Einheiten der magnetischen Flussdichte und Feldstärke Tesla, Gauss bzw. A/m, A/cm, Oersted

Um die „Stärke“ des Magnetfeldes anzugeben kann sowohl die magnetische Flussdichte (Formelzeichen B) als auch die magnetische Feldstärke (Formelzeichen H) verwendet werden.

Flussdichte und Feldstärke lassen sich mit der Formel B = µ * H ineinander umrechnen.

Als Einheit für die magnetische Flussdichte werden sowohl Tesla als auch Gauss verwendet.

Die magnetische Feldstärke wird dagegen in A/m (Ampere pro Meter), A/cm (Ampere pro Zentimeter) oder Oersted angegeben.

Sowohl beim Teslameter FM 302 als auch beim Teslameter FM 3002 kann mit der Taste „unit“ die Einheit, in der der Messwert angezeigt wird, umgeschaltet werden.

Weitere Details der Umrechnung finden Sie in unserer Application Note PE005 Magnetische Maßeinheiten und ihre Umrechnung.

PE005
Magnetische Maßeinheiten

Bei noch offenen Fragen beraten wir Sie gerne

Zeichnung zwei Figuren im Gedankenaustausch

Sind Fragen offen geblieben, benötigen Sie weitere Informationen oder fehlt Ihnen ein Dokument?

Rufen Sie uns an oder schreiben uns eine E-Mail.

Scroll to Top