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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

Gaussmeter bzw.

Gaussmeter bzw. Teslameter Fluxmeter Magnetischer Fluss ϕ 6. Verifikation des Regelungssystems Feldstärke H Hallsonde Helmholtzspule Tabelle 6-1: Übersicht über die zur Magnetfeldmessung verwendeten Messmittel Wird der Hallsensor von einem Strom durchflossen und in ein dazu senkrecht verlaufendes Magnetfeld gebracht, wird aufgrund des Hall-Effekts ein zum Produkt aus Strom und magnetischer Feldstärke proportionales Spannungssignal erzeugt Wird in die Helmholtzspulen ein magnetisches Feld eingebracht, so wird in den Spulen eine Spannung induziert, die proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses ist. Daraus ergibt sich der Zusammenhang: . Hieraus lassen sich die verwandten Größen B, H, J, m, µ ermitteln. Wegen der starken Ortsabhängigkeit des H-Feldes und der kleinen Feldstärkebeträge aufgrund der geringen Abmessungen des Magneten sind die Messergebnisse starken Schwankungen unterworfen, weshalb unterschiedliche Messreihen mit den verschiedenen Messmitteln durchgeführt und die Ergebnisse gemittelt werden. Reversible Entmagnetisierung: Peltier-Elemente- Stack Isolierung Dauermagnet Alu-Kühlkörper Helmholtz-Spule Um die reversible thermische Entmagnetisierung messen zu können, muss der Magnet jeweils auf den interessierenden Temperaturen gehalten werden, während die Messgröße erfasst wird. Hierbei stellt sich das Problem, dass die als Wärmequellen verfügbaren elektrothermischen Wandler einen großen Wirkleistungsumsatz haben, der aufgrund des Durchflutungsgesetzes ein Magnetfeld bedingt, was die Erfassung der Messgröße behindert, weshalb folgende Maßnahmen vorgenommen werden, die schematisch in Abbildung 6-39 dargestellt sind 11 Abbildung 6-39: Schematische Darstellung des Aufbaus zur Bestimmung der Flussdichte mittels Helmholtzspule : Der Dauermagnet wird in einer Passbohrung eingebracht, die in einen Alu-Kühlkörper gebohrt ist. Dadurch kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Magneten erreicht werden. Durch die große Wärmekapazität von der der Magnet somit umgeben ist, kann er länger auf der Solltemperatur gehalten werden, da 11 Für Temperaturen kleiner der Raumtemperatur muss der Aufbau innerhalb der Helmholtzspule umgedreht werden, damit die Wärme mit einem weiteren Kühlkörper nach oben abgezogen werden kann. 76

6. Verifikation des Regelungssystems die Energiezufuhr zu den Peltier-Elementen während des Messvorgangs unterbrochen werden muss. Um zusätzlich Wärmeverlust zu vermeiden, wird eine Styropor Isolierung angebracht. Auf den Aluminium-Körper wird zur Temperaturkontrolle ein PT1000-Element in der Nähe der Bohrung aufgebracht. Beim Erreichen der Solltemperaturen von +50°C bzw. -10°C werden die Peltier-Elemente abgeschaltet sowie das Messgerät angeschaltet. Während die Temperatur im Magneten sich wieder auf Raumtemperatur einstellt, wird die dabei auftretende Änderung der magnetischen Flussdichte um reproduzierbare Messwerte zu ermöglichen. Die Messanordnungen sind in Abbildung 77 den entsprechenden mittels PT1000Element erfassten Temperaturen zugeordnet. Als extrem problematisch hat sich hierbei der zeitliche Drift des Messgeräts erwiesen, der manuell mittels Drehreglern kompensiert werden muss, was selbst bei konstanter Raumtemperatur unmöglich ist. Hierdurch sind auch die betragsmäßigen Abweichungen gegenüber den analytischen Ergebnissen zu erklären, wie in Abbildung 6-42 (rot: rev. Test) ersichtlich ist. Vernachlässigbar hingegen ist der Temperaturdrift des Helmholtzspulenwirkwiderstands Rc sowie des Eingangswiderstands des Messgeräts Rin. Somit gilt, dass aufgrund des Zusammenhangs ∙ 1 mit B: magn. Flussdichte, C: Spulenkonstante, ϕ: magn. Fluss, V: Magnetvolumen, die gemessene reversible Änderung des Flusses proportional der reversiblen Flussdichtenänderung ist. Nichtreversible Entmagnetisierung: Zur Messung der nichtreversiblen Entmagnetisierung werden Magnet mehrere baugleiche Magneten im Temperaturschrank Justage ausgelagert. Die Temperatur wird dabei von 50°C bis 120°C in Hallsonde 5°C Schritten nach oben gefahren und nach jedem Schritt die Signalverbindung zum Gaussmeter relative Entmagnetisierung mit zwei Messmitteln (Gaussmeter, Oerstedmeter) bestimmt. Da bei beiden Messverfahren die Abbildung 6-40: Schematische magnetische Feldstärke H die erfasste Messgröße darstellt, Darstellung des Hallsondenfühlers mit aufmontierter Justagevor- sind die ermittelten Ergebnisse ortsabhängig. Deshalb werden richtung die Messobjekte durch geeignete Justagemittel in einen definierten Abstand (Oerstedmeter 100mm, Gaussmeter 2,5mm) zum Messfühler gebracht,

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