Die Erzeugung und Messung eines magnetischen Flussdichte-Vektors erfordern nicht nur die Rückführung auf die Einheit Tesla, auch die Richtung kann Gegenstand der Kalibrierung sein, sowohl in Bezug zu einem Koordinatensystem als auch die Ausrichtung der einzelnen Achsen zueinander. Verlässt man das homogene Feld und betrachtet die räumliche Verteilung des Flussdichte-Vektors, erhält der Felderzeuger und auch der Sensor zusätzlich eine Ortsabhängigkeit. Diese Arbeit soll eine Grundlage schaffen, um den Flussdichte-Vektor als räumlich aufgelöste Größe darzustellen und die Rückführung auf die Einheit Tesla auch um die Winkel- und Längenteilung zu erweitern.
Auf Seiten der Erzeugung beschäftigt sich diese Arbeit mit der Berechnung, Konstruktion und Validierung einer 3D-Feldspule. Neben der Homogenität der magnetischen Flussdichte soll auch die Rechtwinkligkeit der Spulenachsen zueinander optimiert werden. Mit dem Spulensystem werden ebenfalls Gradienten- und Sattelfelder erzeugt und deren Eignung zur Positionsbestimmung untersucht. Ziel ist ein Transfernormal, dessen Flussdichte-Vektoren - räumlich aufgelöst - funktional bekannt sind.
Für die Messung wird ein Sensorkörper eingeführt, dessen Spiegelflächen es ermöglichen, seine Richtung und Position optisch zu bestimmen. Die Spiegelflächen definieren dabei ein Koordinatensystem, in dem wiederum die Richtungen und Positionen der Magnetfeldsensoren bestimmt werden können. Als Sensoren werden Hall-Chips genutzt, deren Position über ein opto-taktiles Koordinatenmessgerät gemessen werden konnte. Verschiedene Messverfahren zur Richtungs- und Positionsbestimmung aus dem Magnetfeld werden mit diesen Sensoren untersucht und die erreichbaren Unsicherheiten bestimmt. Somit sind diese 3D-Sensoren Transfernormale zur Messung des Flussdichte-Vektors mit bekannter Richtung und Position.
Aktualisiert: 2022-02-24
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