Magnetfeld Messgeräte

Allgemeine Einführung

Das Messen von Magnetfeldern ist aus technischer Sicht ein sehr weites Feld. Es ist zu unterscheiden welcher Art die interessierenden Magnetfelder sind:

  1. Wird Feldstärke H [A/m, A/cm] oder Flussdichte B [T, mT oder Gauss] gemessen?
  2. Wie hoch ist die Intensität der Magnetfelder bzw. Flussdichten? (NanoTesla / Miktrotesla / MilliTesla / Tesla)
  3. Wird Gleichfeld (DC), sinusförmiges Wechselfeld (AC), nicht sinusförmiges Wechselfeld (AC) oder kurzes Impulsfeld (AC bzw. DC) gemessen?
  4. Sofern AC Felder gemessen werden: interessiert Spitzenwert oder Effektivwert bzw. RMS-Wert, welches sind die Frequenzen (Hz / kHz / MHz / GHz)?
  5. Wird nur eine Richtung des Magnetfeldes (1D) oder werden alle drei Raumrichtungen (3D) unabhängig gemessen? Oder wird der Betrag des Raumvektors gemessen?
  6. Wird das Feld nahe an der Oberfläche des Objektes oder wird in grösserer Distanz zur Magnetfeld-Quelle gemessen?

Die Wahl des Magnetfeld-Messgerätes (auch Teslameter, Gaussmeter oder Magnetometer genannt) richtet sich im Wesentlichen nach den oben genannten Fragen.

Cestriom GmbH bietet Lösungen im Bereich der industriellen Entmagnetisierung von Stahlteilen. In diesem Zusammenhang konzentrieren sich die nachfolgenden Erläuterungen und Produkte auf die Messung von Restmagnetismus. Brauchbare Messergebnisse bilden die Basis zur Entscheidung, ob Massnahmen hinsichtlich Entmagnetisierung getroffen werden müssen.

Messen von Restmagnetismus

In dieser spezifischen Anwendung werden die Teslameter vorwiegend von industriellen Betrieben zur Qualitätssicherung eingesetzt (siehe Anwendungsgebiete). Die Anforderungen sind folgende:

  • Messung von Magnetischen Flussdichten bzw. Feldstärken auf Bauteil-Oberflächen im Bereich von ca. 0,01mT bis max. ca. 25mT bzw. ca. 0,1A/cm bis max. 200A/cm.
  • Messung von Gleichfeldern (DC)
  • Richtungsbezogene Messung der normal aus der Oberfläche austretenden Feldkomponente (1D) mit Tangentialsonde (oder alternativ Axialsonde)
  • Messung nahe an der Oberfläche des Bauteils

Aktuell existiert für die Industrie keine generelle Norm nach der sich die Hersteller von Teslametern richten können.

Wichtige Einflussgrössen auf das Messergebnis

Messabstand

Der Messabstand einen entscheidenden Einfluss. Der Messabstand vom aktiven Messelement bei flach aufgelegter Sonde zur Oberfläche des Objektes ist abhängig vom Teslameter-Typ. Die auf dem Markt gängigen Teslameter bewegen sich üblicherweise in einem Bereich von ~0,3mm bis ~2,0mm. Die häufig eingesetzten analogen Gaussmeter mit rundem Gehäuse arbeiten mit einen Messabstand von ca. 16mm oder mehr zur Oberfläche.

Empfohlen wird ein tendenziell geringer Messabstand, dafür sollten aber die Restmagnetismus-Grenzwerte etwas höher angesetzt werden. Der Grund liegt in einer besser beherrschbaren Qualitätssteuerung. Als Beispiel ist ein Grenzwert von 2A/cm bei einem Messabstand von 2mm deutlich weniger anspruchsvoll als ein Grenzwert von 5A/cm bei Messabstand 0,7mm (dies gilt insbesondere für feinpoligen Restmagnetismus auf zerspanend- oder durch Umformung hergestellten Teilen).

Die Messergebnisse im interessierenden Bereich von ca. 1…5A/cm unterscheiden sich nun abhängig vom eingesetzten Messgeräte-Typ erheblich (manchmal bis zu Faktor 10 und mehr).

Erdmagnetfeld bzw. Umgebungsmagnetfeld

Das am Ort der Messung existierende Umgebungsmagnetfeld (Erdmagnetfeld und gegebenenfalls weitere Felder) und die dadurch im Bauteil induzierten Magnetfelder führen üblicherweise zu Schwankungen der Messergebnisse von einigen A/cm. Diese Schwankungen ergeben insbesondere bei manueller Messung und der normalerweise von Messung zu Messung etwas unterschiedlichen Ausrichtung von Sonde und Messobjekt im Raum.

Suchmethodik

Die Suchmethodik mit der Sonde bezogen auf die Oberfläche des Bauteils hat einen entscheidenden Einfluss (wird das grösste Magnetfeld auf der Oberfläche überhaupt entdeckt?). Die Einflussgrösse Mensch spielt hier eine grosse Rolle.


Produkte

Teslameter FM302

Die Magnetfeld-Messgeräte werden von einem spezialisierten Messgerätehersteller im Wiederverkauf angeboten.

Das universelle Handmessgerät Teslameter FM302 bestehend aus Anzeigeeinheit und einer mittels Steckverbindung abschliessbaren Magnetfeldsonde. Es stehen unterschiedliche Sondentypen zur Verfügung. Zur Messung von Restmagnetismus ist im Normalfall die Transversalsonde AS-LTM die richtige Wahl.

Teslameter FM302 mit Zubehör
Teslameter FM302 mit Zubehör

Verfügbare Sonden:

Axialsonde: sensitive Richtung parallel zur Lanze

Tangentialsonde: sensitivie Richtung senkrecht zur Lanze

Wichtigste Software-Funktionen (im Lieferumfang enthalten):

  • Messwertanzeige auf Windows-PC
  • Einstellbare Grenzwertanzeige
  • Oszilloskop-ähnliche Anzeigefunktion
  • Messwertausgabe an Excel usw.
Teslameter FM302
Messgrössen: Magnetfeld DC / AC (RMS)
Messbereich: Abhängig von eingesetzter Sonde, x1, x10, x100
Bandbreite (-3dB): DC: DC bis über 100kHz                                                  AC: ~5Hz bis über 100kHz
Messunsicherheit DC: x1: <0,1% +/- 2 digit                                                       x10: <0,1% +/- 5 digit                                                   x100: <0,1% +/- 20 digit
Einstellbarer Offset (Nullpunkt): +/-4’500 digit im Bereich x100
Messunsicherheit AC (RMS): 16,7Hz <= -0,3dB                                                          50Hz <= -0,1dB
Bedienung: Folientastatur
Versorgung: 9V-Batterie / Netzgerät
Anzeige: LCD 4 ½ Stellen
Auflösung: 1/20’000 vom Sonden-Messbereich
Darstellung der Messgrösse: Mittelwert (DC)                                                 Effektivwert (AC / true RMS)
Anzeigemodus: Absolut                                                                        Relativ                                                                      Minimum (Spitzenwertspeicher)                        Maximum (Spitzenwertspeicher)
Einheiten: Tesla, Gauss, Oersted, A/m
Aktualisierungsrate: Einstellbar 0,1s bis 5s
Digitales Filter: Mittelwertfilter mit Filterlänge 1 bis 64 Werte
Tangentialsonde AS-LTM
Messbereich mit Teslameter Anzeige FM +/- 2mT; +/-20mT; +/-200mT
Abmessungen Sondenlanze BxLxH: 5x70x1.4mm
Linearitätsfehler: <0,2%, +/-0,1mT
Messabstand Sonde – Oberfläche: ~0,7mm
Verschleissfestigkeit Sonde: gut – sehr gut (Hallsensor in Messinglanze)
Axialsonde AS-LAP
Messbereich mit Teslameter Anzeige FM +/- 2mT; +/-20mT; +/-200mT
Abmessungen Sondenlanze DxL: 6x180mm
Linearitätsfehler: <0,5%, +/-0,1mT
Messabstand Sonde – Oberfläche: ~0,4mm
Verschleissfestigkeit Sonde: mittel

Lieferumfang:

  • Teslameter FM302
  • Software auf CD
  • Sonde(n) nach Wahl
  • Werkskalibrierung Teslameter und Sonde(n)
  • Koffer für Messgerät, Sonden und Zubehör

Optionen:

  • Nullkammer für Nullabgleich ohne Erdmagnetfeld

Das Teslameter FM302 kann mittels weiterer Sonden (oben nicht aufgelistet) für verschiedenste Zwecke eingesetzt werden. Kontaktieren Sie uns bei Bedarf.


AS-Sondenadapter

Der AS-Sondenadapter wird für fest installierte Messaufgaben eingesetzt. Die Messeinheit setzt sich aus dem AS-Sondenadapter, einer Sonde, Netzeil und einer Analogsignal-Auswerteeinheit zusammen, z.B. SPS oder Industrie-PC.

Sonden-Adapter
Sonden-Adapter

Der AS-Sondenadapter funktioniert mit den gleichen Sonden wie das Teslameter FM302.

Einsatzbeispiele:

  • Überprüfen von Restmagnetismus an Bauteilen in automatisierter Produktion
  • 100%-Restmagnetismus-Kontrolle nach Entmagnetisierprozess
  • Prozessüberwachung von Entmagnetisiervorgängen