Was ist ein Tesla-Meter?
Ein Teslameter ist ein Instrument zur Messung des Magnetfeldes (magnetische Flussdichte) in einem Raum.
Es misst die magnetische Flussdichte pro Flächeneinheit. Tesla-Messgeräte nutzen die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern, den so genannten Hall-Effekt, um die magnetische Flussdichte in Gauß- oder Tesla-Einheiten anzuzeigen.
Stationäre Messgeräte haben in der Regel eine hohe Genauigkeit und Auflösung und können gegen starke Magnetfelder messen. Sie werden zur Überprüfung der Stärke von Magnetfeldern nicht nur in der Forschung und Entwicklung und bei akademischen Anwendungen, sondern auch in der Fertigung und Qualitätssicherung eingesetzt.
Verwendungszwecke des Tesla-Meters
Tesla-Meter werden nicht nur in der Forschung und Entwicklung und für akademische Anwendungen eingesetzt, sondern auch zur Überprüfung der Stärke von Magnetfeldern in der Fertigung und Qualitätssicherung. So werden beispielsweise in Beschleunigeranlagen starke Elektromagnete (~10T) verwendet, die mit dem Tesla-Meter gemessen werden können.
Eine weitere Anwendung ist die Qualitätskontrolle von Produkten, wo Messungen des magnetischen Flusses in der Wohnung oder des Streufelds oder der Eigenschaften von magnetischen Materialien vorgenommen werden. Darüber hinaus ist das Tesla-Meter auch für die Messung des Erdmagnetfeldes nützlich, da die Erde ebenfalls ein Magnetfeld (~nT) besitzt, wenn auch ein schwaches. Je nach Größe und Art des zu messenden Magnetfeldes und der geforderten Genauigkeit sollte das geeignete Gerät ausgewählt werden.
Prinzip des Teslamessgeräts
Das Prinzip des Teslamessgeräts besteht darin, Magnetfelder mit Hilfe des Hall-Effekts zu messen. Der Hall-Effekt ist ein Phänomen, bei dem das Anlegen eines Magnetfeldes senkrecht zu einem Strom, der durch einen Halbleiter fließt, ein elektrisches Feld in der Richtung senkrecht zum Strom und zum Magnetfeld erzeugt.
Zur Messung des Magnetfelds wird ein so genanntes Hall-Element als Sonde verwendet. Es gibt zwei Typen: transversal und axial. Der transversale Typ misst das Magnetfeld senkrecht zu einer flachen Platte. Da es sich um eine dünne Platte handelt, kann das Magnetfeld durch Einführen der Sonde gemessen werden, auch wenn nur ein schmaler Spalt vorhanden ist.
Der Axialtyp hingegen misst das Magnetfeld senkrecht zur Stirnfläche der Sonde. Sie können z. B. in kleine Magnetspulen eingeführt werden, um das innere Magnetfeld zu messen. Bei der Verwendung dieser Sonden ist es wichtig, das Magnetfeld genau auszuwerten, wobei der Winkel zwischen der Sonde und dem zu messenden Magnetfeld, der Abstand zum Objekt und die Größe des Objekts berücksichtigt werden müssen.
Darüber hinaus sind die Eigenschaften von Hall-Elementen temperaturabhängig. Daher ist bei Messungen in Umgebungen mit Temperaturschwankungen, wie z. B. in Hochtemperaturumgebungen, besondere Vorsicht geboten. Bei Messungen mit Hall-Elementen muss das Element im Allgemeinen mit Hilfe eines temperaturgesteuerten Geräts auf einer konstanten Temperatur gehalten werden.
Arten von Teslametern
Es gibt verschiedene Arten von Teslametern, je nach Anwendung.
1. Handgehaltener Typ
Der gebräuchlichste Typ ist das tragbare Tesla-Messgerät, das als Wechselstrom-/Gleichstrommessgerät verwendet werden kann. Sie sind einfach zu bedienen und leicht zu transportieren und werden daher häufig für Feldarbeiten verwendet.
2. Stationärer Typ
Es gibt große Typen für die Messung hoher Magnetfelder und Typen für die Messung hochempfindlicher Mikro-Magnetfelder. Teslameter für hochempfindliche Mikromagnetfeldmessungen werden insbesondere zur Messung des Erdmagnetfeldes eingesetzt.
3. 3-Achsen-Teslameter
Es gibt auch Drei-Achsen-Teslameter zur Messung der Magnetfeldverteilung. Drei-Achsen-Teslameter werden in Kombination mit mehreren Sonden verwendet und ermöglichen eine hochpräzise Messung der Magnetfeldverteilung im dreidimensionalen Raum. Sie werden häufig im medizinischen Bereich und in der Materialentwicklung eingesetzt.
4. Supraleitendes Quanteninterferenzgerät Teslameter
Die Entwicklung von Teslametern mit supraleitenden Quanteninterferenzelementen, die Magnetfelder mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit messen können, ist im Gange. Supraleitende Quanteninterferenzelemente haben eine höhere Messgeschwindigkeit als herkömmliche Hallelemente und können Magnetfelder mit höherer Empfindlichkeit messen.
Wie man ein Tesla-Messgerät auswählt
Bei der Auswahl eines Teslamessgeräts sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden.
1. Die Größe des Magnetfeldes
Je nach der Größe des zu messenden Magnetfelds und der Größe des Magnetfelds, das Sie messen wollen, müssen Sie ein Tesla-Messgerät mit einem geeigneten Messbereich auswählen. Für die Messung großer Magnetfelder eignen sich stationäre Tesla-Meter mit hoher Genauigkeit und großem Messbereich.
2. Messgenauigkeit
Die Wahl der Messgenauigkeit hängt von der Größe des zu messenden Magnetfeldes und der Anwendung ab. Bei einem schwachen Magnetfeld ist ein Tesla-Meter mit hoher Auflösung erforderlich.
3. Messumgebung
Die Wahl des Tesla-Messgeräts hängt von der Umgebung ab, in der das Tesla-Messgerät eingesetzt wird. Sollen zum Beispiel Messungen bei hohen oder niedrigen Temperaturen oder im Hochvakuum durchgeführt werden, muss ein Tesla-Meter gewählt werden, das diesen Bedingungen standhält.