shichen717 发表于 2012-9-25 18:01:03

异常地磁场波动

近来做0.01G分辨率的高斯计,测试时发现有读数规律波动,峰峰值0.06G,但持续时间不长,只有30分钟左右。
由于高斯计读数一贯稳定,便四处寻找周围可能的低转速磁场源,几天来均未找到。
今天下午4点开始,异常磁场波动复现,持续时间30分钟,磁场近似南北方向。
左思右想,不远处正在修地铁,是否为盾构机刀盘旋转偏转横向地磁磁力线所致,但实际无法感到挖掘造成的振动。
盾构机刀盘转速低于1round/s,可能深度20米左右,影响地磁场+/-0.03G还算合理。
不过地铁早已贯通,年底试运行,不知盾构机还在挖什么。传闻此处接近两条线的换乘,有可能还在挖车库?
有经验的兄弟帮助解释。


附下图,采集时间600s,采样间隔0.5s。由于波动值与分辨率可比,因此波形有明显量化阶梯。

zrsst 发表于 2012-9-25 18:16:05

楼主是用霍尔测磁场还磁通门?不过要是地铁实验通车的话应该影响还是很大的。

美联科技 发表于 2012-9-25 18:34:31

会不会楼主测到了“世界末日”的征兆啊?

shichen717 发表于 2012-9-25 19:40:30

霍尔效应测磁场。

0.01G分辨率对霍尔效应还算高,但对磁通门过差。不过磁通门很贵,而且测量范围很小。霍尔效应高斯计相对便宜,而且量程很宽。

长风 发表于 2012-9-25 19:44:08

楼主把议器型号和照片发来让我看看行不?谢谢了.

一杯清茶 发表于 2012-9-25 19:57:41

地磁场异常波动就是要地震了

lylmy 发表于 2012-9-25 20:05:50

有兴趣,楼主能介绍下如何做灵敏高斯计么

一无所有 发表于 2012-9-25 21:42:20

传闻下半年有较大规模地震

qinchang 发表于 2012-9-25 21:43:43

我用过霍尔器件做磁场探头,灵敏度很高。电线中通50毫安电流,5厘米外都能检测到的。做电子指南针用的什么巨磁阻、巨磁阻抗传感器,实际上灵敏度都不高。

shichen717 发表于 2012-9-25 23:10:16

F1207,是个旧型号增加温度补偿的改型,网上有图片。改型还没有完成,所以介绍还没有更新。

GaAs霍尔元件噪声比较大,有效灵敏度不太高。InSb有效灵敏度高,但温度系数巨大不太好用。
GMR灵敏度很高,但要直流偏磁,而且很容易过磁化饱和,需要退磁,实际做成仪器的很少,而且温漂也不小。

ahhui 发表于 2012-9-26 08:51:25

不懂这个,不过很感兴趣。因为短波传播和地磁活动也有关系。楼主能介绍一下你做的高斯计吗?并推荐些资料看看吗?

feeldeepsky 发表于 2012-9-26 19:29:11

有意思,手机的重力传感器算不算灵呢

shichen717 发表于 2012-9-27 12:02:24

重力传感器是MEMS传感器,不太一样。

ahhui 发表于 2012-9-27 22:00:17

再次请教一下,楼主用的是成品的F1207高斯计,还是自己DIY的呢?如果是自己DIY的能否提供一些资料,我也想做一台。谢谢。

shichen717 发表于 2012-9-27 22:26:14

F1207是公司的产品,是专为实验室低场测量设计的产品,算是我DIY的。

这种专用仪器自己做比较困难,标准器很贵,想做好要自制很多测试设备。

如果要求一般,直接买有源霍尔元件是一种简单的方法,有源霍尔元件很便宜。有很多diy直接用一块手持万用表,一个5V电源和一片有源霍尔元件连上线,根据元件手册的指标大致在不校准的情况下在3000G以内做到5%准确度,分辨率1G,指标与市场上的低档高斯计没有太大区别,简单的定性测量基本够用。高分辨率和高测量范围要面对很多问题,例如线性度、噪声和几百ppm的温度系数,有源霍尔元件过于简单,不容易做的太好。

ahhui 发表于 2012-9-28 08:23:26

回 shichen717 的帖子

shichen717:F1207是公司的产品,是专为实验室低场测量设计的产品,算是我DIY的。

这种专用仪器自己做比较困难,标准器很贵,想做好要自制很多测试设备。

如果要求一般,直接买有源霍尔元件是一种简单的方法,有源霍尔元件很便宜。有很多diy直接用一块手持万用表,一个5V电源和一片有源霍尔 .. (2012-09-2722:26) images/back.gif

多谢指教。

ahhui 发表于 2012-9-28 14:30:12

如果我有一个足够好的电压源,一个足够好的6或7位半表,这样的话直接用比较好的霍尔元件是不是也可以达到1G以下的分辨率?而噪声,温漂和线性这些指标只决定于传感器,不再决定于仪器了?

老兄能推荐个高灵敏度的霍尔传感器吗?

shichen717 发表于 2012-9-28 18:17:37

霍尔元件的分辨率与电压表的分辨率无关,取决于霍尔元件内部Hall Plate自身的噪声,因此0.1G的分辨率一定可以在电压表上看到,但不一定稳定,或者有效分辨率不一定能达到0.1G,事实上我很少用成品的霍尔元件,并不确定灵敏度是否可以超越1G。

高灵敏度的霍尔元件一般测量范围比较窄,1000G左右,所谓高灵敏度一般指1G。这些元件一般用在工业位移、角度控制,面对的是表面磁场1000G的硬磁,1G已经可以提供足够的测量分辨率。

用AD22151可能是最简单最经济的选择,国内能买到。灵敏度0.4mV/G,还有简单的温度补偿功能(很多时候非常重要)。22151内部是Si Hall Plate,5000G之内的线性度很好,SO8封装,可以连同外接电阻一起焊在用电路板做的探头尖端。看手册分辨率1G左右。




不能期望简单的硅霍尔集成电路达到高分辨率,能测到0.1G的成品高斯计价格不会低于2000元,在国内没有几家做得到,内部的信号调理电路比霍尔集成电路自身贵得多。

ahhui 发表于 2012-9-29 08:57:44

再次感谢详细的介绍。我昨天查了一些资料,地磁的变化一般情况是几十nT范围(<1mG)。但看到国外用一些几十uT的传感器做也能显示出来变动情况。那种传感器直接是PWM输出的比较方便,业余条件下玩玩足够了,不要求定量测量。而且还可以根据NGDC(美国国家地球物理数据中心)网站的数据自行做校准——将自己的测量数据绘成曲线图,找一段相同的数据和NOAA的做比较幅度,因为后者是已知数值,所以就可以校准自己的传感器了。

你推荐的这个AD22151我看了挺不错,价格也很好,但灵敏度稍微低了一些。我再找找看有没有更高灵敏度一些的传感器,好像霍尼韦尔的比较多。

shichen717 发表于 2012-10-18 19:00:34

调试过程中发现工频50Hz频率有游动,大致在49.96—50.04Hz范围内。这对读数居然也有0.01G的影响,换算为传感器电压约为230nV。

AD用的晶振很稳定,而且是准确的50Hz倍频。工频频率游动后,AD在准确的20ms内可能面对的工频干扰信号周期并非20ms或10ms(100Hz纹波),读数的变化大致以工频与50Hz之间的差频变化。

当工频稳定(不一定是刚好50Hz)时,读数变化停止。当然工频恰为50Hz时最稳定。读数变化一般出现在工频频率快速变化时。我用工频倍频可控硅干扰源做实验,通过示波器上干扰信号相对晶振分频50Hz信号的游动几乎可以预测读数的变化趋势。

很多AD,尤其是使用内部振荡器的AD,其数字滤波器在工频附近的陷波频率只是大致50Hz,甚至还有47Hz,使用这样的AD放大并采集微弱信号时一定小心。

bbbears 发表于 2012-10-25 10:49:52

学习一下,之前做过很多激光测距的实验,测量距离一般在200米内,精度在2mm左右。这是目前使用范围最广的激光测距仪。在功能上除能测量距离外,一般还能计算测量物体的体积,不知道地磁场波动对激光测距有没有影响,还需要继续学习。

shichen717 发表于 2012-11-16 14:20:34

这是上周六晚间至本周一凌晨的记录结果,可看到明显的时间段,换班时间也算合理。只是干扰幅度已有明显减弱,可能施工地点已经远离。
记录结果证明并非高斯计自身的问题,而是确有干扰,这一问题已困扰我一月有余。





之后几天的记录均无扰动,波形为高度为0.01G的直线,难道只在周末密集施工?
可否请土建高手解释红色和蓝色的波形。

longquan 发表于 2016-2-23 16:05:23

地磁有用专门的东西测量   有用水做的传感器
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