Forum

Hallo,
zur Messung von Scherwellengeschwindigkeiten ( Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Erdreich)
benötige ich einen Sensor der folgende Anforderungen erfüllen muß:
- er muß klein sein; Durchmesser ca. 15mm
- er muß günstig sein; weil er auch schon mal nicht mehr zu bergen ist.
Der Sensor soll in einem Bohrloch im Erdreich eingebracht werden; wenn das zufällt ist er weg.
- er muß nicht genau sein (die eigentliche Messung läuft mit kalibrierten Sensoren an der Oberfläche)
Also habe ich mir einen einfachen AUfbau zum selbstbau überlegt:
In einem Plastikrohr ist ein Permanentmagnet durch 2 Federn schwingfähig angebracht.
Um das Platikrohr wird Kupferlackdraht gewickelt. Wenn sich der Magnet bewegt wird eine Spannung induziert.
Bei welcher Anordnung der Wicklungen (a oder b) ist eine höhere Spannung zu erwarten?(bei gleicher Wicklungszahl)
Gruß
Marcus



http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20171108170138.jpeg

Hallo,
Der Magnet wird in Richtung seiner Feldlinien in der Spule bewegt - das ist nicht optimal. Schau dir einen dynamischen Lautsprecher an, dort schneidet die Schwingspule das Feld zwischen den konzentrischen Polen. Vielleicht geht ein dyn. Miniaturlautsprecher....oder du musst dein Konzept ändern (Magnet innen als stab, aussen als Rohr. An einem Ende Stab und Rohr verbinde, die Spule bewegt sich im Luftspalt am anderen Ende.
Andere Idee: nimm einen Biegeschwinger mit Piezo-sensor, d.h. eine Metallzunge mit einer Masse an einem Ende. Die Biegung der Zunge durch die Auslenkung der Masse wird von einem Piezo-Kristall auf der Zunge erfasst - oder eben gleich einen Bewegungssensor oder Accelerometer. Die Piezo-Sensoren liefern recht kräftige Signale und dürften nicht zu teuer sein. Leider weiss ich so spontan keine Bezugsquelle, aber googel sollte da was kennen.
Grüße
Hartwig

Hallo,
oder ich nehme mehrere würfelförmige Magnete, die ich übereinanderklebe?
Nach Deinen Aussagen wäre es aber auch besser wenn man die Wicklungen nur unterhalb des
schwingenden Magneten anbringt, damit die Feldlinien die Spule "besser durchlaufen", oder?

Bei meiner ursprünglichen Überlegung hatte ich Bedenken, daß der N-Pol oben induziert und der S-Pol
unten und das ganze in entgegengesetzter Richtung stattfindet; sich also eleminieren könnte.
Oder liege ich da falch?
Gruß
Marcus

» Hallo,
» zur Messung von Scherwellengeschwindigkeiten (
» Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Erdreich)
» benötige ich einen Sensor der folgende Anforderungen erfüllen muß:
» - er muß klein sein; Durchmesser ca. 15mm
» - er muß günstig sein; weil er auch schon mal nicht mehr zu bergen ist.
» Der Sensor soll in einem Bohrloch im Erdreich eingebracht werden; wenn
» das zufällt ist er weg.
» - er muß nicht genau sein (die eigentliche Messung läuft mit kalibrierten
» Sensoren an der Oberfläche)
» Also habe ich mir einen einfachen AUfbau zum selbstbau überlegt:
» In einem Plastikrohr ist ein Permanentmagnet durch 2 Federn schwingfähig
» angebracht.
» Um das Platikrohr wird Kupferlackdraht gewickelt. Wenn sich der Magnet
» bewegt wird eine Spannung induziert.
» Bei welcher Anordnung der Wicklungen (a oder b) ist eine höhere Spannung zu
» erwarten?(bei gleicher Wicklungszahl)

Eigentlich müßte es reichen den Magneten an einer Feder hängend anzubringen, den Rest macht die Schwerkraft. Natürlich schwingt so ein System ungedämpft, ich weiß nicht ob das stören kann. Ist dein Rohr nicht genau senkrecht, so fängst du dir starke Meßfehler ein. Der Magnet schwingt durch die Reibung am Rohr unter Umständen gar nicht.

LG Sel

Hallo,

ich brauch nur ein Signal. Das ist keine Messung; die findet mit kalibrierten Aufnehmern statt.
Aber dadurch habe ich die Startzeit. Das ist einfacher; sonst muß man das aufwändig rechenen.
Gruß
Marcus

Hallo,

» oder ich nehme mehrere würfelförmige Magnete, die ich übereinanderklebe?

was soll das bringen??

» Nach Deinen Aussagen wäre es aber auch besser wenn man die Wicklungen nur
» unterhalb des
» schwingenden Magneten anbringt, damit die Feldlinien die Spule "besser
» durchlaufen", oder?

nicht wirklich, das wird nur wenig bringen.
»
» Bei meiner ursprünglichen Überlegung hatte ich Bedenken, daß der N-Pol oben
» induziert und der S-Pol
» unten und das ganze in entgegengesetzter Richtung stattfindet; sich also
» eleminieren könnte.
» Oder liege ich da falch?
Das ist bei Deinen Ideen nicht auszuschliessen!

Es gibt das Schulexperiment, welches man z.B. auch mit Festplattenmagneten nachvollziehen kann:
Du hast ein senkrecht verlaufendes Magnetfeld, also N oben und S unten oder umgekehrt.

Jetzt ziehst Du einen gestreckten Draht waagerecht durch das Magnetfeld - so dass die Bewegungsrichtung die Feldlinien im rechten Winkel schneidet. Das induziert einen Strom im Draht. Die Stromstärke hängt u.A. von der Bewegungsgeschwindigkeit ab, die Polarität von der Bewegungsrichtung.

Mit dieser Betrachtungsweise kannst Du Deine Ideen überprüfen und Du wirst feststellen, das dieses Sensorkonzept keine gute Idee ist. Schau Dir, wie ich schon sagte, den Aufbau eines dynamischen Lautsprechers an. Da hast Du eine Spule, die die Feldlinien im Luftspalt zwischen N und S im rechten Winkel schneidet. Bedenke auch, dass das magnetische Feld direkten Einfluß auf die Empfindlichkeit Deines Sensors hat. Geringer Polabstand zwischen N und S (gerade ausreichend Platz für die Spule) ist wichtig - mit einem Stabmagneten alleine ist das schwer. Ob diese Methode für Deine Zwecke überhaupt geeignet ist, ist eine andere Frage. Frequenz und Richtung der erregenden Schwingung spielen auch eine Rolle. Wenn es kräftige Stöße sind und Du ausreichend Verstärkungsreserve hast, kann ja vielleicht auch eine wenig optimale Anordnung funktionieren. Nur würde ich nicht wissentlich mit einer schlechten Lösung starten, sondern mir vorher über die Randbedingungen Gedanken machen, so daß man zumindest die Erfolgsaussichten für einen Lösungsansatz abschätzen kann (Stichwort "Körperschallmikrofon". Da es um keine genaue Messung geht - nimm eine Blechbüchse (nicht zu stabil, gerade so, dass sie nicht zerdrückt werden kann und befestige in diese (wirklich fest) ein Kristallmikrofon (mit etwas Glück bekommt man die noch) und mach einen Versuch, ob das für Deine Messzwecke geht. Kristallmikros sind eigentlich Cent-Artikel. Willst Du sehr niederfrequente Druckwellen messen, haben diese Methoden ihre Grenzen, wie gesagt, gerade beim Induktiven Aufnehmer spielt die Bewegungsgeschwindigkeit eine Rolle. Wenn Die zu niedríg ist, hat Du kein SIgnal.
Grüße

Für Deine Anwendung gäbe es hier einige Infos, insbesondere ab S30:
https://www.geo.uni-hamburg.de/geophysik/studium/bsc-geophysik-ozeanographie/module/3-sem/vgan/angewandte-seismik.pdf.

Mein Bauvorschlag - wie zuvor erwähnt - würde so aussehen:



Ein glockenförmiger Anker, zentrisch ein Stabmagnet. Unten ein konzentrischer Luftspalt zwischen N und S. Darin eine Spule, die mit einer ringförmigen Masse verbunden ist und an einer Feder hängt..

Grüße
Hartwig

Hallo

» » oder ich nehme mehrere würfelförmige Magnete, die ich übereinanderklebe?
»
» was soll das bringen??
»
Dass es ein difuses Magnetfeld ergiebt, welches mehrfach die Kupferlackspule "schneidet" und
es so wahrscheinlich eine größere Spannung erzeugt.
» »
» » Bei meiner ursprünglichen Überlegung hatte ich Bedenken, daß der N-Pol
» oben
» » induziert und der S-Pol
» » unten und das ganze in entgegengesetzter Richtung stattfindet; sich also
» » eleminieren könnte.
» » Oder liege ich da falch?
» Das ist bei Deinen Ideen nicht auszuschliessen!
»
Sorry, wenn ich bei einem Trafo zwei Wicklungen gegenläufig mache kommt auch null raus.
Das ist nicht meine Idee, das ist Physik.
Das war ja meine eigentliche Frage. Wo soll die Spule hin?
Dass es mit einem Stabmagnet nicht geht habe ich verstanden.

Gruß
Marcus

Hallo
» » » Bei meiner ursprünglichen Überlegung hatte ich Bedenken, daß der N-Pol
» » oben
» » » induziert und der S-Pol
» » » unten und das ganze in entgegengesetzter Richtung stattfindet; sich
» also
» » » eleminieren könnte.
» » » Oder liege ich da falch?
» » Das ist bei Deinen Ideen nicht auszuschliessen!
Die Bemerkung bezog sich auf die eingangs genannte Anordnung mit rechteckigen Magneten. Das war nun nicht gerade klar beschrieben und kann durchaus zu dem von Dir genannten Effekt führen.
» »
» Sorry, wenn ich bei einem Trafo zwei Wicklungen gegenläufig mache kommt
» auch null raus.
» Das ist nicht meine Idee, das ist Physik.
» Das war ja meine eigentliche Frage. Wo soll die Spule hin?
» Dass es mit einem Stabmagnet nicht geht habe ich verstanden.
Wie gesagt, wenn Empfindlichkeit gefragt ist, würde ich auf geringen Polabstand achten. Aber das ist ein Aspekt von vielen. Mit diesem Sensor hast Du ein schwingfähiges System. Für den Bau geht es um die Frequenz und Amplitude, dann könnte man - mit einer Vorstellung vom Ausgangssignal - die Spule berechnen. Sonst halt einfach versuchen. Einen Vorschlag habe ich ja schon gemacht.
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» Gruß
» Marcus

» Hallo,
»
» ich brauch nur ein Signal. Das ist keine Messung; die findet mit
» kalibrierten Aufnehmern statt.
» Aber dadurch habe ich die Startzeit. Das ist einfacher; sonst muß man das
» aufwändig rechenen.

Es gibt doch diese Erschütterungsschalter. Zum Beispiel Ebay 232301550847. So einen kannst versenken und wenns wackelt das kurze Signal auswerten. Wenns wirklich nur darum geht das es irgendein Signal ist. Billiger kann ich mir die Sache nicht vorstellen.

Datenblatt: http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20171109064332.pdf
oder http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20171109064817.pdf
und https://e-radionica.com/productdata/SW-18020.pdf

LG Sel

Hallo,

das Signal sollte schon eine Spannung sein, die erwartet das Messgerät. Sonst muß ich noch extern beschalten.
Erst mal schönen Dank für Eure Tips. Ich werde wohl erst mal mit ein paar Varianten in der Richtung Induktion
experimentieren um zu sehen wann die Spannung ausreichend ist.
Gruß
Marcus