Kalibrering av Amperemätare med NMR

Planering och tankar kring eventuella framtida projekt.
blueint
Inlägg: 23238
Blev medlem: 4 juli 2006, 19:26:11
Kontakt:

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av blueint »

Några pulser med 18 GHz (16 mm) kanske gör processen kort med myggorna? ;)
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Öppnar tråden igen med en ny fråga:
Finns det något enkelt sätt att monitorera en förändring av strömmen på ca 1.2A , på ppm-nivå över minuter till timmar?

Magnetfältet driver med 50-100 ppm på ca 10 minuter, men jag vet inte om det är konstantströmgeneratorn eller
spolens geometri som ändras. Troligen båda, men exakt hur? Kan man bara lita på att strömmen är konstant så vet man mer.

Det är inte det yttre jordmagnetiska fältet som ändras så mycket, det kan jag konstatera genom att kasta om strömmen i fältspolen.
Det är alltså I*Ks, dvs strömmen gånger spolkonstanten.

I övrigt har jag börjat använda flödesteknik, vilket innebär att vattnet polariseras i en extern polarisator, en permanentmagnet, och leds in
i NMR-proben genom en tunn vattenslang. Då får man starkare polarisering och nästan 50 ggr större signal.
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4373
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av Andax »

Ett alternativ är att du bygger två identiska strömgeneratorer som sedan får verka i samma miljö. Den ena driver spolen och den andra en dummylast. Sedan mäter du strömmen differentiellt mellan de två. Enklast är kanske att använda en halleffektgivare som är avsett för strömmätning över kopparbana på pcb. Drar man många ledare tätt och med strömmen från ena strömgeneratorn gående i varannan och från den andra i övriga ledare borde bara differensen ge upphov till ett fält.
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Ja, det är nog så man får göra. En bra och säker lösning, skulle jag tänka. Fast mitt kraftagg kanske inte räcker till. (?)

Om någon har smarta idéer om alternativ så mottages det med tacksamhet!
Kanske någon variant av strömtransformator, strömvåg ... ?
Galna och innovativa idèer vore bra. Jag är nog bra på att välja bort sådant som jag inte tror på :-)
Allstå en strömmätmetod som inte är absolut, men håller sig konstant på ppm-nivå under en timme ungefär.
Dyra mätinstrument har jag inte råd med, tyvärr :-(
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4373
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av Andax »

Tänkte vidare lite. Nu vet jag inte hur mycket spänningsfall du kan avvara, men borde du inte kunna mäta strömmen över lämplig shunt, som du försöker hålla under konstanta förhållanden, och sedan mäta differentiellt mot t.ex. en precisionsreferens (spänningsreferens alltså).
Gör man sedan flera uppsättningar av strömmätningen, t.ex. på både high och low sidan och de driver åt samma håll så är väl strömkällan boven i dramat.

Sen tänkte jag att man kanske skulle kunna mäta spänningsvariationer över spolen mha av en wheatstone-brygga. Då borde man också kunna dra en hel del slutsatser.
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Att mäta spänningsvariationer över spolen mha av en brygga är en bra idé.
Att jag inte tänkte på det :-)
Sedan kan jag kanske även kontrollera spänningsreferensen med en extra dito som jag har.
xxargs
Inlägg: 10183
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av xxargs »

Koppar ändrar resistans ganska mycket med temperaturen och jaga man ppm-noggranhet mha. resistansmätning av spolen tror jag inte blir bra då noggrann temperaturmätning är bland det svåraste man kan ge sig på och en större spole har förmodligen också olika temperaturer i olika delar och beroende på hur luften rör sig.

jag skulle satsa på att låsa strömmen så hårt det går eftersom magnetfältet är direkt beroende av strömmen - att fundera över är om det finns några externa magnetiska fält utifrån som varierar över tiden (jordmagnetismen?)???
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Ja, som du säger, meningen med att mäta spänningen över spolen är just att få en uppfattning om spolens temperatur.
Man förväntar sig först en omedelbar effekt av att varven knuffar på varandra, sedan att spolstommen blir varm och
förlängs. Men att kartlägga förloppet ordentligt är naturligtvis rätt svårt.
Man kan förvänta sig att spolen förlängs med ca 10 ppm per grad och att temperaturen stiger några grader.
Det är precis vad jag ser. Men även kanthaltråden i strömgeneratorn har 10-15 ppm per grad, och den inverkan blir ungefär densamma.
Vad jag behöver göra är dels att klampa temperaturen bättre, dels mäta temperaturen i kanthaltråden.
Men smidigast vore att mäta strömmen noga, men det är just det som är svårt!

Vad gäller jordmagnetismens så kan jag se att variationen här är avsevärt mindre.
Jag switchar spolstömmen fram och tillbaka vid varannan mätnig, så det syns direkt i mätserien om det är
den omgivande magnetismen eller spolens fält som driver.

50 Hz variation i fältet ser jag inte. Däremot störningar från nätet
på nmr-frekvensen 300 kHz. Dessa störningarna är förödande stora, men jag grindar bort dem så gott jag kan.
Ca 40% av nätperioden är förhållandevis fri från dessa störningar, och här kan man mäta.

Att låsa strömmen hårt är precis vad jag vill. Det jag har är en konstantströmsgenerator bestående av
integrerad spänningsreferens (5ppm/grad) och kanthaltråd (10-15 ppm/grad) som är temperaturklampad mellan aluminimblock,
och en chopperstabiliserad op.
Konstantströmgeneratorn borde dock förbättras ytterligare!
xxargs
Inlägg: 10183
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av xxargs »

du kanske får stoppa in grejorna i ugn som hålls vid 40 eller 50 grader C med hård kontroll - du har ju redan temperaturklampat grejorna och att sätta ett antal effektmotstånd till bör inte vara så svårt och sedan stoppa in härligheten i en bal mineralull ;-)

då slipper du tampas med varierande rumstemperatur och kanske bara behöver ägna dig åt att kompensera strömshuntens värmeavgivelse och dess påverkan
gkar
Inlägg: 1453
Blev medlem: 31 oktober 2011, 15:28:29
Ort: Linköping

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av gkar »

Har du temperaturstabiliserat strömgeneratorn nu?
Annars gör det!
Temperaturn bör du kunna hålla inom 0.05 C.
Det finns små digitala givare för detta, tänk dock på att dessa värms när du mäter med dem samt att alla är inte linjär/monotona.

Det andra du kan göra om du tror att du driver i temperatur är att svepa upp temperaturberoendet så att du kan kompensera detta.
Du kommer dock antagligen att få en viss mängd hysteres.
Den är mycket svår att kompensera för.

Svårkompenserad hysteres kan du få även om du har det temperaturnstabilt och råkar komma till setpoint från andra hållet ibland...
Senast redigerad av gkar 18 november 2014, 00:12:58, redigerad totalt 1 gång.
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Det går inte så fort :-)
Har nu bara klampar. Nästa steg tempsensorer. Sedan reglering.
Vad är mekanismen bakom hysteresen? Mekaniska spänningar som gör tråden tunnare/tjockare?

Som alternativ funderar jag också på att sänka kanthaltråden i en bägare med vätska med omrörare med tempsensor och ev. värmare.
Kan man ha vanligt vatten, eller vilken vätska tror ni vore lämplig. Tunn olja? ...?
Kan det bli hysteres även i detta fall?

Har också läst om något som kallas DC-current-transformers. En strömstransformator kompletterad med en slags flux-gate.
Kan en sådan fungera här? Någon som känner till mer om denna typ av strömgivare?
gkar
Inlägg: 1453
Blev medlem: 31 oktober 2011, 15:28:29
Ort: Linköping

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av gkar »

En kvalificerad gissning är att det beror på mekaniska spänningar.

Förenklat, det finns strömsensorer som har en givare som känner av nollfält, sedan har man en motlindning som motverkar det inducerade fält man vill mäta.
Man mäter sedan strömmen som man driver med och vet därmed den okända strömmen.

Intressant läsning!
Jag är lite småsugen på att försöka reproducera dina experiment, inte nu, men kanske om ett tag!
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Då kan vi utbyta erfarenheter. Jag har inga hemligheter, men många tips!

Det är nog det absolut billigaste precisionsinstrument som finns: en droppe vatten!
Det är inte så svårt om man bara kan lite om elektronik och radioteknik.
Det svåraste är att få fram ett homogent fält. Handlindad spole på dasspappersrulle går inte!
Bra spolstomme och lindningsapparat eller svarv är nödvändigt. Minst 100g koppartråd, gärna mer.
Och dessutom en hel del tid. Några veckor minst.
SvenW
Inlägg: 1116
Blev medlem: 24 april 2007, 16:23:10
Ort: Göteborg

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av SvenW »

Efter lite filande har jag nu lyckats köra en kvart eller så inom 10 ppm.
Bruset mätt i differensen mellan mätningar med 2-5 sekunders mellanrum ligger
på ca 1 ppm. Detta brus stämmer bra med bruset från spänningsreferensen i strömgeneratorn.

Nu till huvudproblemet. Jag behöver mäta in fältspolens geometri noga.
I en lång solenoid så är det avståndet mellan varven, eller stigningen, som man behöver mäta noga.

Tänker mig här en interferometer med en laserdiod.
Det går att kalibrera/stabilisera laserdioder mot syretoppar i luften.
Det finns syrelinjer vid 762 nm. Vet bara inte var man får tag i laserdioder för den
våglängden, och hur lätt/svårt det är att göra detta i praktiken.

Ett annat alternativ är att kalibrera/stabilisera en 632nm diod mot jod.
Här är problemet att hitta en jodcell till rimligt pris.
Undrar om man kunde använda en halogenlampa som vanligtvis innehåller jod.
Eller är den för liten och sprider för mycket i glaset?

Finns det någon som har erfarenhet av sånt här och kan ge tips?

Okalibrerad laserdiod ger inte tillräcklig noggrannhet.
Då vore det bättre med en passbit.
HeNe-laser är för klumpig och passar dessutom inte heller riktigt inom min hobbybudget.
Användarvisningsbild
Andax
Inlägg: 4373
Blev medlem: 4 juli 2005, 23:27:38
Ort: Jönköping

Re: Kalibrering av Amperemätare med NMR

Inlägg av Andax »

Vet att jag köpte jod-celler till ett experiment på jobbet som inte blev av. Om du inte har sönder dem så kan du låna dem. Vill minnas att det är två olika isotoper på jod-cellerna så det finns många referenslinjer att låsa mot.

SvenW, bor du fortfarande i Göteborg?
Skriv svar