Измерение напряженности в точке, есть какие-то мысли как сделать? Опции

[alexPec]

Всем доброго дня!

Есть такая задача - измерить магнитную индукцию и напряженность электрического поля практически в точке, конечно имеется ввиду почти точка, например область 2х2мм. Магнитная индукция и напряженность изменяются во времени, с частотой порядка 1МГц, т.е. поля переменные.
Есть такая идея - использовать для измерения магнитной индукции (точнее ее изменения) SMD-катушки. А что, в томографах ведь используют microcoil для регистрации резонансов. Правда получается в плоскости катушки microcoil - однослойная спиральная, а SMD - многослойная (витки располагаются один под другим). Кто как думает, идея имеет право на жизнь?
А вот с регистрацией напряженности эл. поля или его изменения (так же в малой области) - ничего в голову не идет, может кто подскажет ключевое слово?

[AlexeyW]

Намотать катушечку диаметром 2 мм и самому не так сложно. У SMD еще ведь придется учитывать индуктивность сердечника и т.п., а так более предсказуемо.
А вот с электрическим полем сложнее - емкость такого размера при разумной толщине диэлектрика около 1пФ, а это намного меньше емкости подводящих проводов, на которые еще и наводиться будет.

[rudy_b]

А вот с электрическим полем сложнее - емкость такого размера при разумной толщине диэлектрика около 1пФ, а это намного меньше емкости подводящих проводов, на которые еще и наводиться будет.

На самом деле - нет. Подводящие провода малы по диаметру, могут быть короткими и никто не мешает их скрутить. Даже входная емкость усилителя не очень страшна - она даст только коэффициент (ну и некоторое искажение поля). А вот входное сопротивление - существенно.

А с катушкой - какие проблемы? Любая будет работать. Только входное сопротивление измерителя должно быть соответствующим.

Но, при необходимости хоть какой-нибудь метрологии, сразу встает более серьезный вопрос - внесение измерительной головки будет искажать и электрическое и магнитное поля (на частоте мегагерц). И вот это искажение учесть - серьезная задача. Из нее сразу вытекают длинные и тонкие входные провода, параллельные и с компенсирующими экранами и много всякого другого.

[alexPec]

На самом деле - нет. Подводящие провода малы по диаметру, могут быть короткими и никто не мешает их скрутить. Даже входная емкость усилителя не очень страшна - она даст только коэффициент (ну и некоторое искажение поля). А вот входное сопротивление - существенно.

Ну вообще-то сразу после датчика (прямо рядом) думал поставить полевичок что-то типа bf998. Но сейчас посмотрел Gate-Source leakedge current = 50нА - не айс. Да и внутри оказывается диоды защитные. А так затворная емкость 1,2пФ. Если рядом с датчиком (на платке прямо) расположить - вроде вполне себе ничего. Тут разве что полевик подобрать (может кто подскажет где смотреть?) чтоб емкость затворная и ток утечки минимальные были.

И вот это искажение учесть - серьезная задача. Из нее сразу вытекают длинные и тонкие входные провода, параллельные и с компенсирующими экранами и много всякого другого.

Кстати да, подумаю и над этим, спасибо.

У SMD еще ведь придется учитывать индуктивность сердечника и т.п., а так более предсказуемо.

Ну как раз сердечник - вроде не проблема. Малые индуктивности на пластиковом каркасе мотают, т.е. только катушка. У них и выводы - не металлизация по торцам, а только снизу, с одной стороны, т.е. само окно катушки ничем не закрыто.

Вы бы еще уточнили задачу, что нужно - перемещающийся в пространстве зонд для измерения неоднородного поля или поле предполагаетя однородным и все может решиться достаточно просто без какого-либо зонда, изменяющего структуру поля. Или еще чего...

Да, нужен зонд, но который показывает не интегральную величину на большой площади, а на площади, стремящейся к точке. Зонд будет скорее не перемещающийся, а перемещаемый, т.е. чтоб можно было его переставить. Поле неоднородное, но на 2мм можно принять за однородное.

Можно использовать SMD конденсатор, пусть себе поляризуется во внешнем поле.
A магнитную компоненту может и не надо измерять? Она ведь связана через уравнения Максвелла. Или у Вас среда с неизвестными проницаемостями?

Задача измерить обе компоненты, среду нельзя принять априорно однородной.
А SMD конденсаторы вряд ли вариант, у них выводы - металлизация по торцам, а внутри они обычно многослойные. Просто печатный конденсатор думаю на тонкой маленькой плате с усилителем (полевиком).

[rudy_b]

Ну вообще-то сразу после датчика (прямо рядом) думал поставить полевичок что-то типа bf998. Но сейчас посмотрел Gate-Source leakedge current = 50нА - не айс. Да и внутри оказывается диоды защитные. А так затворная емкость 1,2пФ. Если рядом с датчиком (на платке прямо) расположить - вроде вполне себе ничего. Тут разве что полевик подобрать (может кто подскажет где смотреть?) чтоб емкость затворная и ток утечки минимальные были.

Ток утечки не очень страшен, можно сделать ОС в резистор смещения.

А с полевиком - может проще раскурочить стандартный электретный микрофон? Там как раз стоит полевик ориентированный на работу с источником сигнала в виде малой емкости и, похоже, с самокомпенсирующимся током утечки. Их навалом, раскурочте, посмотрите. Вот только частотку следует проверить и, если надо, подправить.

[AndreyVN]

Ток утечки не очень страшен, можно сделать ОС в резистор смещения.

А с полевиком - может проще раскурочить стандартный электретный микрофон? Там как раз стоит полевик ориентированный на работу с источником сигнала в виде малой емкости и, похоже, с самокомпенсирующимся током утечки. Их навалом, раскурочте, посмотрите. Вот только частотку следует проверить и, если надо, подправить.

Раньше стандартным решением для усилителя заряда был КП103Е, с затвором отогнутым на фторопластиковый столбик.

Для прямого измерения напряжонности магнитного поля можно попытаться использовать датчик Холла.
Его можно будет калибровать в статическом магнитном поле, если конечно хватит чувствительности. Из предыдущих постов не понятно, какие величины полей предполагается измерять.

А от SMD конденсатора, мне кажется, Вы зря отказываетесь, пикушек 50-100 вряд ли будет многослойной, а заряд усилит в десятки раз. Тем более, что откалибровать такой датчик в статическом поле проблем не составляет. Меня бы больше насторожила зависимость поляризуемости от температуры и тепловые шумы керамики.
К стати, пьезоэлектрическая керамика тоже должна откликаться на внешнее электрическое поле смещением заряда кристаллической решетки. Усиление может оказаться довольно большим.

Ваша задача довольно интересна, а нельзя ли немного рассказать, что за поле предполагается измерять?

[alexPec]

Раньше стандартным решением для усилителя заряда был КП103Е, с затвором отогнутым на фторопластиковый столбик.

Он сам по себе большой, на точку в моем случае уже не похож Что нибудь бы бескорпусное кто посоветовал (кристаллы для разварки с золотыми проволочками). Раньше у меня штук десять таких было, отечественные, убей не помню какие, да и не достать их сейчас наверно. А сейчас у производителей чего-то не вижу.

Для прямого измерения напряжонности магнитного поля можно попытаться использовать датчик Холла.

тоже думал об этом, но размеры - минимум sot23 нашел, да и частота у них сверху - порядка 50..100 кГц. smd катушка 0603 значительно меньше (в плоскости самой катушки) и по частотке не ограничена.

А от SMD конденсатора, мне кажется, Вы зря отказываетесь, пикушек 50-100 вряд ли будет многослойной, а заряд усилит в десятки раз. Тем более, что откалибровать такой датчик в статическом поле проблем не составляет. Меня бы больше насторожила зависимость поляризуемости от температуры и тепловые шумы керамики.

Спасибо, конечно попробую и так и эдак. А насчет шумов и температуры - окружающая температура предполагается стабильной, шумы - думаю вытащить за счет усреднения при измерении во времени. Сигнал, создающий поле, будет периодический, с этим можно поиграться.

К стати, пьезоэлектрическая керамика тоже должна откликаться на внешнее электрическое поле смещением заряда кристаллической решетки. Усиление может оказаться довольно большим.

Думаю пьезоэлектрики будут уже значительно искажать окружающее поле. Лучше что-нибудь менее "активное". Да и частоты до мегагерца - незнай как там с потерями...

Ваша задача довольно интересна, а нельзя ли немного рассказать, что за поле предполагается измерять?

Да самому интересно что получится, пока только думаем, заняться этой работой или нет, поэтому на всякий случай пока умолчу, но некоторые мысли обсудить с умными людьми здесь все же хочется предварительно...