Erfassung und Auswertung von schwachen, niederfrequenten, magnetischen Wechselfeldern in unserer Umwelt


Forschungsarbeit, 2010

165 Seiten


Leseprobe


Erfassung und Auswertung von schwachen, niederfrequenten, magnetischen Wechselfeldern in unserer Umwelt

Dipl.-Ing. Franz Peter Zantis

Diese Arbeit entstand zwischen Oktober 2008 und Juli 2010.

 

Vorwort

Diese Arbeit ist aus Neugier und Interesse an Technik entstanden. Zunächst war es eine zufällige Entdeckung im Jahre 2002. Daraus entstand der Wunsch mehr über ELF-Signale zu erfahren. Dazu musste eine möglichst preiswerte und überall verfügbare Technik entwickelt werden. Das Ergebnis ist eine ELF-Empfangstechnologie, die aus Hard- und Software besteht und ohne jede Spezialteile auskommt. Jeder Standard-PC mit einer Soundkarte ist für die Erfassung einsetzbar.
Die Forschung und Entwicklung wurde von mir nebenberuflich betrieben und sie erstreckt sich nunmehr über mehr als 7 Jahre. Mit dem Verfassen dieser Dissertation habe ich im Oktober 2008 begonnen.[...]


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Quellen für niederfrequente magnetische Wechselfelder
1.2 Wellenlängen
1.3 Magnetische Feldstärken
1.3.1 Feld um einen langen elektrischen Leiter
1.3.2 Feld des magnetischen Dipols
1.3.3 Feldstärken
1.4 Beispiel für ELF-Signale

2. ELF-Signalerfassungs-Technologie
2.1 Hardware zur ELF-Signalaufnahme
2.1.1 Einsatz von Hallsensoren
2.1.2 SQUIDs (Josephson-Effekt)
2.1.3 Luftspulen als Sensoren
2.1.3.1 Induktivität der eingesetzten eisenlosen Niederfrequenzspulen
2.1.3.1.1 Strom-Spannungs-Messverfahren
2.1.3.1.2 Resonanz-Messverfahren
2.1.3.1.3 "Stromabfall"-Methode
2.1.3.1.4 Zusammenfassung der Induktivitätsmessung
2.1.3.1.5 Abgleich durch Induktivitätsberechnung
2.1.3.1.6 Konsequenzen der Induktivität
2.1.3.2 Linearisierung
2.1.3.2.1 Linearisierung durch Parallelwiderstand
2.1.3.2.2 Linearisierung mit Integrator
2.1.4 Analoger Tiefpassfilter 6. Ordnung
2.1.4.1 Tiefpasstypen
2.1.4.2 Entwicklung von Butterworth-Tiefpassfiltern
2.1.4.3 Butterworth-Tiefpass 6. Ordnung, praktisch aufgebaut
2.1.4.4 Messwerte
2.1.5 Aufnahme von Messwerten über die Soundkarte
2.1.5.1 Amplitudenmodulation
2.1.5.2 Erzeugen des Trägers
2.1.5.3 AM-Modulation mit OTA
2.1.5.4 Spannungsgesteuerte Stromquelle
2.1.5.5 Gesamtschaltung
2.2 Digitale Signalverarbeitung
2.2.1 Digitale Demodulation von AM-Signalen
2.2.1.1 Scheitelwertverfolgung
2.2.1.1.1 Dreipunktverfahren
2.2.1.1.2 Sukzessive Maximalwertsuche
2.2.1.1.3 Auswertung der Steigung
2.2.1.1.4 Fehlerabschätzung
2.2.1.1.5 Ergebnisse bei einer real durchgeführten Demodulation
2.2.1.1.6 Zusammenfasssung
2.2.2 Empfangssoftware und Frequenzshifting
2.2.2.1 Programmcode des ELF-Empfangs- und Demodulationsprogramm
2.2.2.1.1 Code in Visual Basic 6.0
2.2.2.1.2 Code in Visual Basic 2005 (.NET-Technologie)
2.3 Auswertesoftware
2.4 Hard- und Software-Setup

3. Praktische Messungen
3.1 Empfangsort und Aufstellung
3.2 Recording
3.3 Kausalität
3.4 Peilung
3.4.1 Praktisch durchgeführte Peilungen

4. Analyse erfaßter ELF-Signale
4.1 ELF-Immission in Wohngebieten
4.1.1 Örtlich begrenzte Signale
4.1.1.1 Pfeifer
4.1.1.2 Kuh
4.1.1.3 Nebelhorn
4.1.1.4 Kauz
4.1.1.5 Lokomotive
4.1.1.6 Voice
4.1.1.7 Nadeldrucker
4.1.1.8 Panflöte
4.1.1.9 Keyshift
4.1.1.10 Fernschreiber
4.1.2 Signale mit großer örtlicher Ausdehnung
4.1.2.1 Goose-Signal
4.1.2.1.1 Goose-Zeitsignale
4.1.2.2 Heartbeat-Signal
4.1.2.2.1 Messung der Signalparameter
4.2.2.2.2 Regionales Auftreten
4.1.3 Messungen im Dorf Horm (Stadtteil von Hürtgenwald)
4.2 ELF-Immission außerhalb von Wohngebieten
4.3 Braunkohleabbaugebiete als ELF-Emittenten
4.4 Haushaltsgeräte als ELF-Emittenten
4.4.1 ELF-Signal einer Spülmaschine
4.4.2 ELF-Signal einer Waschmaschine
4.4.3 ELF-Signal einer Quarzuhr
4.4.4 Typische Feldstärken vor Haushaltsgeräten bei Netzfrequenz
4.4.5 Konsequenz aus den Messungen vor Haushaltsgeräten
4.5 Sonstige Signale
4.5.1 Unregelmässige Frequenzverläufe
4.5.2 Spontan einsetzende Spektrallinien

5. Artifizielle ELF-Signale
5.1 Abschätzung der magnetischen Flussdichte
5.2 Abschätzung der Quelleneigenschaften
5.2.1 Messaufbau
5.2.2 Messung mit Leiterschleife
5.2.3 Messung mit Erdspieß
5.3 Vergleich mit "natürlich" vorkommenden Signalen

6. Überlegungen und Hypothesen zur Signalherkunft
6.1 Antropogene Quellen
6.1.1 Haushaltsgeräte
6.1.2 Industrielle Anlagen / Bahnen
6.1.3 Hochfrequente Wellen
6.2 Natürliche Quellen

7. ELF-Signale und Elektrosmog

8. Schlusswort

Anhang: Literaturverzeichnis, verwendete Formelzeichen

 

1. Einleitung

Technische Geräte und Einrichtungen werden in Europa überwiegend mit 50 Hz Wechselspannung betrieben. Eine bekannte Tatsache ist, dass dies in unserer Umwelt elektrische und magnetische Wechselfelder mit Frequenzen von 50 Hz und – verursacht durch Oberschwingungen – auch oberhalb dieser Frequenz hervorruft. Diese Schwingungen verursachen, ebenso wie die von zahlreichen anderen Sendern, die weit über 50 Hz emittieren, den so genannten Elektrosmog.

Unsere Umwelt ist von diesen Schwingungen und Wellen durchsetzt. Im Frequenzbereich oberhalb der Netzwechselspannung von 50 Hz wird diesen große Beachtung zuteil. Über Verursacher und Auswirkungen wird angeregt diskutiert. Durch zahlreiche Untersuchungen und Publikationen ist weitgehend bekannt, welche Art von Schwingungen und Wellen auftreten, woher diese stammen und welche Auswirkungen sie haben.

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind hingegen magnetische Schwingungen und Wellen im untersten Frequenzbereich und zwar im Bereich

0Hz < f < 50Hz .

Zur Vereinfachung wird dieser Frequenzbereich im Folgenden ELF - Bereich (ELF = Extremely Low Frequency) genannt. Für die betrachteten Schwingungen und Wellen wird der Begriff "ELF-Signale" eingeführt. ELF-Signalen wurde bisher wenig Aufmerksamkeit zuteil, da sie weitestgehend vom weit stärkeren 50 Hz-Netzbrummen überdeckt werden.

Grundlage dieser Arbeit sind ELF-Signale, die im Jahre 2000 zunächst eher zufällig von Dipl.-Geol. Kurt Diedrich erfasst wurden. Es zeigt sich, dass auch unterhalb von 50 Hz Schwingungen und Wellen (also ELFSignale), wenn auch mit sehr schwacher Amplitude, nachweisbar, analysierbar und katalogisierbar sind. Recherchen ergaben, dass der beschriebene Signalbereich bis dato kaum oder gar nicht untersucht wurde. Diskussionen mit Bergbaukundlern und Geologen sowie die Veröffentlichungen [7], [8], [4], [34] ergaben, dass die betreffenden Schwingungen unbekannt sind und weder umfassend noch zufriedenstellend erklärt werden konnten.
In der Geologie werden bestimmte Wellen für die Untersuchung der Erdkruste gezielt eingesetzt. Damit ist es möglich z.B. Hohlräume oder Lagerstätten für Rohstoffe in den oberen Erdschichten zu detektieren [24]. Über Messungen der beschriebenen Signale ist hingegen keine Information zu finden.
Die genannten ELF-Signale könnten auch im Zusammenhang mit dem "Brummtonphänomen" stehen. Zu diesem Thema wurden verschiedene Untersuchungen und Messungen gemacht, die z.B. auch in [6] und [7] beschrieben sind.

Primäres Ziel dieser Arbeit ist der Nachweis der Existenz der ELF-Signale im angegebenen Frequenzbereich und deren Aufbau und Struktur. Sekundär geht es um den Ursprung der Signale. Dazu wurden die Signale mit einer selbstentwickelten Hardware akquiriert, gespeichert, analysiert und katalogisiert. Die Arbeit hat interdisziplinaren Charakter. Die Lösung der Aufgabe erfordert Kenntnisse und Verfahren aus der Physik, der Geologie und der Nachrichtentechnik.

Die vorliegende Arbeit basiert auf privater Intitiative. Sie wurde vom Autor selbst finanziert. Wirtschaftlichkeit hatte deshalb nicht nur einen hohen Stellenwert, sondern war eine zwingende Notwendigkeit.

[...]


Ende der Leseprobe aus 165 Seiten

Details

Titel
Erfassung und Auswertung von schwachen, niederfrequenten, magnetischen Wechselfeldern in unserer Umwelt
Veranstaltung
Geologie und Nachrichtentechnik
Autor
Jahr
2010
Seiten
165
Katalognummer
V153829
ISBN (eBook)
9783640659821
ISBN (Buch)
9783640659906
Dateigröße
29006 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
VisualBasic, Tiefpassfilter, Extremely Low Frequency, ELF-Signale
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. Franz Peter Zantis (Autor:in), 2010, Erfassung und Auswertung von schwachen, niederfrequenten, magnetischen Wechselfeldern in unserer Umwelt, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/153829

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