CH314688A - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien

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CH314688A
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Hughes Stauffer Lynn
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Gen Electric
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Description


  



  Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine   Einriehtung zur Bestim.-    mung magnetischer Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien durch Spannungsmessung zwischen zwei Oberflächenpunkten einer   Vlaterialprobe    mittels zweier Sonden.



   F r das   Verfahren    ist kennzeiehnend,   da-    in der zu untersuchenden   Materialprobe    ein   magnetischer Wechselfluss erzeugt    wird, mit   einer Komponente para. llel    zur Oberfläche der   Materialprobe.ZwecksErfassung    der Anderungsgeschwindigkeit des Flusses wird die   Spannung'längs    dieser Oberfläehe in   senk-    rechter Richtung zu der   Magnetflusskompo-    nente mittels auf die OberflÏche aufgesetzter Sonden und eines Instrumentes hoher   Ein-    gangsimpedanz gemessen.



   Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine   Halterung    aus   niehtferromagnetisehem      Mate-    rial, in der zugespitzte Sonden in festem gegenseitigem Abstand angebracht sind, wobei die zugespitzten Enden aus der Halterung herausragen. An der Halterung ist ferner ein Magnetkern mit einer Spulenwicklung be  festigt,    der zwei getrennte Schenkel besitzt; die in   gleieher    Richtung wie die Sonden aus der   lIalterung    herausragen. Die Ebene, in der die beiden Sonden liegen, kreuzt diejenige, der die beiden getrennten Schenkel angeh¯ren.



   .



   Die genaue Kenntnis der magnetischen Eigenschaften magnetischer Materialien ist oft von grosser Bedeutung. Beispielsweise ermöglicht im Elekt. romaschinenbau die Auswahl von magnetischen Materialien auf Grund der erwünschten   magnetisehen    Eigensehaften die Ilerstellung von Maschinen, die e wesentlich verbesserte Betriebsweise und Wir  kungsgrade    besitzen.



   Die  blichen Me¯einrichtungen f r die magnetischen Eigenschaften magnetiseher Werkstoffe bedingten bisher das Herrichten besonders geformter Teile aus einer   Material-    probe und die Durchführung von Laborato  riumsuntersuchungen    an diesen Teilen. Dies ist eine   urnfangreiche    und mit Zeitaufwand verbundene Prozedur, die notwendigerweise Einschnitte in den   Materialproben    bedingt und oft die magnetischen Eigenschaften derselben durch Erzeugung innerer Spannungen verändert. Darüber hinaus liefern die Laboratoriumsuntersuchungen an Teilen von Ta  felmaterialien      gewohnlich    nur einen Mittelwert der   Materialprobe.

   Um    kleine Teile solcher Proben zu untersuchen, müssen Locher durch dieselbe gebohrt werden, um die Bestimmung der Induktion in versehiedenen Teilen der Probe zu ermöglichen. Dies macht natürlich die betreffende Probe für andere  Zweeke unbrauchbar und ist ein bei seiner Anwendung kostspieliger Notbehelf. Darüber hinaus kann bei anisotropen Materialien eine vollständige Kenntnis des Verhaltens der Probe in allen Teilen nicht erhalten werden, bis eine grössere Anzahl von L¯chern in dieselbe gebohrt ist.



   Demgegenüber zeichnet sich die   vorlie-    gende Erfindung durch verbesserte Mittel f r die Bestimmung der   magnetischen Eigen-    schaften magnetischer Materialien aus, wel  clic    die Bestimmung des Induktionsflusses, der magnetischen Feldstärke und daraus diejenige des   Leistungsverlustes    und der Per  meabilität    erlaubt. Dabei ermöglicht die Erfindung die Bestimmung dieser   magnetisehen    Eigenschaften in einem bestimmten Teil einer gewünschten Probe und in solcher Weise, dass keine Einschnitte in diese Probe notwendig sind. Das Verfahren kann auch zur Bestimmung des   Kraftlinienverlaufes    in einer Probe aus magnetischem Material verwendet werden.



   Ausf hrungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nachstehend an Hand der Fig.   1    bis 8 erläutert.



   Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, dass bei einer Probe aus ferromagnetischem Material, wenn diese von einem   magnetischen'Wechselfluss durchsetzt    ist, die induzierte Spannung zwischen zwei Punkten der   Probenoberfläehe,    deren Verbindungslinie nicht parallel zur Flussrichtung ist, proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des Flusses   dureh    einen, senkrecht zu, der Flu¯komponente gelegten Querschnitt durch die Probe ist.

   Wenn demnach diese zwei Punkte so gewählt sind, dass ihre Verbindungslinie    senkrecht zur Flussrichtung verläuft, stellt    die zwischen ihnen induzierte Spannung ein Ma¯ f r die maximale   Flussänderung    in jenem Querschnitt durch die Probe dar, dessen eine Seite durch die Verbindungslinie zwischen den beiden Punkten bestimmt ist.



  Sind der Abstand zwischen den Punkten und der Querschnitt der Probe gegeben, dann kann die induzierte Spannung als Mass für die Induktion an der betreffenden Stelle in der Probe benutzt werden.



   In Fig. 1 ist mit 1 ein Stüek des zu untersuchenden magnetischen Materials,   beispiels-    weise Stahlblech, bezeichnet. 3 ist diejenige Komponente des magnetischen Wechselflusses, die parallel zur Oberfläehe 2 verlÏuft und senkrecht zur Querschnittsebene a, b, c, d steht.

   Wenn der zeitliche Verlauf des Flusses als sinusförmig angenommen wird, dann ist die Induktion B in der Querschnittsfläche   a.,      b,    c, d gegeben durch :    B    = B0Àsin (2 ?ft) (1)
Da der Magnetflu¯ ? durch den Querschnitt   a, b,    c, d mit der Fläche A durch B ? A gegeben ist, erhält man :  ? = BÀA = B0ÀAÀsin (2 ?ft) (2)
Die rings um die Querschnittsfläche a, b, c, d induziert Spannung V ist der Ände  rungsgesehwindigkeit    des hindurchgehenden Magnetflusses proportional, und es ist :   
V = d?À10-8 = B0ÀAÀ10-8Àd (sin [2?ft]) dt dt (3)    woraus   V    in Volt erhalten wird.

   Die Different. iation in Gleiehung (3) ergibt :
V = B0ÀAÀ10-8À2 ?fÀcos (2 ?ft) (4)
Es ist hieraus ersichtlich, dass :
V0 = 2?fÀB0ÀAÀ10-8 (5) den Spitzenwert der längs des Weges a,   b,    c,   cl    induzierten Spannung darstellt.



   Wenn der Fluss   13    überall im Querschnitt a, b, c, d weitgehend derselbe, und der   Ab-    stand c,   b    im Verhältnis zur LÏnge a,   b    klein ist, dann ergibt sich die zwisehen den   Punk-    ten a und   b    (oder auch zwischen den Punkten c und   ind d)    induzierte un  gefähr    1/2 V mit dem Spitzenwert V2 ungefÏhr gleich   1/2      Vo. Dementsprechend    ist die Spannung V, proportional zu   V    und die Spannung   V2      proportional zu Vo.

   Die Span-    nung zwischen den Punkten   a    und   b    kann mittels zweier an diesen Punkten   aufgesetz-    ter Sonden gemessen werden. Somit   ermög-    licht die vorliegende Erfindung, den   Atagnet-      fluss durch,    und die Induktion in einem ausgewählten Querschnitt einer Probe zu messen, ohne dieselbe mit   irgendwelelien Einsclinitten      sn    versehen.



   In der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 2 ist eine Probe 4 eines magnetischen   Vlaterials,    etwa eines   Eisenbleelles,    in die Íffnungen 5 und 6 des   U-förmigen, lamellier-    ten   Eisenkernes    7   eingesteekt.    Der lamellierte Eisenkern 7 sei durch eine Wicklung 8 auf dem Eisenkern 7 erregt, die von   einer Weeh-      selstromquelle    9 gespeist wird. Es. ist ersicht  lich,    dass der zwischen den Öffnungen 5, 6 und innerhalb der Schenkel 10, 11 des   Ma-    gnetkernes sieh erstreckende Teil der Probe 4 den magnetischen Kreis, der den Kern 7 enthält, sehliesst, also längs seiner   Amsdeh-    nung von einem Wechselfluss durchsetzt ist.



     \Vie    oben ausgeführt, induziert der Fluss durch die Probe 4 eine Spannung lÏngs deren Oberfläche, die in ihrer Amplitude   proportio-    nal der   iinderungsgeschwindigkeit    des Flusses ist und senkrecht zur Flu¯richtung verlÏuft.



   Gemäss der vorliegenden Erfindung sind zwei Sonden 13 bzw. 14 in leitender   Verbin-      dung    mit der   Oberfläehe    12 der Probe 4 und wie angedeutet mit einem   Spannungsmessge-      rat 15    verbunden, um die lÏngs der Ober   fläche durch den Wechselfluss induzierte    Spannung zu messen. Wenn die Sonden 13 und   14    auf der Oberfläche 12 mit festem ge  genseitigem Abstand auf    einer Kreislinie be   wegt werden, entsteht am Messgerät 15 ein    grösster   Aussehlag,    wenn die   Verbindungs-    linie der beiden Sondenspitzen senkrecht zu den Kraftlinien des Magnetflusses innerhalb der Probe 4 verläuft.

   Im Gegensatz tritt ein Alinimum des   Aussehlages    an der Einrich  tung 14 bis zum Wert Null auf, wenn    die Verbindungslinie der entspreehenden Punkte der Sonden parallel zur Flussrichtung in der Probe 4 verlaufen. Demnach kann auf diese Art die Richtung der Kraftlinien des   Vlagnet-    flusses innerhalb der Probe 4 einfaeh ermittelt werden. Durch Verdrehung der Sonden 13 und 14 bis zum   Nullausschlag    des Me¯gerätes 15 kann ferner, wenn dieselben schrittweise lÏngs der Oberfläche der Probe 4   versehoben    werden, indem zuerst die eine und dann die andere Sonde den Drehpunkt bildet um jeweils   Nullausschläge    zu erhalten, der Verlauf der Kraftlinien ermittelt werden.



  Auch kann mit den a. uf der Oberfläche der Probe 4 befindlichen Sonden 13 und 14 durch Beobachtung des   Ausschlages    des Messgerätes 15 der Kraftlinienverlauf innerhalb der Probe 4 dadurch ermittelt werden, indem eine der Sonden festgehalten und die andere in LÏngsrichtung auf der Probe bewegt wird, derart,   {laR    der Aussehlag am Messgerät 15 auf dem gleichen Wert gehalten wird. Die Wiederholung dieses   Vorganges für versclliedene    Ausschläge der Einrichtung 15 ergibt dann ein Kraftlinienbild für die Probe   4.   



   Das   Spannungsmessgerät    15 sollte eine hohe Eingangsimpedanz besitzen, da die zwisehen den Sonden 13 und 14 induzierte Spannung nicht in der Lage ist, eine   niederohmige    Schaltung mit grossem Strom zu beliefern.



  Handelsübliche   Röhrenvoltmeter    sind f r diesen Zweek geeignet. In der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 2 ist das Messgerät'15 vorzugsweise ein Voltmeter, das den quadratischen Mittelwert der lÏngs der OberflÏche der Probe 4 induzierten Spannung anzeigt.



  Als Beispiel f r die erforderliche   Empfind-      lichkeit    für das Messgerät 15 kann aus der Gleichung 5 ermittelt werden, dass die zwischen den Sonden 13 und 14 induzierte   Spitzenspannung ungefähr 2, 6 Millivolt    bei 60 Hz oder 2, 2 Millivolt bei 50   I3z    beträgt, wenn die Induktion innerhalb der Probe 4 etwa 16 000 Gauss, die Dicke der Probe 4 etwa 0, 35 mm und der Abstand zwischen den Sonden 13 und   14    senkrecht zur Richtung der Kraftlinien etwa. 25 mm beträgt.

   Anderseits können die Werte f r den Gesamtfluss und die Induktion aus den oben angegebenen Gleichungen durch Einsetzen der bekannten Werte f r die Frequenz der Stromquelle, die lÏngs der Probenoberfläehe induzierte Spannung, den Abstand zwischen den Sonden 13 und 14, und die Dicke der Probe errechnet werden. Obwohl die Stärke der Probe im Verhältnis zum Sondenabstand gering sein muss, damit die gemessene Spannung ungefÏhr gleich der HÏlfte der rings um den in Frage stehenden Querschnitt induzierten Spannung ist, können naheliegende Änderungen in der Berechnung oder in der Eichung des   Spannungsmessers    15 getroffen werden, um die proportional kleineren Spannungswerte bei dickeren Proben auszugleichen.



   Da Proben von magnetischem Material   normalemveise    mit einer Schicht   aus verhält-    nismässig sehleeht   leit. endem Oy d    oder einer Schicht Isolierlaek überzogen sind, werden die Sonden 13, 14, wie in Fig. 2 angedeutet, zugespitzt, um ihr Eindringen bis in die leitende Oberfläche der Probe zu ermöglichen.



  Falls die Oberfläche der Proben   gut gerei-    nigt ist, sind keine scharfen Spitzen notwendig, jedoch   sollte die Abmessung der Berüh-    rungsflÏche nicht zn gro¯ sein, damit der Sondenabstand genau definiert ist.



   Es ist bekannt, dass das Integral   2    (das Integral über   einen Umlauf um    die Hy  steresissehleife),    ein Mass für den   Leistungs-    verlust des magnetischen Materials ist. Aus der obengenannten Gleichung   (3)    ist   ersieht-      lich,    dass die lÏngs der Oberfläche einer Probe magnetischen Materials, bei Magnetisierung durch einen   Weehselfluss,    induzierte Spannung proportional der ¯nderungsgeschwin  digkeit    der Induktion B innerhalb der Probe ist.

   Eine solehe Spannung kann mit einer zweiten Spannung, die proportional der Änderungsgeschwindigkeit der magnetisehen FeldstÏrke H innerhalb der Probe ist, kombiniert werden, um eine Einrichtung   zu sehaf-    fen, welche die Messung des   Leistungsver-    lustes in einem gewünschten Bezirk eine Probe aus magnetischem Material ermöglicht.



   In der beispielsweisen Ausführung nach Fig.   3    und der zugehörigen Schaltung nach Fig.   4    ist eine neuartige Me¯einrichtung f r den Leistungsverlust angegeben, die zwei leitende Sonden 16, 17 und ein magnetisches Potentiometer 18 umfasst, die so auf einer   bleehformigen    Probe 19 aus magnetischem Material angeordnet sind, wie die Fig. 3 zeigt. Die Sonden 16 und 17 endigen   vorzugs-    weise in leitenden, zugespitzten Teilen 20 bzw. 21, um   entspreehend    den obenstehenden Erläuterungen einen leitenden Kontakt mit der Oberfläehe der Probe 19 zu   gewähr-    leisten.

   Das magnetische Potentiometer 18 umfasst einen Magnetkern 22 mit zwei lamellierten Schenkeln 23,   24    und einem Joch 25, das unterbrochen ist und einen Luftspalt 26 bildet Auf dem Joch ist eine, den Luftspalt   26    überbrückende Wicklung 27 befestigt, in der eine Spannung induziert wird, die proportional l zu dem Differentialquotienten des Magnetflusses im Luftspalt 26 nach der Zeit ist.

   Es sei angenommen, dass die Probe 19 von einem zeitlich variierenden   Alagnetfluss    durchsetzt ist, der wenigstens eine in Pfeilriehtung 28 verlaufende Komponente aufweist, die senkrecht auf der Verbindungslinie der Sondenspitzen steht, wobei eine der   Änderungs-      gesehwindigkeit    des Wechselflusses proportionale Spannung an den Anschlüssen   29,    30   erseheint.    Das magnetische Potentiometer 18 ruht mit den Enden der Schenkel 23, 24 auf der Oberfläehe der Probe 19 und ist in einer Weise angeordnet, dass eine Verbindungslinie zweier Punkte auf den beiden   Längsaehsen    der Schenkel 23, 24 senkrecht zu einer Ver  bindungslinie    zweier Punkte auf den LÏngs  aehsen    der Sonden 16, 17 stehen.

   Die zeitlich variierende, an den Enden 31,   32    der   Wick-       lung 27 auftretende Spannung ist dann pro-    portional der ¯nderungsgeschwindigkeit der Magnetfeldstärke innerhalb der Probe   19.   



   Sowohl die   lamellierten      Schenkel23,24,    wie auch das Joch   25, sollten aus verlust-    armem, hoch permeablem   magnetischemWerk-    stoff hergestellt sein, damit die   magnetomoto-    risehe Kraft im Luftspalt 26 weitgehend gleich der   magnetomotorischen    Kraft zwischen. den auf der Probe   19      mhenden    Sehen  keln 23, 24    ist.

   Wird die   magnetomotorische    Kraft im Luftspalt 26 als weitgehend gleich jener zwischen den Enden der Sehenkel 23, 2 betrachtet, so ist ersiehtlieh, die in der Wicklung 27 induzierte   Spannung proportio-    nal der ¯nderungsgeschwindigkeit   der Ma-    gnetfeldstärke innerhalb der Probe 19 zwischen den Schenkeln   23    und   24.    Somit ergibt   sieh, dass    die Sonden 16, 17 bzw. das magnetisehe Potentiometer 18 Spannungen liefern, die proportional   der Änderungsgesehwindig-    keit der Induktion bzw. der Magnetfeldstärke innerhalb eines Bereiches der Probe 19 sind, welcher Bereich durch die Lage der Sonden 16, 17 und der Schenkel 23, 24 bestimmt ist.



   Wie das Schaltbild der Fig. 4, in dem die vier Ansehlüsse 29, 30, 31 und 32 angegeben sind, zeigt, wird die an den Ansehlüssen 29,   30    auftretende Spannung dem Eingangskreis eines zweistufigen   widerstandsgekoppelten    Verstärkers iiblicher Bauart zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Watt  meter 54 über    die Leitung 55 verbunden, die   über einen Trennkondensator    56 an der   Dilemme    57 des   Wattmeters 54 liegt.    Die an  der Klemme    58 der Wattmeterspule (nicht gezeichnet), die mit der Klemme 57   verbun-    den ist, ist geerdet.



   Die zwischen den Ansehlüssen 31 und 32 auftretende Spannung wird dem   Eingangs-    kreis eines weiteren, zweistufigen Verstärkers   tuber    die mit dem. Anschluss 32 verbundene Leitung 60 zugeführt. Der Ausgang der Ver  stärkerstufe    59 ist über ein   integrierendes    Netzwerk 61 mit dem Eingang der   Verstär-      kerstufe 62 verbunden.    Der Ausgang der Verstärkerstufe 62 ist über eine Leitung 71 und den   Trennkondensator    73 mit den Klemmen   72    eines   Wattmeters      54    verbunden. Die andere Klemme 74 der   Wattmeterspule (nicht    g die mit dem Ansehluss   72    verbunden ist, ist geerdet.



   Es ist nunmehr ersichtlich, dass bei einer Anordnung der Sonden 16, 17 und des   ma-      gnetischen    Potentiometers 18 auf der Probe 19, wie oben besehrieben, das Wattmeter 54 einen Ausschlag zeigt, der proportional dem Leistungsverlust in der Probe 19 ist, vorausgesetzt, dass die an den Klemmen 57, 58 und 72, 74 erseheinenden Spannungen proportional zu HÀdB sind.

   Da aber die an den Klemmen 29, 30 auftretende   Spanmmg pro-    portional   der Änderungsgesehwindiglseit    der Induktion B in der Probe 19 ist, wÏhrend die an den Klemmen 31, 32 erscheinende Spannung Proportionalität mit der Anderungsgeschwindigkeit der magnetischen Feldstärke H in der Probe 19 aufweist, ist klar, dass eine reine Verstärkung dieser Spannungen 1 mittels gleieher Verstärkerstufen Spannungen proportional zu dB bzw. dH, nicht aber Spannungen proportional   II    bzw. dB liefert. Aus diesem Grunde ist   zwischen den beiden Ver-      stärkerstufen    59 und 62 ein   integrierendes    Netzwerk vorgesehen.

   Die Werte von Widerstand 75 und Kondensator 76 sind verhältnismässig hoeh, so dass die Zeitkonstante der   Integrationsschaltung    61 verhältnismässig gross ist. Die am Kondensator 76 zwischen dem Punkt 77 und Erde liegende Spannung ist deshalb direkt proportional zur magnetischen Feldstärke H in der Probe 19. Diese Spannung wird nun der Verstärkerstufe 62 über die Leitung 78 zugeführt, und somit ergibt sich eine Ausgangsspannung des Verstärkers 62, die proportional zur   magnetisehen E'eld-      stärke F    in der Probe 19 ist, so dass der   Wattmeteraussehlag    54 proportional zum Produkt HÀdB ist und ein Mass für den Lei  stungsverlust    in der Probe 19 liefert.



   Die Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 3 und 4 kann geeicht werden, indem die Sonden 16, 17 und das magnetische Potentiometer 18 auf die Oberfläche einer homogenen, dünnen Probe aufgesetzt werden, und dieselbe von einem Wechselfluss   bekann-    ter Stärke durchflossen ist. Es ist zu   beÅaeh-    ten, dass zur richtigen Durchfiihrung des vorliegenden Verfahrens die Verstärkerstufen 33,   43,    59 und 62 praktisch keine Phasendrehung hervorrufen dürfen. Solche Verstärker sind bekannt (siehe z. B. H. E. Valley und H. Wallmann   Vakuum Tube   Aiiipli-    fiers  , Radiation Laboratory Series, Vol. 18, Verlag McGraw-Hill [1948]). Das   integrie-    rende Netzwerk 61 könnte auch zwischen die Verstärkerstufen 33 und 43 eingefügt werden.



  In diesem Falle wÏre die Kombination der dem Wattmeter 54 zugeführten   Spannungen    proportional zu   B-dH,    was in gleicher Weise ein Mass für die Leistungsverluste der Probe 19 ergibt.



   In isotropen Materialien verlaufen die Kraftlinien des Magnetflusses parallel zur magnetischen   Feldstärke H.    Somit liefert die oben beschriebene Anordnung der Sonden   16,      17    und des magnetischen Potentiometers 1 8 ein maximales Ma¯ f r den Leistungsverlust in einer isotropen Probe.   Natürlieh    kann, falls die Messung nur eines Teils des Lei  stungsverlustes    erw nscht ist, die gegenseitige Lage der Sonden 16, 17 und des magnetischen Potentiometers 18 geändert werden, ebenso ihre Lage relativ zur   Probe. Dagegen ver-    laufen in anisotropen Materialien meist die Kraftlinien und die magnetisehe Feldstärke nicht parallel zueinander.

   Unter diesen Umständen mu¯ die gegenseitige Winkellage des magnetischen Potentiometers 18 und der Sonden 16, 17 geÏndert werden, um eine maximale Anzeige für den Leistungsverlust zu er  halten. Dementspreehend    sei   darauf hinge-    wiesen, dass die Winkelstellung zwischen den Sonden   16,    17 und dem magnetischen Potentiometer 18 auch andere Werte als   90       aufwei-    sen kann.

   Im allgemeinen wird bei anisotropen Materialien eine maximale Anzeige für den Leistungsverlust einer Probe am Wattmeter   54    erhalten, wenn die Sonden 16, 17 mit einer Verbindungslinie ihrer Achsen   senk-    recht zur betrachteten   Flusskomponente    angeordnet sind und die Lage des magnetisehen Potentiometers 18 so gewählt ist, dass eine Verbindungslinie zwischen den Aehsen seiner Sehenkel   23,    24 parallel zur magnetischen Feldstärke H verläuft.



   Das Wattmeter   54    muss ziemlieh   empfind-    lich sein, und es wird vorzugsweise ein astatisehes   Reflex-Dynamometer    mit Liehtzeiger verwendet, wie in der Veröffentlichung von S. C.   Richardson    in "General Electric Re  view   vom Oktober 1945,    Seite 59, beschrieben.



   In Fig. 5 zeigt, unter Verwendung jeweils gleicher Bezugsnummern   ffir    r gleiche Teile, einen Messkopf 79 mit den Sonden 16,   17 und    dem   magnetischen Potentiometer Ib.    Die Sonden 16 und 17 werden in festem   gegenseiti-    gem Abstand gehalten mittels des   Halterungs-    teils 80 aus Isoliermaterial. Die Sonden 16, 17 gleiten innerhalb der Halterung 80 und stehen unter Federvorspannung seitens der Blattfedern 81 bzw.   82.    Der Magnetkern   22    ist in fester, getrennter Lage seiner Teile mittels der Schrauben 83 (von denen zwei nicht gezeichnet sind) an der   Abstandspla.tte84    aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Kunststoff oder   Messin,    befestigt.

   I) ie zwei, durch die lamellierten Kerne 22 hindurchragenden   Sehrauben    83 liegen mit den Schraubenköpfen gegen die Deckplatten 85, um eine gute Halterung der Bleehe des Kernes 22 zu gewährleisten. Die Länge der Schenkel   23, 24 ist    so gewählt, dass ilire untern Enden in einer Ebene nÏher der Halte  rung    80 liegen als die Ebene, der die   zuge-      spitzten Enden    der Sonden 16, 17 angeh¯ren.



  Dadurch werden die Sonden 16, 17, wenn der Messkopf 79 gegen eine Probe gedr ckt wird, innerhalb des Halterungsteils 80 ver  sehoben    und gegen die Blattfedern 81, 82 gepresst, bis die Schenliel   23, 24    an der Ober  flache    der Probe anliegen. Dies gewährleistet,   dal3    die Sonden 16, 17 jede   Oxyd-oder Iso-      liersehieht anf    der Oberfläche der Probe durehstossen und mit dieser die erforderliehe leitende Verbindung herstellen.



   Der Kern 22 des magnetischen Potentiometers 18 kann, falls erwünseht, auch aus einem   geeigneten, niehtmagnetisehen Material    wie Kunststoff bestehen und als TrÏger f r eine Wicklung (nicht gezeichnet) dienen, in der eine Spannung proportional   der-inde-      rungsgeschwindigkeit    der   magnetischen Feld-    stÏrke H induziert wird. In diesem Falle muss sich die   Wieklung längs    der gesamten Ausdehnung des Kerns erstreeken und an ihren Enden mit der Probe an zwei voneinander entfernten Punkten in   magnetisehem    Kontakt stehen. Der nichtmagnetische Kern benötigt keinen Luftspalt und kann als Trä  ger    der Wicklung beliebige Gestalt aufweisen.

   Falls die Wicklung derart aufgebaut ist, dass sie keinen   Träger benötigt, kann natür-    lich der niehtmagnetisehe Kern ganz   weg-    gelassen werden. Jedoch miissen die beiden Enden der Wicklung stets in   magnetisehem    Kontakt mit der Probe stehen.



   In der beispielsweisen Ausführung nach Fig.   6, in    der wieder die gleiehen   Bezugs-    nummern verwendet sind, ist   das Joch 25    des   Magnetkernes 22 durchgehend, u. nd    die Wicklung 27 wird von einer   Weehselspannungs-    quelle 86 gespeist.

   Diese Ausbildung macht eine getrennte magnetische Erregung f r die Probe   19    unnötig, da das von der   Wicklung      27    erzeugte Magnetfeld die Probe 19 iiber den Magnetkern   22 in    der gewünschten   ANteise durchsetzt.    Der Strom in der Wicklung   27    ist jedoch proportional der magnetischen   Feldstärke F    in der Probe und nieht wie in der Ausführung nach Fig. 3 und 4 proportional der Anderungsgeschwindigkeit der rna  gnetischen    Feldstärke.

   Deshalb ist hier keine Integration der Spannungen mehr   erforder-    lich, und es können direkte Verbindungen  (mit und ohne Verstärker) von den Sonden 16,   17    und der Wicklung   27    zu einem Wattmeter 87, wie angegeben, vorgesehen werden.



  Selbst wenn der Magnetkern 22 so gebaut ist, da¯ er einen relativ niedrigen magnetischen    Widerstandaufweist,musslängsdesselben      doell    immer ein gewisser magnetischer Potentialabfall auftreten. Dieser magnetische Potentialabfall beeinträchtigt die Genauigkeit der Ausführung nach Fig. 6 als Einrichtung zur Absolutmessung des   Leistungsverlustes    einer Probe. Dementsprechend ist diese Ausführung eher brauehbar für die Messung relativer Leistungsverluste, bei konstanter magnetischer Induktion, von   verschiedenen Pro-    ben magnetischen Materials.

   Als Vergleichsmessgerät wird die Einrichtung auf die Obertlaehe einer Probe gesetzt und der Strom dureh die Wicklung 27 durch Regelung der   Spannungsquelle    86 so lange geändert, bis ein bestimmter Ausschlag am Voltmeter 88 an den Sonden 16, 17 erzielt wird. Dann wird die Einrichtung nach Fig. 6 auf eine andere Probe aufgesetzt und der Strom durch (lie Wicklung 27 geÏndert, bis   sien    der gleiche   Aussehlag    am Voltmeter   88    ergibt. Die zwei   Ablesungen am Wattmeter 87    sind dann ein   Alass    für das Verhältnis der Leistungsverluste beider Proben.



   An Hand der Ausführung nach Fig. 3 ist   (largelegt    worden, dass clie an den Sonden 16. 17 auftretende Spannung proportional der   Anderungsgeschwindigkeit    der Induktion B innerhalb der Probe ist, und diejenige an der Wicklung   27    Proportionalität zur   mande-    rungsgesehwindigkeit der magnetischen FeldstÏrke H in der Probe aufweist. Werden beide Spannungen integriert, so sind sie proportional zur Induktion B bzw. zur magnetischen Feldstärke   11    in der Probe.

   Wenn die inte  grierten    Spannungen dann an die vertikalen bzw. horizontalen Platten einer   Oszilflogra-      phenröhre    angelegt werden, wird die   Hyste-      resisschleife    der Probe wiedergegeben. In der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 7 ist in schematischer Darstellung eine Schaltung gezeigt, die zur Erzielung dieser   Wirkungs-    weise und zur Wiedergabe der Hysteresisschleife einer Probe geeignet ist.

   Wie angegeben, wird die an den Sonden 16, 17 naeh Fig. 3 entstehende Spannung über einen Vorverstärker 92, einen Integrator 93 und einen Verstärker94 den vertikalen Platten 89, 90 einer   Oszillographenröhre    91 zugeführt, wobei die Ausgangsspannung des Verstärkers   94    proportional zur magnetischen Induktion B ist. Die an der Wicklung 27 in der Ausf hrung nach Fig. 3 auftretende Spannung liegt an den horizontalen Platten 95, 96 der Oszillo  graphenrohre    91 über einen Verstärker 97, einen Integrator 98 und einen Verstärker 99, wobei die Ausgangsspannung des letztgenannten Verstärkers proportional der magnetischen FeldstÏrke H ist. Dementsprechend wird die Hysteresissehleife 99'einer Probe (nicht gezeichnet) auf der   Oszillographen-    rohre 91 wiedergegeben.

   Die Verstärker und Integrationssehaltungen der vorliegenden Ausführungsform können die gleichen sein, wie die in den Fig. 3 und 4 dargestellten.



   In der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 8 ist schematisch eine Einrichtung wie  dergegeben,    die zur Bestimmung der Permeabilität einer Probe aus magnetischem Material geeignet ist. Nach Fig. 8, die für identische Teile gleiehe Bezugsnummern wie oben aufweist, werden die Ausgangsspannungen der Verstärker 94 bzw. 99 gleichgerichtet mittels der Gleichrichter 100 bzw. 101 und einem   Quotienten-Instrument    102 zugeführt, das einen Ausschlag gleich oder proportional dem Quotienten der Ausgangsspannungen der Gleichrichter 100 und 101 liefert. Das Quo  tienten-Instrument    102 kann von der in der ¸Elektrotechnischen Zeitschrift¯ Band 64, Seite 258 (20. Mai 1943) erläuterten Bauart sein.

   Wie bereits oben an Hand von Fig. 7 erläutert, ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 94 proportional der magnetisehen Induktion B einer Probe (nicht gezeichnet) ; dementsprechend ist die Ausgangsspannung des Gleichrichters 100 in gleicher Weise der Induktion B proportional. Ebenso ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 99 proportional zur magnetischen   Feldstärke 7f    in der Probe ; dementsprechend ist auch die Ausgangsspannung des Gleichrichters 101 der magnetischen Feldstärke proportional. Der Ausschlag des Quotienten-Instrumentes 102, der gleich oder proportional dem Quotienten oder dem Verhältnis der   Ausgangsspannun-    gen der Gleichrichter 100 und 101 ist, stellt somit ein Mass dar f r die   magnetisehe    Permeabilität der Probe.



   Die Einrichtung naeh Fig. 8 kann mittels der Sehalter 105, 106 und der Kondensatoren 103,   104    sowohl zur   Mittelwert-wie    auch zur    Spitzenwertmessung der magnetisehen Per-      meabilität    benützt werden. Wenn die Schalter 105 bzw. 106, die mit den Kondensatoren 103 bzw.   104    in Serie und zu den   Eingangsklem-    men des Quotienten-Instrumentes   102    parallel liegen, geöffnet sind, wie in Fig. 8 angegeben, wird ein Mittelwert vom Quotienten-Instrnment 102 angezeigt. Wenn die Schalter 105 und 106 gesehlossen sind, dann zeigt das Instrument 102 Spitzenwerte an.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren für die Messung magneti- scher Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass in der zu untersuchenden Materialprobe ein magnetischer Wechselfluss erzeugt wird, mit einer Komponente parallel zur Oberfläche der Materialprobe, und zwecks Erfassung der Än- derungsgeschwindigkeit des Flusses die Spannung längs dieser Oberfläehe in senkreehter Richtung zu der Magnetflusskomponente mittels auf die Oberfläche aufgesetzter Sonden und eines Instrumentes hoher Eingangsimpedanz gemessen wird.
    II. Einriehtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn- zeichnet durch eine Halterung aus nicht- ferromagnetischem Material, in der zuge- spitzte Sonden in festem gegenseitigem Ab- stand angebracht sind, wobei die zugespitz- ten Enden aus der Halterung herausragen, an der ferner ein Magnetkern mit einer Spu- lenwieklung befestigt ist, der zwei getrennte Sehenkel besitzt, die in gleicher Richtung wie die Sonden aus der Halterung herausragen, wobei die Ebene, in der beide Sonden liegen, diejenige, in der die beiden getrennten Sehen- kel sich erstrecken, kreuzt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I. dadurch gekennzeiehnet, da¯ gleiehzeitig die ¯nderungsgesehwindigkeit der magnetisehen Feldstarke in der Probe durch Vlittel, die eine Spulenwicklung umfassen, gemessen wird.
    2. Verfahren naeh Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der ¯nderungsgeschwindigkeit der magnetischen Induktion entsprechende Spannung und die der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Feldstärke entsprechende Spannung einzeln verstärkt werden und eine von ihnen zusätzlieh integriert wird, worauf die resultierenden Spannungen einem Watt- meter zugeführt werden, um eine Anzeige des Leistungsverlustes (ht-dB oder BÀdH) der Probe zu erhalten.
    3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadureh gekennzeielmet, dass die der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Induktion entsprechende Span- nung und die der ¯nderungsgeschwindigkeit der magnetischen Feldstärke entsprechende Spannung einzeln verstÏrkt, integriert und den Ablenkelementen einer Oszillographenrohre zugeführt werden, um die Hysteres- sehleife des magnetisehen Materials wiederzugeben.
    4. Verfahren naeh Patentanspruch I und Lnteranspruch 1, dadwrch gekennzeichnet, da¯ die der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Induktion entspreehende Spannung und eine der Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Feldstärke entsprechende Spannung einzeln verstärkt, integriert, gleich geriehtet und einem Quotienten-Instrument zugeführt werden, um eine Anzeige der Per meabilität des magnetischen Materials zu erbalten.
    5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig die magnetisehe Induktion und die Änderungs- geschwindigkeit der magnetischen Feldstärke in der Probe durch Mittel, die eine Spulen- wicklung umfassen, gemessen wird.
    6. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüehen 1 und 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die der magnetisehen Induktion in der Probe entsprechende Spannung und der aus einer Spannungsquelle stammende Magnetisierungsstrom für die Probe einem Wattmeter zur Anzeige des Leistungsverlustes in der Probe zugeführt werden.
    7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die getrennten Schenkel lamelliert und mit einem Joch innerhalb der Halterung verbunden sind, welches Joch einen Luftspalt aufweist, der von der Spulenwicklung umgeben ist.
    8. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 7, dadureh gekennzeich- net, dass die zugespitzten Sonden in der Halterung verschiebbar gelagert sind und durch Federn in einer Endlage gehalten werden, derart, dass ihre Enden aus der Halterung etwas weiter herausragen, als die Enden der zwei getrennten Kernschenkel.
    9. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei getrennten Schenkel durch ein Joch verbunden sind und einen U-formigen Magnetkern bilden, welches Joch eine Wicklung trägt, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist, um den Magnetkern und die Probe durch einen Wechselflu¯ zu erregen, wobei die zwei getrennten zugespitzten Sonden in einer Ebene liegen, die mindestens angenähert senkrecht verläuft zu der Ebene, die durch den U-förmigen Magnetkern gebildet wird.
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