DE1019098B

DE1019098B - Device for scanning and reproducing magnetic fields

Info

Publication number: DE1019098B
Application number: DEN9007A
Authority: DE
Inventors: Simon Duinker; Willem Klaas Westmijze
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-06-06
Filing date: 1954-06-02
Publication date: 1957-11-07
Also published as: GB749162A; FR1101937A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtasten und Wiedergeben von Magnetfeldern mit einem nicht geschlossenen Kreis aus magnetischem Material, von. dem ein Teil aus zwei magnetisch im wesentlichen gleichen und parallelen Zweigen, aus einem Material mit nichtlinearer Magnetisierungskurve besteht, in denen Kraftflüsse erzeugt werden mittels einer oder mehrerer Wicklungen, die von einem Wechselstrom mit konstanter Grundfrequenz und solcher Amplitude durchflossen werden, daß die parallelen Zweige bis in den nichtlinearen Teil ihrer Magnetisierungskurve ausgesteuert werden, wobei die Kraftflußkomponenten mit der erwähnten Grundfrequenz sich; im nicht aufgespaltenen Teil des Magnetkreises ausgleichen.The invention relates to a device for scanning and reproducing magnetic fields with a non-closed circuit of magnetic material, of. the one part of two magnetically im essentially identical and parallel branches, made of a material with a non-linear magnetization curve, in which force flows are generated by means of one or more windings driven by an alternating current with a constant fundamental frequency and such amplitude are traversed that the parallel branches down to the non-linear part of their Magnetization curve can be controlled, with the power flux components with the mentioned fundamental frequency themselves; equalize in the non-split part of the magnetic circuit.

Solche Vorrichtung bildet eine Kombination eines Magnettonabtastkopfes oder Magnetometers mit einem magnetischen Modulator. Der von dem Wechselstrom in den parallelen Zweigen erzeugte Magnetfluß wird durch die abgetasteten Magnetfelder moduliert. Dieser modulierte Magnetfluß oder einige seiner Komponenten werden mit Hilfe einer auf den Magnetkreis aufgebrachten Wicklung in eine Wechselspannung umgesetzt, die nach Demodulation einen Strom oder eine Spannung liefert, die dem abgetasteten Magnetfeld proportional ist. Diese Vorrichtungen haben gegenüber einem üblichen Magnettonabtastkopf oder Magnetometer den Vorteil, daß der Strom oder die Spannung, die ein Maß für die abgetasteten Magnetfelder darstellen, praktisch, frequenzunabhängig sind und daß infolgedessen auch sehr niedrige Frequenzen und Gleichfalder ohne weiteres abgetastet und wiedergegeben werden können. Außerdem kann meist eine Verstärkerstufe eingespart werden.Such apparatus forms a combination of a magnetic sound scanning head or magnetometer with one magnetic modulator. The magnetic flux generated by the alternating current in the parallel branches becomes modulated by the sensed magnetic fields. This modulates magnetic flux or some of its components are converted into an alternating voltage with the help of a winding applied to the magnetic circuit implemented, which after demodulation supplies a current or a voltage that corresponds to the scanned magnetic field is proportional. These devices have compared to a conventional magnetic sound scanning head or Magnetometers have the advantage that the current or voltage, which is a measure of the scanned magnetic fields represent, practical, are frequency-independent and that as a result, very low frequencies and equal fields can be easily scanned and reproduced. In addition, usually a Amplifier stage can be saved.

Bei dien bekannten Vorrichtungen werden die Magnetflüsse in den beiden Zweigen mittels auf diese Zweige aufgeschobener, von Wechselstrom durchflossener Wicklungen erzeugt, wobei sich: die ungeraden Harmonischen im nicht gespaltenen Teil des Kreises ausgleichen, so daß in diesem Teil, falls ein wiederzugebendes Feld wirksam ist, nur Flußkomponenten vorhanden sind, deren Frequenzen geradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des in einem Parallelzweig vorhandenen Magnetflusses sind. Bei solchen Vorrichtungen wird die Ausgangsspannung einer den nicht gespaltenen Teil des Magnetkreises umgebenden Wicklung entnommen. Diese Ausgangsspannung besteht aus modulierten Schwingungen mit unterdrückter Trägerfrequenz. Die Trägerfrequenzen sind folglich geradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des in einem Parallelzweig vorhandenen Magnetflusses. Infolgedessen muß zur Demodulation der verlangten Komponente dieser Ausgangsspannung, meist derjenigen, deren Trägerfrequenzen das Doppelte der er-Vorrichtung zum Abtasten
und Wiedergeben von MagnetfeldernIn the known devices, the magnetic fluxes in the two branches are generated by means of windings pushed onto these branches and through which alternating current flows, whereby: the odd harmonics are balanced in the non-split part of the circle, so that in this part, if a field to be reproduced is active, only flux components are present whose frequencies are even multiples of the fundamental frequency of the magnetic flux present in a parallel branch. In such devices, the output voltage is taken from a winding surrounding the non-split part of the magnetic circuit. This output voltage consists of modulated oscillations with a suppressed carrier frequency. The carrier frequencies are consequently even multiples of the fundamental frequency of the magnetic flux present in a parallel branch. As a result, in order to demodulate the required component of this output voltage, mostly those whose carrier frequencies are twice as high as the device for sampling
and reproducing magnetic fields

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

ίο Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,ίο Representative: Dipl.-Ing. K. Lengner, patent attorney,

Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7Hamburg I ₁ Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 6. Juni 1953Claimed priority:
Netherlands 6 June 1953

Simon Duinker und Willem Klaas Westmijze,Simon Duinker and Willem Klaas Westmijze,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
have been named as inventors

wähnten Grundfrequenz ist, die zugehörige Trägerfrequenz selbst mit richtiger Phase überlagert werden, um einen Strom oder eine Spannung zu erhalten, die dem abgetasteten Magnetfeld proportional sind. Hierbei wird bemerkt, daß bei magnetischen Verstärkern in ähnlichen Fällen das zu verstärkende Signal einer Gleichstromvormagnetisierung überlagert wird, so daß in der Ausgangsspannung auch die Trägerfrequenz vorhanden ist. Dieses Verfahren kann hier keine Anwendung finden, weil das Gleichstromvormagnetisierungsfeld bei einem magnetischen Abtastkopf oder Magnetometer das abzutastende Feld auf unberechenbare Weise beeinflußt und nicht nur das auf einem Band aufgenommene Signal beeinflußt, sondern auch in dem am Ende wiederzugebenden Ton ein Störgeräusch ergibt.mentioned fundamental frequency, the associated carrier frequency itself is superimposed with the correct phase, to obtain a current or voltage proportional to the sensed magnetic field. Here It is noted that with magnetic amplifiers in similar cases the signal to be amplified is a DC bias is superimposed so that the carrier frequency is also in the output voltage is available. This method cannot be used here because of the direct current bias field with a magnetic scanning head or magnetometer, the field to be scanned is unpredictable Way and affects not only the signal recorded on a tape, but also results in a noise in the sound to be reproduced at the end.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der im Ausgangssignal die Trägerfrequenz selbst vorhanden ist, ohne daß das dazu erforderliche Gleichstromvormagnetisierungsfeld das abzutastende Magnetfeld beeinflußt, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Parallelzweigen mit geeigneten Mitteln Gleichstromflüsse erzeugt werden, die sich gleichfalls im nicht aufgespaltenen Teil ausgleichen, und daß der Ausgangskreis der Vorrichtung, der mit den Parallelzweigen durch auf ihnen vorgesehene Wicklungen gekoppelt ist,, diese Zweige gleich stark belastet.The aim of the invention is to create a device in which the carrier frequency is in the output signal itself is present without the DC bias field to be scanned which is required for this Influences the magnetic field, and it is characterized by that in the parallel branches direct current flows are generated with suitable means, which also equalize in the non-split part, and that the output circuit of the device that with is coupled to the parallel branches by windings provided on them, these branches are equally strong burdened.

Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention is based on two in the drawing illustrated embodiments explained in more detail.

709 759/21?709 759/21?

3 43 4

Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung, und ändert. Dann gleichen die Gleichstromflüsse in denFig. 1 shows a known device and changes. Then the direct current flows in the

Fig. 2 und 3 stellen Ausführungsformen von Vor- beiden Zweigen sich im übrigen Teil des Kreises nichtFIGS. 2 and 3 do not represent embodiments of the two branches in front of each other in the remaining part of the circle

richtungen gemäß der Erfindung dar. mehr aus, was zur Folge hat, daß nicht nur ein Gleich-directions according to the invention. More from, which has the consequence that not only a

Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung, wie sie in stromfluß, sondern auch ein Fluß, dessen Frequenz derFig. 1 shows a known device, as it is in current flow, but also a flow whose frequency is the

einem Magnettongerät als Wiedergabekopf Venven- 5 Grundfrequenz des von dem Generator G erzeugtena magnetic recorder as playback head Venven- 5 fundamental frequency of the generated by the generator G.

dung finden kann. Hierbei bezeichnet 1 das Magnet- Wechselstroms und deren ungeraden Harmonischencan find application. Here, 1 denotes the alternating magnetic current and its odd harmonics

band mit dem abzutastenden und akustisch wieder- entspricht, in den nicht aufgespaltenen Teil des Ma-band with the one to be scanned and acoustically corresponds to the non-split part of the ma-

zugebenden. Magnetfeld, 2 den Magnetkreis mit dem gnetkreises und in den Arbeitsspalt 3 eindringen. Diesadmitting. Magnetic field, 2 penetrate the magnetic circuit with the gnetkreises and into the working gap 3. this

Arbeitsspalt 3 und den zwei parallelen, magnetisch kann dadurch vermieden werden, daß die Wicklung d Working gap 3 and the two parallel, magnetic can be avoided that the winding d

im wesentlichen gleichen Zweigen 4 und S, die aus io mit einem wenigstens angenähert keinen Strom ver-essentially the same branches 4 and S, which from io with an at least approximately no current

einem Material mit nichtlinearer Magnetisierungs- brauchenden Element verbunden wird, beispielsweisea material with a non-linear magnetization-requiring element is connected, for example

kurve bestehen, deren Magnetisierungskurven, magne- mit dem Steuergitter und der Kathode einer Ver-curve whose magnetization curves, magnetically with the control grid and the cathode of a

tische Widerstände usw. einander gleich sind. Mit α stärkerröhre, die einer Verstärkerstufe, und zwartable resistances etc. are equal to each other. With α stronger tube, that of an amplifier stage, namely

und b sind zwei gleiche Wicklungen bezeichnet, deren vorzugsweise einer selektiven Verstärkerstufe, zuge-and b are two identical windings, which are preferably assigned to a selective amplifier stage,

Wicklungssinn so gewählt ist, daß die Komponente 15 hört. So ist in Fig. 2 die Klemme A der Wicklung d Winding sense is chosen so that the component 15 hears. Thus, in Fig. 2, the terminal A of the winding d

mit der Grundfrequenz des von dem Wechselstrom- mit dem Steuergitter 6 der Verstärkerröhre 7 und diewith the fundamental frequency of the alternating current with the control grid 6 of the amplifier tube 7 and the

generator G erzeugten Flusses, wenn sie in Zweig 4 Klemme B mit der Kathode 8 über ein .RC-Netzwerk 9generator G generated flux when it is connected to the cathode 8 in branch 4, terminal B via an .RC network 9

die durch den Pfeil angegebene Richtung hat, gleich- verbunden, das zur Einstellung der Gittervorspannunghas the direction indicated by the arrow, connected in the same way, that for setting the grid pretension

zeitig in Zweig 5 die angedeutete entgegengesetzte dient. In den Anodenkreis ist der Kreis 10 eingefügt,early in branch 5 the indicated opposite is used. The circle 10 is inserted into the anode circle,

Richtung aufweist. 20 der auf die Frequenz der verlangten zu demodulieren-Has direction. 20 of the to be demodulated to the frequency of the

Fehlt ein abzutastendes Feld, so ist bekanntlich im den Komponenten abgestimmt ist.If a field to be scanned is missing, it is known that the components are matched.

nicht aufgespaltenen Teil des Magnetkreises, beispiels- Es ist jedoch auch möglich, die modulierten Spanweise an der Stelle der Ausgangswicklung c, kein Fluß mingen ohne vorhergehende Verwendung einer Vervorhanden; besteht ein solches Feld jedoch, so- ergibt stärkerstufe zu demodulieren, beispielsweise dadurch, sich im nicht aufgespaltenen Teil und somit auch an 25 daß die auf dem anderen Zweig vorgesehene Wickder Stelle der Wicklung c ein modulierter Fluß, dessen lung c gleich stark belastet wird wie die Wicklung ei, je mit den wiederzugebenden Magnetfeldern modu- beispielsweise gleichfalls mit einer Demodulatorlierte Komponenten Trägerfrequenzen aufweisen, die schaltung, wobei gegebenenfalls die beiden demodugeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des von dem lierten Spannungen kombiniert werden können, dabei Generator G in den Parallelzweigen erzeugten Flusses 30 ergibt sich zugleich die Möglichkeit, eine etwaige Unsind, in welchen jedoch diese Trägerfrequenzen selbst symmetrie der Zweige dadurch auszugleichen, daß die völlig unterdrückt sind, was die erwähnten Schwierig- Wicklungen d und c etwas verschieden belastet werkeiten bereitet. den, was im- übrigen auch durch verschiedene andere In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung an sich bekannte Verfahren erzielbar ist, beispielsdargestellt. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung 35 weise dadurch, daß die Wicklungsverhältnisse der sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Wicklungen α und b etwas verschieden gewählt werbeiden Zweige 4 und 5 tragen jetzt noch zwei weitere den, oder dadurch, daß eine von den Wicklungen a gleiche Wicklungen / und g, die mit einer Gleich- und b mit einem Widerstand überbrückt wird; derspannungsquelle V verbunden sind. Der so erzeugte artige Verfahren können selbstverständlich, auch dann Gleichstrotnfluß ist durch die gestrichelt dargestellten 40 Anwendung finden, wenn Verstärker verwendet werden. Pfeile angegeben. Es ergibt sich jedoch, kein Gleich- Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der die durch die stromfluß im nicht aufgespaltenen Teil des Magnet- Flüsse induzierten Spannungen unmittelbar demodukreises- und im Arbeitsspalt 3, denn die Zweige 4 und 5 liert werden. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung sind einander magnetisch gleich wie auch die Wick- sind abermals in gleicher Weise wie in Fig. 1 und 2 lungen f und g, so daß die Gleichstromflüsse sich im 45 bezeichnet. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 werden. übrigen Teil des Kreises ausgleichen. Im übrigen ist außerdem die Flüsse auf andere Weise als in Fig. 1 ersichtlich, daß die Gleichstromvocmagnetisierung und 2 erzeugt, und zwar dadurch, daß eine Brücke 11, auch auf andere Weise erzeugt werden kann, beispiels- die die Mitten der beiden Parallelzweige verbindet, eine weise dadurch, daß die Gleichstromquelle V durch ein von Wechselstrom durchflossene Wicklung h trägt, so in einer Richtung leitendes Element, gegebenenfalls 50 daß auch jetzt die Komponenten der Grundfrequenzen mit Siebnetzwerk, ersetzt wird, oder daß der Gene- sich im nicht aufgespalteten Teil ausgleichen. Die Pfeile rator G einen Wechselstrom liefert, der zugleich eine geben abermals an, wie die Flüsse an einem bestimm-Gleichstromkcmponente enthält. In diesem Faile kön- ten Zeitpunkt in den Zweigen verlaufen. Bei diesem nen die Wicklungen f und g entfallen. Ausführungsbeispiel sind die beiden Teile des Zwei-An jeder der Wicklungen d und c steht jetzt eine 55 ges 4 mit Wicklungen k und / versehen, die mit ein-Spannung, deren Komponenten Frequenzen aufweisen, ander gleichen Demodulatorschaltungen 12 und 13 die der Gruodfrequenz des von dem Generator G er- verbunden sind, und zwar so, daß die von diesen zeugten Wechselstromes und deren höheren Harmo- Demodulatorscharkungen erzeugten Gleichstromkomnischen entsprechen, wobei jede Komponente mit einem pomenten in den beiden Teilen des Zweiges 4 Gleichdem abgetasteten Magnetfeld proportionalen Signal 60 Stromflüsse herbeiführen, die gleich groß, aber der amplitudenmoduliert ist. Auch wenn kein Feld vor- Richtung nach einander entgegengesetzt sind. Weil handen ist, steht diese Spannung an den Wicklungen, diese Gleichstromflüsse je einen Teil des Zweiges 5 wobei die Komponenten jetzt naturgemäß nicht modu- und der Brücke 11 umschließen, ergeben sich auch hier liert sind. Solche Spannungen lassen sich somit ohne keine Gleichstromflüsse im nicht aufgespaltenen Teil H'inzufügung einer Trägerfrequenz demodulieren. Es 65 des Magnetkreises, und außerdem werden somit beide ist jedoch nicht möglich, eine Demodulatorschaltung Zweige gleich stark belastet. In vielen Fällen ist der ohne weiteres mit beispielsweise der Wicklung d zu von den Demodulatorschaltung«! erzeugte Gleichverbinden, weil der diese Wicklung dann durch- stromfluß hinreichend für eine rationelle Wirkung der fließende Strom den betreffenden Zweig belastet und Vorrichtung. Gegebenenfalls kann selbstverständlich somit den magnetischen Widerstand dieses Zweiges 70 auch noch ein Gleichstromfluß etwa mittels einer vonnon-split part of the magnetic circuit, for example, It is also possible to use the modulated chip width at the point of the output winding c, no flux without prior use of an existing; If there is such a field, however, a stronger stage results in demodulating, for example in that in the non-split part and thus also at the winding c on the other branch, a modulated flux whose development c is loaded to the same extent as the winding ei, each modulated with the magnetic fields to be reproduced, for example also with a demodulator component, have carrier frequencies, the circuit, where the two demodulator multiples of the fundamental frequency of the voltages generated by the demodulator can be combined, generating the flux 30 generated by the generator G in the parallel branches at the same time there is the possibility of a possible failure, in which, however, these carrier frequencies even balance out the symmetry of the branches by completely suppressing them, which causes the aforementioned difficult windings d and c to be somewhat differently loaded. that which can also be achieved by various other methods known per se in FIG. 2 is shown by way of example. Corresponding parts of this device 35 are characterized in that the winding ratios of the are denoted in the same way as in FIG. The windings α and b are chosen somewhat differently, branches 4 and 5 now carry two more the, or by the fact that one of the windings a identical windings / and g, which is bridged with a DC and b with a resistor; the voltage source V are connected. The method of this type generated in this way can of course also be used when amplifiers are used, as indicated by the dashed lines. Arrows indicated. However, it does not result in a constant Fig. 3 shows a device in which the voltages induced by the current flow in the non-split part of the magnetic flux are directly demodulated and in the working gap 3, because the branches 4 and 5 are lated. Corresponding parts of this device are magnetically identical to one another, as are the windings again in the same way as in FIGS. 1 and 2 lungs f and g, so that the direct current flows are denoted in 45. In the device according to FIG. equalize the remaining part of the circle. In addition, the fluxes can also be seen in a different way than in FIG. 1, that the direct current voc magnetization and 2 generates, namely by virtue of the fact that a bridge 11 can also be generated in another way, for example that connects the centers of the two parallel branches, One way is that the direct current source V carries a winding h through which alternating current flows, so in one direction conductive element, optionally 50 that the components of the fundamental frequencies are replaced with a filter network, or that the genes equalize in the non-split part . The arrows rator G supplies an alternating current, which at the same time indicates again how the fluxes at a certain direct current component contains. In this case, points in time could run in the branches. In this case, the windings f and g are omitted. Embodiment are the two parts of the two-An each of the windings d and c is now a 55 total 4 with windings k and / provided with a voltage, the components of which have frequencies, on the same demodulator circuits 12 and 13 that of the Gruod frequency of are connected to the generator G er, in such a way that the alternating currents generated by them and their higher harmonic demodulator characteristics correspond to the direct current components generated, with each component having a moment in the two parts of the branch 4 equal to the sampled magnetic field causing the proportional signal 60 current flows, which is the same size, but which is amplitude modulated. Even if there are no fields in front of each other. Because there is a hand, there is this voltage on the windings, these direct current flows each part of the branch 5, whereby the components now naturally do not enclose the bridge 11, are also produced here. Such voltages can thus be demodulated without any direct current flows in the non-split part H'in addition of a carrier frequency. It 65 of the magnetic circuit, and besides, therefore, both is not possible, a demodulator circuit branches equally heavily loaded. In many cases, the demodulator circuit can easily be connected to, for example, the winding d of the demodulator circuit «! direct connection generated because the current flow through this winding is then sufficient for a rational effect, the flowing current loads the relevant branch and device. If necessary, of course, the magnetic resistance of this branch 70 can also be a direct current flow, for example by means of one of

Gleichstrom durchflussenen, die Brücke 11 umgebenden Wicklung erzeugt werden. Das verlangte Signal kann jetzt einem jeden der Klemmenpaare C-D und E-F entnommen werden; gewünsehtenfalls können die beiden Ausgangsspannungen kombiniert werden.Direct current flowing through the winding surrounding the bridge 11 are generated. The required signal can now be taken from each of the terminal pairs CD and EF; If desired, the two output voltages can be combined.

Es ist ferner ersichtlich, daß eine von den Wicklungen h oder / auch einen der Teile, in welche die Brücke 11 den Zweig 5 teilt, umgeben kann, sofern dafür Sorge getragen wird, daß die Gleichstromflüsse sich im nicht gespaltenen Teil ausgleichen. Zugleich sind dann auch beide Zweige gleichbelastet.It can also be seen that one of the windings h and / or one of the parts into which the bridge 11 divides the branch 5 can surround, provided that care is taken that the direct current flows are balanced in the non-split part. At the same time, both branches are then equally loaded.

Claims

Patent claims:

1. Device for scanning and reproducing magnetic fields with a non-closed A circuit of magnetic material, a part of which two are magnetically essentially the same and. parallel branches, which consist of a material with a non-linear magnetization curve and in which fluxes by means of an ao or several windings are generated by an alternating current with a constant fundamental frequency and such an amplitude that the parallel branches extend into the non-linear part of their magnetization curve. be controlled, the components of these flows with the mentioned, fundamental frequency in the Compensate not split part, characterized in that in the parallel branches at the same time with suitable means direct current flows are generated, which are also in the. not split Equalize part of the magnetic circuit, and that the output circuit of the device, which means on the parallel branches of provided windings is coupled to these, these branches are equally loaded.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that one of these branches has a winding carries, on the one hand with the control grid and on the other hand, with the cathode of an amplifier tube is connected, the z, u belongs to a preferably selective amplifier stage.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the branches are equipped with two windings, each on a demodulator circuit lie.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the demodulator circuit in these generated direct currents to generate the split part of the magnetic circuit compensating direct current flows are used.

Considered publications !:
USA. Pat. No. 2,536,260.

1 sheet of drawings