DE102006022240B3

DE102006022240B3 - Susceptometer for determining susceptability and/or magnetization of test specimen, has magnets that are magnetized differently, where both magnets are in spaced manner, and test specimen is in interaction with only one magnet

Info

Publication number: DE102006022240B3
Application number: DE200610022240
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Fröhlich; Thomas Fehling; Detlef Dr. Heydenbluth
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-05-13
Also published as: CH698895B1

Abstract

The susceptometer has magnets (2, 3) that are magnetized differently, where both magnets are in a spaced manner, and a test specimen (1) is in interaction with only one of the magnets. The magnets are polarized in opposite directions and comprise approximately same magnetization strength. The magnets are supported on a load pick-up of a weighing machine (4), where the pick-up is rotatably supported around its vertical symmetric axis.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Suszeptibilität und/oder der Magnetisierung eines Probekörpers, mit einem Magneten, der sich auf dem Lastaufnehmer einer Waage abstützt und dessen scheinbare Gewichtsänderung unter dem Einfluss des in die Nähe gebrachten Probekörpers gemessen wird.The The invention relates to a device for determining the susceptibility and / or the magnetization of a specimen, with a magnet, which is supported on the load receptor of a balance and its apparent weight change below the influence of the near brought test specimen is measured.

Diese Vorrichtung wird im Folgenden häufig kurz als Suszeptometer bezeichnet.These Device is often short in the following referred to as susceptometer.

Vorrichtungen dieser Art sind z. B. aus der DE 102 44 834 B3 oder der DE 10 2004 020 373 A1 bekannt. Beide Vorrichtungen arbeiten mit einem Wendemechanismus, der den vertikal magnetisierten Magneten vom Lastaufnehmer der Waage abhebt, ihn um 180° dreht (Vertauschung von oben und unten) und anschließend wieder auf den Lastaufnehmer der Waage absenkt. Durch diese Drehung steht dem oberhalb des Magneten auf einer Auflagefläche positionierten Probekörper einmal ein Nordpol gegenüber und das andere Mal ein Südpol. Dadurch führt eine vertikale Magnetisierung des Probekörpers (hartmagnetisches Verhalten) einmal zu einer anziehenden Kraft und das andere Mal zu einer abstoßenden Kraft am Magneten, die jeweils durch die Waage als scheinbare Gewichtsänderung gemessen wird. Weist das Material des Probekörpers jedoch eine magnetisches Suszeptibilität (weichmagnetisches Verhalten) auf, so führt diese in beiden Fälle zu einer anziehenden Kraft. Aus der Summe bzw. der Differenz der beiden durch die Waage gemessenen Kräfte auf den Magneten kann also sowohl die Suszeptibilität als auch die Magnetisierung des Probekörpers berechnet werden.Devices of this type are z. B. from the DE 102 44 834 B3 or the DE 10 2004 020 373 A1 known. Both devices use a turning mechanism that lifts the vertically magnetized magnet away from the scale loader, rotates it 180 ° (reversal from above and below) and then lowers it back to the weighbridge loader. As a result of this rotation, the specimen positioned above the magnet on a support surface is once facing a north pole and the other time a south pole. As a result, a vertical magnetization of the specimen (hard magnetic behavior) leads once to an attractive force and the other time to a repulsive force on the magnet, which is measured in each case by the balance as an apparent change in weight. However, if the material of the specimen has a magnetic susceptibility (soft magnetic behavior), this leads to an attractive force in both cases. From the sum or the difference between the two forces measured by the balance on the magnet, both the susceptibility and the magnetization of the specimen can be calculated.

Nachteilig an diesen bekannten Vorrichtungen ist, dass der Mechanismus zum Anheben, Wenden und Absenken des Magneten ziemlich aufwendig ist, da nicht nur diese komplizierte Bewegungsfolge konstruktiv realisiert werden muss, sondern dabei auch eine sehr hohe Reproduzierbarkeit gewährleistet werden muss. Außerdem wird durch den Wendemechanismus die Messzeit relativ groß. Zu der Zeitspanne, die für das Anheben, Wenden und Absenken des Magneten benötigt wird, addiert sich nämlich die Zeitspanne, die die Waage nach dem Lastwechsel zum Einschwingen auf einen konstanten Anzeigewert braucht. Und diese Einschwingzeit ist noch dadurch verlängert, dass die Luft innerhalb des Gehäuses in der Umgebung des Magneten durch dessen Bewegung zu Luftströmungen angeregt wird, die erst wieder abklingen müssen. Weiter muss der Abstand zwischen dem Magneten und dem Probekörper in der Messstellung eine Mindestgröße aufweisen, damit genügend Platz zum Anheben und Wenden des Magneten vorhanden ist. (Oder die Auflagefläche für den Probekörper muss für den Wendevorgang angehoben werden und nach Abschluss des Wendevorganges wieder abgesenkt werden – wie in der schon zitierten DE 10 2004 020 373 A1 vorgeschlagen –, was den mechanischen Aufwand deutlich vergrößert.)A disadvantage of these known devices that the mechanism for lifting, turning and lowering the magnet is quite expensive, since not only this complicated sequence of movements must be realized constructively, but also a very high reproducibility must be ensured. In addition, the turning mechanism makes the measuring time relatively large. Namely, at the time required for lifting, turning and lowering the magnet, the period of time required for the balance to settle to a constant display value after the load change is added. And this settling time is further extended by the fact that the air is stimulated within the housing in the vicinity of the magnet by the movement to air currents, which must first decay again. Furthermore, the distance between the magnet and the specimen in the measuring position must have a minimum size, so that there is sufficient space for lifting and turning the magnet. (Or the bearing surface for the specimen must be raised for the turning process and lowered again after completion of the turning process - as in the already cited DE 10 2004 020 373 A1 proposed - which significantly increases the mechanical complexity.)

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Suszeptibilität anzugeben, die ohne Wendemechanismus auskommt. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß wird dies daurch erreicht, dass die Vorrichtung zusätzlich einen zweiten Magneten umfasst, dessen scheinbare Gewichtsänderung unter dem Einfluss des in die Nähe gebrachten Probekörpers ebenfalls gemessen wird, dass der erste und der zweite Magnet verschieden magnetisiert sind und dass die beiden Magnete soweit beabstandet sind, dass der Probekörper jeweils nur mit einem Magneten in Wechselwirkung tritt.task The invention is therefore an apparatus for determining the susceptibility indicate that manages without turning mechanism. This task will solved by the features specified in claim 1. Advantageous developments of Invention are in the subclaims specified. According to the invention this is This ensures that the device additionally has a second magnet includes, its apparent weight change under the influence of the near brought test specimen Also measured is that the first and the second magnet different are magnetized and that the two magnets spaced as far are that the specimen each interacts with only one magnet.

Die Messung eines Probekörpers erfolgt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung normalerweise dadurch, dass der Probekörper zuerst über dem ersten Magneten positioniert wird, die scheinbare Gewichtsänderung des ersten Magneten gemessen wird, der Probekörper anschließend über dem zweiten Magneten positioniert wird und dessen scheinbare Gewichtsänderung gemessen wird. Eine Beeinflussung der Messung durch den jeweils nicht benutzten Magneten wird durch den großen geometrischen Abstand verhindert. Die beiden Messungen erfolgen dabei besonders schnell, da die Zeit für den zwischenzeitlichen Wendevorgang entfällt und außerdem die Waage jeweils nur die (geringe) scheinbare Gewichtsänderung detektieren muss, während bei einem Suszeptometer nach dem Stand der Technik die Waage zusätzlich den Lastsprung beim Aufsetzen des Magneten verarbeiten muss. Durch die nicht benötigte Wendevorrichtung entfällt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch die Anregung von Luftunruhe innerhalb des Gehäuses beim Wenden. Auch dadurch wird die Zeitdauer bis zum Erreichen einer stabilen Waagenanzeige verkürzt. – Neben dem geringen konstruktiven Aufwand bietet das erfindungsgemäße Gerät also zusätzlich einen Zeitvorteil bei der Messung –. Außerdem muss über den Magneten kein Freiraum für das Wenden vorhanden sein und der Minimalabstand zum Probekörper kann damit deutlich geringer gewählt werden.The Measurement of a test specimen takes place in the device according to the invention usually by first placing the specimen above the specimen first magnet is positioned, the apparent weight change of the first magnet is measured, then the specimen over the second magnet is positioned and its apparent weight change is measured. Influencing the measurement by the respective unused magnet is prevented by the large geometric distance. The two measurements are done very fast, because the time for the meantime Turning process is eliminated and also the scale only the (slight) apparent weight change must detect while at a susceptometer according to the prior art, the scale in addition to the Load jump must be processed when placing the magnet. Not by the needed Turning device deleted in the device according to the invention also the stimulation of air turbulence within the case at Turn. Also, this will increase the time to reach a stable balance display shortened. - Next the low design cost, the device according to the invention therefore also provides a Time advantage in the measurement -. Furthermore must over no space for the magnets the turning may be present and the minimum distance to the specimen can be so much lower become.

Vorzugsweise weisen die beiden Magneten die (etwa) gleiche Magnetisierungsstärke auf und sind nur in entgegengesetzter Richtung polarisiert. Die exakte Gleichheit der Magnetisierungsstärke ist für die Genauigkeit der Messergebnisse jedoch nicht zwingend notwendig. Unterschiede in der Magnetisierungsstärke der beiden Magnete, die einmalig bestimmt worden sind und damit bekannt sind, lassen sich vielmehr durch geeignete Rechenalgorithmen berücksichtigen und verfälschen das Messergebnis nicht.Preferably, the two magnets have the (approximately) equal magnetization strength and are only polarized in the opposite direction. However, the exact equality of the magnetization strength is not absolutely necessary for the accuracy of the measurement results. Differences in the magnetization strength of the two magnets, which have been determined once and are known, let Rather, they take account of suitable calculation algorithms and do not distort the measurement result.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung stützen sich die beiden Magnete auf dem Lastaufnehmer einer einzigen Waage ab. Der Lastaufnehmer ist dabei in horizontaler Richtung so lang, dass die beiden Magnete genügend weit beabstandet sind; dieser Abstand ist z. B. bei zylinder- oder kugelsymmetrischen Probekörpern mindestens gleich dem maximalen Durchmesser der zu messenden Probekörper. In dieser Ausgestaltung ist der Aufwand für das Suszeptometer am geringsten.In a first advantageous embodiment, the two magnets are based on the loader of a single balance. The load receptor is in the horizontal direction so long that the two magnets enough are widely spaced; this distance is z. B. in cylinder or spherically symmetric specimens at least equal to the maximum diameter of the specimens to be measured. In This configuration, the cost of the susceptometer is the lowest.

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung stützt sich jeder Magnet auf eine eigenen Waage ab, es sind also zwei Waagen vorhanden. Durch diese aufwendigere Ausgestaltung kann der Abstand der beiden Magnete praktisch beliebig groß gemacht werden. Außerdem erlaubt diese Ausgestaltung bei der Messung vieler Probekörper – was allgemein dann mittels eines Handhabungsgerätes (Roboter) erfolgt – eine schnellere Arbeitsweise: Während ein erster Probekörper über dem zweiten Magneten positioniert ist und die Kraftwirkung gemessen wird, kann bereits ein zweiter Probekörper über dem ersten Magneten positioniert und dessen Kraftwechselwirkung mit dem ersten Magneten gemessen werden.In a second advantageous embodiment, each magnet is based on a own balance, so there are two scales available. By this more elaborate Design, the distance between the two magnets practically arbitrary be made big. Furthermore allows this configuration in the measurement of many specimens - what then generally by means of a handling device (Robot) takes place - one faster way of working: while a first specimen above the second magnet is positioned and measured the force effect a second specimen can already be positioned over the first magnet and its force interaction measured with the first magnet become.

Die Erfindungen wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:The Inventions will be described below with reference to the schematic figures. Showing:

1 die Vorrichtung in einer ersten Ausgestaltung, 1 the device in a first embodiment,

2 die Vorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung, 2 the device in a second embodiment,

3 die Vorrichtung in einer dritten Ausgestaltung, 3 the device in a third embodiment,

4 eine Auflagefläche für den Probekörper in einer ersten Ausgestaltung in Aufsicht und 4 a support surface for the specimen in a first embodiment in supervision and

5 eine Auflagefläche für den Probekörper in einer zweiten Ausgestaltung in Aufsicht. 5 a support surface for the specimen in a second embodiment in supervision.

Die erste Ausgestaltung der Vorrichtung in 1 besteht aus einem Gehäuseunterteil 9 mit einem Deckel 10, der gleichzeitig als Auflagefläche für den zu messenden Probekörper 1 dient, einer Waage 4, einem schmalen und langen Lastaufnehmer 6 und zwei Magneten 2 und 3. Die beiden Magnete liegen frei in Vertiefungen des Lastaufnehmen 6 auf oder sind auf dem Lastaufnehmer festgeklebt oder durch andere geeignete Mittel mit ihm verbunden. Die beiden Magnete sind der Deutlichkeit halber nicht maßstabsgetreu, sondern zu groß gezeichnet, um die entgegengesetzte Polarisierung andeuten zu können. Der Probekörper 1 wird nacheinander in der gezeichneten Stellung über dem Magneten 2 positioniert und anschließend in der gestrichelt gezeichneten Stellung über dem Magneten 3 positioniert. In der Stellung über dem Magneten 2 wird die Wechselwirkungskraft zwischen Probekörper und Magneten 2 gemessen während der Magnet 3 wegen seiner großen Entfernung praktisch nicht mit dem Probekörper magnetisch wechselwirkt. In der Stellung des Probekörpers über dem Magneten 3 wird die Wechselwirkungskraft zwischen Probekörper und Magneten 3 gemessen, während der Magnet 2 wegen seiner großen Entfernung praktisch nicht mit dem Probekörper magnetisch wechselwirkt.The first embodiment of the device in 1 consists of a lower housing part 9 with a lid 10 , at the same time as a bearing surface for the test specimen to be measured 1 serves, a libra 4 , a narrow and long load carrier 6 and two magnets 2 and 3 , The two magnets are free in depressions of the load 6 on or are glued to the load receptor or connected to it by other suitable means. The two magnets are not to scale for clarity, but drawn too large to indicate the opposite polarization. The test piece 1 is successively in the drawn position above the magnet 2 positioned and then in the dashed line position above the magnet 3 positioned. In the position above the magnet 2 becomes the interaction force between specimen and magnet 2 measured while the magnet 3 practically does not magnetically interact with the specimen because of its long distance. In the position of the specimen over the magnet 3 becomes the interaction force between specimen and magnet 3 measured while the magnet 2 practically does not magnetically interact with the specimen because of its long distance.

Entgegen dem ersten optischen Eindruck aus 1 wird die Waage 4 nicht außermittig belastet: Die beiden Magnete 2 und 3 sind etwa gleich schwer und gleich weit von der Waage entfernt, ihr gemeinsamer Schwerpunkt liegt also etwa mittig über der Waage. Und die Zusatzkräfte aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Probekörper sind klein gegenüber der Gewichtskraft der Magnete.Contrary to the first visual impression 1 becomes the Libra 4 not off-center burdened: The two magnets 2 and 3 are about the same weight and equidistant from the scale, so their common focus is so about the middle of the scale. And the additional forces due to the magnetic interaction with the specimen are small compared to the weight of the magnets.

Aus den beiden gemessenen Wechselwirkungskräften kann dann die Suszeptibilität und Magnetisierung des Probekörpers berechnet werden. In den aus der Literatur bekannten Auswerteformeln (Siehe den Artikel von R. S. Davis „Determining the Magnetic Properties of 1 kg Mass Standards" in: Journal of Research of the National Institute of Standard and Technology, Vol. 100 (1995) No. 3, Seite 209–225 und den Artikel von J. W. Chung, K. S. Ryu und R. S. Davis „Uncertainty analysis of the BIPM susceptometer" in: Metrologia, Band 38 (2001), Seite 535–541) wird dabei die Magnetisierungsstärke des Magneten und der geometrische Abstand zwischen Magnet und Probekörper für beide Messungen als gleich angesetzt. In den Suszeptometern gemäß dem Stand der Technik wird dies durch das Drehen eines einzigen Magneten und durch eine sehr reproduzierbare Wendemechanik sichergestellt. Dies könnte man durch ein sehr genaues Justieren der beiden Magnete 2 und 3 und durch einen entsprechend genauen Abgleich der Höhe der Magnete 2 und 3 unterhalb der Auflagefläche/des Deckels 10 auch für das erfindungsgemäße Suszeptometer in 1 erreichen. Dieser Aufwand ist jedoch nicht notwendig, da jeder mathematisch versierte Fachmann die Auswerteformeln leicht an den Fall ungleicher Magnetisierungsstärke und ungleicher geometrischer Abstände anpassen kann. Das Gleichungssystem für die Suszeptibilität und für die Magnetisierung lässt sich auch dann noch lösen, wenn die beiden Magnete 2 und 3 nicht entgegengesetzt polarisiert sind, sondern nur verschieden stark magnetisiert sind. (Die beiden Werte müssen natürlich bekannt sein.) Da der Einfluss von Messfehlern jedoch bei einem großen Unterschied der vorzeichenbehafteten Magnetisierung am geringsten ist, wird man natürlich die entgegengesetzte Magnetisierung bevorzugen. – In entsprechender Weise ist auch die rechnerische Berücksichtigung von geometrischen Unterschieden im Abstand zwischen Probekörper und Magneten 2 bzw. 3 möglich.From the two measured interaction forces, the susceptibility and magnetization of the specimen can then be calculated. In the evaluation formulas known from the literature (See the article by RS Davis "Determining the Magnetic Properties of 1 kg Mass Standards" in: Journal of Research of the National Institute of Standard and Technology, Vol. 100 (1995) No. 3, page 209-225 and the article by JW Chung, KS Ryu and RS Davis "Uncertainty analysis of the BIPM susceptometer" in: Metrologia, Vol. 38 (2001), pages 535-541), the magnetization strength of the magnet and the geometric distance between magnet and test specimens are assumed to be the same for both measurements. In the susceptometers according to the prior art, this is ensured by the rotation of a single magnet and by a highly reproducible turning mechanism. This could be done by a very accurate adjustment of the two magnets 2 and 3 and by a correspondingly accurate adjustment of the height of the magnets 2 and 3 below the support surface / lid 10 also for the susceptometer according to the invention in 1 to reach. However, this effort is not necessary since any expert in mathematics can easily adapt the evaluation formulas to the case of unequal magnetization strength and unequal geometric distances. The system of equations for susceptibility and for magnetization can be solved even if the two magnets 2 and 3 are not oppositely polarized, but are magnetized only different strong. (The two values must of course be known.) However, since the influence of measurement errors at ei Of course, given a large difference in signed magnetization, one would naturally prefer the opposite magnetization. - In a similar way, the mathematical consideration of geometric differences in the distance between specimen and magnets 2 respectively. 3 possible.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Lastaufnehmer 6 so auszugestalten, dass er um seine vertikale Symmetrieachse drehbar ist. In diesem Fall kann durch Drehen des Lastaufnehmers einmal der Magnet 2 unter den Probekörper 1 positioniert werden und anschließend der Magnet 3. Das Umsetzen des Probekörpers 1 aus seiner ersten Stellung in die (in 1 gestrichelt gezeichnete) zweite Stellung 1' entfällt damit. Diese Ausgestaltung ist selbstverständlich nur dann vorteilhaft, wenn das Umsetzen des Probekörpers besonders aufwendig ist. – z. B. bei sehr schweren Probekörpern –, da durch das Drehen des Lastaufnehmers natürlich Luftunruhe innerhalb des Gehäuses 9 erzeugt wird, die erst abklingen muss, bevor die Waage 4 ein stabiles Messergebnis liefert.Of course it is also possible, the load receptor 6 be designed so that it is rotatable about its vertical axis of symmetry. In this case, by rotating the load receiver once the magnet 2 under the test specimen 1 be positioned and then the magnet 3 , The reaction of the test specimen 1 from his first position in the (in 1 dashed line) second position 1' deleted with it. This embodiment is of course only advantageous if the reaction of the specimen is particularly expensive. - z. As in very heavy specimens - because of the rotation of the load receiver of course, air turbulence within the housing 9 is generated, which must first decay before the balance 4 provides a stable measurement result.

In 2 ist die Vorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung gezeigt. Hier stützt sich der Magnet 2 auf einer ersten Waage 4 ab, wobei der Lastaufnehmer 7 sehr klein ausgeführt sein kann. Der Magnet 3 stützt sich auf einer gesonderten Waage 5 ab, wobei der Lastaufnehmer 8 ebenfalls sehr klein ausgeführt sein kann. Die Funktionsweise dieser Ausgestaltung entspricht ansonsten der schon anhand von 1 beschriebenen Funktionsweise.In 2 the device is shown in a second embodiment. This is where the magnet is based 2 on a first scale 4 from where the load receiver 7 can be made very small. The magnet 3 relies on a separate scale 5 from where the load receiver 8th can also be made very small. The operation of this embodiment otherwise corresponds to already on the basis of 1 described operation.

In 3 ist die Vorrichtung in einer dritten Ausgestaltung gezeigt. In dieser Ausgestaltung sind die beiden Magnete 2 und 3 mit ihren zugehörigen Waagen 4 und 5 nicht in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, sondern in getrennten Gehäusen. Die Waage 4 mit dem Magneten 2 ist in einem Gehäuse 11 mit einem Deckel 12 untergebracht, wobei der Deckel 12 wieder als Auflagefläche für den zu messenden Probekörper 1 dient; die Waage 5 mit dem Magneten 3 ist in einem gesonderten Gehäuse 13 mit zugehörigem Deckel 14 untergebracht, wobei der Deckel 14 wieder als Auflagefläche für den zu messenden Probekörper dient. In 3 ist weiterhin ein Computer 15 gezeichnet, der über die Leitung 16 bzw. 17 die Signale der Waage 4 bzw. 5 erhält und entsprechend dem vorgegebenen Auswerteprogramm daraus die Suszeptibilität und/oder die Magnetisierung errechnet. Zur Auswertung ist selbstverständlich kein eigenständiger Computer notwendig, es reicht auch ein entsprechend programmierter Mikroprozessor. Da mit den Ergebnissen häufig jedoch weitere Auswertungen, eine Archivierung etc. vorgesehen ist, ist der Einsatz eines Computers häufig sinnvoll. – In den beiden Ausgestaltungen gemäß den 1 und 2 ist die rechnerische Auswertung nicht gezeigt, sie kann dort ebenfalls durch einen externen Computer oder aber auch durch eine entsprechende, im Gehäuse 9 mit eingebaute Datenverarbeitung erledigt werden.In 3 the device is shown in a third embodiment. In this embodiment, the two magnets 2 and 3 with their associated scales 4 and 5 not housed in a common housing, but in separate housings. The Libra 4 with the magnet 2 is in a housing 11 with a lid 12 housed, with the lid 12 again as bearing surface for the test specimen to be measured 1 is used; the balance 5 with the magnet 3 is in a separate housing 13 with associated lid 14 housed, with the lid 14 again serves as a support surface for the test specimen to be measured. In 3 is still a computer 15 drawn, over the line 16 respectively. 17 the signals of the balance 4 respectively. 5 receives and calculated according to the predetermined evaluation program from the susceptibility and / or the magnetization. For the evaluation, of course, no independent computer is necessary, it is also sufficient for a suitably programmed microprocessor. However, as the results often provide further evaluations, archiving, etc., the use of a computer often makes sense. - In the two embodiments according to the 1 and 2 If the arithmetical evaluation is not shown, it can also be done by an external computer or by a corresponding, in the housing 9 be done with built-in data processing.

In allen drei Ausgestaltungen muss der seitliche Abstand der beiden Magnete 2 und 3 so groß sein, dass der Probekörper jeweils nur mit einem Magneten wechselwirkt, bzw. genauer gesagt, dass die Wechselwirkung zwischen dem Probekörper und dem jeweils nicht benutzten Magneten kleiner ist als die Auflösung der Waage. Da die magnetische Feldstärke mit der dritten Potenz des Abstandes sinkt, reicht zur Erfüllung dieser Bedingung schon ein relativ moderater Abstand. In einer vorteilhaften Dimensionierung ist es z. B. für zylindersymmetrische oder kugelförmige Probekörper ausreichend, wenn der Abstand der beiden Magnete größer ist, als der Durchmesser des größten zu messenden Probekörpers. Bei nicht zylindersymmetrischen oder nicht kugelförmigen Probekörpern kann an die Stelle des Durchmesser die maximale Ausdehnung in einer Richtung treten. Da bei großen Durchmessern des Probekörpers relativ zum Abstand zwischen Magnet und Probekörper die magnetischen Wechselwirkungskräfte zum Rand hin stark abnehmen, reicht als minimaler Abstand zwischen den Magneten im Allgemeinen auch das Zwanzigfache des Abstandes zwischen Magnet und Probekörper.In all three embodiments, the lateral distance between the two magnets 2 and 3 be so large that the specimen interacts only with a magnet, or more precisely, that the interaction between the specimen and the respectively unused magnet is smaller than the resolution of the balance. Since the magnetic field strength decreases with the third power of the distance, a relatively moderate distance is sufficient to fulfill this condition. In an advantageous dimensioning, it is z. B. for cylindrically symmetric or spherical specimens sufficient if the distance between the two magnets is greater than the diameter of the largest specimen to be measured. For non-cylindrically symmetric or non-spherical specimens, the maximum extent in one direction may be substituted for the diameter. Since, in the case of large diameters of the test specimen, the magnetic interaction forces decrease sharply relative to the edge, the minimum distance between the magnets generally also amounts to twenty times the distance between the magnet and the specimen.

Zur reproduzierbaren Zentrierung des Probekörpers über dem jeweiligen Magneten sind zweckmäßigerweise konzentrische Kreise 20 an den entsprechenden Stellen der Auflagefläche 10 bzw. der Auflageflächen 12 und 14 vorhanden, wie es in 4 und in 5 in einer Aufsicht auf eine Auflagefläche gezeigt ist. In 4 sind zusätzlich drei sternförmig angeordnete Stege 21, 22 und 23 vorhanden, so dass der Probekörper nur auf diesen Stegen aufliegt. In 5 sind als Auflage drei Erhebungen 24, 25 und 26 erkennbar, auf denen der Probekörper aufliegt. Dadurch ist auch bei einer nicht ebenen Grundfläche des Probekörpers eine reproduzierbare wackelfreie Positionierung möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, z. B. durch aufsteckbare Adapter für beliebig geformte Probekörperunterseiten eine reproduzierbare und wackelfreie Positionierung sicherzustellen (nicht gezeichnet).For reproducible centering of the test specimen above the respective magnet are expediently concentric circles 20 in the appropriate places of the bearing surface 10 or the bearing surfaces 12 and 14 present, as is in 4 and in 5 is shown in a plan view of a support surface. In 4 are additionally three star-shaped bars 21 . 22 and 23 present, so that the specimen rests only on these webs. In 5 are as an edition three surveys 24 . 25 and 26 recognizable, on which rests the sample. As a result, a reproducible wobble-free positioning is possible even with a non-flat base of the specimen. Of course it is also possible, for. B. by attachable adapter for arbitrarily shaped specimen undersides to ensure a reproducible and wobble-free positioning (not shown).

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Höhe des Deckels 10 bzw. 12 und 14 relativ zum Gehäuse 9 bzw. 11 und 13 veränderlich zu gestalten. Eine beispielhafte konstruktive Ausgestaltung ist in der schon zitierten DE 102 44 838 B3 dargestellt. Andere Lösungen kann jeder Fachmann der Feinwerktechnik leicht angeben. Dadurch kann der vertikale Abstand zwischen der Unterseite des Probekörpers und dem jeweiligen Magneten auf den gewünschten Wert gebracht werden.Of course it is also possible to adjust the height of the lid 10 respectively. 12 and 14 relative to the housing 9 respectively. 11 and 13 changeable. An exemplary structural design is in the already cited DE 102 44 838 B3 shown. Other solutions can easily be specified by any specialist in precision engineering. Thereby, the vertical distance between the underside of the specimen and the respective magnet can be brought to the desired value.

Bisher ist immer davon ausgegangen worden, dass der Probekörper von Hand auf den Deckel 10, 12 oder 14 als Auflagefläche aufgesetzt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es jedoch auch möglich, den Probekörper mittels eines Handhabungsgerätes, meist als Handhabungsroboter bezeichnet, auf die jeweilige Fläche zu positionieren. Die Kreise 20 zum Unterstützen der reproduzierbaren Positionierung sind dann höchstens zur Kontrolle bei der Programmierung notwendig. Die Reproduzierbarkeit der Positionierung wird dann nur noch durch die Reproduzierbarkeit des Handhabungsgerätes bestimmt.So far, it has always been assumed that the specimen by hand on the lid 10 . 12 or 14 is placed as a support surface. In an advantageous development, however, it is also possible to position the specimen on the respective surface by means of a handling device, usually referred to as a handling robot. The circles 20 to support the reproducible positioning are then at most necessary to control during programming. The reproducibility of the positioning is then determined only by the reproducibility of the handling device.

Zusammen mit einem Handhabungsgerät sind auch die Ausführungsformen mit zwei Waagen gemäß 2 und 3 trotzt des höheren Aufwandes interessant. Mit zwei Waagen lässt sich nämlich eine schnellere Messfolge realisieren: Nachdem das Handhabungsgerät den ersten Probekörper über die Position des zweiten Magneten 3 gebracht hat, kann es bereits den nächsten Probekörper in die Position über dem ersten Magneten 2 bringen, ohne das Ende der Messung der Waage 5 mit dem zweiten Magneten 3 abwarten zu müssen. Zur Ausnutzung dieser Option muss allerdings das Handhabungsgerät sehr erschütterungsfrei arbeiten, um die laufende Messung an der anderen Messposition nicht zu stören. – Um eine weitere Parallelisierung der Messung zu erreichen, ist es selbstverständlich auch möglich, weitere Magnete mit zugehörigen Waagen in die Vorrichtung zu integrieren.Together with a handling device, the embodiments with two scales are according to 2 and 3 defies the higher effort interesting. With two scales, a faster measurement sequence can be realized: After the handling device, the first specimen on the position of the second magnet 3 has already brought the next specimen into position above the first magnet 2 bring without the end of the measurement of the balance 5 with the second magnet 3 to have to wait. To use this option, however, the handling device must work very vibration-free, so as not to disturb the current measurement at the other measuring position. - In order to achieve a further parallelization of the measurement, it is of course also possible to integrate more magnets with associated scales in the device.

Bei Benutzung eines Handhabungsgerätes ist weiterhin der Deckel 10, 12 und 14 als stabile Auflagefläche nicht mehr unbedingt notwendig. Das Handhabungsgerät kann den Probekörper vielmehr zur Messung in die richtige Position (in allen drei Koordinatenrichtungen) bringen und dort während der Messung frei schwebend halten. Dadurch hat der Deckel 10, 12 und 14 nur noch die Funktion eines Windschutzes für die Magnete und die Waage und kann entsprechend dünn ausgeführt sein. Dadurch ist in dieser Variante ein deutlich kleinerer Abstand zwischen Magnet und Probekörper realisierbar als bei den anderen Varianten mit stabilem Deckel als Auflagefläche. Und bei allen erfindungsgemäßen Varianten ist der minimal mögliche Abstand zwischen Magnet und Probekörper natürlich deutlich kleiner als beim Stand der Technik mit dem Wendemechanismus.When using a handling device is still the lid 10 . 12 and 14 as a stable support surface no longer absolutely necessary. Rather, the handling device can bring the test specimen into the correct position (in all three coordinate directions) for measurement and keep it free-floating during the measurement. This has the lid 10 . 12 and 14 only the function of a windbreak for the magnets and the balance and can be made correspondingly thin. As a result, in this variant, a significantly smaller distance between the magnet and the specimen can be realized than in the other variants with a sturdy cover as a support surface. And in all variants according to the invention, the minimum possible distance between the magnet and the specimen is, of course, significantly smaller than in the prior art with the turning mechanism.

Mit dem Handhabungsgerät ist es durch entsprechende Programmierung auch möglich, beispielsweise zylinderförmige Probekörper sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite als auch an verschiedenen Stellen des Zylindermantels in die Nähe der Magnete zu bringen. Dadurch können diese mit geringem Aufwand an verschiedenen Stellen auf ihre magnetischen Eigenschaften untersucht werden.With the handling device it is also possible by appropriate programming, for example, cylindrical specimen both at the bottom as well as at the top as well as at different Place the cylinder jacket close to the magnets. Thereby can These with little effort in different places on their magnetic Properties are examined.

11: Probekörper (in seiner erste Stellung)Test specimen (in his first position)
1'1': Probekörper (in seiner zweiten Stellung)Test specimen (in his second position)
22: Magnetmagnet
33: Magnetmagnet
44: WaageLibra
55: WaageLibra
66: Lastaufnehmerload sensor
77: Lastaufnehmerload sensor
88th: Lastaufnehmerload sensor
99: Gehäusecasing
1010: Deckelcover
1111: Gehäusecasing
1212: Deckelcover
1313: Gehäusecasing
1414: Deckelcover
1515: Rechenmittel (z. B. Computer)computing means (eg computer)
16, 1716 17: Zuleitungenleads
2020: konzentrische Kreiseconcentric circles
21, 22, 2321 22, 23: StegeStege
24, 25, 2624 25, 26: Erhebungensurveys

Claims

Device for determining the susceptibility and / or magnetization of a specimen ( 1 ), with a magnet ( 2 ), which is located on the load receptor of a balance ( 4 ) and its apparent change in weight under the influence of the sample ( 1 ), characterized in that the device additionally comprises a second magnet ( 3 whose apparent change in weight is also measured under the influence of the sample being brought close, that the first ( 2 ) and the second ( 3 ) Magnet are magnetized differently and that the two magnets ( 2 . 3 ) are spaced so far that the specimen ( 1 ) only with one magnet ( 2 or 3 ) interacts.

Device according to claim 1, characterized in that both magnets ( 2 . 3 ) are polarized in the opposite direction and have the same or at least approximately equal magnetization strength.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the two magnets ( 2 . 3 ) on the load receiver ( 6 ) of a single balance ( 4 ).

Device according to claim 3, characterized in that the load receiver ( 6 ) is rotatably mounted about its vertical axis of symmetry.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized characterized in that each magnet ( 2 . 3 ) on the load receiver ( 7 . 8th ) of an associated scale ( 4 . 5 ) is supported.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device has a common bearing surface ( 10 ) for the positioning of the test specimen ( 1 ) above the respective magnet ( 2 . 3 ) having.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device has two separate bearing surfaces ( 12 . 14 ) for the positioning of the test specimen above the respective magnet ( 2 . 3 ) having.

Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the two magnets ( 2 . 3 ) the same or at least approximately the same distance to the bearing surface ( 10 ) or to the bearing surfaces ( 12 . 14 ) to have.

Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the support surface (s) ( 10 ; 12 . 14 ) over the two magnets ( 2 . 3 ) each by three star-shaped webs ( 21 . 22 . 23 ) or at least three surveys ( 24 . 25 . 26 ) is / are formed.

Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the distance of the two magnets ( 2 . 3 ) is greater than twenty times the minimum distance between specimens ( 1 ) and magnet ( 2 . 3 ).

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in cylindrical or spherically symmetrical specimens ( 1 ) the distance of the two magnets ( 2 . 3 ) is greater than the diameter of the specimens to be measured ( 1 ).

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the distance between the two magnets ( 2 . 3 ) is greater than the maximum extent of the specimens ( 1 ) in one direction.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device additionally comprises a handling device, the specimen ( 1 ) reproducibly over the respective magnet without using a contact surface ( 2 . 3 ) and stops during the measurement.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the handling device is programmable so that it the specimen ( 1 ) in different orientations over the respective magnet ( 2 . 3 ) can position and hold.

Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that internally in the device or externally connectable to the device computing means ( 15 ) are present for the calculation of the susceptibility and / or magnetization and that the calculating means ( 15 ) Algorithms, the differences in the magnetization strength of the two magnets ( 2 . 3 ) and / or the distance between the magnets ( 2 . 3 ) and the bearing surface (s) can be corrected by calculation.