DE102007009361B4 - Method and device for demagnetizing an object made of at least partially ferromagnetic material - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Entmagnetisieren eines Objektes (6) aus zumindest teilweise ferromagnetischem Material mit folgenden Schritten: (a) Erzeugen eines alternierenden, gedämpften ersten Magnetfeldes in einem (Teil-)Bereich des Objektes (6), (b) Detektieren des zeitlichen Verlaufs des zweiten Magnetfeldes, das von dem (Teil-)Bereich des Objektes (6) aufgrund der Einwirkung des ersten Magnetfeldes erzeugt wird, (c) Ermitteln einer initialen Magnetisierungskurve aus dem zeitlichen Verlauf eines zweiten Magnetfeldes; (d) Bestimmen einer Dämpfungsfunktion aus der initialen Magnetisierungskurve und (e) Erzeugen eines alternierenden, in Abhängigkeit gemäß der Dämpfungsfunktion gedämpften dritten Magnetfeldes in dem (Teil-)Bereich des Objektes.Method for demagnetizing an object (6) made of at least partially ferromagnetic material with the following steps: (a) generating an alternating, damped first magnetic field in a (partial) area of the object (6), (b) detecting the time profile of the second magnetic field , which is generated by the (partial) area of the object (6) due to the action of the first magnetic field, (c) determining an initial magnetization curve from the time profile of a second magnetic field; (d) determining a damping function from the initial magnetization curve and (e) generating an alternating third magnetic field that is damped as a function of the damping function in the (partial) area of the object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entmagnetisieren eines Objektes aus zumindest teilweise ferromagnetischem Material, bei dem das Objekt einem gedämpften, alternierenden Magnetfeld ausgesetzt wird.The invention relates to a method for demagnetizing an object of at least partially ferromagnetic material, in which the object is exposed to a damped, alternating magnetic field.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Entmagnetisieren eines Objektes aus zumindest teilweise ferromagnetischem Material mit einer Magnetfeldquelle zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes in einem (Teil-)Bereich des Objektes und einem Magnetfelddetektor zum Detektieren des zeitlichen Verlaufs eines zweiten Magnetfeldes, das von dem (Teil-)Bereich des Objektes aufgrund der Einwirkung des ersten Magnetfeldes erzeugt wird.The invention further relates to an apparatus for carrying out a method for demagnetizing an object of at least partially ferromagnetic material with a magnetic field source for generating a first magnetic field in a (partial) region of the object and a magnetic field detector for detecting the time course of a second magnetic field of the (partial) area of the object is generated due to the action of the first magnetic field.

Unter einem Magnetfeld wird je nach Zusammenhang ein magnetisches Feld B (B-Feld) oder eine magnetische Erregung H (H-Feld) verstanden.Depending on the context, a magnetic field is understood to mean a magnetic field B (B field) or a magnetic excitation H (H field).

In vielen Bereichen der Wissenschaft und der Industrie besteht ein Bedürfnis danach, eine residuale Magnetisierung eines ganz oder zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material bestehenden Objektes zu verringern oder im Idealfall ganz zu löschen. So ist es beispielsweise bei der Bestimmung der initialen Permeabilität oder der initialen bzw. anhysteretischen Magnetisierungskurve (im Folgenden initiale Magnetisierungskurve genannt) eines (teilweise) aus ferromagnetischem Material bestehenden Objektes erforderlich, einen Ausgangszustand zu schaffen, bei dem die residuale Magnetisierung möglichst gering ist.In many fields of science and industry there is a need to reduce or, ideally, to completely quench residual magnetization of an object entirely or at least partially made of ferromagnetic material. Thus, for example, when determining the initial permeability or the initial or anhysteretic magnetization curve (referred to below as the initial magnetization curve) of an (partially) ferromagnetic material object, it is necessary to create an initial state in which the residual magnetization is as low as possible.

Die Satellitentechnik und der Biomagnetismus stellen weitere Einsatzgebiete dar, bei denen Objekte entmagnetisiert werden. Speziell im Biomagnetismus kommen magnetisch geschirmte Räume aus ferromagnetischem Material zum Einsatz, deren residuales Magnetfeld durch Entmagnetisierung sehr niedrig gehalten werden soll, um den Feldgradienten in der Messkabine klein zu halten. Ein so magnetisch abgeschirmter Raum mit einem sehr geringen residualen Feld ist beispielsweise realisiert durch den Berlin Magnetically Shielded Room-2 (BMSR-2) der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. Dieser Raum umfasst 7 Mu-Metall Wände und ein 304-Kanal-SQUID-Messsystem. Der BMSR-2 ist besonders für biomagnetische Messungen geeignet. Er zeichnet sich durch ein niedriges Restfeld und einen niedrigen Feldgradienten aus, wodurch neue, sehr sensitive Verfahren, wie zum Beispiel DCMEG, Low-Field NMR, Magnetic Marker Monitoring (MMM), möglich wurden.Satellite technology and biomagnetism are further applications in which objects are demagnetized. Especially in biomagnetism magnetically shielded spaces made of ferromagnetic material are used, whose residual magnetic field is to be kept very low by demagnetization in order to keep the field gradient in the measuring cabin small. Such a magnetically shielded room with a very small residual field is for example realized by the Berlin Magnetically Shielded Room-2 (BMSR-2) of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. This room includes 7 mu-metal walls and a 304-channel SQUID measurement system. The BMSR-2 is particularly suitable for biomagnetic measurements. It is characterized by a low residual field and a low field gradient, which made possible new, very sensitive methods, such as DCMEG, low-field NMR, magnetic marker monitoring (MMM).

Die Entmagnetisierung erfolgt üblicherweise mit einem alternierenden, meist sinusförmigen, Strom- oder Spannungs-Signal, das mit einer Dämpfungsfunktion von großen Werten nach Null gedämpft wird. Oft wird ein linearer Abfall für die Dämpfungsfunktion verwendet. Es ist aber auch bekannt, andere Dämpfungsfunktionen, beispielsweise exponentiell abfallende, zu verwenden. Mit diesem Signal werden einzelne Spulen oder Spulensysteme gespeist, die um das zu entmagnetisierende Objekt angeordnet sind. Des alternierende, gedämpfte Anregungssignal erzeugt im Bereich des zu entmagnetisierenden Objektes aufgrund der Induktivitäten der Spulen bzw. der Spulensysteme ein alternierendes und gedämpftes magnetisches Feld, das den (teilweise) ferromagnetischen Körper zunächst in die Sättigung führt und aus der Sättigung heraus, dem Magnetfeld folgend, die Magnetisierung durch statistische Ausrichtung der magnetischen Domänen in dem Objekt minimiert.The demagnetization is usually carried out with an alternating, usually sinusoidal, current or voltage signal, which is attenuated with a damping function of large values to zero. Often a linear drop is used for the damping function. However, it is also known to use other attenuation functions, for example exponentially decaying. With this signal individual coils or coil systems are fed, which are arranged around the object to be demagnetized. The alternating, damped excitation signal generates an alternating and attenuated magnetic field in the region of the object to be demagnetized due to the inductances of the coils or the coil systems, which initially leads the (partially) ferromagnetic body into saturation and out of saturation, following the magnetic field. minimizes magnetization by randomizing the magnetic domains in the object.

Die üblichen Entmagnetisierungsfunktionen berücksichtigen jedoch nicht die Charakteristika des zu entmagnetisierenden Objektes, wie beispielsweise dessen Geometrie, Scherungseffekte, lokale Sättigungsbereiche etc., die sich auf den Verlauf der initialen Magnetisierungskurve auswirken. Insbesondere bei komplexen Strukturen und hohen Anforderungen an eine geringe residuale Magnetisierung ist die Entmagnetisierung mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden.The usual demagnetization functions, however, do not take into account the characteristics of the object to be demagnetized, such as its geometry, shear effects, local saturation regions, etc., which affect the course of the initial magnetization curve. Especially with complex structures and high demands on a low residual magnetization demagnetization is associated with a considerable amount of time.

Aus der DE 10 2005 020 933 A1 ist ein Verfahren zum Entmagnetisieren von magnetischen Kreisen bekannt. In diesem Verfahren wird zunächst eine Hystereseschleife zwischen einem minimalen Stromwert –Imax bis zu einem größten Stromwert Imax mehrfach durchlaufen und dabei nach einem jeweiligen Durchlauf ein Entmagnetisierungsstrom angelegt. Durch das iterative Wiederholen wird derjenige Entmagnetisierungsstrom ermittelt, mit dem die Probe unmittelbar entmagnetisiert werden kann. Nachteilig an dem Verfahren ist, dass nur eine relativ hohe residuale Magnetisierung erreichbar ist.From the DE 10 2005 020 933 A1 For example, a method for demagnetizing magnetic circuits is known. In this method, a hysteresis loop is first passed through several times between a minimum current value -I max and a maximum current value I max , and a demagnetizing current is applied after each pass. The iterative repetition determines that demagnetizing current with which the sample can be directly demagnetized. A disadvantage of the method is that only a relatively high residual magnetization can be achieved.

Aus der EP 0 597 181 B1 ist ein Verfahren zum Entmagnetisieren von magnetischen Werkstoffen bekannt, bei dem eine Energieeinspeisung in den Schwingkreis stattfindet, mit dem ein gedämpftes Magnetfeld zum Entmagnetisieren erzeugt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist, wie oben beschrieben, der erhebliche Zeitaufwand.From the EP 0 597 181 B1 For example, a method for demagnetizing magnetic materials is known in which an energy feed into the resonant circuit takes place with which a damped magnetic field is generated for demagnetization. A disadvantage of this method, as described above, the considerable amount of time.

Aus der DE 30 05 927 A1 ist ein Verfahren zum Entmagnetisieren von Teilen bekannt, bei denen die Frequenz des entmagnetisierenden Stroms mit einer niedrigeren Frequenz moduliert wird, so dass die Resonanzfrequenz des Schaltkreises überstrichen wird. Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist ebenfalls der erhebliche Zeitaufwand.From the DE 30 05 927 A1 For example, a method of demagnetizing parts is known in which the frequency of the demagnetizing current is modulated at a lower frequency so that the resonant frequency of the circuit is swept. A disadvantage of these known methods is also the considerable amount of time.

Im Übrigen wird noch auf die Druckschriften DE 36 13 714 A1 und CH 224 054 A verwiesen, aus denen weitere Verfahren und Vorrichtungen zum Entmagnetisieren von Werkstücken bekannt sind. Incidentally, is still on the pamphlets DE 36 13 714 A1 and CH 224 054 A referenced, from which further methods and devices for demagnetizing workpieces are known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum Entmagnetisieren eines zumindest teilweise ferromagnetischen Objektes bereitzustellen. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Entmagnetisieren eines zumindest teilweise ferromagnetischen Objektes bereitzustellen.The object of the present invention is therefore to provide an improved method for demagnetizing an at least partially ferromagnetic object. A further object of the present invention is to provide an improved device for demagnetizing an at least partially ferromagnetic object.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a method having features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird die Dämpfungsfunktion, die für den eigentlichen Vorgang der Entmagnetisierung verwendet wird, nicht unabhängig von dem zu entmagnetisierenden Objekt bestimmt, sondern in Abhängigkeit von diesem Objekt. Hierzu wird zunächst eine initiale Magnetisierungskurve ermittelt, Der Verlauf der initialen Magnetisierungskurve hängt von den Charakteristika des Objektes ab, die sich auf dessen magnetische Eigenschaften auswirken.According to the invention, the damping function which is used for the actual process of demagnetization is not determined independently of the object to be demagnetized, but in dependence on this object. For this purpose, an initial magnetization curve is first determined. The course of the initial magnetization curve depends on the characteristics of the object, which affect its magnetic properties.

Die Dämpfungsfunktion wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt aus der initialen Magnetisierungskurve berechnet. Dies gewährleistet, dass die Charakteristika des Objektes in die Dämpfungsfunktion einfließen. Dies führt zu einer sehr viel effektiveren Entmagnetisierung als mit herkömmlichen Dämpfungsfunktionen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die aufgewendete Energie zum statistischen Ausrichten bzw. Umordnen der magnetischen Domänen effizient eingesetzt: es wird viel Energie für die Anregung irreversibler Prozesse (z. B. Verschiebung von Bloch-Wänden) und wenig Energie für die Anregung reversibler Prozesse aufgewendet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dem Erfinder gelungen, in derselben Zeit eine sehr viel bessere Entmagnetisierung zu erzielen als mit herkömmlichen Verfahren. Bei einer experimentellen Durchführung eines herkömmlichen und des erfindungsgemäßen Verfahrens hat der Erfinder bei gleichen Rahmenbedingungen (Objekt, Spulenanordnung etc.) herausgefunden:

  • • dass des Restfeld und der Restfeld-Gradient nach 50 Perioden (Entmagnetisierungsdauer) bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einem Restfeld und einem Restfeld-Gradienten nach 1000 Perioden bei Durchführung des herkömmlichen Verfahrens mit linearer Dämpfung entsprechen;
  • • dass bei einer sinusförmigen Anregung mit einer Frequenz von 10 Hz das Restfeld nach 50 Perioden um den Faktor 20 verringert werden konnte;
  • • dass bei einer sinusförmigen Anregung mit einer Frequenz von 10 Hz die aufgebrachte Leistung nach 1000 Perioden verringert werden konnte, obwohl gleichzeitig eine verbesserte Entmagnetisierung erzielt wurde.
The damping function is calculated in a subsequent method step from the initial magnetization curve. This ensures that the characteristics of the object are incorporated into the damping function. This leads to a much more effective demagnetization than with conventional damping functions. With the method according to the invention, the energy used for statically aligning or rearranging the magnetic domains is used efficiently: much energy is expended for the excitation of irreversible processes (eg shifting of Bloch walls) and little energy for the excitation of reversible processes. With the method according to the invention, the inventor has succeeded in achieving a much better demagnetization in the same time than with conventional methods. In an experimental implementation of a conventional and the inventive method, the inventor has found under the same basic conditions (object, coil arrangement, etc.):
  • • that the residual field and the residual field gradient after 50 periods (demagnetization) when performing the method according to the invention a residual field and a residual field gradient after 1000 periods when performing the conventional method with linear damping correspond;
  • • that with a sinusoidal excitation at a frequency of 10 Hz, the residual field could be reduced by a factor of 20 after 50 periods;
  • • that with a sinusoidal excitation at a frequency of 10 Hz, the applied power could be reduced after 1000 periods, although at the same time an improved demagnetization was achieved.

Der zeitliche Verlauf des zweiten Magnetfeldes lässt sich mit folgenden Schritten ein fach bestimmen:

  • a) Erzeugen eines alternierenden, gedämpften ersten Magnetfeldes in einem (Teil-)Bereich des Objektes;
  • b) Detektieren des zeitlichen Verlaufs eines zweiten Magnetfeldes, des von dem (Teil-)Bereich des Objektes aufgrund der Einwirkung des ersten Magnetfeldes erzeugt wird.
The temporal course of the second magnetic field can be easily determined with the following steps:
  • a) generating an alternating, damped first magnetic field in a (partial) region of the object;
  • b) detecting the time course of a second magnetic field, which is generated by the (partial) region of the object due to the action of the first magnetic field.

Die initiale Magnetisierungskurve lässt sich besonders einfach durch ein linear gedämpftes erstes Magnetfeld ermitteln.The initial magnetization curve can be determined particularly easily by a linearly damped first magnetic field.

Zweckmäßig wird das erste und/oder dritte Magnetfeld periodisch erzeugt. Periodische Funktionen, insbesondere Sinusfunktionen, sind in herkömmlichen Strom-/Spannungsquellen regelmäßig realisiert, so dass sich diese handelsüblichen Strom-/Spannungsquellen für das erfindungsgemäße Verfahren einsetzen lassen. Teure Spezialanfertigungen werden so vermieden.Suitably, the first and / or third magnetic field is generated periodically. Periodic functions, in particular sine functions, are regularly implemented in conventional current / voltage sources, so that these commercially available current / voltage sources can be used for the method according to the invention. Expensive custom-made products are thus avoided.

Die Dämpfungsfunktion bestimmt den zeitlichen Verlauf der Amplitude des dritten Magnetfeldes. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die initiale Magnetisierungskurve aus der Einhüllenden des zeitlichen Verlaufs des zweiten Magnetfeldes zu ermitteln bzw. die Einhüllende selbst als initiale Magnetisierungskurve zu verwenden.The damping function determines the time course of the amplitude of the third magnetic field. For this reason, it is expedient to determine the initial magnetization curve from the envelope of the temporal course of the second magnetic field or to use the envelope itself as the initial magnetization curve.

Die Dämpfungsfunktion lässt sich besonders einfach durch folgende Schritte aus der initialen Magnetisierungskurve bestimmen:

  • a) Normieren des Magnetfeldes auf den maximalen Magnetfeldwert Max(B(t));
  • b) Normieren der Zeit auf die maximale Zeit T = Max(t);
  • c) Spiegeln der normierten initialen Magnetisierungskurve an der Geraden y(t) = –t/T + 1 ;
  • d) Abschnittsweise Approximieren der nach Schritt c) erhaltenen gespiegelten, normierten initialen Magnetisierungskurve.
The damping function can be determined particularly simply by the following steps from the initial magnetization curve:
  • a) normalizing the magnetic field to the maximum magnetic field value Max (B (t));
  • b) normalizing the time to the maximum time T = Max (t);
  • c) Mirroring the normalized initial magnetization curve on the straight line y (t) = -t / T + 1 ;
  • d) Sectionally approximating the mirrored, normalized initial magnetization curve obtained after step c).

Die Aufgabe wird ferner durch eine eingangs erwähnte Vorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Recheneinheit, die eingerichtet ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.The object is further achieved by a device mentioned at the outset, which is characterized according to the invention by a computing unit which is set up to carry out a method according to the invention.

Zweckmäßig wird die Magnetfeldquelle mittels einer oder mehrerer Spule/n realisiert. Das Magnetfeld einer Spule lässt sich mit handelsüblichen Strom-/Spannungsquellen besonders einfach steuern bzw. mit Strom-/Spannungsmessgeräten messen. Vorzugsweise werden sowohl die Spule der Magnetfeldquelle als auch die Spule des Magnetfelddetektors um das Objekt angeordnet, so dass sich das Objekt innerhalb jeder Spule befindet. Die Spulen können das Objekt dabei vollständig umschließen (sog. integrale Entmagnetisierung) oder auch nur teilweise (sog. lokale Entmagnetisierung). Die lokale Entmagnetisierung bietet sich an, wenn nur Teilbereiche des Objektes entmagnetisiert werden sollen. Dies kann der Fall sein, wenn sich bestimmte Teilbereiche nur schwer entmagnetisieren lassen und gezielt nochmals entmagnetisiert werden sollen, wie beispielsweise Ecken- oder Kantenbereiche oder Bereiche mit Verunreinigungen. Suitably, the magnetic field source is realized by means of one or more coils / n. The magnetic field of a coil can be controlled particularly easily with commercially available current / voltage sources or measured with current / voltage measuring devices. Preferably, both the coil of the magnetic field source and the coil of the magnetic field detector are arranged around the object, so that the object is located inside each coil. The coils can completely enclose the object (so-called integral demagnetization) or only partially (so-called local demagnetization). The local demagnetization is useful if only partial areas of the object are to be demagnetized. This may be the case if certain sections are difficult to demagnetize and are to be demagnetized again, such as corner or edge areas or areas with impurities.

Der Magnetfelddetektor ist zweckmäßig mittels einer Spule, eines Hall-Sensors, eines Hall-Sensor-Arrays, eines Flux-Gate-Sensors, eines Flux-Gate-Arrays oder eines magnetoresistiven Sensorsystems realisiert. So lassen sich Hall-Sensoren(-Arrays), Flux-Gate-Sensoren(-Arrays) und magnetoresistive Sensorsysteme bei invasiven Messungen besonders gut einsetzen. Invasive Messungen finden im Objekt statt, beispielsweise in Bohrungen oder Schlitzen. Diese Sensoren können jedoch auch bei nichtinvasiven Messungen (beispielsweise an der Oberfläche des Objektes) verwendet werden, da vom Magnetfeld an der der Oberfläche des Objektes auf das Feld im Inneren des Objektes geschlossen werden kann.The magnetic field detector is expediently implemented by means of a coil, a Hall sensor, a Hall sensor array, a fluxgate sensor, a fluxgate array or a magnetoresistive sensor system. Hall sensors (arrays), flux gate sensors (arrays) and magnetoresistive sensor systems are particularly well suited for invasive measurements. Invasive measurements take place in the object, for example in holes or slots. However, these sensors can also be used in non-invasive measurements (for example on the surface of the object), since the magnetic field at the surface of the object can be used to deduce the field inside the object.

Ein einfacher Aufbau der Vorrichtung wird erreicht, wenn die Magnetfeldquelle eine Stromquelle umfasst, die durch die Recheneinheit steuerbar ist. In diesem Fall lässt sich die vollständige Anregungsfunktion für die Stromquelle in der Recheneinheit generieren.A simple construction of the device is achieved if the magnetic field source comprises a current source that can be controlled by the arithmetic unit. In this case, the complete excitation function for the current source in the arithmetic unit can be generated.

In einer Ausführungsform ist die Recheneinheit mit einem Datenspeicher verbunden oder umfasst einen Datenspeicher. In dem Datenspeicher lassen sich beispielsweise Parameter für geeignete Approximationsfunktionen oder Parameter für des erste Magnetfeld speichern. Zweckmäßig ist der Datenspeicher zusätzlich mit dem Magnetfelddetektor verbunden, um die (abgetasteten) Werte des zweiten Magnetfeldes abzuspeichern. Diese Daten stehen der Recheneinheit dann unmittelbar für eine Auswertung zur Verfügung.In one embodiment, the computing unit is connected to a data memory or comprises a data memory. For example, parameters for suitable approximation functions or parameters for the first magnetic field can be stored in the data memory. Suitably, the data memory is additionally connected to the magnetic field detector in order to store the (sampled) values of the second magnetic field. These data are then immediately available to the arithmetic unit for evaluation.

Die Erfindung wird anhand des in den folgenden Figuren erläuterten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiment explained in the following figures. Show it:

1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a block diagram of the device according to the invention,

2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, 2 a flow chart of the method according to the invention,

3–5 einige Einhüllende von Magnetfeldern, 3 - 5 some envelopes of magnetic fields,

6 einen simulierten Vergleich einer Entmagnetisierung mit einem herkömmlichen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Verfahren. 6 a simulated comparison of demagnetization with a conventional method and the method according to the invention.

1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. 1 schematically shows the structure of a device according to the invention 1 ,

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Datenspeicher 2, in dem Parameter zur Charakterisierung von Einhüllenden, wie zum Beispiel lineare Dämpfungsfunktionen, abgespeichert sind. Geeignete Approximationsfunktionen sind beispielsweise Polynome, Exponentialfunktionen, Logarithmusfunktionen oder Langevin-Funktionen.The device 1 includes a data store 2 in which parameters for the characterization of envelopes, such as linear damping functions, are stored. Suitable approximation functions are, for example, polynomials, exponential functions, logarithm functions or Langevin functions.

Der Datenspeicher 2 ist über einen Schalter 3 mit einer Stromquelle 4 verbunden, die als Leistungsverstärker dient.The data store 2 is over a switch 3 with a power source 4 connected, which serves as a power amplifier.

Der Schalter 3 hat zwei Schalterstellungen a, b, zwischen denen umgeschaltet werden kann.The desk 3 has two switch positions a, b, between which can be switched.

Die Stromquelle 4 ist mit einer Magnetfeldquelle 5 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Spule ist, die vorzugsweise derart angeordnet ist, dass die Spulenwicklungen um das zu entmagnetisierende Objekt 6 herum verlaufen. Wenn durch die Spule ein Strom fließt, entsteht in der Spule ein Magnetfeld H. Das Magnetfeld H wechselwirkt mit den magnetischen Momenten des Objektes 6 und erzeugt so ein Magnetfeld B. Das Magnetfeld B wird mit einem Magnetfelddetektor 7 detektiert. Der Magnetfelddetektor 7 ist vorliegend ebenfalls als Spule realisiert, die um das Objekt 6 herum angeordnet ist.The power source 4 is with a magnetic field source 5 connected, which is a coil in this embodiment, which is preferably arranged such that the coil windings around the object to be demagnetized 6 run around. When a current flows through the coil, a magnetic field H is generated in the coil. The magnetic field H interacts with the magnetic moments of the object 6 and thus generates a magnetic field B. The magnetic field B is detected with a magnetic field detector 7 detected. The magnetic field detector 7 is presently also realized as a coil, which is around the object 6 is arranged around.

Eine Abtasteinrichtung 8 nimmt digitalisierte Werte des von dem Magnetfelddetektor 7 bereitgestellten Magnetfeldes auf und stellt diese Werte einer Recheneinheit 9 bereit. Es ist auch möglich, die digitalen Werte zunächst in dem Datenspeicher 2 oder einem weiteren Datenspeicher (nicht dargestellt) abzuspeichern.A scanner 8th takes digitized values from that of the magnetic field detector 7 provided magnetic field and provides these values of a computing unit 9 ready. It is also possible to store the digital values first in the data store 2 or another data memory (not shown) store.

Die Recheneinheit 9 umfasst einen Prozessor (nicht dargestellt), der beispielsweise als μC oder DSP (digitaler Signalprozessor) realisiert ist.The arithmetic unit 9 comprises a processor (not shown), which is realized for example as a μC or DSP (digital signal processor).

Die Recheneinheit 9 greift auf Software zu, die in einem Speicher 8 implementiert ist Die Software umfasst vorliegend sowohl Steuerungsprogramme als auch Auswertungsprogramme. Die Steuerungsprogramme dienen insbesondere der Ansteuerung angeschlossener Geräte, zu denen etwa die Stromquelle 4 gehört. Die Auswertungsprogramme sind beispielsweise für die Auswertung der detektierten Werte und die Generierung einer Dämpfungsfunktion eingerichtet.The arithmetic unit 9 access software stored in a memory 8th The software here includes both control programs and evaluation programs. The control programs are used in particular to control connected devices, such as the power source 4 belongs. The evaluation programs are set up, for example, for the evaluation of the detected values and the generation of a damping function.

Die Recheneinheit 9 ist mit dem Schalter 3 derart verbunden, dass die Recheneinheit 9 in der Schalterstellung b mit dem Datenspeicher 2 verbunden ist.The arithmetic unit 9 is with the switch 3 connected such that the arithmetic unit 9 in the switch position b with the data memory 2 connected is.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des Flussdiagramms in 2 erläutert. Das Verfahren wird mit der in 1 dargestellten Vorrichtung durchgeführt. Grafische Verläufe der dabei auftretenden Funktionen sind in den 3 bis 5 gezeigt.The inventive method is based on the flowchart in 2 explained. The procedure is with the in 1 performed device shown. Graphical courses of the occurring functions are in the 3 to 5 shown.

In einem ersten Schritt 11 wird der Schalter 3 in die Schalterstellung a gebracht. In dieser Schalterstellung wird in einem nächsten Schritt 12 eine Anregungsfunktion I(t) (t = Zeit; I = Strom) generiert oder eingelesen. Hierzu werden die in der Speichereinheit 2 gespeicherten Parameter verwendet.In a first step 11 becomes the switch 3 brought into the switch position a. In this switch position will be in a next step 12 an excitation function I (t) (t = time, I = current) is generated or read. For this purpose, the in the memory unit 2 stored parameters used.

Die Anregungsfunktion ist eine sinusförmige und alternierende Funktion, die mittels einer linear abfallenden Dämpfungsfunktion gedämpft ist. Mit Hilfe dieser Anregungsfunktion wird in der Magnetfeldquelle 5 ein Magnetfeld 13 erzeugt. Das Magnetfeld 13 wird bei positiven Ordinatenwerten von einer Einhüllenden H(t) umhüllt. Die Maximalwerte des Magnetfeldes 13 liegen auf der Einhüllenden H(t). Es ist zu erkennen, dass das Magnetfeld 13 linear abklingt, so dass der Abfall ΔH (bzw. ΔI) über eine Periode konstant ist.The excitation function is a sinusoidal and alternating function, which is damped by a linearly decreasing damping function. With the help of this excitation function is in the magnetic field source 5 a magnetic field 13 generated. The magnetic field 13 is enveloped at positive ordinate values of an envelope H (t). The maximum values of the magnetic field 13 lie on the envelope H (t). It can be seen that the magnetic field 13 decreases linearly, so that the drop ΔH (or ΔI) over a period is constant.

Im nächsten Schritt 14 wird der zeitliche Verlauf eines Magnetfeldes gemessen, der von dem Magnetfelddetektor 7 detektiert wird.In the next step 14 the time course of a magnetic field is measured by the magnetic field detector 7 is detected.

In 4 ist eine linear abfallende Einhüllende 15a des Magnetfeldes 13 gezeigt. In 5 ist die zugehörige Einhüllende 15b des detektierten Magnetfeldes dargestellt.In 4 is a linear sloping envelope 15a of the magnetic field 13 shown. In 5 is the corresponding envelope 15b of the detected magnetic field.

Aus der Einhüllenden 15b wird in einem Schritt 16 eine Dämpfungsfunktion bestimmt. Die Dämpfungsfunktion führt zu einer neuen Einhüllenden 17a des für die Entmagnetisierung Verwendeten Magnetfeldes. Die Einhüllende 17a entsteht aus der Einhüllenden 15b, indem die Einhüllende 15b sowohl in der Magnetfeldvariablen als auch in der Zeitvariablen auf eins normiert und daraufhin an der Geraden y(t) = –t/T + 1 (T = Max(t) vor der Normierung) gespiegelt wird. Anschließend wird die Zeitvariable auf die gewünschte Dauer der Entmagnetisierung transformiert. Das mit der so entstandenen Dämpfungsfunktion detektierte Magnetfeld weist die in 5 dargestellte Einhüllende 17b auf.From the envelope 15b gets in one step 16 determines a damping function. The damping function leads to a new envelope 17a the magnetic field used for demagnetization. The envelope 17a arises from the envelope 15b by the envelope 15b is normalized to one in both the magnetic field variable and in the time variable and then mirrored at the line y (t) = -t / T + 1 (T = Max (t) before normalization). Subsequently, the time variable is transformed to the desired duration of demagnetization. The magnetic field detected with the resulting attenuation function has the in 5 illustrated envelope 17b on.

Es ist zu erkennen, dass die Einhüllende 17b bei kleinen Zeiten t sehr viel schneller abfällt als die Einhüllende 15b, das heißt die Entmagnetisierung gerade bei geringen Entmagnetisierungsdauern effektiver erfolgt. Mit der Einhüllenden 17b werden reversible Bereiche der Magnetisierung in der Nähe der Sättigung mir großen Energieschritten durchlaufen (also mit einem starken Abfall des dritten Magnetfeldes). Irreversible Bereiche der Magnetisierung werden dagegen mit kleinen Energieschritten durchlaufen. insgesamt wird die für die Entmagnetisierung aufgewendete Energie effizienter eingesetzt. It can be seen that the envelope 17b at small times t falls much faster than the envelope 15b That is, the demagnetization takes place more effectively, especially at low demagnetization. With the envelope 17b reversible areas of magnetization near saturation will undergo large energy steps (ie, a large drop in the third magnetic field). Irreversible areas of magnetization, on the other hand, are traversed with small energy steps. Overall, the energy used for demagnetization is used more efficiently.

In einem Schritt 18 wird der Schalter 3 in die Schalterstellung b gebracht. In einem nächsten Schritt 19 wird die Entmagnetisierung unter Verwendung der neuen Einhüllenden 17b durchgeführt.In one step 18 becomes the switch 3 brought into the switch position b. In a next step 19 demagnetization is done using the new envelope 17b carried out.

In einem letzten Schritt 20 ist die Durchführung des Verfahrens beendet.In a last step 20 the execution of the procedure is completed.

In 6 sind zwei simulierte Kurven 21, 22 eines Entmagnetisierungsprozesses dargestellt.In 6 are two simulated curves 21 . 22 a demagnetization process shown.

Als Abzisse ist die Anzahl durchlaufender Perioden eines Entmagnetisierungsprozesses aufgetragen. Die Ordinaten werden von dem Betrag des Quotienten aus detektiertem Restfeld Br und Sättigungsfeldstärke Bs gebildet. Die Ordinatenachse ist logarithmisch skaliert.The number of consecutive periods of a demagnetization process is plotted as abscissa. The ordinates are formed by the amount of the quotient of detected residual field Br and saturation field strength Bs. The ordinate axis is scaled logarithmically.

Die Kurve 21 stellt die Entmagnetisierung mittels eines linear gedämpften Magnetfeldes dar (Stand der Technik). Die Kurve 22 stellt die Entmagnetisierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei gleichen Randbedingungen dar. Es ist zu erkennen, dass die Entmagnetisierung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bei gleicher Entmagnetisierungsdauer zu einer Entmagnetisierung führt, die um mehr als eine Zehnerpotenz niedriger liegt.The curve 21 represents the demagnetization by means of a linearly damped magnetic field (prior art). The curve 22 The demagnetization according to the method according to the invention represents the same boundary conditions. It can be seen that the demagnetization with the aid of the method according to the invention leads to demagnetization at the same demagnetization time, which is lower by more than one order of magnitude.

Bei der Simulation wurde ein Objekt aus Permalloy, eine Sättigungsfeldstärke Bs = 0,63 T, ein maximales Restfeld Br = 0,35, ein Magnetfeld H = 10 A/m für die Entmagnetisierung und eine Frequenz f = 10 Hz zugrunde gelegt.The simulation was based on an object made of permalloy, a saturation field strength Bs = 0.63 T, a maximum residual field Br = 0.35, a magnetic field H = 10 A / m for demagnetization and a frequency f = 10 Hz.

Claims (11)

Verfahren zum Entmagnetisieren eines Objektes (6) aus zumindest teilweise ferromagnetischem Material mit folgenden Schritten: (a) Erzeugen eines alternierenden, gedämpften ersten Magnetfeldes in einem (Teil-)Bereich des Objektes (6), (b) Detektieren des zeitlichen Verlaufs des zweiten Magnetfeldes, das von dem (Teil-)Bereich des Objektes (6) aufgrund der Einwirkung des ersten Magnetfeldes erzeugt wird, (c) Ermitteln einer initialen Magnetisierungskurve aus dem zeitlichen Verlauf eines zweiten Magnetfeldes; (d) Bestimmen einer Dämpfungsfunktion aus der initialen Magnetisierungskurve und (e) Erzeugen eines alternierenden, in Abhängigkeit gemäß der Dämpfungsfunktion gedämpften dritten Magnetfeldes in dem (Teil-)Bereich des Objektes.Method for demagnetizing an object ( 6 ) of at least partially ferromagnetic material, comprising the following steps: (a) generating an alternating, damped first magnetic field in a (partial) region of the object ( 6 ), (b) detecting the time course of the second magnetic field coming from the (partial) region of the Object ( 6 ) is generated due to the action of the first magnetic field, (c) determining an initial magnetization curve from the time course of a second magnetic field; (d) determining an attenuation function from the initial magnetization curve; and (e) generating an alternating third magnetic field attenuated in dependence on the attenuation function in the (partial) region of the object. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetfeld linear gedämpft erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the first magnetic field is generated linearly damped. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder dritte Magnetfeld periodisch erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or third magnetic field is generated periodically. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die initiale Magnetisierungskurve aus der Einhüllenden (15b) des zeitlichen Verlaufs des zweiten Magnetfeldes ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the initial magnetization curve from the envelope ( 15b ) of the time course of the second magnetic field is determined. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfunktion nach folgenden Schritten aus der initialen Magnetisierungskurve bestimmt wird: a) Normieren des Magnetfeldes auf den maximalen Magnetfeldwert Max(B(t)), b) Normieren der Zeit auf die maximale Zeit T = Max(t), c) Spiegeln der normierten initialen Magnetisierungskurve an der Geraden y(t) = –t/T + 1 und d) abschnittsweise Approximieren der nach Schritt c) erhaltenen gespiegelten, normierten initialen Magnetisierungskurve.A method according to claim 4, characterized in that the damping function is determined by the following steps from the initial magnetization curve: a) normalizing the magnetic field to the maximum magnetic field value Max (B (t)), b) normalizing the time to the maximum time T = Max (t), c) mirroring the normalized initial magnetization curve on the line y (t) = -t / T + 1 and d) partially approximating the mirrored, normalized initial magnetization curve obtained after step c). Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden (a) mit einer Magnetfeldquelle (5) zum Erzeugen eines ersten Magnetfeldes in einem (Teil-)Bereich des Objektes (6) und (b) einem Magnetfelddetektor (7) zum Detektieren des zeitlichen Verlaufs eines zweiten Magnetfeldes, das von dem (Teil-)Bereich des Objektes (6) aufgrund der Einwirkung des ersten Magnetfeldes erzeugt wird, gekennzeichnet durch (c) eine Recheneinheit (9), die eingerichtet ist, aus dem zeitlichen Verlauf des zweiten Magnetfeldes eine initiale Magnetisierungskurve zu ermitteln, aus der initialen Magnetisierungskurve eine Dämpfungsfunktion zu bestimmen und die Magnetfeldquelle in Abhängigkeit der Dämpfungsfunktion anzusteuern.Device for carrying out a method according to one of the above (a) with a magnetic field source ( 5 ) for generating a first magnetic field in a (partial) region of the object ( 6 ) and (b) a magnetic field detector ( 7 ) for detecting the time course of a second magnetic field, which of the (partial) area of the object ( 6 ) is generated due to the action of the first magnetic field, characterized by (c) an arithmetic unit ( 9 ), which is set up to determine an initial magnetization curve from the temporal course of the second magnetic field, to determine an attenuation function from the initial magnetization curve and to control the magnetic field source as a function of the attenuation function. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldquelle (5) mittels einer Spule realisiert ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the magnetic field source ( 5 ) is realized by means of a coil. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfelddetektor (7) mittels einer Spule, eines Hall-Sensors, eines Hall-Sensor-Arrays, eines Flux-Gate-Sensors, eines Flux-Gate-Arrays oder einem magnetoresistiven Sensorsystems realisiert ist.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the magnetic field detector ( 7 ) is realized by means of a coil, a Hall sensor, a Hall sensor array, a flux-gate sensor, a flux-gate array or a magnetoresistive sensor system. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldquelle (5) eine Stromquelle (4) umfasst, die durch die Recheneinheit (9) steuerbar ist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the magnetic field source ( 5 ) a power source ( 4 ) provided by the arithmetic unit ( 9 ) is controllable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Datenspeicher (2), der mit der Recheneinheit verbunden ist.Device according to one of claims 6 to 9, characterized by a data memory ( 2 ) connected to the arithmetic unit. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (2) mit dem Magnetfelddetektor verbunden ist.Apparatus according to claim 10, characterized in that the data memory ( 2 ) is connected to the magnetic field detector.
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