DE102017216985A1

DE102017216985A1 - Messplatz zur Bestimmung der Schirmdämpfung von potentiellen Abschirmprodukten

Info

Publication number: DE102017216985A1
Application number: DE102017216985.0A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Umbach; Patrick Eichholz; Thorsten Pietryga; Thomas Kebe
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) und deren Verwendung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) und ihre Verwendung.
Technischer Hintergrund
Die elektromagnetische Beeinflussung wird als die Einwirkung von elektromagnetischen Größen auf Stromkreise, Geräte, Systeme und Lebewesen beschrieben. Diese Beeinflussung kann eine reversible oder irreversible Beeinträchtigung bewirken, die zu einer nicht tolerierbaren Fehlfunktion von Geräten und Systemen führen kann. Eine elektromagnetische Beeinflussung liegt vor, wenn von einer Störquelle (Sender) elektromagnetische Energie über eine Kopplung zu einer Störsenke (Empfänger) gelangt und dort zu einer Funktionsminderung bis hin zu einer Zerstörung führt. Störquellen können als natürliche oder künstlich erzeugte Quelle zur absichtlichen oder unabsichtlichen Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, dynamischen oder statischen elektrischen und/oder dynamischen oder statischen magnetischen Feldern führen.
In der modernen Industrie, in der Energieversorgung und in der Automobilbranche nimmt die Anzahl von elektronischen Geräten, insbesondere auch mit steigenden Betriebsfrequenzen, stetig zu. Eine Beeinträchtigung der elektrischen Geräte untereinander lässt sich heute kaum noch durch räumliche Trennung oder konstruktive Änderungen erreichen, da der Trend ebenfalls immer weiter zu Miniaturisierung von Geräten und Bauelementen geht. Um eine elektromagnetische Verträglichkeit zwischen elektrischen Geräten oder Störquellen und der Umwelt sicherzustellen, werden darum üblicherweise elektromagnetische Abschirmungen als wirksame Gegenmaßnahme eingesetzt.
Typische Schirmmaterialien zur Behandlung statischer oder niederfrequenter magnetischer Felder sind in der Regel Eisenlegierungen, deren Haupteigenschaften eine möglichst hohe magnetische Permeabilität und Sättigungsflussdichte bei gleichzeitig geringer Koerzitivfeldstärke und Remanenzflussdichte sind.
Zur Bestimmung der Schirmdämpfung werden entsprechende Messsysteme eingesetzt. Eine Standardmethode zur Messung der Schirmdämpfung wird in IEEE Std 299-1997 offenbart. Gemäß der darin offenbarten Methode wird eine erste ringförmige Antenne mit einem Verstärker und einem Signalgenerator, der eine bestimmte Frequenz erzeugen kann, verbunden. In einem Abstand wird eine zweite ringförmige Antenne aufgestellt und mit einem Detektor verbunden. Die zu untersuchende Probe, insbesondere abschirmende Gehäuse mit Abmessungen von mehr als zwei Metern, wird zwischen die beiden ringförmigen Antennen eingebracht. Dieser Versuchsaufbau ist kompliziert und aufwendig. Des Weiteren muss bei jeder Messung einzeln beachtet werden, ob in der Umgebung störende Einflüsse vorliegen. Das in dieser Schrift beschriebene Verfahren eignet sich nicht zur Überprüfung von flachen Materialien.
Es besteht daher der Bedarf nach einem Messsystem und einem Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung, mit dem sich die Eigenschaften von potentiellen Abschirmmaterialien bezüglich ihrer Schirmwirkung gegenüber statischen oder insbesondere dynamischen magnetischen Feldern bestimmen lassen. Das Messsystem bzw. das Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung soll schnell, unkompliziert und verlässlich einsetzbar sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung von potentiellen Abschirmmaterialien, sowie eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, schnell und unkompliziert verlässliche Werte für die Schirmdämpfung zu erhalten.
Diese Aufgaben werden gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, mindestens umfassend die folgenden Schritte:

(A) Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität L1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung zu einem ersten Stromkreis verbunden ist,
(B) Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird,
(C) Einbringen einer Probe des potentiellen Abschirmproduktes in den Freiraum,
(D) Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz ν von 0,1 bis 1000 kHz durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1,
(E) Messen der Stromstärke I₁(ν) im ersten Stromkreis,
(F) Messen der Spannung U₂(ν) an der zweiten Spule S2,
(G) Bestimmen der Schirmdämpfung S(ν) aus dem Quotient der aus den ermittelten Werten bestimmten Feldstärken gemessen am Ort der Senke mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindliches abschirmendes Material.

Des Weiteren werden die erfindungsgemäßen Aufgaben gelöst durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, umfassend

- einen ersten Stromkreis mindestens enthaltend eine erste Spule S1, einen ersten Signalgenerator SG1 und eine Einrichtung zur Strommessung,
- eine zweite Spule S2 und eine Einrichtung zur Spannungsmessung und
- einen Freiraum zwischen den Spulen S1 und S2, der so ausgebildet ist, dass eine Probe eines potentiellen Abschirmproduktes in den Freiraum eingebracht werden kann, wobei die Spulen S1 und S2 auf der gleichen Rotationsachse liegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im Folgenden detailliert beschrieben.
Schritt (A):
Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität L1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung zu einem ersten Stromkreis verbunden ist.
Erfindungsgemäß wird zunächst eine Spule S1 mit einer Induktivität L1 bereitgestellt. Im Allgemeinen können alle dem Fachmann als geeignet erscheinenden Spulen eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Spule S1 entsprechende Spulen mit 1 bis 100, bevorzugt 15 bis 30 Wicklungen eingesetzt. Weiter bevorzugt liegen diese Wicklungen auf einem Ring aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, insbesondere Polyamid, vor. Der Durchmesser der Spule S1 beträgt dabei bevorzugt 60 bis 80 mm. Die Wicklung der Spule S1 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Draht, insbesondere einem Litzendraht aus Kupfer ausgeführt. Weiter bevorzugt ist der elektrisch leitfähige Draht an der Außenseite elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Kunststoffbeschichtung. Die Länge des Drahtes, aus dem die Wicklung der ersten Spule S1 aufgebaut ist, beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 3 bis 7 m.
Die Spule S1 weist eine Induktivität L1 von beispielsweise 4·10^-2 bis 1,5·10³ µH, bevorzugt 30 bis 60 µH, auf.
Die Spule S1 kann im Allgemeinen auf jede mögliche Art angeordnet sein. Bevorzugt ist die Spule S1 so angeordnet, dass die Wicklungsebene parallel zum Erdboden oder einer Tischplatte, auf der die Vorrichtung aufgebaut wird, ausgerichtet wird.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein erster Signalgenerator SG1 eingesetzt. Dieser Signalgenerator SG1 wird erfindungsgemäß dazu verwendet, in der ersten Spule S1 ein magnetisches Feld mit einer Frequenz ν (Messfrequenz) zu erzeugen. Erfindungsgemäß kann jeder dem Fachmann bekannte Signalgenerator eingesetzt werden, der dazu geeignet ist, eine entsprechende Frequenz zu erzeugen, beispielsweise ein „Virtual Bench“ der Fa. National Instruments.
Erfindungsgemäß wird durch den Signalgenerator SG1 eine Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz, bevorzugt bis zu 400 kHz, weiter bevorzugt bis zu 200 kHz, beispielsweise 0,1 kHz, 0,2 kHz, 0,5 kHz, 1,0 kHz, 2,0 kHz, 5,0 kHz, 10,0 kHz, 20,0 kHz, 50,0 kHz, 100,0 kHz oder 200 kHz, erzeugt.
Des Weiteren liegt in dem ersten Stromkreis eine Einrichtung zur Strommessung vor. Geeignete Einrichtungen zur Strommessung sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise eine Spannungsmessungen über einen Präzisionswiderstand oder eine Chauvin Arnoux Ma 200 Stromzange. Insbesondere bevorzugt wird ein Oszilloskop eingesetzt.
Erfindungsgemäß können in dem ersten Stromkreis weitere dem Fachmann bekannte Vorrichtungen vorliegen, beispielsweise Verstärker oder Kondensatoren zur Blindleistungskompensation.
Die im ersten Stromkreis vorhandenen Elemente, d.h. wenigstens erste Spule S1, erster Signalgenerator SG1, Einrichtung zur Strommessung und ggf. weitere Elemente sind bevorzugt in Reihe zu einem ersten Stromkreis verbunden.
Die elektrischen Verbindungen in dem ersten Stromkreis können im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten ausgeführt werden. Bevorzugt werden die elektrischen Verbindungen durch Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, ausgeführt.
Schritt (B):
Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird.
Erfindungsgemäß wird eine zweite Spule S2 mit einer Induktivität L2 bereitgestellt. Im Allgemeinen können alle dem Fachmann als geeignet erscheinende Spulen eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Spule S2 entsprechende Spulen mit 1 bis 400, bevorzugt 100 bis 200, Wicklungen eingesetzt. Weiter bevorzugt liegen diese Wicklungen auf einem Ring aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff aus Polyamid vor. Der Durchmesser der Spule S2 beträgt dabei bevorzugt 20 bis 40 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform wird erfindungsgemäß eine Spule eingesetzt, bei die Wicklungen um einen festen Kern, beispielsweise einen Ferritkern, gewickelt vorliegen. Die Wicklung der Spule S2 ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Draht, insbesondere einem Kupferdraht ausgeführt. Weiter bevorzugt ist der elektrisch leitfähige Draht an der Außenseite elektrisch isoliert, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Kunststoffbeschichtung. Die Länge des Drahtes, aus dem die Wicklung der ersten Spule S2 aufgebaut ist, beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 1 bis 2 m.
Die Spule S2 weist eine Induktivität L2 von beispielsweise 0,2 bis 9,0·10³ µH, bevorzugt 200 bis 800 µH, auf. Die Induktivität L2 der Spule S2 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass sich im zu messenden Frequenzbereich keine Resonanzen aufgrund der intrinsischen Kapazität der bevorzugt verwendeten BNC-Kabel ergeben.
Erfindungsgemäß wird die Spule S2 so angeordnet, dass die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird. Erfindungsgemäß bedeutet „auf der gleichen Rotationsachse“, dass die beiden Spulen räumlich so zueinander stehen, dass eine gemeinsame Achse jeweils durch die Mitten der ringförmig ausgebildeten Spulen geht. Weiter bevorzugt steht diese Achse senkrecht zum Erdboden bzw. zu einer Tischplatte etc., auf der die Vorrichtung aufgebaut ist. Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist, dass sich die Spule S1 über der Spule S2 befindet, wobei zwischen den beiden Spulen ein Freiraum ausgebildet, der so geschaffen ist, dass in ihn eine Probe des potentiell abschirmenden Materials eingebracht werden kann. Besonders beträgt der Abstand, d. h. der Freiraum, zwischen den Spulen S1 und S2 40 bis 60%, bevorzugt 45 bis 55%, beispielsweise 50%, des Durchmessers der Spule 1. Weiter bevorzugt weist der Freiraum eine Breite bzw. Höhe von 10 bis 60 mm auf.
Des Weiteren liegt in dem zweiten Stromkreis eine Einrichtung zur Spannungsmessung vor. Geeignete Einrichtungen zur Spannungsmessung sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise ein HAMEG HM022 Digital Oszilloskop.
In dem zweiten Stromkreis können weitere Elemente vorliegen, beispielsweise hochohmige Abschlusswiderstände.
Die im zweiten Stromkreis vorhandenen Elemente, d. h. wenigstens zweite Spule S2, hochohmiger Abschlusswiderstand und ggf. weitere Elemente sind bevorzugt in Reihe zu einem zweiten Stromkreis verbunden. Zur Spule S2 ist die Einrichtung zur Spannungsmessung bevorzugt parallel geschaltet.
Die elektrischen Verbindungen für die Spannungsmessung an Spule 2 können im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten ausgeführt werden. Bevorzugt werden die elektrischen Verbindungen durch Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, ausgeführt.
Erfindungsgemäß bevorzugt werden der erste Stromkreis und die Spannungsmessung an Spule S2 jeweils mittels abgeschirmter elektrischer Verbindungen, bevorzugt Kabelverbindungen, insbesondere geschirmte BNC-Verbindungen, gebildet.
Schritt (C):
Schritt (C) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Einbringen einer Probe des potentiellen Abschirmproduktes in den Freiraum.
Dieser Schritt (C) kann im Allgemeinen auf alle dem Fachmann bekannte Arten erfolgen. Das Einbringen kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Messung der Abschirmeigenschaften von flachen Materialien durchgeführt, d. h. die zu überprüfenden Materialien weisen im Vergleich zu ihrer Dicke eine wesentlich größere Ausdehnung bezüglich Länge und Breite auf. Bevorzugt weist die zu untersuchende Probe eine quadratische Grundfläche auf. Weiter bevorzugt weist die Kantenlänge dieses Quadrates wenigstens den doppelten Wert des Durchmessers der Spule 1 auf.
Erfindungsgemäß bevorzugt weist die Probe eine Dicke von 0,01 bis 6, bevorzugt 0,03 bis 4 mm, auf. Weiter bevorzugt ist das potentiell abschirmende Produkt ein Flachstahlprodukt, beispielsweise ein Warm- oder Kaltband bzw. daraus erhaltene Platinen.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die zu vermessende Probe zwischen den beiden Spulen für die Messung durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise durch eine entsprechende fest installierte Führung im Freiraum zwischen den beiden Spulen S1 und S2, fixiert wird.
Der Abstand der Probe zu den Spulen S1 und S2 beträgt dabei bevorzugt jeweils bis zu 40 mm.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die zu untersuchende Probe während der Messung geerdet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei die zu untersuchende Probe während der Messung geerdet ist.
Schritt (D):
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz ν von 0,1 bis 1000 kHz, bevorzugt maximal 400 kHz, besonders bevorzugt maximal 200 kHz, durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1.
Schritt (D) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt, nachdem die zu vermessende Probe in den Freiraum zwischen den beiden Spulen eingebracht worden ist.
Die in der Spule S1 generierte sinusförmige Spannung ist eine Wechselspannung mit einer Frequenz v von 0,1 bis 1000 kHz, siehe dazu auch Schritt (A) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorrichtungen und Verfahren, um eine entspreche sinusförmige Spannung entsprechender Frequenz zu generieren, sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise die „Virtual Bench“ der Fa. National Instruments. Die in Schritt (D) erzeugte Frequenz ν ist erfindungsgemäß eine so genannte Messfrequenz. Diese Messfrequenz wird in Spule S1 bei einer bestimmten Stromstärke I₁(ν) erzeugt. In der zweiten Spule S2 wird dann gemessen, welche Spannung U₂(ν) durch das entstehende magnetische Feld generiert wird. Durch einen mathematischen Vergleich dieser Werte in Anwesenheit der zu vermessenden Probe mit den Werten in Abwesenheit der Probe kann auf die Abschirmwirkung der Probe geschlossen werden.
Schritt (E):
Schritt (E) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Messen der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis.
Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise eine Spannungsmessungen über einen Präzisionswiderstand oder eine Chauvin Arnoux Ma 200 Stromzange. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Stromstärke I₁ ( ν) im ersten Stromkreis gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen S1 und S2 befindet. Die erhaltenen Messwerte können manuell vermerkt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die die Vorrichtung zur Messung der Stromstärke I₁(v) im ersten Stromkreis mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden, so dass die Speicherung und Verarbeitung der erhaltenen Daten elektronisch erfolgt.
Schritt (F):
Schritt (F) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Messen der Spannung U₂(ν) an Spule 2.
Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Spannung U₂(ν) an Spule 2 sind dem Fachmann an sich bekannt, beispielsweise ein HAMEG HM02022 Digital Osziloskop. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Spannung U₂(ν) an Spule 2 gemessen wird, während sich die zu vermessende Probe zwischen den Spulen S1 und S2 befindet. Die erhaltenen Messwerte können manuell vermerkt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die die Vorrichtung zur Messung der Spannung U₂(ν) an Spule 2 mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden, so dass die Speicherung und Verarbeitung der erhaltenen Daten elektronisch erfolgt.
Schritt (G):
Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bestimmen der Schirmdämpfung S(v) aus dem Quotient der aus den ermittelten Werten bestimmten Feldstärken gemessen am Ort der Senke mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindliches abschirmendes Material. Dazu können erfindungsgemäß die in den vorhergehenden Schritten ermittelten Werten nach dem Fachmann bekannten Verfahren in die entsprechenden Feldstärken umgerechnet werden.
Bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schirmdämpfung S(v) über die Gleichung der Formel (I) $\begin{matrix} (A) & S (ν) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (ν) U_{20} (ν)}{U_{2} (ν) I_{10} (ν)}) dB \end{matrix}$
bestimmt, wobei I₁₀(ν) der Strom im ersten Stromkreis und U₂₀(ν) die Spannung an der zweiten Spule S2, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind, bestimmt wird.
Schritt (G) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt mit Hilfe einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt. Verfahren und Vorrichtungen dazu sind dem Fachmann an sich bekannt.
Die Bestimmung von I₁₀(ν), d. h. Strom im ersten Stromkreis, und U₂₀(ν), d. h. Spannung an der zweiten Spule S2, erfolgt dabei jeweils wie in den Schritten (E) und (F) beschrieben, wobei im Unterschied keine Probe zwischen den Spulen S1 und S2 vorhanden ist.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelte Schirmdämpfung ist abhängig von der Art und Dicke der zu vermessenden Probe. Bevorzugt beträgt die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelte Schirmdämpfung S(ν) 0 bis 120 dB, jeweils bei einer entsprechenden Frequenz ν. Dabei bedeutet ein niedriger Wert, dass die zu vermessende Probe eine niedrige Schirmdämpfung aufweist. Ein hoher Wert bedeutet, dass die zu vermessende Probe eine hohe Schirmdämpfung aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, umfassend

Das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens Gesagte gilt entsprechend auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der erste Stromkreis und die Spannungsmessung an Spule 2 mittels abgeschirmter elektrischer Verbindungen, insbesondere BNC-Verbindungen, gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten. Das bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens Gesagte gilt entsprechend auch für die erfindungsgemäße Verwendung.
Figurenliste

1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung als nicht maßstabsgetreue Schemazeichnung. Ein entsprechender Messaufbau wird bevorzugt auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt.

In 1 bedeuten:

L1:: Spule 1
L2:: Spule 2
Z:: zu untersuchende Probe
I:: Strommessung
U:: Spannungsmessung
≈:: Signalgenerator

Beispiele
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde die Schirmdämpfung S(ν) verschiedener Materialien bei verschiedenen Messfrequenzen v bestimmt. Dabei wurden die folgenden Geräte eingesetzt:

Signalgenerator:	National Instruments Virtual Bench
Verstärker:	AE Techron 7224
Oszilloskop:	Hameg HMO 2022, parallel geschaltet zu Spule 2
Stromzange:	Chauvin Arnoux Ma200 in Stromkreis 1
Spule 1:	Anzahl der Wicklungen N = 25, Durchmesser d = 71 mm
Spule 2:	Anzahl der Wicklungen N = 100, Durchmesser d = 31 mm
Probengröße:	500×500 mm²
Abstand Spulen:	30 mm
Abstand Probe/Spulel	15 mm abzgl. Probendicke
Abstand Probe/Spule2	15 mm

Die Zusammensetzungen der zu vermessenden Materialien sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 1: Zusammensetzungen der zu untersuchenden Materialien, Rest Fe

Nr.	Gehalt [Gew.-%]
	C	Mn	Si	As	Al	B	Cr	Cu	N	Ni	Nb	Mo	P	S	Ti	V	Sn
1	0,12	0,60	0,50	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,10	0,045	0,30	-	-
2	0,002	0,13	0,02	0,002	0,025	0,0004	0,026	0,013	0,002	0,021	0,001	0,003	0,009	0,008	0,071	0,001	0,002
3	0,342	1,29	0,25	0,003	0,038	0,0024	0,11	0,036	0,0047	0,034	0,003	0,014	0,011	0,0007	0,035	0,004	0,002
4	0,232	1,19	0,23	0,002	0,032	0,0025	0,14	0,02	0,0035	0,02	0,001	0	0,017	0,001	0,034	0,003	0,005
5	0,232	1,19	0,23	0,002	0,032	0,0025	0,14	0,02	0,0035	0,02	0,001	0	0,017	0,001	0,034	0,003	0,005
6	0,059	1,72	0,59	0,003	0,031	0,0004	0,34	0,033	0,0069	0,024	0,003	0,007	0,015	0,0005	0,11	0,004	0,011
7	0,228	1,66	0,08	0,002	1,56	0,0007	0,02	0,01	0,0015	0,02	0,001	0	0,011	0,001	0,006	0,001	0,005
8	0,094	1,4	0,14	0,002	0,034	0,0004	0,01	0,01	0,0041	0,02	0,001	0,25	0,013	0,002	0,003	0,001	0,012
9	0,6	22,0	0,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Tabelle 2: Schirmdämpfung S(ν) bei verschiedenen Messfrequenzen v:

Nr.	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Probendicke [mm]	1,00	0,75	1,50	1,50	1,00	1,50	1,50	1,50	1,00

Messfrequenz ν [kHz]	S(ν) [dB]
0,1	11,11	16,44	13,16	12,37	8,11	9,70	9,72	11,08	0
0,2	13,33	17,33	13,93	13,03	8,25	10,14	10,02	11,61	0
0,5	19,99	19,98	16,27	15,02	8,68	11,44	10,9	13,18	0
1,0	25,61	24,91	20,61	19,01	10,01	14,41	13,01	16,61	0,21
2,0	31,96	32,33	27,93	25,73	12,83	18,53	16,46	22,33	0,86
5,0	50,99	46,98	43,18	39,78	19,88	30,89	26,79	34,38	2,79
10,0	70,51	62,81	60,71	55,88	28,11	44,61	38,51	48,31	5,85
20,0	88,43	83,63	84,23	78,13	40,13	56,16	49,71	68,03	8,74
50,0	92,49	97,84	95,96	95,73	63,17	90,79	83,29	90,02	17,39
100,0	92,81	96,33	95,41	98,37	93,28	90,91	91,61	91,24	23,31
200,0	90,33	101,05	99,8	100,6	99,1	89,03	89,23	94,67	29,33

Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung können vorteilhaft dazu eingesetzt werden, Materialien bezüglich ihrer abschirmenden Wirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung zu überprüfen.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(v) von potentiellen Abschirmprodukten, mindestens umfassend die folgenden Schritte: (A) Bereitstellen einer ersten Spule S1 mit einer ersten Induktivität L1, die mit einem ersten Signalgenerator SG1 und einer Einrichtung zur Strommessung zu einem ersten Stromkreis verbunden ist, (B) Bereitstellen einer zweiten Spule S2 mit einer zweiten Induktivität L2, die mit einer Einrichtung zur Spannungsmessung verbunden ist, wobei die Spulen S1 und S2 räumlich so zueinander angeordnet sind, dass sie auf der gleichen Rotationsachse liegen und zwischen ihnen ein Freiraum ausgebildet wird, (C) Einbringen einer Probe des potentiellen Abschirmproduktes in den Freiraum, (D) Generierung einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz ν von 0,1 bis 1000 kHz durch den ersten Signalgenerator SG 1 in der ersten Spule S1, (E) Messen der Stromstärke I₁(ν) im ersten Stromkreis, (F) Messen der Spannung U₂(ν) an der zweiten Spule S2, (G) Bestimmen der Schirmdämpfung S(ν) aus dem Quotient der aus den ermittelten Werten bestimmten Feldstärken gemessen am Ort der Senke mit bzw. ohne zwischen Senke und Quelle befindliches abschirmendes Material.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmdämpfung S(ν) über die Gleichung der Formel (I) $\begin{matrix} (H) & S (ν) = 20 \cdot {log}_{10} (\frac{I_{1} (ν) U_{20} (ν)}{U_{2} (ν) I_{10} (ν)}) dB \end{matrix}$
wobei I₁₀(ν) der Strom im ersten Stromkreis und U₂₀(ν) die Spannung an der zweiten Spule S2, jeweils ohne eingebrachte Probe, sind, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum eine Breite bzw. Höhe von 10 bis 60 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe eine Dicke von 0,01 bis 6 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das potentiell abschirmende Produkt ein Flachstahlprodukt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmdämpfung S(ν) 0 bis 120 dB beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu untersuchende Probe während der Messung geerdet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromkreis und die Spannungsmessung an Spule S2 jeweils mittels abgeschirmter elektrischer Verbindungen gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe eine Länge und Breite von jeweils 100 bis 1000 mm ausweist.
Vorrichtung zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(ν) von potentiellen Abschirmprodukten, umfassend - einen ersten Stromkreis mindestens enthaltend eine erste Spule S1, einen ersten Signalgenerator SG1 und eine Einrichtung zur Strommessung, - eine zweite Spule S2 und eine Einrichtung zur Spannungsmessung U₂(ν) und - einen Freiraum zwischen den Spulen S1 und S2, der so ausgebildet ist, dass eine Probe eines potentiellen Abschirmproduktes in den Freiraum eingebracht werden kann, wobei die Spulen S1 und S2 auf der gleichen Rotationsachse liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stromkreis und der zweite Stromkreis mittels abgeschirmter elektrischer Verbindungen gebildet werden.
Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 zur Bestimmung der Schirmdämpfung S(v) von potentiellen Abschirmprodukten.