Resonator für elektrische Schwingungen
D1(' 1:rtlll(Itilig beztellt sich :.111t einen Resonat(@r
für clektrisclic lcliwiliglitigcii, insbesondere für
clek-
tri,#che Filter.
Für viele Zwecke benötigt male Resonatoren mög-
lichst hoher Güte und beliebig wählharer Rcsonanz-
frecltien7,en. :\n Stelle von @cli\viligkreiseli oder Rcso-
natoren finit piezoelektrischen Kristallen ist es be-
kamit, magnetostriktive Schwinger als Resonatoren
zti verwenden. Das @requenzgch et der niagneto-
striktiven Schwinger ist jedoch begrenzt (Resonanz-
frequenz maimal einige 100 k1-1z).
Bei einem Rcsonator für elektrische Schwingungen
weist dieser erfindungsgemäß als resonanzfähige;
ßauclenicnt eine Spule mit einem Kern auf, der aus
einem Ferrit besteht, (las der Zusammensetzung
nach ein sogenannter Perininvarferrit ist.
Es ist an sich bekannt, Nickel-Zink-Kobalt-Ferrit
für Ultraschallschwinger infolge seiner piezomagne-
tischen Eigenschaften 7.t1 verwenden. Dieses Ferrit
ist kein Perininvarferrit. Es ist auch bekannt, diese
Fcrrite als piezoniagnetische Filterelemente zu ver-
wenden. Die Resonanzfrequenzen dieser Filter sind
durch die geometrischen Abmessungen der Ferrit-
körpcr bedingt und liegen daher verhältnismäßig
niedrig. Strukturbedingte magnetische Resonanzen
können bei diesen Filterelementen nicht ausgenutzt
werden, da die Resonanzstellen im Gegensatz zu den
Resonanzstellen von Perminvarferriten zu wenig
ausgeprägt sind.
Es ist auch bekannt, die Resonanzstellen von Ma-
gnesium-Aluminium-Alangan-Ferriten im Bereich
von einigen 1000NfHz für Filterzwecke zu ver-
wenden. Diese Resonanzstellen liegen für die Viel-
zahl der Anwendungszwecke zu hoch. Die Resonanz-
stellen der erfindungsgemäßen Ferrite liegen hingegen
in dem liätifig verwendeten 11-IHz-Bereich.
Ferrite mit einer Perminvar-Hystereseschleife sind
an sich bekannt; vorzugsweise sind es Ferrite mit
einem Kobaltgehalt von 5 #vfolprozelit und weniger
und einem Eisengehalt (gerechnet als Fe.@Ovon mehr
als 501folprozent.
Die Frequenzen der Eigenresonanzen dieser Kerne
liegen zwisclieli I und 14 MHz. Die Güte der Reso-
nanzen ist rund 1000.
Vorzugsweise trctcii die Pcsonatizeli dann auf,
wenn der Fcrritkcrn iti einem 'Magnetfeld getempert
wurde und wenn ini Betrieb der Kern sich in einem
magnetischen c,1eiclifeI-l lieliti(let oder renianent ina-
gtletillert ist.
:Äußere mechanische Einflüsse rufen praktisch keine
\'eriin(lertingen der Lage der -Resonanzfrequenzen
Hervor. Auch die Temperaturabhängigkeit ([er Reso-
nanzfrequenz, insbesondere hei kobalthaltigen Kernen,
ist gering.
Die Spulenwicklungen und gegebenenfalls auch die Zusatzwicklungen zur Erzeugung
eines Querfeldes können direkt. auf den Kern aufgebracht werden.Resonator for electrical vibrations D1 ('1: rtlll (Itilig notes: .111t a resonate (@r
for clektrisclic l cliwiliglitigcii, especially for clek-
tri, # che filters.
For many purposes, you may need resonators
extremely high quality and arbitrary responsiveness
frecltien7, en. : \ n Place of @cli \ viligkreiseli or Rcso-
finite piezoelectric crystals, it is
kamit, magnetostrictive oscillators as resonators
use zti. The @requenzgch et the niagneto-
strict oscillator is limited (resonance
frequency a few 100 k1-1z).
In the case of a resonator for electrical vibrations
exhibits this according to the invention as capable of resonance;
ßauclenicnt a coil with a core on which is made
consists of a ferrite (read the composition
according to a so-called perinovar ferrite.
It is known per se, nickel-zinc-cobalt ferrite
for ultrasonic transducers due to its piezomagnetic
Use table properties 7.t1. This ferrite
is not a perinovar ferrite. It is also known this
Fcrrite to be used as piezo-diagnostic filter elements
turn around. The resonance frequencies of these filters are
due to the geometric dimensions of the ferrite
body-related and are therefore proportionate
low. Structural magnetic resonances
cannot be used with these filter elements
because the resonance points are in contrast to the
There are too few resonance points of perminvar ferrites
are pronounced.
It is also known that the resonance points of Ma-
Magnesium-aluminum-alanganese ferrites in the area
of several 1000NfHz for filter purposes
turn around. These resonance points are for the
number of purposes too high. The resonance
places the ferrites according to the invention are on the other hand
in the 11 IHz range that is currently used.
Are ferrites with a perminvar hysteresis loop
known per se; preferably there are ferrites with
a cobalt content of 5 #vfolprozelit and less
and an iron content (calculated as Fe. @ Ovon more
than 501fol percent.
The frequencies of the natural resonances of these nuclei
lie between I and 14 MHz. The quality of the reso-
nanzen is around 1000.
Preferably the Pcsonatizeli then
when the ferrite is annealed in a magnetic field
was and when ini operation the core turns into a
magnetic c, 1eiclifeI-l lieliti (let or renianent ina-
is gtletillert.
: There are practically no external mechanical influences
\ 'eriin (learns the position of the resonance frequencies
Outstanding. The temperature dependence ([er Reso-
nance frequency, especially in cobalt-containing cores,
is low.
The coil windings and possibly also the additional windings for generating a transverse field can be used directly. be applied to the core.
In einem Ausführungsbeispiel war die Zusammensetzung des Ferrits Co"o2
iif n"oa Ni"z2 Fe2.2 0a' Es wurde ein Ringkern aus diesem 1Iaterial mit folgenden
Abmessungen verwendet: d" = 25 mm . . . ........ Außendurchmesser
dJ = 17 mm ......... . . Innendurchmesser h = 12 mm ........... Höhe
Die im folgenden beschriebenen Effekte beschränken sich jedoch nicht auf diesen
Stoff bzw. auf diese Ringform.In one exemplary embodiment, the composition of the ferrite was Co "o2" oa Ni "z2 Fe2.2 0a '. A toroidal core made of this material with the following dimensions was used: d" = 25 mm. . . ........ outside diameter dJ = 17 mm .......... . Inner diameter h = 12 mm ........... height The effects described below are not limited to this material or this ring shape.
Der Kern wurde zunächst bis Tiber seine Curietemperatur erhitzt, die
bei ungefähr 600° C liegt, und dann in einem Querfeld H von rund 1000 0e langsam
bis zur Zimmertemperatur abgekühlt. Der auf diese Weise vorbehandelte Kern zeigte
eine schmale zur TI-Achse liegende Hystereseschleife (Isopermschleife). Die Remanenz
betrug nur einen Bruchteil der Sättigung, wie Fig. 1 zeigt, wobei die Krafttlußdichte
B in Gauß angegeben ist.The core was first heated to its Curie temperature, the Tiber
is around 600 ° C, and then slowly in a cross-field H of around 1000 0e
cooled to room temperature. The core pretreated in this way showed
a narrow hysteresis loop (Isoperm loop) lying to the TI axis. The remanence
was only a fraction of the saturation, as shown in FIG. 1, with the flux density
B is given in Gauss.
Mißt ilian den Frequenzverlauf des Verlustfaktors taug b eines derart
vorbehandelten Perinltivar-Ferrits, so beobachtet man in eitieni bestimmten Frequenzgebiet
- in dein vorlicgen<len Fall zwischen 1 und 1-11IHz - eine große Auswahl von
Sltlgularltaten. Der \-'erltistfal<tor verläuft nicht monoton mit @lcr Frcqticnz
- wie nnrmalerwcise -, sondern zeigt viele aufeinanderfolgende Maxima und lfinima.If ilian measures the frequency curve of the loss factor, it is worth it
pretreated perinitivar ferrite is observed in a certain frequency range
- in your present case between 1 and 1-11IHz - a large selection of
Sltlgularltaten. The \ - 'erltistfal <tor does not run monotonically with @lcr Frcqticnz
- like nnrmalerwcise - but shows many successive maxima and lfinima.
Fig.2 zeigt die im Gebiet von 1,8 bis 2,021IHz beobachteten Einzelresonanzen.
Man erkennt ?3 einzelne Absorptionsstellen. Bei Annahme einer gleichmäßigen Verteilung
würden sich daraus im ganzen
Frcclut »zgelliet über 1000 Einzulresollanzell ergeben.
1'@cnlcrhe»s\VCrt ist ;tttl.'@cr der großen Zahl auch die
Mannigfaltigkeit bezüglich der Größe der Mr-
lmllttllg. Bei Nstimmt" Frc-que»zen steigt der \'er-
Iti.ti;tkt()i- bis auf Glas 15fache des Grundwertes :11l.
Eine genauere aufli,stnlg zeigt nun erst den für
einen Resonanzvmgwlg cliarakturi,tischen Kurve»-
Verlauf (Fig. 3). I)aß es sich \yirklich t1111 Resonanzen
handelt, wurde durch cinc Analyse der Frequenzab-
hängigkeit des Real- und des Ilnagh ärtwils der
Pernlcahilltät nachgewiesen. Die Halbwertsbruitc dci-
pinzc-Illen I,',csoilaiizkurven entspricht einer Frequenz-
änderung um rund 1 I100. Daraus crghn sich für die
einzelne Schm'ingung eine hcnlerkenswert hohe Güte
y011 ungefähr 1000.
Wie :ich experimentell ergab, stellen die Reso-
nanzen eine reine Ker»rigenschaft dar, denn sie sind
von Gier Nleßanord»ung vollkommen unabhängig.
Wesentlich für das Zustandekommen derselben ist je-
doch bei dem angeführte» Ausführungsbeispiel außer
der schon erwähnten Vorl>eha»dlung auch eine
i-ciiiauciitr .JXiifiiiagnetisiuamg (lcs Kerne: in der
Querrichtung, wie sie nach der Feldte»ll)cratur Voll
selbst gegeben ist.
Die Abhängigkeit einiger Resonanzen von der
Stärke der remanentenAitfmagiwtisierung des-Kernes
zeigt Fig. -1. Nach einer remaneliten Aufmagncti-
sicrung in einem Feld von 300 0c sind z. B. in
dieseln Frequenzgehiet noch keine Erhöhungen wahr-
nehnibar; nur die Güte des Kerns ist etwas abge-
siliil:cil. I,ei Anwendung stärkerer Felder jedoch
treten die Resonanzen mit wachsender Feldstärke
immer ci(:titlicllcr und zahlreicher hervor, wobei sich
die Resonanzfrequenzen nur unwcswltlich (< l oho) zu
11<illercii Werten verschieben.
Wird ntin der in einer für die Deutlichkeit der
Resonanzüberhöhungen günstigen Feldstärke (z. B.
TI"", r = 900 0c) rcnlanent aufrnag»utisiertc Thrn
einem dauernd Nvirkcilclcti Querfeld gleicher Orien-
tierung ausgesetzt, so stellt 111a11 eine Abhängigkeit
der l@csonanzkurvc» von der Feldstärke fest (Fig. 5).
Die durchgezeicl»lete T,urve in Fig. 5 -zeigt den Ver-
lauf der CIlci-Ii<illung mit zunehmenden Feld, wäh-
rend die ge,trichehc die dabei auftretende Freque»z-
vcrschicliu»g dar,tcllt, Vor dem endgültigen ihr-
der @cson<tnz kann man eine Fi-cdeiiz-
ändcrung um rund 2°/0o beobachten.
All Hand von chperimeilttlluii Untersuchungen
zeigte es sich, claß die Schwingungszentren im lern
örtlich verteilt sind.
Wesentlich ist, daß sich bei ein und denselben
Kern auch nach wiederholte» Querfeldglühungen, die
mit einer Erhitzung über den Curiepunkt verbunden
sind. immer das gleiche Spektrum ergibt und daß
die entsprechenden Schwingungszentren immer im
gleichen Kerngebiet festgestellt «erden können. Dar-
aus folgt, claß die Ursache, die zu den einzelnen
Resotlanzen führt, schon durch den kristallinen AM
il;:ti rles Kerns, wie c r flach der Sinterung gegeben ist,
1e',tge'Ie'gt \1-11-d.
1 )a, kmonanzphallornen konnte bei allen 11111L-1--
suchten Ni-Z»-T'crmi»var-I@crritc» beobachtet «erden.
l:, ist brich zu el-\l'ählletl. Jali da> hll:ittntllell
auch
Iwi IM= anderer geometrischer Formen als dci-
llicr gctlmlcr untersuchten Ringkerne auftritt. 111,
konnte z. B. auch bei st;illclleilförtillige11 und wiii-fel-
fell-llhgell Proben fe',tgestellt \\'er<lell, \ye1111 nur
alle'
N' orlledingwlgcil erfüllt waren.
Eine mechanische Dämpfung der Resonanzen 1m 11t11
unter besonderen Umständen zti erreichen. Eine Ein-
licttung des Kernes in Sand blieb vollkotnrren \yir-
kungslos. Erst 11c1 an\VCildung eines verhältnismäßig
starken Druckes (-- 500 kp,kin°-) auf das Gelhet des
Ringkernes, in dem das Schwingungszentrum fest-
gestellt \yurdc, kann rnan eine @#,'irkung beobachten:
Die Höhe der Rcsollailzktirve ist stark herabgesetzt.
Der Gegenversuch - Druck auf die gegenüber-
Iiegende Stelle des Ringes - bestätigt, claß eine Be-
dämpfung einer Schwingung im wesentlichen nur
durch Druck auf jenes Gebiet des Probekörpers,
welches (1a# Sch\vingungszentrurn enthält, erreicht
werden kann. Man sieht also, daß eine Bedampfung in
beiden Fiille» zwar möglich ist, aller es ist dabei bc-
merkenswcrt, daß äußere mechanische Einwirkungen
die Güte der hier beschriebenen Resonanzen weit
weniger hcei»ßussen als die Güte eines ül>licheii
inagnelostriktivcn Schwingers.
FIG. 2 shows the individual resonances observed in the region from 1.8 to 2.021IHz. You can see 3 individual absorption sites. Assuming an even distribution, this would result as a whole Frcclut »yielded over 1000 single target cells.
1 '@ cnlcrhe »s \ VCrt is; tttl.' @ Cr of the large number also the
Manifold with respect to the size of the
lmllttllg. If "Frc-que» zen is correct, the \ 'increase
Iti.ti; tkt () i- up to glass 15 times the basic value: 11l.
A more detailed list now only shows the for
a resonance vmgwlg cliarakturi, table curve »-
Course (Fig. 3). I) ate it really t1111 resonances
acts, was determined by cinc analysis of the frequency
dependence of the Real and Ilnagh aristocrats
Pernlcahilltät proven. The Halbwertsbruitc dci-
pinzc-Illen I, ', csoilaiizkurven corresponds to a frequency
change by around 1 I100. From this it can be seen for the
single smear a remarkably high quality
y011 about 1000.
How: I found experimentally, the reso-
they are a pure feature because they are
Completely independent of greed ordering.
Essential for the creation of this is each
but with the cited »embodiment except
the already mentioned prelude also one
i-ciiiauciitr .JXiifiiiagnetisiuamg (lcs nuclei: in the
Transverse direction, as it is according to the full field
itself is given .
The dependence of some resonances on the
Strength of the retentive activation of the core
Fig. -1 shows. After a remanelite business
Security in a field of 300 0c are e.g. Am
diesel frequency has not yet seen any increases
nehnibar; only the goodness of the core is somewhat
siliil: cil. I, however, when using stronger fields
the resonances occur with increasing field strength
always ci (: titlicllcr and more numerous, whereby
the resonance frequencies only increase insignificantly (<l oho)
11 <illercii values shift.
Will ntin the in one for the clarity of the
Resonance peaks favorable field strength (e.g.
TI "", r = 900 0c) flush-mounted threads
a constant cross-field of the same orientation
exposed, 111a11 represents a dependency
the l @ csonance curve is determined by the field strength (Fig. 5).
The marked T curve in Fig. 5 shows the
run of the CIlci-II <illion with increasing field, while
rend the ge, trichehc the occurring frequency »z-
before the final her-
the @cson <tnz can be a Fi-cdeiiz-
Observe a change of around 2 ° / 0o.
All hand of chperimeilttlluii investigations
It turned out that the centers of vibration in learning
are locally distributed.
It is essential that one and the same
Kern even after repeated »cross-field annealing, the
associated with heating above the Curie point
are. always results in the same spectrum and that
the corresponding centers of vibration always in
in the same core area. Dar-
from it follows that the cause which leads to the individual
Resotlanzen leads, even through the crystalline AM
il;: ti rles kernel, how cr flat is given to sintering,
1e ', tge'Ie'gt \ 1-11-d.
1) a, resonance ballons could be seen in all 11111L-1--
looked for Ni-Z "-T'crmi" var-I @ crritc "observed" ground.
l :, is to break el \ l'ählletl. Jali da> hll: ittntllell too
Iwi IM = other geometric shapes than dci-
llicr gctlmlcr examined toroid occurs. 111,
could z. B. also at st; illclleilförtillige11 and wiii-fel-
fell-llhgell samples fe ', tosed \\' er <lell, \ ye1111 only all '
N 'orlledingwlgcil were met.
A mechanical damping of the resonances 1m 11t11
achieve zti under special circumstances. A single
The core in sand remained completely potted \ yir-
unscrupulous. It was not until 11c1 that a proportion was formed
strong pressure (- 500 kp, kin ° -) on the gelhet des
Toroidal core in which the center of vibration is fixed
put \ yurdc, can now see an effect:
The height of the Rcsollailzktirve is greatly reduced.
The counter-attempt - pressure on the opposite
Position of the ring - confirms that a
damping of an oscillation essentially only
by applying pressure to that area of the specimen,
which contains (1a # vibration center
can be. So you can see that steaming in
both cases is possible, everything is
It is noteworthy that external mechanical influences
the quality of the resonances described here far
to feel less than the goodness of a li'licheii
inagnelostrictive oscillator.