DE1186538B - Magnetfeldstabilisator - Google Patents

Magnetfeldstabilisator

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DE1186538B
DE1186538B DET13842A DET0013842A DE1186538B DE 1186538 B DE1186538 B DE 1186538B DE T13842 A DET13842 A DE T13842A DE T0013842 A DET0013842 A DE T0013842A DE 1186538 B DE1186538 B DE 1186538B
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Hans Primas
Dr Hans H Guenthart
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Trueb Taeuber & Co A G
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F7/00Regulating magnetic variables

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Description

  • Magnetfeldstabilisator Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetfeldstabilisator, bei welchem Schwankungen des Magnetfeldes über eine Meßspule, einen Verstärker und einen Integrator in einer Korrekturspule einen Strom erzeugen, der zum Ausgleich der Schwankungen dient.
  • Zeitlich stabile Magnetfelder werden heute in mannigfachen Apparaturen verlangt, seien es Magnetfelder zur Ablenkung von geladenen Partikeln im Vakuum oder in festen Körpern (Hall-Effekt), seien es solche zur Messung von quantenhaften Effekten der magnetischen Polarisation von Molekülen, Atomen und Atomkernen oder irgendwelchen anderen vom magnetischen Feld abhängigen Effekten.
  • Die auftretenden zeitlichen Schwankungen eines Magnetfeldes haben sehr verschiedene Ursachen, welche nach inneren und äußeren Störungen unterschieden werden können.
  • Als innere Störung kommen in Betracht: a) Bei Elektromagneten ungenügende Konstanz des Erregerstromes. Zwar sind sehr gute Stabilisiergeräte bekannt, welche den Erregerstrom auf etwa 1 : 10' konstant halten. Die Anforderungen an die zeitliche Konstanz des Magnetfeldes sind jedoch oft größer.
  • b) Bei Permanentmagneten, welche keinen Erregerstrom benötigen, rührt die innere Störung vom Temperaturkoeffizienten des Magnetmaterials her. Leider liegen gerade die Temperaturkoeffizienten der Materialien mit hoher Koerzitivkraft sehr hoch, nämlich bei etwa 10-4 pro Grad Celsius.
  • Im Gegensatz zu diesen Störungen, weiche im Magneten selbst oder in seiner Speisung die Ursache haben, werden die äußeren Störungen von irgendeiner externen Quelle erzeugt und haben mit dem Magneten selbst nichts zu schaffen. Bei der zunehmendenElektrifizierung aller möglichen Einrichtungen nehmen diese Störungen einen immer größeren Umfang an, und man kann bereits Werte der Verseuchung angeben, mit welchen gerechnet werden muß, wenn ein Apparat für die Aufstellung an einem beliebigen, nicht von außerordentlichen Magnetfeldern verseuchten Platz vorgesehen werden soll. Da sich die Aufstellungsorte meist innerhalb von Städten oder doch innerhalb von größeren Betrieben befinden, muß erfahrungsgemäß mit allgemeinen Störfeldern von der Größenordnung 10 Milligauß gerechnet werden, und zwar in verschiedenen Frequenzbereichen, nämlich meist für sehr tiefe Frequenzen 162/3, 50 oder 60 Hz. Höhere Frequenzen kommen relativ selten vor und sind je höher desto ungefährlicher, da sie immer leichter abzuschirmen sind. Auch die 50- bzw. 60-Hz-Störfrequenzen sind in den meisten Fällen schon ungefährlich, da der Luftspalt zwischen den Magnetpolschuhen durch die Eisenmassen der Polschuhe für diese Frequenzen schon sehr gut abgeschirmt ist. Man wird deshalb im allgemeinen darauf verzichten können, den Magnetfeldstabilisator bis zu diesen Frequenzen auszubilden, dagegen werden 162/3 Hz nur noch teilweise abgeschirmt, so daß an dieser Stelle eine gewisse Empfindlichkeit des Stabilisators noch erwünscht ist.
  • Aus dieser Zusammenstellung der gewöhnlichsten Störquellen ist ersichtlich, daß der Bereich eines Magnetfeldstabilisators sich von den kleinsten Frequenzen bis über 162/3 Hz erstrecken sollte.
  • Als Beispiel für die Genauigkeit der notwendigen Stabilisierung sei ein Magnetfeld genommen, welches für hochauflösende Kerninduktionsspektrometer verwendet wird. Solche Felder liegen meist in der Größenordnung von 5000 bis 10000 Gauß. Als hochauflösend gelten Spektrometer mit einer Auflösung von 1 : 10'". Da das Magnetfeld linear in die Auflösung eingeht, muß also beispielsweise ein Magnetfeld von 5000 Gauß auf 50u Gauß konstant gehalten werden, um die verlangte Auflösung zu gestatten. Verglichen mit den 10 Milligauß normaler äußerer Feldstörungen, wird also eine Herabsetzung der Störungen um den Faktor 200 bei tiefen Frequenzen verlangt. Da dies jedoch der Mittelwert ist, ist zur Elimination der Maximalamplituden der Störung zweckmäßig ein etwa fünfmal größerer Faktor zu wählen, so daß also die Störamplituden um etwa den Faktor 1000 oder um 60 db heruntergesetzt werden müssen. Dies genügt dann offenbar auch für die inneren Störungen bei einem Elektromagneten, dessen Speisestrom schon auf gegen 1 : 10° vorstabilisiert ist.
  • Aber auch für den Permanentmagneten genügt diese Empfindlichkeit des Magnetfeldstabilisators. In einem nicht gerade der Sonne ausgesetzten Zimmer kann man einen Temperaturstoß von 5 ° CAmplitude als Maximum annehmen. Hat der Magnet eine Zeitkonstante von 104 Sekunden, so wird die Feldänderung bei 5000 Gauß und 2 - 10-4 Temperaturkoeffizient pro Grad etwa 250a Gauß pro Sekunde. Mit 60 db Stabilisation erreicht man eine Herabsetzung der Feldänderung auf 15#t Gauß pro Minute, was als Maximalstörung erträglich ist. Bei einer Thermostatierung der Zimmertemperatur wird diese Störung noch weiter heruntergesetzt.
  • Es wäre also ein Magnetfeldstabilisator erwünscht, mit welchem eine Herabsetzung von Magnetfeldschwankungen um 60 db erzielt wird, und zwar in einem Frequenzbereich von gegen Null bis über 16s/$ Hz, wobei gegen letztere Frequenz hin schon ein wesentlicher Abfall der Empfindlichkeit erlaubt ist.
  • Es ist ein Magnetfeldstabilisator bekannt, bei welchem Schwankungen des Magnetfeldes über eine Meßspule, einen Verstärker und einen Integrator in einer Korrekturspule einen Strom erzeugen, der zum Ausgleich der Schwankungen dient.
  • Mit einem solchen Stabilisator lassen sich die oben erläuterten Anforderungen jedoch nicht erfüllen, wie nun an Hand von F i g. 1 näher erläutert werden soll.
  • Die Teile A GJ und B von F i g. 1 zeigen schematisch einen bekannten Magnetfeldstabilisator der oben erwähnten Art. Dabei sind A die Meßspule, G ein Galvanometerverstärker, J der Integrator und B die Korrekturspule, welche die mit der Meßspule A festgestellten Schwankungen des Magnetfeldes H ausgleicht.
  • Die Funktion der genannten Teile des Magnetfeldstabilisators ist die folgende: Das Feld H ist zeitlichen Schwankungen unterworfen und also eine Zeitfunktion H = H (t). Eine Feldänderung dH erzeugt an der Spule A eine Spannung: Diese Spannung wird im Galvanometerverstärker G verstärkt auf die Spannung EG (t) = VG - EA (t), (2) wo VG die Spannungsverstärkung des Verstärkers G bedeutet.
  • Die Spannung EG (t) wird im Integrator J integriert, wobei der Integrator den Strom IB anxdie Korrekturspule B abgibt: IB(t). = Wj f EG(t) d t . (3) Dieser Strom in der Spule B erzeugt das Korrekturfeld ' Ha(t) = kg - IR(t) - (4) Demgemäß ist HB (t)=kB-Wi-Vc-kA-H(t), (5) d. h., das Korrekturfeld ist dem von der Zeit abhängigen Teil des Magnetfeldes proportional. Die Richtung wird natürlich so gewählt, daß Ha (t) antiparallel zu H (t) ist, d. h., daß H (t) kompensiert wird, so daß also das resultierende Feld zeitlich stabil ist. Wird die ganze Gegenkopplung k=kB-Wi-VG-kA=1000 gesetzt, so ist damit eine der gestellten Bedingungen erreicht, nämlich die Herabsetzung der Schwankungen um 60 db oder mehr.
  • Bei dem bekannten Magnetfeldstabilisator wird der Integrator so realisiert, daß seiner Übertragungsfunktion ß die Frequenzabhängigkeit gegeben wird. Dies sei kurz an Hand der Fouriertransformation begründet.
  • Die Fouriertransformation lautet: wo F(t) eine beliebige Funktion der Zeit t und f(o) die Fouriertransformierte von F(t) ist. Die Fouriertransformierte ist eine Funktion der Kreisfrequenz m. Es seien nun F [I$ (t) - !B «o) und die Fouriertransformierten von 1B und EA, dann heißt die Fouriertransformation von Gleichung (3) I$ (0) = ß (a) ' eG(w).
  • Setzt man darin so entspricht dies nach Gleichung (7) einer Integration der Variablen EG(t) über die Zeit, also genau der Forderung von Gleichung (3).
  • Die Übertragungsfunktion des Integrators muß also sein: Diese bekannte Methode der Feldstabilisation genügt jedoch der oben gestellten Bedingung, nämlich daß die Stabilisierung bis zu einer Frequenz von etwa 16$/, Hz wirksam sein soll, nicht, und zwar aus zwei Gründen. Einerseits sollen möglichst langsame Feldänderungen (Temperaturkoeffizient) kompensiert werden können, d. h., der Integrator J muß als Motorintegrator ausgebildet werden. Der Integrationsmotor hat aber eine beschränkte Tourenzahl und vermag rascheren Schwankungen nicht zu folgen. Andererseits ist es nicht möglich, den Verstärkungsfaktor VG des Galvanometerverstärkers frequenzunabhängig zu machen, was bei der oben geschilderten Integrationsmethode vorausgesetzt ist. Das heißt, daß bei der normalen Realisierung mit Motorintegrator die Beziehung (9) nur für kleine Frequenzen c,):5 c,):5 co, erfüllt ist, wo % eine Konstante des Servointegrators ist, welche auf die endliche Geschwindigkeit des Motorintegrators zurückzuführen ist. co, soll im folgenden als die Frequenz gelten, bis zu welcher die Gleichung (9) ohne störende Abweichung durch den Integrator J erfüllt ist. Diese Frequenz liegt in jedem Fall wesentlich unterhalb der verlangten 162/3 Hz.
  • Um eine Erfüllung der obigen Bedingung zu ermöglichen, zeichnet sich der Magnetfeldstabilisator gemäß der Erfindung nun dadurch aus, daß er mindestens eine weitere Korrekturspule aufweist, welche vom Verstärker aus über ein Korrekturglied gespeist wird, und daß der Verstärker den Verstärkungsfaktor der Integrator die Stromverstärkung und das Korrekturglied die Stromverstärkung WK besitzt, wobei Vo, Wj und WK die Konstanten sind, i die imaginäre Einheit, c) die Kreisfrequenz und -c eine geeignet gewählte Zeitkonstante ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der F i g. 1 dargestellt, wobei das Korrekturglied mit K und die weitere Korrekturspule mit C bezeichnet sind. Die übrigen Figuren der Zeichnung zeigen in F i g. 2 ein ausführlicheres Schema des Stabilisators nach F i g. 1, in welchem insbesondere der Aufbau des Galvanometerverstärkers und des Integrators näher gezeigt sind; F i g. 3 und 4 Einzelheiten der Schaltung nach F i g. 2, F i g. 5 eine Schaltung, die zeigt, wie der Magnetfeldstabilisator nach F i g. 1 zur Lösung besonderer Aufgaben betrieben werden kann, und F i g. 6 die mit diesem Stabilisator erzielte Stabilisierung in Funktion der Frequenz.
  • Um den Frequenzbereich im geforderten Ausmaß auszudehnen, wird der Stabilisator nach F i g. 1 folgendermaßen ausgelegt: Es wird eine Frequenz ,wo vorgegeben, bis zu welcher der Motorintegrator J nach Gleichung (9) funktioniert. Dieser vorgegebenen Frequenz entspricht eine Zeitkonstante Der Galvanometerverstärker wird nun so konstruiert, daß er eine frequenzabhängige Verstärkung liefert. Für Frequenzen mit ist dieser Verstärker also ebenfalls ein Integrator. Der Motorintegrator J wird nun mit der Stromverstärkung ausgeführt und der Ausgangsstrom des Integrators in die Spule B gegeben, welche das Feld HB = KB - J$ erzeugt (vgl. F i g. 1). In den Gleichungen (10) bzw. (11) sind V, und Wj Konstanten, also frequenzunabhängig. Gemäß F i g. 1 wird weiter ein Korrekturglied K beigefügt mit der frequenzunabhängigen Stromverstärkung ßK --- WK, (12) Dieses führt auf die Korrekturspule C und erzeugt dort ein Feld Hc(t), welches proportional dem Spulenstrom Ic ist: Hc(t) = kc - Ic(t) = kc - WK # EG(t). (13) Um die ganze Funktion des so konstruierten Magnetfeldstabilisators verstehen zu können, greift man nochmals auf die Fouriertransformierten zurück und schreibt FLHB(t)l = hB(a), (14) F[Hc(t)l = hc(a).
  • Nun wird hc(co) = kc - WK - eG(a) (15) und nach (5) und (11) hB(co) = kB - iB(0) = kB - ßi(0) -eB(o), (16) nach (2) und (10) wird so daß das ganze Korrekturfeld wird. Setzt man einfachheitshalber kC ' WK = kB ' Wa ' z = W, was durch Anpassung der k oder der W erreicht wird, so wird Damit ist eine über einen größeren Frequenzbereich erstreckte Integration erreicht, was durch Rücktransformation von (20) in die Zeitfunktion deutlich wird: Es ist ersichtlich, daß durch die frequenzabhängige Verstärkung des Galvanometerverstärkers, durch die Stromverbindung des Motorintegrators J, durch die konstante Stromverstärkung WK des Korrekturgliedes K und durch die Anpassung von W, und WK der Verstärkungsfaktor des ganzen Stabilisators über den ganzen vorgeschriebenen Frequenzbereich proportional wird. Durch geeignete Wahl von z kann der Integrationsfehler beliebig klein gemacht werden. Der gesamte Verstärkungsfaktor beträgt bei tiefen Frequenzen 60 db oder mehr und fällt gegen höhere Frequenzen in der Weise ab, daß er bei 16a/3 Hz noch mindestens 10 db beträgt, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist.
  • Ein etwas detaillierteres Blockschema des Magnetfeldstabilisators nach F i g. 1 ist in F i g. 2 gezeigt. Die Spulen A, B, C sollen beispielsweise auf den Polschuhen eines Elektro- oder Permanentmagneten sitzen, dessen Feld im Luftspalt stabilisiert werden soll. Die an der Spule A erzeugte Spannung, weiche der Feldänderung proportional ist, wird auf die Klemmen eines Spiegelgalvanometers 1 mit großer Spannungsempfindlichkeit geführt. Die Schwankungen des Lichtzeigers dieses Galvanometers werden von einer Doppeiphotozelle mit anschließendem Verstärker 2 aufgenommen und je nach dem Ausschlag als positive oder negative Spannungsabweichung verstärkt. Die verstärkte Spannung wird auf einen Gleichstromverstärker 4 gegeben, und zwar über ein Netzwerk 3 aas RC-G hedern, welches verhindert, daß der ganze Galvanometerverstärkcx G schwingt. Damit das Galvanometer bei plötzlichen Änderungen des Feldes nicht aus dem Regelbereich hinausschwingt, ist eventuell eine Gegenkopplung 5 notwendig. Um nun dem ganzen Gaivanometerversiärker den Versfärkungsfaktor zu geben, ist ein über den ganzen Verstärker rückkoppelndes Netzwerk 6 beigefügt. Eine Schaltung für das Netzwerk 6 ist beispielsweise in F i g. 3 aufgezeichnet. Die Widerstände R1 bis R4 und die Kondensatoren C1 und Ca sind so zu wählen, daß, unter Berücksichtigung des Widerstandes RA der Spule A, der Verstärkungsfaktor Va und die Zeitkonstante i resultieren, welche ,gemäß den oben dargelegten Vorschriften zu wählen ist. Im weiteren muß das Netzwerk natürlich so disioniert sein, daß der Verstärker nicht schwingt, d. h., für höhere Frequenzen muß derVerstärkungsfaktor stärker abnehmen als Vom Galvanometerverstärker wird die Spannung einerseits dem Integrator J und andererseits dem Korrekturglied K zugeführt. Um dem Integrationsmotor 12 die Spannung mit der benötigten Frequenz zuführen zu können, wird diese in einem Zerhacker und Verstärker 7 in eine Wechselspannung verwandelt. Die verstärkte Spannung wird durch eine weiter unten beschriebene Additionsstufe S und eine Stufe zur Phasenschiebung und Verzögerung 9 sowie durch eine später erläuterte Rückstellautomatik 10 einem Leistungsverstärker Il zugeführt, welcher die Steuerspannung für den Integrationsmotor 12 liefert. Dieser Integrationsmotor 12 trägt auf seiner Achse einen Tachometergenerator 15, eine Nockenwelle 13 für die Rückstellautomatik 10 und ein Potentiometer 14. Der Tachometergeuerator 13 liefert eine Wechselspannung, welche als Gegenkopplung über einen Phasenschieber 16 auf die Additionsstufe 8 wirkt. Diese Stufe addiert in bekannter Weise die Gegenkopplungsspannung zur Signalspannung, woaurch erreicht wird, daß die Drehzahl des Integrationsmotors sehr gut proportional der Signalspannung und somit die verlangte Integrationscharakteristik erreicht wird. Während aber der Phasenschieber 16 nur die Aufgabe hat, die Phase der Gegenkopplungsspannung mit derjenigen der Zerhackerspannung in Übereinstimmung zu bringen, ist für die Vermeidung von Schwingungen des Integrators bei starker Gegenkopplung noch eine Verzögerung zwischen Signal und Gegenkopplung notwendig. Die Stufe 9 enthält daher Verzögerungsmittel, deren Prinzipschaltung in F i g. 4 wiedergegeben ist. Da die Verzögerung ein Vielfaches der Periode der Zerhackerfrequenz beträgt, wird die herangeführte Spannung durch eine Seite eines geerdeten Zerhackers Z gleichgerichtet; durch ein RC-Glied wird die gleichgerichtete Spannung verzögert und gleich wieder durch die andere Seite des Zerhackers Z zerhackt. Damit die Gleichrichtung gelingt, müssen vor den Verzögerungsmitteln noch nicht dargestellte Phasenschiebermittel bekannter Art in die Stufe 9 eingebaut werden.
  • Das durch die Achse des Integrationsmotors betätigte Potentiometer 14, dem eine konstante Stromquelle beigegeben ist, gibt den von ihm abgegriffenen Strom auf die Spule B. Dieser Strom gibt die gewünschte Korrektur der Magnetfeldänderungen für langsame Schwankungen. Ist das Potentiometa 14 an einem seiner Enden angelangt, was den Stabilisator funktionsunfähig machen würde, so wird durch eine von der Nockenwelle 13 betätigte Rückstellautomatik 10 zunächst die Funktion des Integrators unterbrochen, dann das Potentiometer 14 automatisch in seine Mittellage zurückgedreht und schließlich der Integrator wieder eingeschaltet.
  • Diese Funktionsunterbrechung ist gegenüber der Zeitkonstanten e so kurzzeitig, daß keine wesentliche Störung im Betrieb des zu stabilisierenden Magnetfeldes auftritt, da in dieser Zeit die Integration von der integrierenden Übertragungsfunktion des Verstärkers G übernommen wird.
  • Im Korrekturglied K wird die Ausgangsspannung des Galvanometerverstärkers G in einen dazu proportionalen Strom durch die Spule C verwandelt, wozu das Korrekturglied K je nach der Höhe des Verstärkungsfaktors WK auf bekannte Weise durch eine Röhrenschaltung oder auch nur durch Widerstände realisiert werden kann, also durch eine rein elektrische Schaltung ohne mechanisch bewegte Teile.
  • Bei der Anwendung eines solchen Magnetfeldstabilisators können noch einige Anforderungen dazukommen. Zur Aufnahme von Kerninduktionsspektren ist beispielsweise eine Feldmodulation notwendig, um bei fester Frequenz des Senders das Resonanzsignal aufzusuchen. Die Feldmodulation kann irgendeiner Funktion folgen, sei es in Form einer Sinusfunktion, einer Dreiecks- oder Sägezahnfunktion. Wird diese Modulation in der Weise erzeugt, daß durch eine weitere Spule ein entsprechender Strom gesandt wird, so wird der Magnedeldstabilisator die gewünschte Feldänderung auskompensieren und annullieren. Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung dieses Mangels besteht darin, die zeitliche Ableitung der Feldmodulationsfunktion als Spannung auf den Eingang des Galvanometers zu geben. Der Magnetfeldverstärker wird darauf so reagieren, als wenn er das diese Spannung erzeugende Feld kompensieren müßte: er wird die integrierte Funktion als Strom in die Korrekturspulen B + C senden. Damit ist die gewünschte Modulation erreicht. Der Nachteil dieser Art von Modulationserzeugung besteht jedoch darin, daß das Galvanometer ständig in Bewegung und an den Umkehrpunkten nicht mehr für volle Ausschläge bereit ist. Es wird also dadurch der dynamische Aussteuerungsbereich des Magnetfeldstabilisators verringert.
  • Die Erfindung betrifft nun auch ein Verfahren zur Anwendung des erfindungsgemäßen Magnetfeldstabilisators bei Modulation des Magnetfeldes, durch welches dieser Nachteil vermieden werden kann. Dasselbe zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß ein der Modulationsfunktion entsprechender Strom einer weiteren, das Magnetfeld beeinflussenden Spule zugeführt, mittels einer Differenziereinrichtung eine der zeitlichen Ableitung dieser Funktion entsprechende Spannung gebildet und diese Spannung an den Eingang des Verstärkers des Magnetfeldstabilisators gelegt wird.
  • Bei richtigem Abgleich der Amplituden wird so eine Feldmodulation erzeugt, ohne daß das Galvanometer sich bewegt und ohne daß der Magnetfeldstabilisator belastet wird.
  • Die hierzu erforderliche Anordnung ist beispielsweise in F i g. 5 dargestellt. Von einem Generator S, welcher die Modulationsspannung in gewünschter Form abgibt, wird die Spule D gespeist. Dieselbe Spannung wird über ein RC-Differenzierglied Ds mit passender Amplitude auf den Eingang des Galvanometerverstärkers G des Magnetfeldstabilisators M gegeben.
  • In F i g. 5 ist überdies noch dargestellt, wie man das Magnetfeld stufenweise verändern kann. Mit B' ist eine Gleichstromquelle dargestellt, die einer weiteren, das Magnetfeld H beeinflussenden Spule E einen stufenweise einstellbaren Gleichstrom liefert.
  • Der Ausgang dieser Stromquelle B ist über ein Differenzierglied DB mit dem Eingang des Verstärkers G verbunden. Beim Umschalten von einer Gleichstromstufe auf die andere liefert das Differenzierglied DB einen Spannungsstoß, welcher den von der Meßspule A kommenden Spannungsstoß gerade aufhebt, so daß der Verstärker G unbeeinflußt bleibt. In diesem Falle ist die Modulationsfunktion des Feldes eine Treppenkurve, wobei die Zeitpunkte, in welchen die einzelnen Stufen aufeinanderfolgen, willkürlich wählbar sind.
  • Für sehr langsame lineare Modulation kann eine von einer Spannungsquelle L gelieferte, wählbare, konstante Spannung auf den Eingang des Verstärkers G des Magnetfeldstabilisators M gegeben werden. Dieser bewirkt dann die langsame lineare Feldmodulation, wobei infolge der zeitlichen Integration der konstanten Spannung die Spannung vor Erreichen der Endstellung des Potentiometers 14 umgepolt wird, so daß dieselbe Modulation in der anderen Richtung erfolgt.
  • Jede der Spulen ABCDE kann natürlich aus mehreren in Serie oder parallel geschalteten Teilspulen bestehen. Andererseits ist es ebenfalls möglich, durch geeignete Ankopplung gewisse Spulen für verschiedene Zwecke zu verwenden, so daß die Zahl der Spulen reduziert werden kann.
  • Der gemessene Frequenzgang der Gesamtstabilisierung eines gemäß F i g. 1 bis 4 gebauten Magnetfeldstabilisators ist in F i g. 6 aufgetragen. Die Ordinate S zeigt den Faktor in db, um welchen eine Feldabweichung bei einer bestimmten Frequenz geschwächt wird. Die gemessene Kurve zeigt, daß der gebaute Magnetfeldstabilisator den gestellten Anforderungen entspricht, nämlich Verstärkungsfaktor __> 60 db bei tiefen Frequenzen (< 1/1o Hz) und noch >__ 10 db bei 162/3 Hz.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Magnetfeldstabilisator, bei welchem Schwankungen des Magnetfeldes über eine Meßspule, einen Verstärker und einen Integrator in einer Korrekturspule einen Strom erzeugen, der zum Ausgleich der Schwankungen dient, d a d u r c h gekennzeichnet, daß er mindestens eine weitere Korrekturspule (C) aufweist, welche vom Verstärker (G) aus über ein Korrekturglied (K) gespeist wird, und daß der Verstärker (G) den Verstärkungsfaktor derIntegrator(J)dieStromverstärkung und das Korrekturglieddie Stromverstärkung WK besitzt.
  2. 2. Magnetfeldstabilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (J) einen Integrationsmotor (12) aufweist, der mechanisch ein Potentiometer (14) und eine Rückstellautomatik (10) steuert.
  3. 3. Magnetfeldstabilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Rückstellautomatik (10) die Funktion des Integrators(J) unterbricht, wenn das Potentiometer (14) an einem seiner Enden angelangt ist, das Potentiometer (14) in seine Mittellage zurückdreht und den Integrator (J) wieder einschaltet.
  4. 4. Verfahren zur Anwendung des Magnetfeldstabilisators nach Anspruch 1 bei Modulation des Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Modulationsfunktion entsprechender Strom einer weiteren, das Magnetfeld beeinflussenden Spule (D, E) zugeführt, mittels einer Differenziereinrichtung (Ds, DB) eine der zeitlichen Ableitung dieser Funktion entsprechende Spannung gebildet und diese Spannung an den Eingang des Verstärkers des Magnetfeldstabilisators gelegt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld mittels einer weiteren Spule (E) stufenweise verändert wird, der ein in willkürlichen Zeitabständen stufenweise veränderbarer Gleichstrom zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift ETZ, Ausgabe 1, Jg. 1955, S. 520.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3628161A1 (de) * 1986-08-20 1988-02-25 Spectrospin Ag Vorrichtung zum kompensieren von zeitvarianten feldstoerungen in magnetfeldern

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