DE1616915A1

DE1616915A1 - Measuring sensor for measuring magnetic fields, especially Hall probe

Info

Publication number: DE1616915A1
Application number: DE19681616915
Authority: DE
Inventors: Karleugen Habfast
Original assignee: Varian Mat GmbH
Current assignee: Varian Mat GmbH
Priority date: 1968-03-13
Filing date: 1968-03-13
Publication date: 1971-06-03

Description

Meßfühler zur Magnetfeldmessung, insbesondera Hallsonde Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler zur Magnetfeldmessung, insbesondere eine Hall-Sonde, mit Einrichtung zur Thermostatierung durch eine Flüssigkeit in einem Flüssigkeitshüllkörper aus nicht ferromagnetischein Material.Sensor for measuring magnetic fields, especially Hall probe The invention relates to a sensor for measuring magnetic fields, in particular a Hall probe, with device for thermostatting through a liquid in a liquid enveloping body made of non-ferromagnetic material.

Bei den bekannten Meßfühlern dieser Art beobachtet man trotz Thermostatierung Ungenauigkeiten des Meßwertes, die auf Beeinflussungen durch Temperaturschwankungen nicht mehr zurückgeführt werden können.With the known sensors of this type one observes despite thermostatting Inaccuracies in the measured value due to the influence of temperature fluctuations can no longer be returned.

Der Brfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit von Meßfühlern der eingangs gekennzeichneten Art durch Auffindung und Beseitigung der Störungen zu verbessern.Messungen haben gezeigt, daß die beobachteten Störungen in erhöhtem Maße dann auftreten, wenn während der Messung eine änderung der Magnetfeldstärke vorgenommen wird. Bei solchen Magnetfeldänderungen treten in dem ganz oder teilweise aus metallischem Material bestehenden Hüllkörper dr Thermostatierung je nach Geschwindigkeit der Magnetfeldänderung mehr oder weniger starke Wirbelströme auf, welche magnetische Dtörfelder erzeugen.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement sensors of the type identified at the beginning by finding and eliminating the faults Measurements have shown that the observed disturbances in increased Dimensions occur when there is a change in the magnetic field strength during the measurement is made. With such magnetic field changes occur in the whole or in part Enveloping body made of metallic material dr thermostating depending on the speed the change in the magnetic field more or less strong eddy currents, which are magnetic Create Dtörfelder.

Ausgehend von dieser Beobachtung wird erfindungsgemäß zur Thermostatierung im Magnetfeld ein Flüssigkeitshüll körper verwendet, der aus einem elektrischen Nichtleiter besteht. Ein so ausgebildeter Meßfühler zeichnet sich durch wesentliche bessere Meßgenauigkeit aus.On the basis of this observation, according to the invention, thermostatting is used In the magnetic field, a liquid envelope is used, which consists of an electrical Non-conductor exists. A sensor designed in this way is characterized by essential better measurement accuracy.

Eine Thernostatierung der Hallsonde kann auch durch Heizung mit reinem Wechselstrom erfolgen. Ein Flüssigkeitshüllkörper ist dann nicht mehr erforderlich. Die Wechselmagnetfelder, die dufch den Heizwechselstrom erzeugt werden und die Messung des eigentlichen MagnetSeldes stören, können ausgefiltert werden, wenn die Frequenz des Heizwechselstromes wesentlich höher als die Anfangsgeschwindigkeit des zu messenden Magnetfeldes gewählt wird. Vor aussetzung dafür ist, daß der Heizwechselstrom ein reiner Sinnstrom ohne Gleichstromkomponente ist.The Hall probe can also be thermostated by heating with pure Alternating current. A liquid enveloping body is then no longer required. The alternating magnetic fields generated by the alternating heating current and the measurement disturb the actual magnetic field can be filtered out if the frequency of the alternating heating current is significantly higher than the initial speed of the one to be measured Magnetic field is chosen. The prerequisite for this is that the heating alternating current is a is pure sense current without direct current component.

In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine Hall-Sonde mit Thermostatierung durch Flüssigkeitsumlauf, Fig. 2 eine Hall-Sonde mit Thermostatierung durch Hochfrequenzheizung und Fig. 3 eine Ausführungsform für die Hall-Sonde nach Fig. 1 und 2. In the drawing, the invention is based on two exemplary embodiments illustrated. It shows Fig. 1 a Hall probe with thermostatting by liquid circulation, FIG. 2 shows a Hall probe with thermostatting by means of high-frequency heating, and FIG. 3 an embodiment for the Hall probe according to FIGS. 1 and 2.

Bei dem ersten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Thermostatierung durch umlaufende Flüssigkeit. In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 the thermostating by circulating liquid.

Die Hall-Sonde 1, die zur Messung in den Spalt 2 des Elektromagneten eingeführt wird, ist von einem Hüllkörper 3 für die Kühlflüssigkeit 4 umschlossen.Dieser Hüllkörper ist in üblicher Weise in den Kreislauf 5 einer Umwälzpumpe 6 eingeschaltet. Die Temperatur der -Flüssigkeit wird durch ein Regelgerät 7 geregelt, indem die Solltemperatur durch ein Steuersignal U5 über eine Leitung 8 und die Ist-Temperatur als Signal U. von einem Temperaturfühler 9 über eine Leitung 10 eingegeben wird.The Hall probe 1, which is used to measure in the gap 2 of the electromagnet is introduced is enclosed by an enveloping body 3 for the cooling liquid 4. This The enveloping body is switched into the circuit 5 of a circulating pump 6 in the usual manner. The temperature of the liquid is regulated by a control device 7 by the Setpoint temperature by a control signal U5 via line 8 and the actual temperature is input as a signal U. from a temperature sensor 9 via a line 10.

Der füllkörper 3 ist aus einem Material, z.B. Kunststoff hergestellt, das elektrisch nichtleitend und nicht ferromagnetisch ist. Auch die Umwälzleitung 5 besteht aus nicht ferromagnetischem Riaterial. Sie kann aber, ebenso wie Teile des Hüllkörpers 3, soweit sie durch ihren konstruktiven Aufbau nicht im Feld des Elektromagneten liegen und durch in ihnen etwa auftretende Wirbelströme keine dieses Magnetfeld im Bereich der Hall-Sonde 1 störend beeinflussenden Magnetfelder erzeugt werden können, aus elektrisch leiten~ dem Mfaterial, insbesondere Metall, bestehen. Dasselbe gilt auch füi die außerhalb des Spaltes liegende Umwälzpumpe 6 und das Regolgerät 7.The filling body 3 is made of a material, e.g. plastic, that is electrically non-conductive and not ferromagnetic. Also the circulation line 5 is made of non-ferromagnetic material. But it can, as well as parts of the enveloping body 3, insofar as they are not in the field of the Electromagnets are located and due to eddy currents that may occur in them, none of these Magnetic field generated in the area of the Hall probe 1 interfering magnetic fields can be made of electrically conductive material, especially metal. The same also applies to the circulation pump 6 located outside the gap and that Regol device 7.

Die Hall-Sonde ist mit Anschlüssen 11 aur Messung der Hall-Spannung UH bzw. der zur Hall-Spannung UH proportionalen Feldst@rke H in einem Me#gerät 12 versehen, ferner mit Anschlüssen 1j fi-e den Steuerstrom der liallsonde, den sogen.The Hall probe has connections 11 for measuring the Hall voltage UH or the field strength H proportional to the Hall voltage UH in a measuring device 12 provided, also with connections 1j fi-e the control current of the liallsonde, the so-called.

Hallstrom iH, dessen im wesentlichen konstante Größe durch einen Hall-Stromregler 14 bestimmt wird.Hall current iH, whose essentially constant value is determined by a Hall current regulator 14 is determined.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Hallsonde 1 von einem elektrisch leitenden Heizkörper umschlossen. Der durch die Heizspule 15 fließende Heizstrom kommt von einer Hochfrequenzstromquelle 16 6 und erzeugt infolgedessen ein hochfrequentes Wechselfeld im Bereich der Hall-Sonde. Der als Maß für die Magnetfeldstärke H dienenden sogenannten Hall-Spannung UH, welche an der Hall-Sonde abgenommen wird, ist somit eine hochfrquente Störspannung Us überlagert. Diese hochfrequente Störspannung U5 wird in einem Filter 17 ausgesiebt, so daß am Ausgang des Filters nur noch die von der Störspannung U5 befreite Hall-Spannung UH vorhanden istt und zur Anzeige oder Steuerung benutzt werden kann. Über die Leitung 13 wird wiederum als Steuerstrom für die Hall-Sonde 1 der Hallstrom iH geführt, dessen im wesentlichen konstante Größe von dem Hallstromregler 14 bestimmt wird.In the embodiment shown in Fig. 2, the Hall probe 1 enclosed by an electrically conductive radiator. The one through the heating coil 15 flowing heating current comes from a high-frequency power source 16 6 and generated as a result, a high-frequency alternating field in the area of the Hall probe. The as Measure for the magnetic field strength H serving so-called Hall voltage UH, which at the Hall probe is removed, a high-frequency interference voltage Us is superimposed. This high-frequency interference voltage U5 is screened out in a filter 17, so that on The only output of the filter is the Hall voltage freed from the interference voltage U5 UH is present and can be used for display or control. Over the line 13, in turn, the Hall current iH is routed as the control current for Hall probe 1, whose essentially constant size is determined by the Hall current regulator 14.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Ansführungsform der Hallsonde, die im Prinzip bei beiden Ausführungsformen anwendbar ist.Fig. 3 shows a possible embodiment of the Hall probe, which in principle is applicable to both embodiments.

Dabei liegt die Hallsonde 1 in einer den Hüllkörper für die Flüssigkeit oder für den elektrischen Heizkörper bildenden Kapsel 18, die mit einem als Stiel dienenden Hals 19 zur Aufnahme der erforderlichen Zuleitung verbunden ist. Am Halsende sitzt ein Anschlußkof 20 für die anzuschließenden Geräteteile 21 und 22 zur Regelung und Anzeige.Here, the Hall probe 1 lies in one of the enveloping bodies for the liquid or for the electrical heating element forming capsule 18, which has a stem serving neck 19 is connected to receive the necessary supply line. At the end of the neck sits a connection head 20 for the device parts to be connected 21 and 22 for regulation and display.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Sensor for measuring magnetic fields with device for thermostatting by a liquid in a liquid enveloping body non-ferromagnetic material, in particular Hall probe, characterized in that that the liquid enveloping body (3) consists of an electrical non-conductor.

2. Sensor for magnetic field measurement with device for thermostating, in particular Hall probe, characterized in that an electrical one for thermostatting Heater (15) with high frequency heating power source (16) is provided.

L e r s e i t e