DE1907279C - Magnetische Brücke - Google Patents

Description

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Die [irliiKliiny betrilfl eine magnetische Drücke. iiestehend aus einer Magnetkernanordnung mit wenigstens einem l.uflspall, mit einer Hingangs- oder Hrregerwicklung, einer Ausgangs- oder Meßwicklung uiul wenigstens einer Abgleichwicklung.

In zunehmendem Maüe werden zum Messen verschiedenartiger Higensehal'teu oder Zustände und tieren Änderungen, beispielsweise zum Messen von Temperaturen, Drücken, Durchllußleistimgen, SlrahlimgslliiU, Materialspannungen, Materialstärken und auch von elekliischen und magnetischen Werten von Ciegenständeii oiler Stollen, genaue und zuverlässige Geräte henötigi. Auch besieht Bedarf an fehlerfrei und genauer arbeitenden Steuereinrichtungen und Hinrichtungen, tue bestimmte Higenschafleii von zu prüfenden Substanzen mit normgerechten Substanzen vergleichen. Hs sind zwar für diese verschicilcn.rJii /wecke tinil Aufgeben schon zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die aber größtenteils verhältnismäßig unempfindlich, ungenau und un/u>.erlässig und zudem teuer, aufweiulig und schwielig zu gebrauchen sind.

Ιλ sind magnetische Brücken mit entsprechenden In euer- und Mcßwicklimgen bekanntgeworden, welche in den ein/einen Mrücken/weigen Luftspalt«: auf-.veiven. und welche mit Hilfe eine.·, mechanisch bewegten Hisenschlußstüekes durch eine mechanische Steuergröße beeinlhßt werden können.

Hs sind weiter magnetische Brücken mit Nullabgleich bekannt, bei welcher* Hallg.neratnrcn z.usaniinen mit einem I lilfsmagnctidd zur Messung einer Aiuleiuug des 1 lauptmagnetfeldes .iber einem verschobenen Nullabgleich der Brücke \ ei wendet wer-

Bei den bekannten Brücken war sowohl der Aufbau recht kompliziert als auch die Messung davon abhängig, daLi ganz bestimmte Melihilfsglicder wie ein l'.isenschlußslück oder ein I lallgenerator verwende! winden.

Der nrlindung liegt die Aufgabe zugiuiide, eine magnetische Brücke /u schal fen, welche die Nachteile bekannter Brücken nicht aufweist. Insbesondere sollen mit der magnetischen Brücke verschiedenartige I Uieif-chaften und Zustände wie Temperatur, Drücke usw. und auch Matcrialstäikcn. elektrische und magnetische Werte von Gegenständen oder Slolfen genau und einfach meßbar sein.

I'lese Aufgabe wird mit einer imigiietl· ι hen Brücke dei eingangs beschriebenen Art erliiuliin;.'sgcinäß (Iailnieh gelost, daß die Magnelkci nniioidiiiiiig von zwei einander gleichen Magnetkernen gebildet wild, die jeweils ein Mittelteil und an beiili η I iidcn de:> Mittelteils zur lungs- und Oueiachse des Mittelteils sv Miinetiisch ausgebildete und angeordnete Schenkel teile i'ufweisrn, und die zwei Magnetkerne um ^C|i> um die zur Lungs- und Querachse des Mittelteil-, senkrechte Symmetrieachse gegeneinander verdreht und benachbart -zueinander angeordnet sind, daß die l.ing.mgswicklung auf dem einen und die Ausgangs wicklung auf dem anderen Mittelteil angeordnet ist. und daß mindestens zwei Abgleichwicklungen auf mindestens zwei Schenkclteilcn zur l-inslcllung eines ersten und /weiten Null/iistandcs der Brücke in bezug auf die Wirk- bzw. Blindkomponente des Wcchsellhisscs vorgesehen sind.

Die I rfiiidung gibt ilen Aufbau und die Wirkuugs weisi eines Maguetkrcises. der auf die Wirk- und »ί,Γ die Hlindkomponcntui der magnetischen Ke liiktiinz anspricht und sie iiiiUl. Aul dem Ciebiei der Prüf-, Steuer- und Meßgeräte und außerdem hinsichtlich des Nullabgleich:, magnetischer Drückeukreise stellt die [irrindung einen wesentlichen Fortschritt gegenüber bekannten Geräten dar.

Bisher waren Geräte, die den gleichen oder ähnlichen Zwecken dienten wie der Gegenstand der Hrfindung, mit elektrischen Schaltungen ausgerüstet, in denen die zu prüfenden Gegenstände oder Stolfe oder

ίο die zu messenden Parameter einen stromführenden Teil der Schaltung selbst bildeten. Hine Metallprobe beispielsweise, deren Widerstand ermittelt oiler ausgewertet werden sollte, wurde so in den elektrischen Kreis geschaltet, daß Änderungen des Widei stands

und andere Eigenschallen der Probe sich im elektrischen Verhalten der Schaltung selbst widerspiegelten und daher nur annähernd ein Maß für die. zu prüfende oder zu messende Beschalfenheit waren. Auch wurden die Hruebnisse durch die Temperatur, Zusammelheizung und geometrische Form usw. der ['rollenanordnung beeinträchtigt. Ferner werden elektrische Schaltungen durch die Koppeldämpfuiigsver-Uisle in den .Schaltungsteilen, welche die l'robenanordnung mil der Schaltung verbinden, und durch andere Faktoren bLJinllußt. wodurch die Hrgebnisse einer Umrechnung bedürfen und in vielen Fällen verhältnismäßig unzuverlässig und unbefriedigend sind. Wenn es sich au'k-rdem um eine Probenanordnung handelt, deren Hneigieveibiauch unvermeidlich gering im Vergleich zu demjenigen der Kopplungsverbindungen einschließlich der die Prohenanordniing mit tier Schaltung verbindenden Leitungen, del Schaltungskon'akle und Schalter und tier induktiven Kopplung usw. ist, so besteht die Gefahr, daß die an der Probenanordnung gesuchte Information verlorengeht.

Die mit eiiK 1 elektrischen Vorrichtung er/.ielbare ilmpliiullichkeit ist also verhältnismäßig gering Will man diese und andere Nachteile elektrischer Schal-

to tdiigen überwinden, ist es häufig erforderlich, ilen Hnergieaufwand beträchtlich zu steigern und mit kostspieligen Geräten zu arbeiten, um zu versuchen. die Amplitude des Nutzsignals relativ zu den liner wünschten Weiten zu erhöhen. Dies hat dazu geführt liiiVi die Hmpliiiillichkeit und Zuverlässigkeit der iiii die Zwecke einer Vorrichtung gemäß der Hrl'uulum bisher veiwenilelen. bekannten Vorrichtungen sehr gering sind und ihr Nut/wert begrenzt ist.

Die Magnetkerne der erfmdungsgemäßen magneli

,V -.eilen Brücke können zweckmäßig H-förmig sein Vorteilhaft ist die Brücke in tier Art einer Wheat stoneschen Brücke aufgebaut und geschaltet.

Hine zweckmäßige Ausfühiungsforni besteht darm daß die Abgleichwicklungen mit Niillahglcichcmiich Hinten verbunden sind, welche Wirk- und Blind widcistandselemenle aufweisen, von denen wenig stens eines verstellbar ist. Dabei kann die Drücke si aufgeführt sein, daß durch die Verstellung rnindc stens eines Wiikwiderstaiulselcnientes haupisäihlic der Nullzustnnd der Blindkomponente!! und du rc die Verstellung mindestens eines Blindwiderstand* elementen hauptsächlich der Nullzustand der Wirk komponenten der Brückenieluktanz einstellbar ist.

Weiter kann als vorteilhafte Ausführung vorgt

6j sehen sein, daß die Kopplung zwischen mindester einer der Ni.llabgleichcinrichtungcn und dem zum ordneten Brückenschenkel /tun Nullabgleich iK Brücke ändeibar ist

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Hine Weiterbildung der erlindungsgemäßen mn-[!iieliselien Drücke besieht darin, daß mit iniiutestens Linen» Driickensclienkel eine Hinrichtung gekoppelt isi, welche eine Änderung des Magnetflusses in der Drücke nach Detrag und Phase bewirkt. Die Drücke kann aber auch so weitergebildet sein, daß mit mindestens einem Drückenschenkel eine Prohenanord-IHIiIg gekuppelt ist, die Bestandteile enthält, welche einen Teil der Energie der Drücke absorbieren. Dabei kann die ('reihenanordnung Bestandteile enthalten, mittel:, deren eier Magnetnuß in der Drücke nach Betrag und/oder Phase verändert wird.

Mit einer magnetischen Brücke gemäß der Erlinilung sind die Merkmale und Eigenschaften von Pmbenanordmiiigen genauer erkennbar und meßbar als bisher, und bei einer solchen Messung werden KopplimgsvL'rlustc verringert oder ganz vermieden.

Die Erfindung gibt einen magnetischen Brückenkieis an, bei welchem es möglich ist, die Wirk- und IWiiklkompoiienlen der Reluktanz i : Betracht zu Ziehen. Ferner gibt die Erfindung passive Einrichtungen für den Nullabgleich eines magnetischen Drückcukrciscs an. Eine Brückenschaltung gemäß tier Erfindung ist in der Lage, gleichzeitig die Amplituden und Phasen von Flußkomponenten miteinander zu vergleichen. Schließlich stellt die Erfindung ein außerordentlich empfindliches Gerät zur Feststellung von Energieänderungen und Änderungen der Permeabilität in einem Magnetllul'kreis hereil.

Zur Erläuterung der Erfindung soll im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform an Hand der Zeichnung beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 ein schematischcs Schallbild einer magnetischen Brücke mit der zugehörigen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,

F i g. Δ eine perspektivische Darstellung in aiiscinandergezogener Anordnung eines bevorzugten Ausführungshcispicls einer gemäß der Erfindung aufgebauten llußempfindlichen Brücke,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Brücke gem. F i g. 2 und

F-" ig. -4- einen Querschnitt durch die Brücke gem. I i g. 3 längs der Ebene 4-4.

Eine Magnetkernanordnung oder ein magnetischer Brückenkreis 10, d.'v gemäß der Erfindung aufgebaut ist, kann die Form einer magnetischen Whcalstoneschen Mriick'jnschaltung aufweisen, die so ausgebildet ist. da'.'i sie gleichzeitig auf Änderungen der Phase und der Amplitude eines in ihr erzeugten Flusses anspricht. Es können auch andere Formen \on Matmcthrückcn und Brückenschaltungen verwende! werden. Die Ei findung ist also nicht auf eine Wheats-tonevche Brücke beschränkt, doch besitzt diese hinsichtlich Aufbau und Betrieb gewisse Vorteile. In der Vergangenheit wurden Wheatstonesche Brücken für magnetische und elektrische Schaltungen verwendet. Soweit bekannt ist, hat man bisher jedoch nicht versucht, eine Magnetbrücke zu bauen, die sowohl auf die Phasen- als auch Amplitudcncharakteristika einer. Magnetflusses anspricht. Diese Charakteristika können in Form der Wirk- und Blindkomponenten der Kreisreluktanz ausgedrückt werden.

Ein Energicverlust in Magnet- oder Flußkreisen kanu verschiedene Ursachen haben, z. B. magnetische Strahlung, Wirbelstromverluste, oder die Absorption von Energie durch magnetische Dipole oder duich Pole höherer Ordnung in Festkörpern mit der folgenden Übertragung dieser Energie zum Gitter des Festkörpers durch direkt oder indirekt gekoppelte Bestandteile elektrischer Schaltungen, z. B. durch die elektrischen Verbindungen dieser Schaltungen mit im

Fluükreis verwendeten Wicklungen. Verluste können auch dadurch auftreten, daß Gegenstände oiler ein Stolf in im Flußkreis gebildete Luftspalte eingesetzt werden, usw. Alle diese und andere Wege zum Erzeugen von Energieverluslen in einen» Magnelkreis

ίο führen dazu, daß der Fluß Wirk- und Blindkomponente!] der Reluktanz besitzt. Die Wiikomponenten der Flußreliiklanz werden durch die Permeabilität des Materials im Flußkreis selbst beeinflußt, wie auch durch die Energiespeicherung in Kondensatoren oder

Induktivitäten gekoppelter Schaltkreise, und die Blindkomponenten der Reluktanz werden durch die Enerßieverluste des Flußkreises beeinflußt. In einem Serienlluükreis besitzt also die Reluktanz eine Wirkkomponente, tue von der i'.'rmeahilität des Magnet-

kreises oder anderen Energiespeichereinrichtungen herrührt, und eine Blindkomponente, die aus den Energie Verlusten entsteht.

Wenn man einen Magnetkreis richtig auslegt, ist es möglich, eine wesentliche Herabsetzung der Kopp-

lungsverluste, verglichen mit den entsprechenden, in einer analogen elektrischen Schaltung auftretenden Verlusten, zu erzielen. Wem. man /.. B. den Widerstand von Metallen unter Verwendung elektrischer .Schaltungen mißt, können in einem typischen Fall

die Kopplungsverluste einen Wert erreichen, der auf der Höhe der Verlustleistung der Probe selbst liegt. In einem solchen FaII entstanden Kopplungsverluste von 5 Milliwatt, während die Verlustleistung der Probe ungefähr 6,5 Milliwatt betrug. Mit einem

.15 Ferrit-Flußkreis gemäß der Erfindung jedoch werden die Kopplungsverluste ganz beträchtlich verringert, so daß bei einem ähnlichen Versuch die Kopplimgsverluste nur ungefähr " Mikrowatt bei einer Verlustleistung der Probe von ungefähr 5 Milliwatt er-

reichten. Wenn man also Linen Magnetkreis gemäß der Erfindung verwendet, können die Parameter der Proben mit einer wesentlich größeren Genauigkeit gemessen werden, da die Kopplungsvcrlusie praktisch vernachlässigbar sind. Mit einer Vorrichtung

gemäß der Erfindung, bei welcher gleichzeitig die Flußamplitude und die Flußphase verglichen wurden, wurden Widerstandsänderungen in einer Melallprobe in der Größenordnung von ungefähr eirvm Zehnmillionstel Ohm, je Ohm pro Flächeneinheit, gcmes-

sen. Dies war mit elektrischen Brücken und anderen bekannten Vorrichtungen bisher nicht möglich. Audi andere sehr kleine Änderungen, wie ζ. Β winzige Tcmpcra'uränderungen in Metallen in der Größenordnung von einem Fünfzigmillionstel Grad Kelvins

sind durcn die Erfindung erkennbar. Zu diesem Zweck wird die Probe einer Wärmestrahlung ausgesetzt und zugleich wirbelstrommäßig mit einem Flußkreis gekoppelt, der so aufgebaut ist, daß er gleichzeitig auf Änderungen der Größe und der Phase des

βο Flusses anspricht.

Unter einem Flußkreis soll hier ein Kreis verstanden sein, in dem gewöhnlich ein Magnetfluß vorhanden ist, der aber nicht notwendig aus einem Werkstoff zum Konzentrieren der Kraftlinien wie

z. B. einem Kern bestehen muß. Beispielsweise können der oder die Schenkel einer magnetischen Whcatstoneschen Brücke als Flußkreis angesehen werden. Der bisher und im folgenden verwendete Ausdruck

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;>Kopplung<; bezieht sich auf eine beliebige Methode Schenkel des Magnetkreises eingekoppelt werden, zum Ändern der Phase und/oder der Amplitude des Das gleiche kann mit wicklungsgekoppelten Proben Flusses in einem Flußkreis durch Einrichtungen, durchgeführt werden. In bestimmten Fällen -ist es welche Energie des Flußkreises absorbieren. Die auch möglich, eine spaltgekoppeltc Probe mit einer Energie im Flußkreis bei Flußänderungen kann durch 5 wicklungsgekoppelten Probe zu vergleichen,
die zu untersuchende Probe oder die Proben ver- Wie in F i g. I dargestellt ist, weist der magneti-

niehtet oder gespeichert werden. Zu diesem Zweck sehe Biückcnkreis 10 integral angeformte Schenkclläßt man die untersuchte Probe Energie vom Magnet- teile /Ml. A 12, A 13, A 14 und A 15 sowie weitere. kreis absorbieren. Es ist auch möglich, die magnet!- ebenfalls angeformte Schenkelteilc All, B12, /J13, sehe Energie im Flußkreis dadurch zu ändern, daß ίο β 14 und ß 15 auf. Auf dem Schenkelteil A IX, welman Energie nicht absorbiert, sondern in den Kreis eher der Eingangsschenkel der Brücke ist, ist eine einführt, (loch ist der erstgenannte Weg aus Stabili- Eingangswicklung WA 1 angeordnet. Die Wicklung tätsgriinden gewöhnlich wünschenswerter und zweck- WA 1 ist an eine Quelle sich ändernden oder wechmäßiger. In einem Glcichstrom-Flußkreis ist eine sclnden Stromes angeschlossen, die in der Kernansolche Kopplung und Energieabsorption nicht mög- 15 Ordnung einen Wechsclfluß erzeugt. In ähnlicher lieh. Weise ist der Schenkelteil ßll der Ausgangsschen-

Einc mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kellcil und mit einer Ausgangswicklung WB 1 verzu untersuchende Probe kann aus irgendeinem Stoff sehen. Die Ausgangswicklung WB 1 spricht auf Zubestehen. in welchem die Vernichtung von Energie Standsänderungen des Flusses in der Brücke an und oder eine Energiespeicherung möglich ist. Hierunter " ist mit einem Verstärker oder dergleichen verbunden, fallen Teile aus magnetischem und nichtmagneti- der seinerseits ein Anzeigegerät wie z. B. ein Galvaschem Metall, elektrische Schaltungen mit Bauele- nometer speist, welches das Ausgangssignal sichtbar menten in Gestalt von Widerständen, Kondensatoren. anzeigt. Je nach dem Zweck, dem eine Vorrichtung Induktivitäten oder Kombinationen aus diesen EIe- gemäß der Erfindung dienen soll, kann das Ausmenten sowie andere bekannte Schaltungen und 25 gangssigna¹ auch einer Steuervorrichtung zugeführt Schaltungsteile. Die Kopplung soll dadurch zustande werden.

kommen, daß eine Probe oder mehrere Proben derart Fi g. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung

in das Feld des Flusses eines Kreises gemäß der Er- eine typische Magnctbrückenanortinung, die aus zwei findung angeordnet werden, daß der Fluß durch den gleichartigen H-förmigen Teilen gebildet ist, welche ProbenstolT verläuft. Zu diesem Zweck wird bei- 30 so zusammengesetzt sind, wie in den Fig. 3 und 4 spielswcisc diis zu untersuchende Material in einen zu sehen ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform Spalt im Flußpfad gelegt, so daß Wirbelströme darin sind die Proben C 12. C13, C 14 und C 15 durch induziert werden. Dieses Kopplungsvcrfahren wird Spaltkopplung zwischen die benachbarten Enden der im folgenden Spaltkopplung genannt. Dabei ist zu Schenkel der beiden H-förmigen Teile geschaltet. In beachten, daß es nicht erforderlich ist. die zu unter- 35 bestimmten Fällen können sich die Schenkelenden suchende Probe unmittelbar in einen Spalt im Fluß- unmittelbar berühren oder sogar aus einem Stück kreis anzuordnen, um den Fluß im Kreis zu beein- bestehen, wenn die Anordnung für die Verwendung !hissen, vielmehr kann die Probe auch in die Nähe der Wicklungskopplung sowohl für die Vcrsuchsiles Flußpfades gebracht werden. Eine Kopplung er- probe als auch für die Abgleicheinnchtungen ausgelegt gibt sich auch dann, wenn ein Leiter oder eine Wick- 40 ist. Die Kernanordnung kann auch eine andere Gelung um einen Teil des Flußkreises gelegt wird, wenn stalt besitzen. Die Erfindung ist also nicht auf die in MeIi also beispielsweise eine Wicklung auf einem der Zeichnung dargestellte spezielle Kernanordnung Schenkel einer Kernanordnung befindet. Diese Kopp- beschränkt.

lungsmethode wird im folgenden Wicklungskopplung Wie in Fig. 1 dargestellt ist. ist auf jedem der

genannt. Für diese Art der Kopplung müssen die 45 Schenkelleile A 12, A 13, A 14 und A 15 eine ent-I.eiter nicht unbedingt die Form einer Spule auf- sprechende Spule oder Wicklung W 12. W 13. W IA weisen, sondern es genügt, wenn ein Leiter eine ge- bzw. W 15 montiert. Diese Wicklungen sind jeweils μ.hlcn.scnr Schleife um den Flußpfad bildet. mit passiven Schaltkreisen wie z.B. den Kreisen D12.

F.ine u messende Probe oder Beschaffenheit wird D 13. D 14 bzw. D 15 zusammengeschahet. Jeder liiiieh Spalt- oder Wickhingskopplung mit dem Fluß- 50 passive Kreis enthält verstellbare passive Bauelekreis gekuppelt, um eine Änderung des Flusses zu monte, die dem Nullabgleich des Kreises dienen, wo- !■vwirken. Diese Änderung spiegelt sich wider als durch das Ausgangssignal an der Wicklung WBl VhLtim.:: der Energieabsorption oder der Energie- einen Minimalwert annimmt, wenn die Brücke ab- \i-rnichtiinu und kann durch eine Tcmperaturünde- geglichen is! oder sich im Nullzustanci befindet. Ein :ung einer Piv be. eine Druckänderung, eint Wider- 55 npischer passiver Kreis ist im Block D !5 dargestellt siandsiiiuierung. eine Induklivitäts- oder Kapazitäts- und weist eine Parallelschaltung aus einem veränder-■inilenmg usw. hervorgerufen werden. Die Messungen baren Widerstand 12 und einem veränderbaren Konwerden gewöhnlich vorgenommen, nach dem der derivator 14 auf. Es können in diesen Blöcken aucli Magnetkreis zuvor auf Null abgeglichen worden ist. andere Kombinationen passiver Schaltunesclcmentc Dieser Apgici'.h der Magnetbrücke wird vorzugsweise 60 verwendet werden, doch ist es gewöhnlich wünmiiteis verstellbarer passiver Einrichtungen durchge- sehenswert, sowohl ohmsche als auch Blindwidcrfiihrt. wie noch erläutert werden wird. Eine Vorrich- standseiemente vorzusehen. Durch Justieren der Baulung gemäß der Erfindung kann auch dazu verwendet elemente in den Kreisen D 12 bis D 15 wird ein Null werden, verschiedene Proben miteinander zu verglei- zustand eingestellt, wenn, wie erwähnt, das Auschen. 7. B. e nc zu untersuchende Probe mil einer 65 cangssignal ^ier Wicklung WB 1 einen Minimalwcrl normgerechten Probe. In diesem Fall kann durch annimmt. Der Nullzustand kommt durch den Ein Spahkoppluni; die Normprobe in einen Schenkel und fluß zustande, den die passiven Kreise auf die Wirkte mit ihr zu vergleichende Probe in einen anderen und Blindkomponenten des Flusses in den entspre-

chenden Schenkeln des Brückenkreises ausüben. Dadurch werden gleichzeitig die Phase und die Größe des Flusses in den Schenkeln geändert und im mittleren oder Ausgangsschcnkel /JlI sowie in der Ausgangswicklung WIi 1 das gewünschte Flußminimum bewi;.<t. Es sei daran erinnert, daß der Eingangsfluß des Brückenkreises nicht durch eine Gleichstromquelle, sondern durch eine Wcehselstromquelle erzeugt wird. Diese Bedingung muß erfüllt sein, wenn das Gerät arbeiten soll. Würde man eine Gleichttromeingangsqueile statt einer Wechselstromeingangsquelle verwenden, könnte man lediglich die Wirkreluktanzkomponente des Flußes abgleichen. Wählt man jedoch eine Wechselstromquelle, so wird die Reluktanz komplex, und die Tatsache, daß die Reluktanz komplex ist und sowohl Wirk- als auch Blindkomponenten aufweist, muß in die für den Abgleich der Brücke geltenden Bedingungen und Gleichungen einbezogen werden. Die komplexe Reluktanz des Brückenarmes oder Schenkelteiles A12 kann durch die folgende Gleichung wiedergegeben werden:

Zj₂ = M|j + R j„

A",., bedeutet den verlustbehafteten Aspekt des Magnetkreises, der den durch die Schenkelteile A 12 und B12 gebildeten Schenkel enthält und ist analog zum Widerstand einer elektrischen Schaltung. »/« ist das Symbol für die Quadratwurzel aus — 1, und die reelle oder Wirkkomponente R_vl stellt die im Magnetkreis gespeicherte Energie dar, die ihrerseits analog zur Reaktanz eines elektrischen Kreises ist.

Bei der besonderen Ausführungsform gemäß Fig. 1 dienen die wicklungsgekoppel.en, passiven Kreise zum Abgleichen der Wheatstoneschen Brücke, während die spaltgekoppelten Elemente, die in den verschiedenen Brückenschenkeln zwischen den getrennten Schenkeheilen angeordnet sind, die Probe oder die Proben sind, welche untersucht oder verglichen werden sollen. Die spaltgekoppelten Elemente können zwischen den verschiedenen Schenkelteilen angeordnete Metall- oder Folienstücke sein. Der Widerstand eines oder mehrerer dieser Stücke kann durch Änderung ihrer Temperatur usw. geändert werden. Diese Widerstandsänderung wiederum bewirkt Änderungen der in den Elementen fließenden Wirbelströme und führt zu Verlusten, die den Fluß in den zugehörigen Schenkeln beeinflussen. Dadurch ivird aber die Brücke unabgeglichen, und es werden Änderungen der Ausgangssignale der Wicklung BW1 hervorgerufen. Es wurde schon erwähnt, daß die ipaltgekoppelten Proben nicht notwendigerweise in Spalten des Flußkreises angeordnet sein müssen. Es ist nicht einmal erforderlich, daß in der Kernanordtiung überhaupt Spalten vorhanden sind. Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung kann ferner dahingehend abgewandelt werden, daß zur Steuerung lind zum Abgleichen der Magnetbrücke spaltgekoppelte Vorrichtungen verwendet werden, während die Untersuchten Proben je nach Wunsch durch Wicklungs- oder Spaltkopplung angeschlossen werden können. Es ist auch möglich, in Reihe mit einer oder mehreren der wicklungsgekoppelten Vorrichtungen oder Schaltkreise einen Thermistor zu schalten. Eine Einrichtung gemäß der Erfindung kann also so aufgebaut sein, daß sie nur wicklungsgekoppelte Vorrichtungen, nur spaltgekoppelte Vorrichtungen oder eine Kombination aus wicklungs- und spaltgekoppelten Vorrichtungen, wie in F i g. 1 dargestellt ist. aufweist.

Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Einrichtung bestehen die beiden H-fürmigen Teile aus einem Werkstoff wie z. B. Ferrit, weil Ferrit erwünschte Eigenschaften hinsichtlich der Kraftlinienkonzentricrung und magnetische Eigenschaften besitzt. Auch andere Werkstoffe mit günstiger Krafllinienbündelung, insbesondere solche mit verhältnismäßig niedrigen Hystereseverlusten, können verwendet werden. Ihre Eigenschaften v/erden bis zu einem gewissen Maße die crzielbare Empfindlichkeit bestimmen. Hinsichtlich der Gestillt der Anordnung ergeben sich bestimmte Vorteile und erhöhte Wirtschaftlichkeit durch die Verwendung H-förmiger Teile für die Kernanordriung. Aber auch Teile von anderer Gestalt, z. R. X-förrnige und C-förmige Teile, können gewählt werden. Auch können in der Einrichtung gemäß dei F i g. 2 bis. 4 die Proben C 13 und C 14 aus ao einem geeigneten dielektrischen Material wie z. B. Kunststoff bestehen, das den Flußkreis nicht merklich beeinflußt, sondern lediglich als Abstandhalter zwischen den beiden H-förmigcn Teilen (dient. Die Proben Cl 2 und Γ 15 sind in diesem Fall die zu untersuchenden Stoffe oder Teile. Eine dieser Proben kann ein Teil aus unbehandeltem Werkstoff wie z. B. Aluminiumfolie sein, während die andere Probe aus den gleichen Werkstoff besteht, jedoch mit einem geschwärzten Stoff überzogen sein kann, so daß sie eine Strahlung, der sie ausgesetzt wird, absorbieren kann. Wenn die Proben C12 und C15 einer Strahlung ausgesetzt weiden sollen, so sollten sie mit mindesten,-einem Teil aus der Kernanordnung herausragen, zu welchem Licht oder die Strahlung einer anderen Quelle gelangen kann. Während der Bestrahlung wird die geschwärzte Probe eine größere Energiemenge absorbieren als die ungeschwärzte Probe, ihre Temperatur wird daher schneller steigen und dabei den Widerstand der Folie ändern und einen unabgeglichenen Brückenzustand bewirken, der durch ein Ansteigen des Ausgangssignals der Wicklung WB1 angezeigt wird. Auf diese Weise wird die Einrichtung zum Messen einer Wärmestrahlung und/oder einer Absorption von Energie der Brücke verwendet.

Ein Einrichtung gemäß der Erfindung kann auch als Meßwertumformer oder Wandler benutzt werden, wenn man sie in der beschriebenen Weise abgleicht und dann eines der Testteile wie z. B. die Probe C 12 relativ zum Kern bewegt, wodurch im Ausgangsteil ein entsprechendes Signal erzeugt wird. Das Ausgangssignal wird ansteigen, wenn die Bewegung der Probe C 12 zunimmt.

Eine andere Verwendungsmöglichkeit einer Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Verwendung als Thermometer oder Temperaturfühler. Zu diesem Zweck kann man eine der in der Zeichnung dargestellten ähnliche Anordnung benutzen. In diesem Fall ist es möglich, für die Proben C 12 und C15 unterschiedliche Werkstoffe zu wählen. Beispielsweise kann die Probe C 12 ein Chromnickelstück aufweisen und die Probe C 15 ein aus Aluminiumfolie od. dgl. bestehendes Teil sein. Die beiden Teile üben eine Kombinationswirkung auf die Wirk- und Blind'komponenlen des Flusses aus. Die Brücke mit diesen Proben wird abgeglichen und dann in eine Umgebung gebracht, in der die zu messende Temperatur herrscht. Temperaturänderungen werden sich

durch unterschiedliche Widerstandskoefüzientcn der Proben C 12 und Γ 15 bemerkbar machen und die Brücke in einer zur Registrierung der Umgebungstemperatur geeigneten Weise fehlabgleichen.

iiine Einrichtung gemäß der Erfindung kann auch in Falschmünzsperrvorrichtungcn von mit Münzen betriebenen Automaten verwendet werden und Abweichungen der Eigenschaften von eingeworfenen Münzen erkennen. In diesem FaIi werden als Proben C 12 und C 15 echte Kupfer-Silber-Münzen gewählt, und es ist nicht notwendig, irgendwelche wicklungsgekoppellen Einrichtungen zu verwenden. Die Brücke wird durch zusätzliche spaltgekoppelte Bestandteile aus Ferrit und Aluminium abgeglichen, welche zusammen in die Nähe mindestens eines der Spalte in der Kernanordnung zur Einstellung des Nullzustandes gebracht werden. Wenn danach die in der Position der Probe C 12 befindliche Münze entfernt wird und eine andere Münze an ihre Stelle tritt, wird ein Ausgangssignal erzeugt werden, wenn die ersetzte Münze eine andere Zusammensetzung besitzt als eine echte Münze. Bei der Verwendung als Sperrvorrichtung wird die Ausgangswicklung WB 1 in der Regel mit einem Verstärker gekoppelt werden, der ein Relais oder ein anderes Steuerglied (nicht dargestellt) betreibt, welches seinerseits bewirkt, daß eine Münze passieren kann oder zurückgewiesen wird.

Ferner kann eine Einrichtung gemäß der Erfindung als Vakuummeßgerät betrieben werden, wenn man eine Testprobe, z. B. eine Probe aus Aluminiumfolie, in die Position der Probe C 12 bringt, ohne ein der Probe Γ 15 entsprechendes Element zu verwenden. Die Brücke wird nun abgeglichen und sodann einem Vakuum ausgesetzt. Mit der Druckänderung wird in der Ausgangswicklung WB 1 ein Signal erzeugt, welches auf die bei den verschiedenen Drücken von der Folie der Probe C 12 abgeleitete Wärme reagiert. In diesem Fall wird die Folie durch die Wirbelströme erwärmt werden, wodurch das Ansprechen des Flusses hervorgerufen wird.

(iemäß einer weiteren Verwendungsmöglichkeit kann man eine Einrichtung gemäß der Erfindung dazu bringen, auf Änderungen oder Wechsel der Frequenz der Eingangsenergiequelle anzusprechen. Zu diesem Zweck kann die Einrichtung ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Anordnung aufgebaut, jedoch insofern abgewandelt sein, als keine spaltgekoppelten Bestandteile vorhanden sind. Bei einer solchen Anordnung werden die beispielsweise H-förmigen Kernteile unmittelbar zusammengekittet, ohne daß zwischen ihnen Spalten gebildet sind. Die Einrichtung wird dann mittels wicklungsgekoppelter Bestandteile oder Kreise in der oben beschriebenen Weise abgeglichen, und zwar bei einer bestimmten Frequenz des Erregungs- oder Eingangssignals an der Eingangswicklung WA 1. Bei einem praktischen Versuch mit dieser Einrichtung führten Änderungen der Frequenz des Eingangssignals von nur 10% zu Änderungen im Ausgangssignal um den Faktor 10 000 oder mehr. Wenn sie in dieser Weise betrieben wird, kann eine Einrichtung gemäß der Erfindung als Bandsperrfilter und für manche airJere Zwecke dienen und auch verhältnismäßig einfach auf die richtige Frequenz ■.■ingestellt werden. Die angegebenen Anwendungsbeispiele sind keineswegs eine abschließende Aufzählung und sollen lediglich zur Erläuterung der Erfindung dienen.

Die beschrk-nenen neuartigen magnetischen Einlichtungen mit einem neuartigen flußbetriebenen Kreis erfüllen alle an sie gestellten Anforderungen und besitzen die gewünschten Vorteile. Selbstver-.ständlich sind dem Fachmann zahlreiche Änderungen. Abwandlungen und andere Verwendungsmöglichkeiten der Einrichtungen im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetische Brücke, bestehend aus einei Magnetkernanordnung mit wenigstens einem

t5 Luftspalt, mit einer Eingangs- oder Erregerwicklung, einer Ausgangs- oder Meßwicklung und wenigstens einer Abgleichwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkernanordnung (10) von zwei einander gleichen Magnetkernen (A, ß) gebildet wird, die jeweils ein Mittelteil (A 11, flll) und an beiden Enden des Mittelteils zur Längs- und Querachse des Mittelteils symmetrisch ausgebildete und angeordnete Schenkelteile (A 12 bis A 15, ö 12 bis B 15) auf-

a5 weisen, und die zwei Magnetkerne (A, B) um 90° um die zur Längs- und Querachse des Mittelteils (/1Ii, fill) senkrechte Symmetrieachse gegeneinander verdreht und benachbart zueinander angeordnet sind, daß die Eingangswicklung

(WA 1) auf dem einen (A 11) und die Ausgangswicklung (WB I) auf dem anderen Mittelteil (B 11) angeordnet ist, und daß mindestens zwei Abgleichwicklungen (W 12 bis W 15) auf mindestens zwei Schenkelteilen zur Einstellung eines ersten und zweiten Nullzustandes der Brücke in bezug auf die Wirk- bzw. Blindkomponente des Wechselflusses vorgesehen sind.

2. Magnetische Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (A, B) H-förmig sind.

3. Magnetische Brücke nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Brücke in der Art einer Wheatstoneschen Brücke aufgebaut und geschaltet ist.

4. Magnetische Brücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichwicklungen (W 12 bis W15) jeweils mit Nullabgleicheinrichtungen (D 12 bis D 15) verbunden sind, welche Wirk- und Blind-Widerstandselemente(12,14) aufweisen, von denen wenigstens eines verstellbar ist.

5. Magnetische Brücke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verstellung mindestens eines Wirkwiderstandselementes (12) hauptsächlich der Nullzustand der Blindkomponenten und durch die Verstellung mindestens eines Blindwiderstandselementes (14) hauptsächlich der Nullzustand der Winckomponenten der Brückenreluktanz einstellbar ist.

6. Magnetische Brücke nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen mindestens einer der Nullabgleicheinrichtung (D 12 bis D15) und dem zugeordneten Brückenschenkel zum Nullabgleich der Brücke änderbar ist.

7. Magnetische Brücke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem Brückenschenkel eine

Einrichtung (C 12 bis C 15) gekoppelt ist, welche eine Änderung des Magnetflusses in der Brücke nach Betrag und Phase bewirkt.

8. Magnetische Brücke nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einem Brückenschenkel eine Probenanordnung (C 12 bis C 15) gekoppelt ist, die Be-

standteile enthält, welche einen Teil der Energie der Brücke absorbieren.

9. Magnetische Brücke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenanordnung (C 12 bis C 15) Bestandteile enthält, mittels deren der Magnetfluß in der Brücke nach Betrag und' oder Phase verändert wird.

Hierzu Λ Blatt Zeichnungen