DE19636757C1 - Magnetic remanence measuring device for permanent magnet - Google Patents
Magnetic remanence measuring device for permanent magnetInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung der Remanenz von Dauermagneten bestehend aus einer Helmholtz-Spule und einem mit der Helmholtz-Spule verbundenen Fluxme ter.The invention relates to a measuring arrangement for determining the Retentivity of permanent magnets consisting of a Helmholtz coil and a fluxme connected to the Helmholtz coil ter.
Aus der IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 4, July 1988, Seiten 2108-2111 ist bekannt, Helmholtz-Spulen zur Messung der Remanenz von Dauermagneten zu benutzen. Aus die ser Publikation sind die physikalischen Grundgesetze, die ei ner solchen Messung zugrundeliegen, bekannt.From IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. July 4 1988, pages 2108-2111, Helmholtz coils are known Use the remanence of permanent magnets. From the This publication is the basic physical laws that ei underlying such measurement, known.
Ferner ist aus der IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, Seite 572-573 bekannt, Helmholtz-Spulen zur Messung der Sattigungsinduktion zu benutzen.Furthermore, from IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-14, No. 5, Sept. 1978, pages 572-573, Helmholtz coils used to measure satiety induction.
Des weiteren ist aus Rev. Sci. Instrum. 50 (9), Sept. 1979, Seiten 1115-1119 ein Fluxmeter bekannt, welches mit einem Meßverstärker gekoppelt ist.Furthermore, Rev. Sci. Instrument. 50 (9), Sept. 1979, Pages 1115-1119 a flux meter known, which with a Measuring amplifier is coupled.
Es ist allgemein bekannt, mit Hilfe von Helmholtz-Spulen und Fluxmetern Präzisionsmessungen an Magneten durchzuführen. Durch Drehen eines Magneten im homogenen Bereich einer Helm holtz-Spule wird in den Windungen der Spule eine Spannung Ui induziert. Nach dem allgemein üblichen Verfahren wird diese Spannung direkt an den Eingang eines Fluxmeters angelegt. Ein Fluxmeter besteht in der Hauptsache aus einem Integrator. Das Fluxmeter bildet demnach dann das Integral aus der zeitlichen Änderung der angelegten Spannung Ui, was dazu führt, daß der magnetische Fluß Φ bestimmt wird, der proportional zur Pola risation Jr des Magneten ist.It is generally known to carry out precision measurements on magnets with the help of Helmholtz coils and flux meters. By turning a magnet in the homogeneous area of a Helmholtz coil, a voltage U i is induced in the turns of the coil. According to the generally accepted method, this voltage is applied directly to the input of a flux meter. A fluxmeter mainly consists of an integrator. The flux meter then forms the integral of the change in time of the applied voltage U i , which leads to the fact that the magnetic flux Φ is determined, which is proportional to the polarization J r of the magnet.
Zur Untersuchung von Dauermagneten unterschiedlichster Abmes sungen werden Helmholtz-Spulen unterschiedlicher Abmessungen verwendet. Dieses Vorgehen resultiert daraus, daß kleine Dau ermagnete in großen Helmholtz-Spulen nur ein kleines Signal liefern und große Dauermagnete in kleine Helmholtz-Spulen gar nicht einführbar sind.For the investigation of permanent magnets of different dimensions solutions are Helmholtz coils of different dimensions used. This procedure results from the fact that small duration Magnetize only a small signal in large Helmholtz coils deliver and large permanent magnets in small Helmholtz coils cannot be imported.
Ferner ist zur Durchfuhrung von Präzisionsmessungen die Kenntnis der sogenannten Spulenkonstanten K der Helmholtz-Spulen notwendig. Die von den Herstellern vom Helmholtz-Spu len angegebenen Werte der Spulenkonstanten K und auch die ex perimentell ermittelten Werte, die mit Hilfe von Kalibrier magneten bestimmt werden, haben jedoch in der Regel einen Fehler von ca. 1-2%. Furthermore, for carrying out precision measurements Knowledge of the so-called coil constants K of the Helmholtz coils necessary. The from the manufacturers of the Helmholtz Spu len specified values of the coil constant K and also the ex perimentally determined values, which can be determined using calibration magnets are determined, but usually have one Error of about 1-2%.
Die Spulenkonstante K einer Helmholtz-Spule ist definiert:The coil constant K of a Helmholtz coil is defined:
wobei Φ der magnetische Fluß ist, µ0 die magnetische Feldkon stante und m das magnetische Moment ist.where Φ is the magnetic flux, µ 0 is the magnetic field constant and m is the magnetic moment.
Dieser Fehler der Spulenkonstanten K resultiert aus den ma gnetischen Einflüssen aus der Umgebung der Helmholtz-Spulen, die, wie sofort einzusehen ist, den magnetischen Fluß Φ be einflussen. Solche magnetischen Streufelder ergeben sich z. B. aus Eisenbeschlägen des Mobiliars der Laborausstattung oder auch aus elektromagnetischen Feldern in den verwendeten Fluxmetern sowie in aufgestellten Rechnern am Einsatzort der Helmholtz-Spulen.This error of the coil constant K results from the ma genetic influences from the vicinity of the Helmholtz coils, which, as can be seen immediately, is the magnetic flux Φ be influence. Such magnetic stray fields arise, for. B. from iron fittings of the furniture of the laboratory equipment or also from electromagnetic fields used in the Flux meters as well as in installed computers at the location of the Helmholtz coils.
Die Verschiebung einer Helmholtz-Spule, die in der Nahe einer Blechwand aufgebaut ist, um einen Abstand von ca. 20 cm kann unter Umständen bereits zu einer Änderung der Spulenkonstan ten K um etwa 1 bis 2% führen.The displacement of a Helmholtz coil that is close to one Tin wall is built up to a distance of about 20 cm under certain circumstances already to a change of the coil constant lead K by about 1 to 2%.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Meß anordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß die Meßgenauigkeit und Meßempfindlichkeit der Helmholtz-Spulen merklich verbessert wird und daß nur noch eine Helmholtz-Spule verwendet werden muß.The object of the present invention is therefore a measurement arrangement of the type mentioned at the beginning develop that the measurement accuracy and sensitivity of the Helmholtz coils is noticeably improved and that only a Helmholtz coil must be used.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Meßanordnung der eingangs genannten Art gelöst, bestehend aus einer Helmholtz-Spule und einem mit der Helmholtz-Spule verbundenen Fluxmeter, wobei zwischen dem Fluxmeter und der Helmholtz-Spule ein Meßver stärker geschaltet ist und zumindest die Helmholtz-Spule mit einer Abschirmung umgeben ist.According to the invention, this object is achieved by a measuring arrangement at the beginning mentioned type, consisting of a Helmholtz coil and one with the Helmholtz coil connected fluxmeter, where between the flux meter and the Helmholtz coil a measuring ver is switched stronger and at least with the Helmholtz coil is surrounded by a shield.
Durch das Zwischenschalten eines Verstärkers, der möglichst rauscharm und driftfrei sein sollte, zwischen die Helmholtz-Spule und das Fluxmeter wird die induzierte Spannung Ui um einen Faktor f < 1 verstärkt, so daß am Eingang des Fluxme ters die Spannung f × Ui anliegt. Somit ist ein höherer Wert für den gemessenen magnetischen Fluß erhältlich, was eine Er höhung der Meßempfindlichkeit deutet.By interposing an amplifier, which should be as low-noise and drift-free as possible, between the Helmholtz coil and the flux meter, the induced voltage U i is amplified by a factor f <1, so that the voltage f × U i is present at the input of the flux meter . Thus, a higher value for the measured magnetic flux is available, which indicates an increase in the sensitivity.
Durch das Versehen der Helmholtz-Spulen mit einer magneti schen Abschirmung, die beispielsweise die Gestalt einer han delsüblichen Monitorabschirmung aufweisen kann, wird die Meß genauigkeit und die Meßempfindlichkeit der Helmholtz-Spule bzw. der gesamten Meßanordnung durch zwei Effekte wesentlich gesteigert.By providing the Helmholtz coils with a magneti shielding, for example the shape of a han can have the usual monitor shielding, the measurement accuracy and sensitivity of the Helmholtz coil or the entire measuring arrangement by two effects increased.
Einerseits wird die Helmholtz-Spule gegen äußere Störfelder abgeschirmt, was zu einer deutlichen Verminderung von nieder frequentem Rauschen führt. Andererseits führt die Abschirmung zu einer Erhöhung der effektiven Spulenkonstanten K um etwa 10 bis 15% gegenüber einer nicht abgeschirmten Helmholtz-Spule. Dies führt zu einer Zunahme des Meßsignals in der gleichen Größenordnung und somit zu einer weiteren Erhöhung der Meßgenauigkeit.On the one hand, the Helmholtz coil protects against external interference fields shielded, resulting in a significant reduction in down frequent noise. On the other hand, the shield leads to increase the effective coil constant K by approximately 10 to 15% compared to an unshielded Helmholtz coil. This leads to an increase in the measurement signal in the same order of magnitude and thus to a further increase the measuring accuracy.
Vorzugsweise wird die Helmholtz-Spule in Bezug auf ihre bei den Windungsflächen symmetrisch abgeschirmt, wodurch eine be sonders gute Abschirmung erreicht wird.The Helmholtz coil is preferably used in relation to its the winding surfaces are shielded symmetrically, which means a be particularly good shielding is achieved.
Insgesamt erhält man durch die erfindungsgemäße Meßanordnung eine deutliche Erhöhung der Meßempfindlichkeit und Meßgenau igkeit der Helmholtz-Spulen.Overall, one obtains through the measuring arrangement according to the invention a significant increase in sensitivity and accuracy the Helmholtz coils.
Claims (4)
- - Einer Helmholtz-Spule und
- - einem mit der Helmholtz-Spule verbundenen Fluxmeter, wobei zwischen dem Fluxmeter und der Helmholtz-Spule ein Meßverstärker geschaltet ist und zumindest die Helmholtz-Spule mit einer Abschirmung umgeben ist.
- - A Helmholtz coil and
- - A flux meter connected to the Helmholtz coil, a measuring amplifier being connected between the flux meter and the Helmholtz coil and at least the Helmholtz coil being surrounded by a shield.
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DE (1) | DE19636757C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102053232A (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-11 | 三环瓦克华(北京)磁性器件有限公司 | Device and method for measuring magnet angle deviation |
CN110412489A (en) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 大连理工大学 | A kind of permanent magnetic coupling inside resultant field evaluation method |
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1996
- 1996-09-10 DE DE1996136757 patent/DE19636757C1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
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US-Z: IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 24, No. 4, July 1988, p. 2108-2111 * |
US-Z: IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-14,No. 5, September 1978, p. 572, 573 * |
US-Z: Rev.Sci.Instrum. 50 (9), Sept. 1979, p. 1115-1119 * |
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CN102053232A (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-11 | 三环瓦克华(北京)磁性器件有限公司 | Device and method for measuring magnet angle deviation |
CN110412489A (en) * | 2019-07-29 | 2019-11-05 | 大连理工大学 | A kind of permanent magnetic coupling inside resultant field evaluation method |
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