DE2122420B2 - Magnetometer - Google Patents

Description

befreit ist.

Ein zusätzlicher Vorteil besteht noch darin, daß

Die Erfindung betrifft ein Magnetometer, das nach 65 das erfindungsgemäße Magnetometer auf wesentlich dem Säuigungsverfahren arbeitet, mit eiiur Meß- einfachere Art als die bekannten Magnetometer herspule, die einen Kern aus magnetischem Material gestellt werden kann und trotzdem über eine höhere umgibt, und mit Mitteln zum Erzeugen eines senk- Empfindlichkeit verfügt.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin- in dem Stab 10 fließenden Strom erzeugten Wechseldung ergeben sich aus den Unteransprüchen. feldes dargestellt.

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Er- In der Diagrammdarstellung der F i g. 4 ist im

findung dienen die Zeichnungen. Im Rahmen von oberen Bereich ein Querschnitt 1O₁ des Stabes 10 Ausführungsbeispielen zeigt ζ dargestellt, während im unteren Bereich die Werte

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein System des Magnetfeldes als Funktion des Abstandes vom

zur Magnetfeldmessung, auf dessen bekanntem Prm- Mittelpunkt des Stabquerschnitts dargestellt sind. Im

zip die Erfindung beruht, Inneren des Stabes 10 wird das Feld durch die

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Magneto- beiden Geraden d₁ und d., repräsentiert. Aus Grünmeters, ίο den der Symmetrie ist das Feld im Mittelpunkt 18

Fig. 3 schemaüsch das Magnetfeld eines strom- gleich Null. Außerhalb des Stabes ist das Feld durch

durchflossenen geraden Stabes, hyperbolische Kurvenstücke Zi₁ und A₂ dargestellt.

Fig. 4 ein Diagramm; Im folgenden wird auf das Ausführungsbeispiel

Fig. 5 und 6 zeigen jeweils ein weiteres Aus- der Fig. 5 eingegangen. Dabei ist ein aus zwei par-

führungsbeispiel eines Magnetometers; 15 allelen Schenkeln 31 und 32 bestehender Kern 30

F i g. 7 zeigt im Längsschnitt ein anderes Aus- aus ferromagnetischem Material vorgesehen, und die

führungsbeispiel eines Magnetometers, beiden Schenkel sind über ein U-förmiges Teilstück

F i g. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 der 33 miteinander verbunden, so daß der Kern ins-

F i g. 7 und gesamt etwa haarnadelförmig gebogen ist. Die beiden

F i g. 9 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt 20 nebeneinanderliegenden freien Endteile 34 und 35

durch ein Band, welches in den Ausführungs- der Schenkel 31 und 32 sind dabei jeweils über

beispielen gemäß den Fig. 7 und 8 verwendet wird. Leiter 36 und 37 an eine Wechbelbliomquellc angc-

Gemäß Fig. 1 ist ein Erregerwechselfeld schema- schlossen. Ein mit einer Isolierung umhüllter Leiter

tisch durch den Pfeil A mit zwei Spitzen dargestellt, ist dabei in Form einer Meßwicklung 38 um den

der senkrecht zu einem Stab 23 aus magnetischem 25 Kern 30 gewickelt, so daß die Mittellinie der Meß-

Material angeordnet ist, um den eine Meßwicklung wicklung 38 parallel zu den Achsen der Schenkel 31

24 gelegt ist. An den Anschlüssen 25 und 26 der und 32 verläuft. An den Anschlußteilen 39 und 40

Meßwicklung 24 tritt ein Signal auf. welches für ein der Meßwicklung 38 tritt dann ein für ein äußeres

äußeres, schematisch durch den Pfeil mit einer Feld H charakteristisches Signal auf, wobei das

Spitze angedeutetes und parallel zu der Achse des 30 äußere Magnetfeld parallel zur Mittellinie verläuft.

Stabes 23 verlaufendes, zu messendes Magnetfeld H Hierbei kann es sich auch um eine Komponente

charakteristisch ist bzw. für die in Richtung des eines äußeren Magnetfeldes parallel zu der Richtung

Stabes 23 verlaufende Komponente eines äußeren der beiden Schenkel 31 und 32 handeln.

Magnetfeldes. Bei dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungs-

Das Erregerfeld wird hierbei durch eine von 35 beispiel besteht der Kern aus einem zylindrischen

einem Wechselstrom durchflossene Wicklung 21 er- Stab 41 aus ferromagnetischem Material, der über

zeugt, deren Achse 22 senkrecht zu dem Stab 23 ge- einen größeren Teil seiner Längserstreckung von

richtet ist. Auf Grund der in F i g. 1 dargestellten einer koaxialen, ebenfalls aus ferromagnetischem

Anordnung von Erregerfeldwicklung 21 und Meß- Material bestehenden Hülse 42 umgeben ist. Ein

wicklung 24 lassen sich Kopplungswirkungen zwi- 40 Ende 43 des Stabes 41 ist dabei mit einem zu dem

sehen den beiden Wicklungen vermeiden. einen Anschluß einer Wechselstromquclle führenden

Bei dem aus Fig. 2 ersichtlichen Ausführungs- Leiter 44 verbunden; das entgegengesetzte Ende45

beispiel umfaßt ein erfindungsgemäß ausgebildetes des Stabes 41 ist über einen Leiter 46 mit dem an-

Magnetometer einen aus einem zylindrischen, gerad- grenzenden Endteil 47 der Hülse 42 verbunden, wäh-

linigen Stab 10 aus ferromagnetischem Material be- 45 rend das entgegengesetzte Ende 48 der Hülse über

stehenden Kern. Dabei ist ein Endteil 11 des Stabes einen Leiter 49 mit dem anderen Anschluß der

10 mit einem Leiter 12 und das entgegengesetzte Wechselstromquelle verbunden ist.

Endteil 13 mit einem Leiter 14 verbunden. Die Ein mit einer isolierenden Umhüllung versehener

beiden Leiter 12 und 14 sind an die Anschluß- Leiter ist dabei in Form einer Meßwicklung 50 auf

klemmen einer Wechselstromquelle angeschlossen. 50 die Hülse 42 aufgebracht. Wiederum kann das für

Um den Kern 10 herum ist im wesentlichen über ein äußeres, parallel zur gemeinsamen Achse des

seine ganze Länge eine Meßwicklung 15 angeordnet, Stabes 41 und der Hülse 47 verlaufendes Feld bzw.

die aus einem mit einer Isolierung versehenen leiten- das für eine Komponente eines äußeren Feldes in

den Draht besteht, der über Anschlußleitungen 16 Richtung dieser Achse charakteristische Signal an

und 17 mit einer Meßeinrichtung zur Messung der in 55 den Enden 51 und 52 der Meßwicklung 50 abge-

der Wicklung 15 erzeugten elektrischen Spannung nommen werden,

verbunden ist. Im folgenden wird noch auf das in den F i g. 7

Der in dem Stab 10 fließende Wechselstrom besitzt bis 9 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel eingegangen,

eine Stärke, die ausreicht, daß der in dem Stab 10 Das dort dargestellte Magnetometer weist einen Kern

induzierte magnetische Fluß bei jedem Wechsel den 60 mit einem Träger 60 in langgestreckter Form, vor-

Sättigungswert überschreitet. zugsweise in Form eines rechteckförmigen Parallel-

Slelh H ein äußeres, parallel zur Achse des Stabes epipeds, auf. Um diesen Träger 60 ist parallel zu

10 verlaufendes Magnetfeld oder die zu dem Stab seinen Längsflächen 61 und 62 ein Band 63 aus

parallele Komponente eines äußeren Feldes dar, ferromagnetischem Material gewickelt, welches die

dann erlaubt das an den Anschlußleitern 16 und 17 65 gleiche Breite wie der Träger 60 aufweist und von

auftretende Signal die Messung der Intensität des einer isolierenden Schicht 64 (F i g. 9) umgeben ist.

Feldes H. Die Umwicklung 63 besteht vorzugsweise aus

In Fig. 3 ist eine Magnetfeldlinie 1 des von dem mehreren Wicklungslagen, wobei die obere Teillage

65 der äußeren Wicklung mit der unteren Teillage

66 über einen vorderen Verbindungsteil 67 und die Teillage 66 mit der oberen Teillage 68 über ein vorderes Teilstück 69 verbunden ist. Die äußere Teillage 65 und die innere Teillage 71 weisen Verlängerungen 72 und 73 auf, die den Anschluß an eine Wechselstromquelle erlauben. Die Meßwicklung 74 aus leitendem Draht ist um den durch den Träger 60 mit der Umwicklung 63 gebildeten Kern gewickelt. Das Meßsignal kann an den Anschlüssen 75 und 76 der Meßwicklung 74 abgenommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Magnetometer eine höhere Impedanz auf, wobei der zur Erregung notwendige Strom verringert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche· recht zur Achse der MeßsPule gerichteten Erreger- feldes.

1. Magnetometer, das nach dem Sättigungs- Magnetometer, bei denen durch einen Wechselverfahren arbeitet, mit einer Meßspule, die einen strom in einem Magnetkreis ein Magnetfluß erzeugt Kern aus magnetischem Material umgibt, und 5 wird, der die Sättigungswerte des Magnetkreises ermit Mitteln zum Erzeugen eines senkrecht zur reicht und dem sich ein von einem zu messenden Achse der Meßspule gerichteten Erregerfeldes, Magnetfeld stammender Magnetfluß überlagert, sind dadurch gekennzeichnet, daß das Er- bereits bekannt; dabei erlaubt die in einer um den regerfeld durch den aus ferromagnetischem Ma- Magnetkreis gelegten Wicklung gewonnene Spanterial bestehenden, von einem Wechselstrom io nung, das Magnetfeld zu messen. Bei den bekannten durchflossenen Kern (10; 30; 41; 63) selbst er- Magnelometern rührt das Erregerfeld von dem zeugt wird. Fließen eines Erregerstromes in einer Wicklung her,

2. Magnetometer nach Anspruch 1, dadurch die in analoger Weise zu der Meßwicklung um einen gekennzeichnet, daß der Kern durch einen zy- Kern gewickelt ist, der Bestandteil des Magnetkreises lindrischen Stab (10) gebildet ist, dessen Enden 15 ist. Bei diesen Magnetometera tritt somit auf Grund über Leitungen (12,14) an eine Wechselstrom- einer Transformationswirkung ein Kopplungseffekt quelle angeschlossen sind. zwischen der Erregerfeldwicklung und der Meß-

3. Magnetometer nach Anspruch 1, dadurch wicklung auf, so daß relativ komplizierte und trotzgekennzeichnet, daß der Kern (30) haarnadel- dem unzureichende Anordnungen erforderlich sind, förmig gebogen ist und zwei parallele Schenkel 20 um die Wirkung des äußeren Magnetfeldes selbst er-(31.32) aufweist, die über ein U-förmiges Teil- fassen zu können.

stück (33) miteinander verbunden sind und deren Es ist ferner ein System zur Magnetfeldmessung freie Enden (34,35) über Leitungen (36, 37) an bereiis bekannt, bei dem zur Verminderung von ineine Wechselstromquelle angeschlossen sind duktiven Kopplungen, wie sie bei koaxialer An-(F i g. 5). 35 Ordnung von Erregerfeldspule und Meßspule auf-

4. Magnetometer nach Anspruch 1, dadurch treten, die Erregerfeldspule und die Meßspulen in gekennzeichnet, daß der Kern durch einen zy- der Weise angeordnet sind, daß die Achse der Erlindrischen Stab (41) und eine den Stab (41) ko- regerfeldspule im wesentlichen rechtwinklig zur geaxial umgebende Hülse (42) gebildet ist, wobei meinsamen Achse der Meßspulen gerichtet ist, wobei das eine Ende (45) des Stabes (41) mit dem ent- 30 ein T-förmig ausgebildeter Kern aus magnetischem sprechenden Ende (47) der Hülse (42) in elek- Material vorgesehen ist, um dessen Hauptschenkel trisch leitender Verbindung steht, während die die Erregerfeldwicklung gelegt ist, während jeder anderen Enden (43 bzw.48) des Stabes (41) bzw. Arm des T-förmigen Kerns je eine Meßwicklung aufder Hülse (42) über Leitungen (44 bzw. 49) an weist. Die Feldlinien des Erregerfeldes verlaufen eine Wechselstromquelle angeschlossen sind 35 daher annähernd senkrecht zur Achse der Meß-(F i g. 6). wicklungen. Aber auch bei diesem bekannten Meß-

5. Magnetometer nach Anspruch 1, dadurch system können unerwünschte Kopplungseffekte insgekennzeichnet, daß der Kern durch einen lang- besondere auf Grund der Tatsache, daß die Erregergestreckten Träger (60) mit einer aus einem feld- und die MeLlspulen auf einem einzigen gemeinflachen Band bestehenden, in der Längsrichtung 40 samen Kern angeordnet sind und einen verhältnisdes Trägers (60) verlaufenden Umwicklung (63) mäßig geringen Abstand voneinander besitzen, gebildet ist, wobei die freien Enden (72, 73) des nicht völlig unterdrückt werden (USA.-Patentschrift Bandes an eine Wechselstromquelle angeschlos- 2 418 553).

sen sind. Ausgehend von einem Magnetometer der eingangs

6. Magnetometer nach Anspruch 5, dadurch 45 genannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugekennzeichnet, daß die Bandumwicklung (63) gründe, Maßnahmen anzugeben, um jede Möglichaus ferromagnetischem Material besteht. keit des Auftretens störender Kopplungseffekte voll-

7. Magnetometer nach den Ansprüchen 4 kommen zu beseitigen. Diese Maßnahmen bestehen und 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Band gemäß der Erfindung darin, daß das Erregerfeld der Umwicklung (63) mit einer isolierenden Um- 50 durch den aus ferromagnetischem Material bestehenhüllung (64) versehen ist und die Umwicklung den, von einem Wechselstrom durchflossenen Kern (63) mehrere übereinanderliegende Wicklungs- eines Magnetkreises selbst erzeugt wird.

lagen aufweist, wobei die äußere Wicklungslaee Beim erfindungsgemäßen Magnetometer wird so-

(65) und die innere Wicklungslage (71) jeweils mit auf eine besondere Erregerfeldspule überhaupt

Verlängerungen (72 b?.w. 73) zum Anschluß an 55 verzichtet. Trotzdem erhält man auf Grund des von

eine Wechselstromquelle besitzen. einem Wechselstrom durchflossenen ferromagneti-

8. Magnetometer nach einem der Ansprüche 5 sehen Kerns ein magnetisches Erregerfeld, dessen bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Feldlinien senkrecht zur Achse der den Kern um-(60) in Form eines parallelepipedischen Stabes gebenden Meßspule des Magnetometers gerichtet ausgebildet ist und die Mittellinie der Band- 60 sind, wobei die periodisch variable Sättigungswirkung Umwicklung (63) parallel zu den Längsseiten bezüglich des Magnetkreises erhalten bleibt, das (61, 62) des Trägers (60) verläuft. System jedoch von jeglichen Kopplungswirkungen