DE2522520C3 - Verfahren zur Ansteuerung eines Flußgatter-Magnetometers - Google Patents

Description

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Zwar wird auch bei der in der DT-AS 1931516 ^beschriebenen Schaltung eine Rechteckspannung ver ^wend*- Doch dient diese lediglich dazu ein periodisches Signal mit der zur Ansteuerung des Flußgatter-^Mag^netom*ers dienenden Grundfrequenz (11 kHW zu erzeuger», das mit möglichst hohem Wirkungsgrad, d h

Schwingkreis phasenrichtig anstößt und am Schwingen hält. Dieser Schwingkreis liefert an seinem Ausgang eine oberwellenfreie, sinusförmige Wechselspannung, mit der dann die Primärwicklung des Flußgatter-Magnetometers erregt wird. Es lieg· also auch hier die oben bereits mit ihren Nachteilen abgehandelte Ansteuerung eines Fluügatter-Magnetometers durch eine sinusförmige Wechselspannung vor.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Flußgatter-Magnetometers entsprechend der Erfindung und die F i g. 4 - 8 erläuternde graphische Darstellungen.

F i g. 3 zeigt eine Eingangsklemme 7, an die eine Rechtecks-Welle angelegt wird, wie sie in Fig.4 dargestellt ist und die von einem Reehtecks-Wellengeneralor (nicht dargestellt) erzeugt wird. Die Eingangsklemme 7 ist mit dem Eingang eines Spannungsverstärkers 8 verbunden, dessen Ausgang seinerseits mit einem Strombegrenzer 9 verbunden ist. Der Ausgang des Strombegrenzers 9 ist mit der Erregerwicklung 3 des Flußgatter-Magnetometers verbunden.

Es wird nun die Arbeitsweise der Anordnung aus F i g. 3 beschrieben. Während des Periodenabschnittes, in dem der Kern sich auf dem »linearen« Teil der in Fig. 2 dargestellten ß-H-Kurve befindet, ist die Impedanz der Erregerwicklung 3 hoch. Der Differenzialquotienl di/dt ist ebenso konstant wie der Ausdruck dPldt. Befindet sich der Kern in Sättigung, so ist die Impedanz niedrig und im wesentlichen ohmisch. Der Strom ist dann angewachsen, wodurch der Strombegrenzer-Kreis zum Arbeiten kommt und die Spannung verringert wird. Das wird in den F i g. 5 und 6 dargestellt, wobei für jeweils 3 Perioden der Rechtecks-Welle aus F i g. 4 in F i g. 5 die Erreger-Spannung gezeigt wird, die an die Erreger-Wicklung angelegt ist, und Fig.6 den Erreger-Strom in der Erreger-Wicklung wiedergibt.

Am Knie der Hysteresekurve nimmt die Impedanz ab, wodurch di/dt anwächst. Dieses Anwachsen von di/dt ist nötig, um die zusätzliche MMK zu liefern, die zur Linearisierung von ctPIdt erforderlich ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Punkt, an dem der .Strombegrenzer arbeitet, um den Strom in der Erreger-Wicklung 3 zu begrenzen, nicht kritisch ist, vorausgesetzt, daß er genügend hoch liegt, um eine angemessene MMK zur Beseitigung jeglicher Speicherbzw. Verzögerungseffekte sicherzustellen.

Der Einfluß eines äußeren magnetischen Feldes wird in Fig.7 wiedergegeben. Die Wirkung eines äußeren magnetischen Feldes besteht darin, daß es die beiden Kerne um einen Betrag Ö'P vormagnetisiert. Da die beiden Kerne gegenphasig liegen, ergibt sich die gestrichelt gezeichnete Magnetfluß-Form aus Fig. 7. Die durchgezogen gezeichnete Magnetfluß-Form aus Fig.7 ist diejenige, die beim Fehlen eines äußeren Magnetfeldes allein auf die Erregung zurückzuführen wäre. Es zeigt sich, daß an den Punkten, an denen sich der eine Kern in Sättigung befindet, während der andere noch ein dfaldt wahrnimmt, eine Netto-Magnetfluß-Verkettung mit der spulenförmig aufgewickelten Fühler-Ausgangs-Wicklung besteht.

In Fig.8 wird die Ausgangsspannung der Fühler-Wicklung 6 bei Anwesenheit eines solchen äußeren Feldes wiedergegeben.

Es sei darauf hingewiesen, daß durch geeignete Anpassung der von dem Verstärker 8 gelieferten Verstärkung die Spitzenspannung so eingestellt werden kann, daß man das άΦΙάΐ erhält, das erforderlich ist, um sicherzustellen, daß die Kerne die Sättigung bei 90° und 270° der ursprünglichen Erreger-Wellenform erreichen. Andererseits kann der Begrenzungswert des Strombegrenzers 9 so eingestellt werden, daß die zur Beseitigung jeglicher Speicher- bzw. Verzögerungseffekte erforderliche MMK sichergestellt ist.

Darüber hinaus zeigt sich, daß aufgrund des besser linearen άΦ/dt an den Punkten genau vor und genau nach der Sättigung die sich ergebenden Ausgangspulse ein größeres und rechteckigeres Aussehen zeigen, als die entsprechenden Ausgangspulse, die man bei der Verwendung bekannter Ansteuer-Verlahren erhalten hätte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   wicklung eine sinusförmige Wechselspannung mit einer das Magnetfluß-Gatter weit übersteuernden Amplitude um den oben geschilderten, negativen Effekt z_U vermeiden, dann verschiebt sich die Phasenlage des Ausgangssignals in bezug auf die erregende Wellenform in einer ungünstigen, die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung beeinträchtigenden Weise, d. h. die zeitlichen Abstände zwischen den positiven und negativen Halbwellen des Ausgangssigrials werden sehr ungleichmäßig lang.

   Dieselben Probleme treten auch bei einer etwas anders gestalteten Bauform für Flußgatter-Magnetometer auf, bei der die Erreger-Wicklung über die gesamte Länge eines toroidalen Kerns gewickelt ist und die AWicklung spulenförmi fikl

   Verfahren zur Ansteuerung eines Flußgatter-Magnetometers, dadurch gekennzeichnet,
   daß die Erregerwicklung direkt mit einer im
   wesentlichen rechteckförmigen Wechselspannung
   angesteuert wird, daß die Werte dieser Rechteckspannung so gewählt werden, daß das für die
   Erzielung der richtigen Phasenlage der Ausgangssignale erforderliche dPldl erhalten wird, und daß der
   zum schnellen Durchlaufen der unmittelbar vor den
   Sältigungsbereichen gelegenen Teile der Hysteresekurve vorgesehene starke Stromanstieg durch eine o- _o ..,. uuu UlC

   unmittelbar nach Erreichen der Sättigung einsetzen- 15 Ausgangs-Wicklung spulenförmig aufgewickelt ist, so de Strombegrenzung beendet wird. daß sie den ganzen Kern einhüllt.

   Auf diesem Stand der Technik aufbauend liegt der

   Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ansteuerungsver-

   fahren für Flußgatter-Magnetometer zu schaffen, bei dem einerseits die von den »weichen Knien« der Hysteresekurve verursachten Verzerrungen des Ausgangssignals weitgehend eliminiert werden und das andererseits eine optimale Einstellung der Phasenlage der Ausgangssignale erlaubt.

   Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Erregerwicklung direkt mit einer im wesentlichen rechteckförmigen Wechselspannung angesteuert wird, daß die Werte dieser Rechteckspannung so gewählt werden, daß das für die Erzielung der richtigen

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Flußgatier-Magnetometers.

   Ein typisches Flußgatter-Magnetometer ist schematisch in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Das Flußgatter-Magnetometer besteht in diesem Fall aus zwei stabähnlichen Kernen 1 und 2 mit einer Wechselstrom-Erreger-Wicklung 3, die die Teile 4 und besitzt, die jeweils mit den Kernen 1 bzw. 2 verkoppelt sind. Eine Ausgangs-Fühlerwicklung 6 umgibt die beiden Kerne 1 und 2. Ein solches Flußgatter-Magnetometer ist beispielsweise auch in der Zeitschrift »Elektronik«, 1964, Heft 11, Seiten 323 bis 327,

   u/· ^r<i^er^eric

   Wird die Erreger-Wicklung eines solchen Flußgaiter

   agnetomet dh i idi

   Phasenlage der Ausgangssignale erforderliche αΦ/dt erhalten wird, und daß der zum schnellen Durchlaufen der unmittelbar vor den Sättigungsbereichen gelegenen Teile der Hysteresekurve vorgesehene starke Stroman-

   o— "-VMUIi₆ vinta auiLiicii riuugaiici · stieg durch eine unmittelbar nach Erreichen der

   Magnetometers durch eine periodische Wellenform 35 Sättigung einsetzende Strombegrenzung beendet wird angesteuert, so ergibt sich eine Ausgangswellenform, Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird es

   hh--^{VOn der Richtun}S ^eines äußeren Magnetfeldes einerseits möglich, die Bereiche der Hysteresekurve ir abhangt, in dem sich das Flußgatter-Magnetometer denen sich die Magnetflußdichte B in den Kernen mit betindet. Das Ausgangssignal des Flußgetter-Magneto- der Feldstärke H nur langsam ändert, sehr schnell zu meters tritt an dem Punkt der Eingangsstrom-Wellen- 40 durchlaufen, so daß die Sättigung sehr rasch erreicht lorm auf, an dem der Kern die Sättigung erreicht bzw. bzw. wieder verlassen wird, und gleichzeitig durch eine ^Vew α u · ■ geeignete Wahl der Werte der zur Ansteuerung der

   ^w'^eausdem oben zitierten Artikel hervorgeht, wird Erregerwicklung dienenden Rechteckspannung die zur zeit üblicherweise so verfahren, daß man Flußgat- Phasenlage der positiven und negativen Halbwellen des ^^Ma|^nelome;ter mit einer sinusförmigen oder dreiek- 45 Ausgangssignals optimal, d. h. im vorliegenden Fall so k.gen Strom-Wellenform erregt. Bei diesem Ansteue- einzustellen, daß sie immer genau mit einem Abstand

   sichS d^aepⁿh ^tretf" ^Jed,°^Ch u^{rObIeme SOWOhl hin}- ^{VOn jeweils 90}° ^a"ftreten. Die hierbei verwendete sichtlich der Phasenlage als auch der Kurvenform des Strombegrenzung dient dazu, nach dem Erreichen des

   ial fnTi⁵'⁸" · ^aUi P'^e.^al|g^{emein übliche}" ^Κ™*" Sättigungsbereiches ein weiteres Anwachsen des durch charakterS H? Γ™ ^reJ^atl\^weiche Sättigungs- 50 die Erregerwicklung fließenden Stroms zu verhindern charakteristik, d. h. ein Anwachsen der magnetomotori- durch das die Kerne unnötig weit in den Sättigungsbereich hineingetrieben würden.

   Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß einerseits die zur Ansteuerung der Erregerwicklung des Flußgatter-Magnetometers erforderliche Rechteckspannung auf sehr einfache Weise erzeugt und andererseits die am Ausgang des Flußgatter-Magnetometers erscheinende

   sehen Kraft bewirkt an den in Fig.2 mit der Bezeichnung »weiches Knie« gekennzeichneten Kurvenpunkten ein kleines Anwachsen der Magnetflußdichte. Steuert man nun in der bekannten Weise die Erregerwicklung eines Flußgatter· Magnetometers mit einer sinusförmigen Wechselspannung an, deren Amplitude gerade ausreicht, um die Kerne knapp in die Sättigung zu treiben, so ist in den Zeiten, in denen dieses