DE2702641A1

DE2702641A1 - Messanordnung zum beruehrungslosen bestimmen der banddicke ferromagnetischer materialien mittels eines mit gleichstrom erregten messfuehlers

Info

Publication number: DE2702641A1
Application number: DE19772702641
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Gortat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-22
Filing date: 1977-01-22
Publication date: 1978-07-27

Description

Meßanordnung zum berührungslosen Bestimmen der Randdicke
ferromagnetischer Materialien mittels eines mit Gleichstrom erregten Meßfühlers Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Meßgerätes, mit dessen Hilfe es möglich ist, an ferromagnetischen Materialien die genaue Dicke des Materials unabhangig von den störenden Einfliissen der Wirbelströme in äußerst kurzer Zeit zu bestimmen.
Hierzu wird ein auf das Metallblech aufgesetztes magnetisches Joch durch eine Erregerspule mittels Gleichstrom so erregt, daß das unter dem Joch befindliche Metallblech magnetisch gesättigt ist, wobei das Joch einen solchen querschnitt aufweist, daß es bei magnetischer Sättigung des Metallbleches selbst nicht gesättigt ist. Der Sättigungsfluß wird mittels geeigneter magnetischer Meßfühler gemessen.
Es sind verschiedene Verfahren zum elektrischen oder magnetischen Messen der Stärke von Eisenblecherzeugnissen von einer Seite aus bekannt, ohne die Erzeugnisse dabei zu zerstörten. So wird bei einem bekannten Verfahren ein magnetischer Kreis aus einem Joch, einem Metallblech, einer Erregerspule und einer Sekundärspule oder einer auf dem Joch aufgewickelten Meßspule gebildet. Bei diesem Verfahren wird das Zeitintegral einer in einer Meßspule induzierten Spannung gemessen, wenn das zu messende Band bis zur technischen Sättigung elektrisch erregt wird.
Diese Messung wird jedoch sehr stark durch den Luftspalt mit seinem großen magnetischen Widerstand beeinflußt, und es müssen daher Vorkehrungen getroffen werden, den Luftspalt konstant ZU halten. Dieses wird dadurch gewährleistet, daB der Meßkopf mit Laufrollen versehen wird, die auf dem ]and abrollen und sorbit den Abstand konstant halten.
Der Nachteil dieser anordnung besteht darein, daß eie absolute Konstanz des Luftspaltes nicht gewährleistet werden kann, vor allem nicht bei dicken und welligen Stahlbändern und bei hohen Walzgeschwindigkeiten. Ferner ist von Nachteil, daß diese Hohlen die Oberfläche des Meßgutes berühren und somit bei empfindlichen Materialien Spuren hinterlassen, die die Qualität mindern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte besteht darin, daß die Erregung der Meßspule nur mit Netzfrequenz und deren Kurvenform betrieben werden kann, was keinesfalls die optimale Erregerbedingungen sind.
Der Nachteil der bekannten Gerate, die mittels Wechselstrom erregt werden, besteht darin, daß einerseits der Einfluß der Wirbelströme im Meßkopf und im Meßgut große Fehler verursacht, andererseits bei Herabsenkung der Erregerfrequenz sich die Zeitkonstante der Messung unzulässig erhöht.
Weiterhin ist ein Gerät bekannt, das zur Erregung des Meßgutes einen Permanentmagneten benutzt und den magnetischen Fluß mittels magnetischen Widerständen mißt.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß für unterschiedliche wanddicken jeweils unterschiedliche Meßköpfe mit äeweils anderen Permanentmagneten benutzt werden müssen,-um zu gewährleisten, daß das Meßgut wieder bis zur technischen Sättigung erregt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zu entwickeln, mit deren Hilfe es möglich ist, eine äußerst schnelle Messung mit der in der Praxis benötigten Genauigkeit mit nur einem Meßkopf zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßkopf aus einem magnetischen Joch besteht, dessen Erregerspule mit einem der Blechdicke proportionalen Gleichstrom beaufschlagt wird. Um dynamische Änderungen des magnetischen Widerstandes, die nicht von Banddicknschwankungen herrühren, in diesem magnetischen Kreis zu eliminieren, wird der Erregerstrom über eine als variable Stromquelle geschalteten Operationsverstärkers der Erregerspule aufgeprägt. Der Sättigungsfluß wird bei der Anordnung mittels eines Hall-Generators bemessen.
Hierbei ist es nicht notwendig, den gesamten Sättigungsfluß zu messen, es geniigt, durch geeignete Anordnung des Hall-Generators nur eine Teilmenge des Gesamtflusses zu messen.
Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß zum einen durch die Benutzung von Gleichstrom als Erregerstrom die schädlichen Auswirkungen der Wirbelströme vermieden werden und zum anderen durch einen der Blechdicke proportionalen Erregerstrom eine optimale Anpssung des Meßkopfes an die zu messenden Dicke erreicht wird. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform das bei der Erfindung verwendeten Meßgerätes.
Fig. 2 zeigt den bei der Meßanordnung benutzten Meßkopf.
Die erfindungsgemäß verwendete Meßanordnung besteht - wie aus Fig. 1 ersichtlich - aus einem Digital-Analog-Wandler (1), der die eingestellte digitale Solldicke in eine der Solldicke proportionalen Gleichspannung umsetzt. Diese Gleichspannung dient als Sollwert für die nachgeschaltete variable Stromquelle (2).
Der Ausgang der Stromquelle erregt die Erregerspule des Meßkopfes (3). Der Sättigungsfluß wird mit einem Hall-Generator (4) gemessen. Die Hall-Spannung wird mit einem Verstärker (5) verstärkt und in einem Linearisierer (@) linearisiert. Der @use@@ dieses Linearisierers ist somit eine der absoluten Dicke proportionale Spannung. Diese kann in einer Subtraktionsstufe (7) vom eingestellten Sollwert subtrahiert werden, wodurch man eine der Sollwertabweichung porportionale Spannung erhält. Da die Erregerspannung proportional dem Luftspalt zwischen Meßkopf und Meßgut ist, kann die Erregerspannung dazu benutzt werden, mittels einer geeigneten Korrekturschaltung die Hall-Spannung so zu korrigieren, daß die Ausgangsspannung nun unabhängit vom vorhandenen Luftspalt zwischen Meßkopf und Meßgut ist.

Claims

Paten tansprüche Anordnung zur indirekten Messung der Stärke eines ferromagnetischen Ma-teriales mittels eines in einem ZLbstand von dem zu messenden Band angeordneten Meßkopfes, welcher aus einem magnetischen Joch besteht, das durch eine Erregerspule mittels Gleichstrom elektrisch so erregt wird, daß das unter dem Joch befindliche Metallband magnetisch gesättigt wird, wobei das Joch einen solchen iuerschnitt aufweist, daß es selbst nicht magnetisch gesättigt ist, dadurch gekennzeichet, daß der Erregerstrom mittels einer als variable Konstantstromquelle geschalteten Leistungs-Operationsverstärkers in seiner Höhe proportional der eingestellten Solldicke, unabhängig von äußeren Einflüssen - wie Luftapaltänderung, Änderung des magnetischen Widerstandes des Meßgutes usw. - konstant gehalten wird, und daß der Sättigungsfluß oder ein Teil dieses mittels eines in den magnetischen Kreis eingelassenen Hall-Generators (magnetische Feld-Meßsonde) gemessen wird, dessen Ausgangssignal proportional der Dicke des zu messenden Materials ist.
2) Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Erregerspannung, die proportional dem vorhandenen Luftspalt zwischen Meßkopf und Meßgut ist, dazu benutzt wird, mittels einer geeigneten Korrekturschaltung den mit der magnetischen Feldsonde gemessenen Wert derart ZU korrigieren, daß die so gewonnene Ausgangsspannung nun proportional der Dicke des zu messenden Bandes ist unabhängig von evtl. vorhandenen Luftspaltschwakungen.