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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Rich-
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tung einer magnetischen Anisotropie und/oder Bestimmung eines oder
mehrerer Punkte der Hystereseschleife des ferromagnetischen Materials eines Sicherheitsfadens
in einem Wertdruck.
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Es ist bereits bekannt, das Vorhandensein eines magnetischen Sicherheitsfadens
in einer Banknote dadurch zu prüfen, daß der Faden einen magnetischen Kreis schließt,
der durch einen Permanentmagneten oder eine mit Wechselstrom oder Gleichstrom gespeiste
Spule erregt wird. Der Magnetfluß betätigt gegebenenfalls ein Anzeigemittel. Diese
Art der Prüfung ist nllr qualitativ,d.h. es wird lediglich das Vorhandensein oder
Nichtvorhandensein des magnetischen Sicherheitsfadens festgestellt.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, andere magnetische Eigenschaften
eines entsprechenden Sicherheitsfadens wie seine Permeabilität oder Koerzitivkraft
durch geeignete Detektoren zu messen (DE-PS 1 696 245).
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Die Realisierung des genannten Vorschlags hängt weitgehend davon ab,
daß es gelingt, praktikable Prüfverfahren zu entwickeln, die es ermöglichen, den
Sicherheitsfaden nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ zu vermessen.
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Das Verfahren muß darüberhinaus mit vertretbarem Aufwand realisierbar
sein, d.h. die entsprechende Prüfvorrichtung muß kompakt, einfach aufgebaut und
betriebssicher sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren und
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
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Erfindunsgemäß wii 1 diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches
angegebenen Merkmale gelöst.
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Durch die erste Magnetisierung wird sichergestellt, daß bei Verwendung
vnn niederkoerzitivem Material für den Sicherheitsfaden die erste Messung in einem
definierten Punkt der Hystereseschleife begonnen wird.
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Ein Vergleich der magnetischen Remanenz in den gemessenen Raumkoordinaten
gibt eine Auskunft über eie etwa vorhandene magnetische Anisotropie bzw. magnetische
Vorzugsrichtung. Mit der zweiten Magnetisierung wird ein Versuch unternommen, den
Sicherheitsfaden "umzupolen".
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Je nachdem, ob für den zu prüfenden Sicherheitsfaden .ieGeLkoerzit
veres oder höherkoerzitiveres Material verwendet wurde als das zum Vergleich herangezogene
echte Material, findet eine oder keine Umpolung statt.
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uflaELflfli vom Erfolg des Umpolversuches wird auf jeden Fall ein
Punkt de- Hystereseschleife ereicht, der, da materialspezifisch, Auskunft über das
verwendete ferromagnetische Material geben kann.
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In diesem Zusammennang soll erwähnt werden, daß entgegen der in der
Technik allgemein üblichen Definition unter niederkoerzitivem Material Materialien
verstanden werden, deren Magnetisierungszustand durch allgemeine Umwelteinflüsse
geändert werden kann. Hochkoerzitive Materialien sollen dagegen durch im allgemeinen
zugängliche Magnetfelder nicht veränderbar sein.
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Die erste Messung liefert also eine Aussage über die magnetische Anisotropie
bzw. bevorzugte Magnetisierungs-
richtung, die zweite Messung liefert
eine Stoffkonstante. Nur wenn bei beiden Messungen entsprechende Sollwerte erreicht
werden, ergibt die Prüfung ein positives Resultat.
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Vorzugsweise wird bei Verwendung niederkoerzitiven Materials die Feldstärke
des ersten Magnetfeldes so gewählt, daß die Sättigungsfeldstärke erreicht wird.
Die Feldstärke des zweiten, entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldes wird dann so
gewählt, daß sie der erwarteten Koerzitivfeldstärke entspricht. Damit wird bei der
ersten Messung ein definierter Punkt der Hystereseschleife erreicht, r der Auskunft
über die magnetische Remanenz des Materials gibt, die zweite Messung sollte dann
das Verschwinden dieser Remanenz feststellen.
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Genauere Ergebnisse erhält man, wenn bei einem Sicherheitsfaden aus
niederkcerzitivem Material noch eine dritte Magnetisierung und nachfolgende Messung
stattfindet, wobei das dritte Magnetfeld dem zweiten gleichgerichtet ist, so daß
noch ein weiterer Punkt der für das Material charakteristischen Hystereseschleife
erreicht wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Feldstärke des zweiten
Magnetfeldes etwas unterhalb der erwarteten Koerzitivfeldstärke und die Feldstärke
des dritten Magnetfeldes etwas über der erwarteten Koerzitivfeldstärke liegt, so
daß-diese quasi eingekreist wird. Die Messung der Magnetisierung des Fadens nach
dem zweiten Magnetfeld ergibt entsprechend noch keine Umpolung des Fadens, während
nach Beaufschlagung mit dem dritten Magnetfeld dann eine Umpolung stattgefunden
hat.
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Wenn hochkoerzitives Maerial (z.B. größer 5 kOe)für den Sicherheitsfaden
verwendet wird, kann die Magnetisierung mit dem ersten Magnetfeld entfallen und
die Magnetisierung des Fadens sofort vermessen werden. Je nach festgestellter Polung
wird dann durch Anlegen eines zweiten Magnetfeldes eine Umpolung mit entsprechend
hoher Feldstärke versucht, die bei Vorliegen des echten Materials nicht zum Erfolg
führt. Eine etwaige Vorzugsrichtung der Magnetisierung kann bereits durch Auswertung
der Ergebnisse der ersten Meßstufe erfolgen.
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Zur Durchführung des Verfahrens werden die Wertdrucke durch eine entsprechende
Prüfvorrichtung bewegt, wobei der Sicherheitsfaden senkrecht zur Transpor-crichtung
zeigt. Die Beaufschlagung def Fadens mit einem Magnetfeld, das schräg zur Längsachse
des Sicfierheitsfadens gerichtet ist so daß eine Feìdkompol-lente in Längsrichtung
und eine In Querricn-c-.nc,- des Fadens verläuft, passiert der Wertdruck einen Schlitz
in den einander gegenüber liegenden und durch einen engen Luftspalt getrennten Polschuhen
eines Elektro- oder Permanentmagneten.
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Der Luftspalt weist dab-l einen bestimmten Winkel zur Längsachse des
Sicherheitsfadens auf. Vorzugsweise sind die Polschuhe so breit, daß der Luftspalt
an einer Längskante des Wertdruckes beginnt und an der gegenüberliegenden Längskante
endet. Dies hat den Vorteil, daß beim Passieren der Polschuhe nacheinander jeder
Bereich über die gesamte Längserstreckung des Sicherheitsfadens mit dem Magnetfeld
beaufschlagt wird. Trotz der erheblichen Länge des Fadens kann ein enger Luftspalt
aufrechterhalten werden und damit die Magnetisierung mit hoher Feldstärke erfolgen.
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Bei Verwendung hochkerzitiven Materials ist die zweite Magnetisierungsstation
mit umpolbaren Elektromagnetten ausgestattet, so daß je nach festgestellter Vorzugsrichtung
ein entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugt werden kann.
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Die Magnetisierung des Fadens wird vorzugsweise durch Magnetaufnehmer
wie bekannte Magnettonköpfe festgestellt, die jeweils eine Teillänge des Sicherheitsfadens
abtasten.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die Meßwerte der Magnetaufnehmer
in einer Elektronikschaltung ausgwertet. Dabei werden die von den Magnetaufnehmern
kommenden Signale jeder Meßstation mit entsprechenden Mindest- und Höchstwerten
in Komparatoren verglichen.
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Fällt der Meßwert in den erwarteten Toleranzbereich, wird auf einem
Speicher ein entsprechendes Signal abgespeichert. Die jedem Meßaufnehmer zugeordneten
Speischer sind alle mit einem gemeinsamen UND-Gatter verbunden, das entsprechend
bel positivem Ausgang sämtlicher Einzelprüfungen ein endgültiges GUT-Signal abgibt.
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Vorzugsweise werden nicht die absoluten Meßwerte von den Komparatoren
verglichen, sondern nur das Sollverhältnis der Meßwerte geprüft, wodurch Dichteschwankungen
des magnetischen Materials unterschiedlicher Sicherheitsfäden kompensiert werden
können.
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NachEolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Prüfverfahrens,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 1, und Fig. 3 eine Schnittansicht
ähnlich Fig. 2, jedoch einer anderen Ausführungsform, Fig. 4 ein Blockschaltbild
der Auswertelektronik.
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Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Prüfvorrichtung weist drei Magnetisierungsstationen
2, 4, 6 auf, die von Permanentmagneten gebildet werden. Die Polung der zweiten und
dritten Magnetisierungsstation ist der Polung der ersten entgegengesetzt. Der Luftspalt
18 zwischen den Polschuhen 19, 21 der Permenentmagneten ist schräg zur Transportrichtung
einer Banknote 1 gerichtet, die einen quer in die Stirnflächen der Polschuhe eingeschnittenen
Schlitz durchläuft. Die relative Lage von Luftspalt 18 und dem Schlitz,durch welchen
die Banknote durchläuft, ergibt sich am besten aus Fig. 2.
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Der Sicherheitsfaden 17 ist quer zur Transportrichtung der Banknoten
angeordnet (die Transportrichtung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet).
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In dem Maße, in dem die Banknote in die geschlitzten Polschuhe der
Permanentmagneten eintaucht, wird von einer Kante ausgehend ( in Fig. 1 der Oberkante
) nacheinander alle Bereiche des Sicherheitsfadens mit dem
senkrecht
zur Längsachse des Luftspaltes gerichteten Magnetfeldes beaufschlagt. Der letzte
Bereich, der magnetisiert wird, liegt daher an der Unterkante der Banknote (in Fig.
1).
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Bei dem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel des Luftspaltes zur
Längsachse des Sicherheitsfadens 450, d.h. die Feldkomponenten in Längsrichtung
des Fadens und quer dazu sind gleich groß. Es wären auch andere Winkel denkbar.
Eine Winkellage von 45" erleichtert jedoch die Auswertung. Statt des einen, schräg
zur Längsrichtung des Fadens gerichteten Magnetfeldes können selbstverständlich
auch zwei nacheinander angeordnete Magnetfelder verwendet werden, die den Faden
einmal in Längsrichtung und einmal in Querrichtung magnetisieren. Von Bedeutung
ist lediglich, daß der Faden auch in einer Richtung magnetisiert wird, die nicht
mit seiner magnetischen Vorzugsrichtung übereinstimmt.
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Bei der Anwendung nur eines, schräg zum Faden gerichteten Magnetfeldes,
wird der gewünschte Effekt unter größtmöglicher Raumeinsparung erreicht.
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Setzt man voraus, daß der in die Banknote eingelagerte Sicherheitsfaden
aus magnetisch anisotropem Material mit einer bei der Herstellung erzeugten magnetischen
Vorzugsrichtung besteht, wobei diese Vorzugsrichtung eine beliebige Lage im Raum
haben kann, so ist der Laden nach Verlassen der Magnetisierungsstation 2 in den
drei Achsrichtungen des Koordinatensystems unterschiedlich stark magnetisiert.
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Diese Magnetisierung wird in der Meßstation 3 durch
entsprechende
Magnetaufnehmer 8, 9 und 10 festgestellt.
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Dabei mißt der Magnetaufnehmer 8 die Magnetisierung in Z-Richtung,
d.h. senkrecht zur Hauptebene des Wertdruckes, der Magnetaufnehmer 9 die Magnetisierung
in X-Richtung, d.h. in Transportrichtung und der Magnetaufnehmer 10 die Magnetisierung
in Y-Richtung, d.h. senkrecht zur Transportrichtung. Als Magnetaufnehmer werden
vorzugsweise bekannte Magnettonköpfe verwendet.Es sind jedoch selbstverständlich
auch andere Magnetaufnehmer, wie Hall-Elemente, Mistoren, Feldplatten verwendbar.
Der kleine Strich auf den Magnetaufnehmern 9 und 10 in Fig. 1 gibt die Richtung
der Luftspalte an.
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Jeder Magnetaufnehmer tastet einen bestimmten Bereich des Sicherheitsfadens
ab und gibt ein der Magnetflußdichte entsprechendes Signal an die in Fig. 4 schematisch
dargestellte Auswertelektronik weiter.
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Vorzugsweise sollten die Magnetaufnehmer sehr eng nebeneinander oder
hintereinander angeordnet sein, damit alle Aufnehmer dieselbe Stelle des Sicherheitsfadens
prüfen. Aus zeichnerischen Gründen wurde der Abstand der Magnetaufnehmer in Fig.
1 übertrieben dargestellt.
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Das Verhältnis der von den Magnetaufnehmern 8, 9 und 10 gemessenen
Werte hängt von der Richtung des Magnettsierungsvektors ab. Sind die einzelnen Magnetpartikelchen
des Sicherheitsfadens mit ihrer harten Magnetisierungsachse beispielsweise parallel
zur Fadenlängsachse orientiert, wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel Magnetaufnehmer
10 eine relativ hohe, Magnetaufnehmer 9 eine relativ geringe und Magnetaufnehmer
8 praktisch keine magnetische Feldstärke messen.
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Magnetaufnehmer 8 könnte daher bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel
auch entfallen. Da das Lichtvorkendensein einer Feldstärkenkomponente in Z-Richtung
aber ebenfalls eine die Echtheit des Materials nach-
weisende Aussage
liefert, kann -die Qualität der Prüfung auch in diesem Falle durch die Auswertung
des im Magnetaufnehmer 8 erzeugten Signales verbessert werden.
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Durch die entsprechende Ausbildung der Anregungsmagneten (siehe Fig.
3) kann selbstverständlich auch die Z-Komponente des Magnetmaterials gezielt angeregt
werden.
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Nach Verlassen der Meßstation 3 läuft die Banknote 1 in die MarTnetisierungsstuEe
4 ein, in welcher sie mit einem Magnetfeld beaufschlagt wird, das dem der ersten
Stufe 2 entgegengerichtet ist. Der Winkel des Luftspaltes 18zur Fadenlängsachse
beträgt demnach wieder 450, jedoch in umgekehrter Richtung gemessen. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel wird die Feldstärke in der Meßstation 4, d.h. einem Permanentmagneten
so gewählt, daß sie etwas unterhaI» der für das Material des Sicherheitsfadens erwarteten
Koerzitivfeldstärke liegt. Die Feldstärke wird somit nicht ganz ausreichen, um eine
Umpolung des Fadens zu bewirken.
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Die geometrischen Abmessungen der Meßstation 4 entsprechen denen der
Meßstation 2, die Ummagnetisierung des Fadens beim Durchlaufen der Station erfolgt
von oben nach unten fortschreitend ( in Fig. 1).
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In der Meßstation 5,die gleich der Meßstation 3 ausgebildet ist, wird
wiederum die Feldstärke in den drei Raumkoordinaten gemessen. Bei einem Sicherheitsfaden,
dessen magnetische Vorzugsrichtung parallel zur Faden längsachse liegt, wird entsprechend
Magnetaufnehmer 10 eine geringe Restremanenz feststellen, -die der in MeB-station
3 gemessenen gleichgerichtet ist, Meßaufnehmer
9 wird gegebenenfalls
eine geringe Magnetisierung feststellen, die der vom gleichen Meßaufnehmer der Meßstation
3 gemessenen Magnetisierung entgegengerichtet ist, Meßaufnehmer 8 wird praktisch
keinen Magnetfluß feststellen.
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Nach Verlassen der Meßstation 5 läuft die Banknote in die dritte Magnetisierungsstation
6 ein, die wiederum in ihrer geometrischen Ausbildung den Magnetisierungsstufen
2 und 4 entspricht. Die Richtung des Magnetfeldes entspricht demjenigen der Meßstation
4. Die Feldstärke bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird jedoch so eingestellt,
daß sie etwas größer als die erwartete Koerzitivfeldstärke des für den Sicherheitsfaden
verwendeten ferromagnetischen Materials ist.
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In der Meßstation 7 wird entsprechend Meßaufnahmer 10 nun eine erfolgte
Umpolung aes Fadens feststellen, Magnetaufnehmer 9 ein dem entsprechenden Magnetaufnahmer
9 der Meßstation 5 gleiches Signal abgeben und Magnetaufnehmer 8 wiederum eine Null-Anzeige.
Die Koerzitivfelastärke des Materials des Sicherheitsfadens liegt somit zwischen
den Feldstärken der Meßstationen 5 und 7.
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Die Magnetisierstation 6 und die Meßstation 7 werden lediglich benötigt,
um dle relativ hohe Toleranzgrenzen der Messungen zu kompensieren (der Null-Durchgang
der Hystereseschleife wird dabei durch eine über der Abszisse und eine unter der
Abszisse liegende Messung angenähert). Ist nur eine weniger genaue Prüfung erforderlich,
kann die dritte Magnetisierungsstation 6 und zugehörige Meßstation 7 entfallen.
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Verwendet man hochkerzitives Material für den Sicherheitsfaden, d.h.
ein Material, das sich durch eine extrem hohe Koerzitivfeldstärke auszeichnet, kann
die in Fig. 1 gezeigte Prüfvorrichtung bedeutend vereinfacht werden. Da hochkoerzitives
Material im hier verwendeten Sinn durch Umwelteinflüsse nicht zu beeinJlussen ist,
bleibt es nach einer bei der Herstellung erfolgten Magnetisierung in einem definierten
Zustand. Die erste Magnetisierungsstation 2 kann daher entfallen und der Sicherheitsfaden
17 der Banknote 1 gleich in der Meßstation 3 vermessen werden. Ein Vergleich der
Meßwerte der Meßaufnehmer 8, 9 und 10 ergibt die Richtung des Magnetisierungsvektors.
In der Magnetisierstation 4 wird dann abhängig von der festgestellten Hauptrichtung
der MagnetisIerung der Sicherheitsfaden in er nächstflgenie Meßstation 4 mit einem
entgegengesetz gerichteten Magnetfeld beaufschlagt. In der Meßstation 4 werden daher
vorzugsweise umpolbare Elektromagrlten verwendet. Die Feldstärke dieser Station
soll dabei so hoch gewählt werden, daß zwar keine Umpoffiung des hochkoerzitiven
Materials des Sicherheitsfadens gelingt, daß jedoch jedes andere gewöhnliche ferromagnetische
Material umgepolt wird. In der darauffolgenden Meßstation 5 werden von den Magnetaufnehmern
entweder die gleichen Signale gemessen wie in der Meßstation 3, was bedeutet, daß
die in der Magnetisierungsstation 4 angewandte Feldstärke nicht ausgereicht hat,
den Faden umzupolen, oder aber eine Umpolung festgestellt, was bedeutet, daß das
Material des Sicherheitsfadens nicht die erwartete hohe Koerz-tivfeldstärke besitzt
und damit gefälscht ist. Eine quantitative Aussage
über die öhe
der Koerzitivfeldstärke des verwendeten Materials bedarf es danach nicht mehr.
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Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Elektronik zur Auswertung der
von den Magnetaufnehmern 8, 9 und 10 der Meßstationen stammenden Signale. Die von
den Meßaufnehmern n bis m kommenden Signale werden unabhängig voneinander in gleichartigen
Verstärkern 11 verstärkt und in den Komparatoren 12 und 13 mit einstellbaren Höchst-
und Mindestspannungen verglichen. Falls die Signalspannungen in den zulässigen Toleranzbereichen
liegen, ergeben sich an den Ausgängen der UND-Gatter 14 Impulse, die in den Speichern
15 abgespeichert werden. Falls alle magnetischen Prüfungen Signale ergeben haben,
die in den jeweils zulässigen Toleranzbereichen liegen, sind alle Speicher 15 gefüllt
und ergibt sich am Ausgang des UND-Gatters 16 ein Signal, welches das positive ErebnI
der Prüfung anzeigt. Dieses Signal kann in bekannter Weise je nach dem Anwendungszweck
der Prüfvorrichtung dazu verwendet werden, Relais oder Weichen zu steuel-n , Türen
zu öffnen etc..
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Da die von den Magnetaufmesrn 8, 9 und 10 kommenden Signale neben
der Magnetflaßdichte auch der Menge bzw.
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Konzentration des vermessene: iTagnetischen Materials proportional
sind, Kann statt einem Vergleich der gemessenen Absolutwerte mit entsprechenden
Schwellwerten, der Mengen faktor durch eine Quotientenbildung kompensiert werden.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, bedingt durch die Herstellungstechnologie,
mit hohen Toleranzen in der Konzentratipn bzw.
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Menge pro Volumeneinheit des magnetischen Materials gerechnet werden
muß.
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