DE283805C

DE283805C -

Info

Publication number: DE283805C
Application number: DENDAT283805D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Magnetdetektor, der auf neuen Beobachtungen über die remanente Magnetisierung beruht, welche ferromagnetische Körper annehmen, wenn sie in hochfrequente Magnetfelder gebracht werden.. Diese Beobachtungen sollen zunächst kurz beschrieben werden.

Bekanntlich wird im allgemeinen ein remanent magnetisierter Körper (Stahl, Eisen usw.) entmagnetisiert, wenn er in eine Spule gebracht wird, durch die eine gedämpfte Schwingung hindurchfließt. Entsprechend bleibt ein unmagnetisches Stahlstück in einem derartigen Feld im allgemeinen unmagnetisch; wenig-

!5 stens dann, wenn die Amplituden des Feldes eine gewisse Grenze nicht überschreiten und wenn die Dämpfung der Schwingungen nicht sehr groß ist. (Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, so treten allerdings Magnetisierungen auf, deren Zustandekommen aber noch nicht ganz aufgeklärt ist.)

Die Patentinhaber haben nun gefunden, daß ein ferromagnetischer Körper relativ starken remanenten Magnetismus annimmt, wenn er in ein magnetisches Feld gebracht wird, das durch Superposition zweier hochfrequenter Schwingungen von unten näher anzugebender Art gebracht wird. .Diese Magnetisierung tritt auch dann auf, wenn die einzelne Schwingung für sich nicht magnetisiert. Auf diesen Erscheinungen, die einfachen Gesetzmäßigkeiten gehorchen, beruht der neue Detektor. Bei den betreffenden Versuchen wurde

das ferromagnetische Material in geeigneter Form (Draht oder Band) in eine Spule eingeführt, die von zwei Schwingungen durchflossen war, oder in den Innenraum zweier übereinandergewickelter Spulen, wo dann durch jede einzelne eine Schwingung geeigneter Frequenz und Phase geschickt wurde. .

Das durch die Schwingungen erzeugte Magnetfeld H ist dann im einfachsten Fall von der Form

H= C₁ e ~ "' * COS (V₁ t — q)j)

+ C₂ β ~^ait COS (v₂ t —· cpj).

Für die zu beschreibenden Erscheinungen ist es unwesentlich, ob die Schwingungen, wie in der obigen Formel angenommen, von Anfang ■ an nach einem Exponentialgesetz abklingen, oder ob ihre. Amplitude zuerst, von Null anfangend, einen gewissen Maximalwert erreicht und dann erst abklingt, wie das der Fall ist, wenn die Schwingungen in Resonanzkreisen erzeugt werden. . .

Geeignete Anordnungen erlauben es, sowohl die Amplituden, als auch die Frequenzen und Phasen der superponierten Schwingungen zu ändern, und zwar jeweils eine Art von Größen unabhängig von der andern.

Es hat sich dabei gezeigt, daß, falls die Maximalamplitude des Magnetfeldes eine gewisse Grenze (welche abhängig ist von der Natur und der Gestalt des Ferromagnetikums) nicht überschreitet, starke remanente Magnetisierung nur dann entsteht, wenn das Ver-

hältnis der Frequenzen gleich 2 (bzw., was auf dasselbe hinauskommt, gleich V₂ ist).

Wenn die eine Frequenz geändert wird, nimmt die Größe der erzeugten remanenten Magnetisierung schnell ab. Die Schärfe der erforderlichen Einstellung ist von der gleichen Größenordnung wie diejenige bei der Einstellung eines Resonanzkreises von der Dämpfung a_x auf eine erregende Schwingung von ίο der Dämpfung a₂. U₁ und a„ bedeuten dieselben Größen wie oben.

Gehen die Amplituden des Magnetfeldes über eine gewisse Größe hinaus, so treten auch bei anderen Frequenzverhältnissen Magnetisierungen auf, z. B. 3 und ¹J₃ ; 4 und ¹J₄ usw. Wir betrachten im folgenden zunächst nur den ersten einfachen Fall, da die übrigen sich danach leicht erledigen lassen.

Weiter soll angenommen werden, daß die superponierten Schwingungen so gewählt seien, daß ihre Amplituden und ihre Frequenzen konstant sind, daß aber die Phasen geändert werden können.

Es stellt sich dann heraus, daß bei einer bestimmten Wahl der Phasen eine bestimmte remanente Magnetisierung erzeugt wird, bei anderer Wahl der Phasen dagegen eine von der vorigen verschiedene. Und zwar ist z. B. bei genauer Einstellung des Frequenzverhältnisses

— — 2 der Magnetismus maximal groß, wenn 2 ψχ —· q>2 = ο; Null, wenn 2 φ_χ — cp₂ = -^-;

negativ, wenn 2 Cp₁ — φ₂ = -—■ und so fort.

Der magnetische Zustand, der bei einer bestimmten Wahl der Phasen erzeugt wird, ist der gleiche, unabhängig davon, ob der Anfangszustand des Ferromagnetikums der unmagnetische ist, oder ob dasselbe vorher magnetisiert war. Ein einziger Schwingungszug der betreffenden Art genügt im wesentlichen, um die entsprechende Magnetisierung

. herzustellen. Wirkt derselbe Schwingungszug mehrmals hintereinander auf dasselbe Material, so ändert das kaum mehr den durch die erste Einwirkung erzeugten Zustand.

Auf der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt, nach dem diese Erscheinung nun in folgender Weise zum Nachweis elektrischer Schwingungen (z. B. zum Empfang in der drahtlosen Telegraphic) benutzt werden kann.

Hierbei wird vorausgesetzt, die nachzuweisende, zunächst als gedämpft angenommene Schwingung fließe in einer Leitung I, die dann etwa ein Bestandteil des durch die Antenne erregten Kondensatorkreises sein mag. In diese Leitung I sei eine Spule 1 eingefügt, deren Innenraum mit einem (eventuell geeignet unterteilten) Ferromagnetikum ausgefüllt sei.

Über die Spule 1 ist eine Spule 2 gewickelt, welche' einen Teil des Kondensatorkreises II bildet. Kreis II werde durch bekannte Methoden zu gedämpften oder ungedämpften Schwingungen angeregt. Seine Frequenz soll den doppelten (oder den halben) Wert haben von der in Leitung I fließenden Schwingung.

Es wird zunächst angenommen, in Leitung I würden gedämpfte Schwingungszüge erzeugt, während II ungedämpft erregt wird.

Solange in I keine Schwingung vorhanden ist, bleibt unmagnetisches Material unmagnetisch. Sobald dort ein Schwingungszug auftritt, stellt sich der remanente Magnetismus her, welcher der Phase entspricht, in der die Schwingung I auf Schwingung II getroffen ist.

Das Auftreten dieser Magnetisierung kann beobachtet werden mit Hilfe einer geeignet aufgestellten Magnetnadel (oder eines Magnetometers), die durch das magnetisierte Ferromagnetikum abgelenkt wird. Für Empfangszwecke ist es bequemer, das Ferromagnetikum mit einer Hilfswicklung zu umgeben, in der beim Entstehen des Magnetismus ein Strom induziert wird, der ein Telephon oder ein Saitengalvanometer betätigt.

Trifft nun eine zweite Schwingung in I ein, so wird sie natürlich im allgemeinen die Schwingung II nicht mehr in der gleichen Phase treffen wie die erste. Es wird daher ein anderer remanenter Magnetismus erzeugt, und die Änderung des magnetischen Zustandes bewirkt wieder einen Ausschlag des Magnetometers, bzw. ein Knacken im Telephon oder ein Zucken des Saitengalvanometers.

Es ist klar, daß ganz dieselben Erscheinungen auftreten müssen, wenn Kreis II nicht zu ungedämpften, sondern zu schwach gedämpften Schwingungen erregt wird, vorausgesetzt nur, daß die Schwingungszüge so rasch aufeinanderfolgen, daß jeder in I ankommende Schwingungszug, oder wenigstens die Mehrzahl derselben, auf einen solchen in II trifft.

Bei diesem Verfahren ist es nicht ganz ausgeschlossen, daß ein oder der andere ankommende Schwingungszug unwirksam bleibt, jedoch ist die Wahrscheinlichkeit für ein sol- > ches Ausfallen klein. Das Gleiche gilt gegen den Einwand, daß ein ankommender Schwin- no gungszug nicht registriert wird, wenn er auf die Hilfsschwingung in genau der gleichen Phase trifft wie der vorhergehende Schwingungszug.

Tatsächlich zeigen die Versuche, daß praktisch alle ankommenden Schwingungen wirksam sind.

Der beschriebene Detektor hat gegenüber den bisher bekannten prinzipielle Vorteile. Er wirkt nur dann, wenn die Frequenz der Hilfsschwingung II gerade gleich dem doppelten bzw. halben Wert der aufzunehmenden Fre-

quenz gewählt wird bzw. wenn diese Frequenz in der Nähe des angegebenen Wertes liegt. Er erlaubt also eine neue Art von Abstimmung der Empfangsstation. Ferner wirkt er insofern sehr günstig, als der größte Teil der zur Zeichengebung erforderlichen Energie nicht von den ankommenden Schwingungen geliefert wird, sondern an der Empfangsstelle durch die Hilfsschwingung geliefert wird. Durch

ίο Steigern der Amplitude dieser Schwingung erzielt man größere Empfindlichkeit.

Wie oben erwähnt, dürfen allerdings die Maximalamplituden des Wechselmagnetfeldes einen bestimmten Betrag nicht überschreiten, wenn remanente Magnetisierung nur beim Frequenzverhältnis 2 eintreten soll. Praktisch liegt darin keine Beschränkung, da diese Grenze so hoch liegt, daß sich eine außerordentlich hohe, die der Kontaktdetektoren weit übersteigende Empfindlichkeit herstellen läßt. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, die Amplituden des Feldes über die obige Grenze zu steigern, um bei anderen Frequenzen empfangen zu können. Allerdings fällt dann der Vorteil der Abstimmfähigkeit des Detektors zum Teil fort.

Besonders bequem wird der neue Detektor für den Empfang von ungedämpften Wellen, da er hier den Ticker und ähnliche Apparate erspart. Man wird dann Kreis II so erregen, daß in ihm einzelne getrennte, gedämpfte Schwingungszüge fließen, deren Aufeinanderfolge so gewählt werden kann, daß ein hörbarer Ton entsteht.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Magnetdetektor, gekennzeichnet dadurch, daß zum Nachweis elektrischer Schwingungen diejenige remanente Magnetisierung benutzt wird,. welche in einem Ferromagnetikum erzeugt wird, wenn sich dasselbe in einem hochfrequenten Wechselmagnetfeld befindet, das von zwei Schwingungen erzeugt wird.
2. Magnetdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der beiden Schwingungen im Verhältnis ι : 2 stehen, wobei die Maximalamplitude so schwach gewählt wird, daß die Magnetisierung nur bei diesem Frequenzverhältnis bzw. bei dem reziproken eintritt.
3. Magnetdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalamplitude des Magnetfeldes so stark gewählt wird, daß Magnetisierung auch bei Frequenzverhältnissen eintritt, welche von ι: 2 verschieden sind.
4. Magnetdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Magnetisierung nach bekannten Methoden (z. B. Magnetometer, Braunsche Röhre, Telephon ο. dgl.) beobachtet wird.
5. Magnetdetektor nach Anspruch 1 für den Empfang gedämpfter elektrischer Wellen in der drahtlosen Telegraphic, dadurch gekennzeichnet, daß an der Empfangsstelle eine ungedämpfte oder aus rasch aufeinanderfolgenden, schwach gedämpften Zügen bestehende Hilfsschwingung erzeugt wird, deren Frequenz und Amplitude so gewählt ist, daß sie mit der ankommenden Schwingung zusammen das nach Anspruch 2 erforderliche Magnetfeld liefert.
6. Magnetdetektor nach Anspruch 1 für den Empfang ungedämpfter elektrischer Wellen der drahtlosen Telegraphie, dadurch gekennzeichnet, daß an' der Empfangsstelle eine Hilfsschwingung erzeugt wird, die aus voneinander getrennten, gedämpften Schwingungszügen besteht, deren Aufeinanderfolge entsprechend hörbaren Tönen gewählt sein kann, und deren Frequenz und Amplitude nach Anspruch 2 gewählt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.