DE3031379C2 - Vorrichtung zur dynamischen Messung - Google Patents

Description

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% läßt Darüber hinaus ist die kurze Meßzeit insoweit von dargestellten Falle zwei — ausreichend schnellen Ana- |j Vorteil, wie die bisher durch die bei steigenden Fre- log/Digitalwandlern, je einem Digitalspeicher und einer 1 quenzen größer werdende Verlustleistung des Materials Zeitbasis, die die Abtastraten der Eingangsspannungen p auftretende thermische Belastung sich bei der Datener- festlegt In dem dargestellten speziellen Fall liegt ein v. fassung nicht negativ auswirkt 5 Transientenrekorder mit zwei Analog/Digitalwandlern

Die Erfindung kann z. B. bei hartmagnetischen Mate- mit 10 Bit Auflösung vor, dem ein Digitalspeicher mit S rialien während der Aufmagnetisierung angewendet einer Kapazität von 4 K bzw. 4096 Meßwerten zugeord- H werden. Hierzu wird eine Spule ausreichender Dirnen- net ist Die maximal mögliche Abtastrate beträgt f. sionierung an ein Strommagnetisiergerät angeschlos- 10 MHz. Die im Transientenrekorder abgespeicherten £ sen, wobei sich das zu magnetisierende Material im In- io Werte werden von einem angeschlossenen Miniconspug neren der Spule befindet Um dieses Material sind men- ter zur weiteren Verarbeitung, wie z. B. Effektivwertbil- ψ. rere Windungen einer Meßspule, die mit einem Analog/ dung, Integration usw, übernommen. * Digitalwandler zusammengeschaltet ist zur Induktions- Der Rechner erstellt auf Wunsch ein Meßprotokoll

IV messung gelegt Zur Messung des Feldes dient beispiels- oder zeichnet die gewünschte Funktion auf einen Ploty weise eine Hallsonde, eine Feldplatte oder eine Luftspu- 15 ter. Ferner steuert der Rechner einen angeschlossenen '£ Ie, die mit dem anderen Analog/Digitalwandler zusam- Niederfrequenz-Synthesizer derart daß die Aussteue- ^;i: mengeschaltet ist Nach Auslösung des Stromimpulses rungsamplitude des Ringkerns und eie Frequenz der - werden in Abhängigkeit von der Zeit die Ausgangsspan- Aussteuerspannung und deren Kurvenform durch ein 1, nungen der beiden Meßwerte von den Analog/Digital- entsprechendes Programm bestimmt werden. Mit den I wandlern abgetastet, gespeichert und anschließend von 20 geschilderten Anordnungen läßt sie! sine Hysteresis-E der Rechnereinheit in beschriebener Weise bearbeitet schleife in ca. 2 bis 3 Min. aufnehmen, wobii die Zeit für I Vorteilhafterweise können hartmagnetische Materi- die Aufnahme bei Verwendung eines schnelleren Rech-1 alien so unter sehr hohen Feldstärken gemessen wer- ners ohne Schwierigkeit auf ca. 10 see gesenkt werden S den, was z. B. in einem Magnetjoch nicht möglich ist kana Dies stellt gegenüber der bisher erforderlichen ρ Insbesondere ist es möglich, die bisher getrennten Ar- 25 Zeit für <&s Messung und Auswertung eine erhebliche I beitsgänge. Magnetisieren und Messen der Probe, in Verbesserung dar; das Ausmessen der Ringbandkerne I einem Arbeitsgang vereinigen zu können. kann erheblich wirtschaftlicher durchgeführt werden.

p Ein Ausfühningsbeispiel der Erfindung ist in der

I Zeichnung dargestellt und eine Meßanordnung in sehe- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I matischer Form gezeigt 30

p Der auszumessende Ringbandkern 1 trägt Primär- % wicklungen 2 und Sekundärwicklungen 3. Die Primär-

y wicklungen 1 bilden mit dem Verstärker 4 und einem

I Widerstand 5 einen geschlossenen Stromkreis. Zur

I Spannungserzeugung der niederfrequenten Erreger-

I spannung dient ein Synthesizer δ, der von einer Rech-

!· nereinheit 7 impulsgesteuert wird. Die Sekundärwick-

_s lung 3 sowie der Widerstand 5 sind zur Spannungsmes-

$ sung mit je einem Analog/Digitalwandler 8 bzw. 9 ver-

3 bundcn. denen Digitalspeicher 10 bzw. 11 nachgeschal-

·* tet sind. Die Abtastrate der Analog/Digitalwandler 8

jj bzw. 9 wird von einer digitalen Steuereinheit 13 be-

I stimmt Sie gewährleistet auch eine zeitgleiche Datener-

I fassung durch die beiden Analog/Digitalwandler 8 bzw.

Jj 9. Über eine geeignete Rechnerschnitsstelle 12 hat die

I angeschlossene Rechnereinheit 7 Zugriff zu den gespei-

I cherten Daten. Er berechnet die magnetischen Größen

i durch Integration, Effektivwertbildung usw. Über die

$. gleiche Rechnerschnittstelb 12 hat die Rechnereinheit 7

ji auch Zugriff zur digitalen Steuereinheit 13, um den Sta-

I tus dieser Einheit festzustellen bzw. den Meßvorgang

I: auszulösen.

■ Die vom Rechner 7 bearbeiteten Größen bzw. die

j; daraus gewonnenen Ergebnisse werden von diesem an

p einen Drucker 15 und/oder an einen Plotter 14 ebenso

p weitergegeben wie die bereits erwähnten Impulse zur

I Steuerung der Frequenz und der Spannungsamplitude

i des Synthesizers 6.

§ Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet bei Erre-

S gerspannungen mit einer Frequenz von 1 Hz bis 10 kHz, prinzipiell können Messungen bis zu einer Frequenz von 10MHz durchgeführt werden. Dementsprechend ist auch der Verstärker 4, der überdies eine Ausgangsleitung von ca. 1 kW hat, ausgelegt. Die an dem Widerstand 5 und der Sekundärwicklung 3 gemessenen Spannungen werden einem Transientenrekorder 16 als geeigneter Meßwertverarbeitungseinheit zugeführt. Dieser besteht im Prinzip aus einem oder ihehreren — im

Claims (2)

1 2 kann auch bei hohen Frequenzen angewendet werden. Patentansprüche: Nachteilig ist jedoch die geringe Auflösung des Bild schirmes, der keine großen Meßgenauigkeiten zuläßt

1. Vorrichtung zur dynamischen Messung magne- Eine Dokumentation ist nur auf fotographischem Wege tischer Größen, insbesondere von Ringbandkernen, 5 möglich. Darüber hinaus köneec weder die Effektivwerin deren Primärwicklung ein in seiner Frequenz und te von Strom und Spannung gemessen noch der Form-Amplitude veränderbarer und über eine Spannungs- faktor und die relative Permeabilität und die Neukurve messung an einem Widerstand meßbarer Magneti- bestimmt werden.

sierungsstrom erzeugt und an deren Sekundärwick- Den bisher bekannten Vorrichtungen liegt eine analung unter Verwendung eines Transientenrekorders io löge Meßwerterfassung und Verarbeitung zugrunde, die induzierte Spannung als Maß für die Magnet- Sofern die Meßergebnisse an analogen Meßgeräten abflußänderunggemessen wird, gekennzeichnet gelesen werden, ergeben sich relativ lange Meßzeiten, durch einen Transientenrekorder (16), der unmit- die besondere Anforderungen an die treibende Stromtelbar die analogen Meßwerte der Spannung an dem quelle im Primärkreis hinsichtlich der Konstanz des Widerstand (5) und die sekundärseitig induzierte 15 Stromes und der Frequenz stellen und die bisweilen Spannung erfaßt und der mit einem Rechner (7) zur kaum zu erfüllen sind. Greift man dagegen auf die reladirefcten Ermittlung magnetischer Größen, insbe- tiv schnelle, aber nur für bestimmte Anwendungsbereisondere zur numerischen Integration zur Bestim- ehe anwendbare oszillographische Methode zurück, mungc??r magnetischen Flußdichte B verbunden ist muß man eine weitaus geringere Meßgenauigkeit die

2. Vosrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet 20 nicht zuletzt durch Verstärkungs- und Integrationsfehdurch einen Rechner (7), der zur Abgabe von Steuer- ler bedingt ist von 2 bis 5% in Kauf nehmen.
Signalen mit dem Spannungsversorgungsgerät (6) Im Jour.Magn.Magn. Mat 19,1980, Seite 235 bis 239, für den Primärkreis verbunden ist wird die Verwendung eines Analog/Digitalwandlers für

Meßwerte der Induktionsspannung vorgeschlagen. Es

25 handelt sich hierbei um einen Spannungs/Frequenz-

wandler, wobei die Integration durch Auszählen der Frequenzen über einen bestimmten Zeitraum durchge-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dynami- führt wird. Das Integral ergibt sich aus dem jeweiligen

sehen Messung magnetischer Größen nach dem Ober- Zählerstand. Auch wenn die Meßwerte digitalisiert wer-

begriff des Anspruchs 1. 30 den, weist die vorgeschlagene Anordnung immer noch

Unter magnetischen Größen versteht man z.B. die die prinzipiellen Nachteile der analogen Integration auf. Hysteresisschleife Bjfi) = f(i>(t)) und/oder die Neukur- So werden beispielsweise Thermospannungen am Einve B = ((H) bzv/. B = f(Herr) sowie den Effektivwert gang des Wandlers mitintegriert Auch kann der relativ der Feldstärke /7,den ScheiteK ert der Induktion S, die lange Meßzyklua von 30 sek ebensowenig zufriedenstel-Verlustleistung und die Permeabilität in Abhängigkeit 35 len wie die Begrenzung der oberen Meßfrequenz auf ca. von der Feldstärke. Zur Messung der genannten Grö- 100 bis 200 kHz, die sich aus der Obergrenze für den ßen wird ein Magnetkreis verwendet in dem an einer Spannungsfrequenzwandler sowie aus der Zeit im Aus-Ringprobe von einem Magnetisierungsstrom durchflos- zählen der Ausgangsfrequen/ des Spannungs-Fresene Primärwicklungen sowie Sekundärwicklungen an- quenzwandlers ergeben.

liegen, in denen eine Induktionsspannung erzeugt wird. 40 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor-Die interessierenden Wertepaare von Induktion/Feld- richtung anzugeben, welche die obengenannten Nachstärke/Zeit ergeben sich aus der an dem Widerstand im teile vermeidet und eine schnelle sowie möglichst feh-Primärkreis abfallenden Spannung sowie dem Integral- lerfreie Ermittlung der magnetischen Größen, insbesonwert der Induktionsspannung. dere eine exakte Integration der Induktionsspannung

Die Grundausrüstung der einfachsten Meßgeräte, die 45 ermöglicht

Absolutmessungen magnetischer Kenngrößen mit einer Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bis 2 Genauigkeit von 1 bis 2% gestatten, besteht aus einem beschriebene Vorrichtung gelöst
Schwingkontaktgleichrichter und einem empfindlichen Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lie-Lichtmarken-Drehspulinstrument. Die gemessenen gen insbesondere in der Meßgenauigkeit sowie der geStröme werden aus einer Sinusschwingung mittels eines 50 ringen Meßzeit So benötigt man für eine Messung be^; Phasenstellers ausgeblendet und gemessen. Die Anwen- Frequenzen unterhalb von 20 000 Hz nur eine Halbweldung solcher Meßgeräte in verschiedenen Frequenzbe- Ie der Induktionsspannung, von der bei ca. 400 Meßreichen ist jedoch schon aufgrund der begrenzten punkten eine Meßgenauigkeit mit einem Meßfehler 1% Schwingfähigkeit des Schwingkontaktgleichrichters erreicht wird.

£iehr beschränkt. Die Meßwerte müssen punktweise auf- 55 Oberhalb von 20 kHz werden ca. 400 Wellen der Ingenommen und die Hysteresisschleife von Hand ge- duktionsspannung derart abgetastet, daß sich der Abzeichnet werden, tastpunkt von Welle zu Welle um 180°/400 ändert. Für

Die umständliche Handhabung der beschriebenen solche kurze Meßzeiten müssen vorteilhafterweise an Präzisionsmeßinstrumente hat dazu geführt daß mehr die Strom- und Frequenzstabilität der Stromquellen kei- und mehr auf die oszillographische Aufnahme der Hy- 60 ne besondere Anforderungen gestellt werden. Die Meßsteresisschleife zurückgegriffen worden ist. Der Vorteil genauigkeit ergibt sich insbesondere aus der Auflösung liegt in einer direkten, schnellen Darstellung der Hyste- der Meßwertverarbeitungseinheit und aus der maximaresisschleife auf dem Oszillographenschirm, die dadurch len Speicherkapazität des verwendeten Digitalspeierzielt wird, daß man die Induktionsspannung über ei- chers. Die Meßdauer bei der Erfassung einer Halbwelle nen integrierenden Verstärker auf die K-Ablenkplatten 65 einer sinusförmigen Spannung mit einer Frequenz von des Oszillographen gibt, während an die -Y-Ablenkplat- 50 Hz beträgt 10 ms, so daß je nach verwendeter Meßten eine dem Magnetisierungsstrom proportionale wertverarbeitungseinheit und Rechnercinhcit eine Aus-Spannung gelegt wird. Das oszillographische Verfahren wert- und Registrierzeit von 10 see mühelos erreichen