DE3037932C2

DE3037932C2 - Verfahren zur Messung der Koerzitivfeldstärke

Info

Publication number: DE3037932C2
Application number: DE19803037932
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Phys. 6676 Mandelbachtal Becker; Gerd Dr.Rer.Nat. Dobmann; Harald 6600 Saarbrücken Kopp; Bernhard Dipl.-Ing.(FH) 6634 Wallerfangen Reimringer; Wilhelm Dipl.-Ing.(FH) 6638 Dillingen Repplinger; Christoph Ing.(grad.) 6603 Neuweiler Rodner; Jürgen Dipl.-Phys. 6680 Neunkirchen Salzburger; Peter 6695 Tholey Schorr; Werner Dr.rer.nat. 6600 Saarbrücken Theiner; Eckehard Dipl.-Phys. 6607 Quierschied Waschkies
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3037932A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen einfach herstellbaren nichtselektiven faseroptischen Multiplexer, bei dem jedem Eingangslichtwellenleiter eines (Lichtwellenleiter-)Bündels ein Kollimationselement zugeordnet ist. Dadurch ist die Anzahl der Eingangslichtwellenleiter (Kanäle) nahezu beliebig wählbar. Bei dem Multiplexer kann die Lichtrichtung umgekehrt werden, so daß ein vielfacher Verteilkoppler entsteht.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Koerzilivfeldstärke, bei dem der Prüfling in Aufsetztechnik in einem Magnetfeld einer mit einem Wechselstrom gespeisten Erregerspule magnetisiert wird, indem die Hysteresekurve des Prüflings mit der Frequenz des Wechselstroms mehrfach durchsteuert wird und die durch die Erregerspule erzeugte Tangentialfeldstärke in der Nähe des Prüflings während der Durchsteuerung der Hysteresekurve laufend erfaßt wird, wobei mittels einer auf den Prüfling aufgelegten Meßspule eines Aufnehmers während der Durchsteuerung der Hysteresekurve ein Signal abgeleitet wird, dessen zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Tangentialfeldstärke zugeordnet wird, und bei dem zur Auswertung die bei maximaler Amplitude des abgeleiteten Signals vorhandene augenblickliche Tangentialfeldstärke als Koerzitivfeldstärke erfaßt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 28 37 733 bekannt und verwendet einen Aufnehmer, mit dem das akustische oder magnetische Barkhausenrauschen erfaßt wird. Die Lagen der Maxima des Barkhausenrauschens während der Durchsteuerung der Hysteresekurve geben Aufschluß über die Größe der Koerzitivfeldstärke.

Zur Messung der Koerzitivfeldstärke an ausgedehnten Oberflächen in Aufsetztechnik ist aus der Firmendruckschrift List-Koerzimeter KM-2der List-Magnetik. Leinfelden-Echterdingen 1 ein Aufsatz-Koerzimeter bekannt, bei dessen Einsatz zunächst die jeweilige Meßstelle mit Hilfe eines Stabmagneten punktförmig magnetisiert wird und anschließend auf die Mcßstelle eine Sonde aufgesetzt wird, die eine Kompensationsspule und eine Hallsonde enthält. Durch die Kompensationsspule wird ein langsam stärker werdender Kompensationsstrom geschickt, bis das Restfeld durch das Kompensationsfeld aufgehoben ist, was durch die Hallsonde erfaßt wird. Um ausreichend hohe Genauigkeiten zu erzielen, ist bei der Punktmagnetisierung und beim Aufsetzen der Meßsonde ein geschicktes Vorgehen erforderlich, weshalb die Handhabung des bekannten Aufsatz-Koerzimeters nicht unkritisch ist.

In der Firmendruckschrift des Institut Dr. Förster, 7410 Reutlingen, Koerzimat 1.095 sowie in der Zeitschrift Metallkunde, 46 (1955) Heft 4. S. 297-302 sind Geräte zur schnellen und genauen Messung der Koerzitivkraft beschrieben, die jedoch das Einbringen einer verhältnismäßig kleinen Probe in eine Magnetisierungs-Einrichlung erfordern. Der zu untersuchende Prüfling wird mit einem magnetischen Gleichfeld auimagnetisien, wobei nach dem Erreichen der Sättigung das einwirkende Magnetfeld langsam zu Null gemacht wird. Die im Prüfling verbleibende remancnie Magnetisierung wird anschließend durch ein Gegenfeld auf Null gebracht und die Größe der Gegendfeldstärke als Koerzitivfeldstärke bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der Koerzitivfeldsiärke an ausgedehnten Oberfläche« zu schaffen, das einfach durchzuführen ist und mit einer vorherbestimmten Eindringtiefe gut reproduzierbare Meßwerte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßspulc an ein Wirbelstrommeßgerät angeschlossen wird und die während der Änderung der Tangentialfeldstärke im Prüfling auftretende Änderung der Überlagerungspermeabilität durch Messen der Impedanz der Meßspule laufend erfaßt wird, wobei die beim Erfassen der maximalen Überlagcrungspcrmcabilitäi vorhandene Tangcntialfcldstärkc der Kocr/itivfcldslärke zugeordnet wird. Eine Veränderung der Eindringtiefe läßt sich einfach durch eine Änderung der Wirbelstrommeßfrequenz des Wirbelstrommeßgerätes erreichen.

Das Verfahren gestattet es somit, durch einfaches Aufsetzen einer Meßspule eines Wirbelstrommeßgcrätes auf den einem Wechselmagnetfeld ausgesetzten Prüfling durch Auswerten der Überlagerungspermeabilität und der Tangentialfeldstärke des Wechselfeldes die Koerzitivfelds'.ärke zu bestimmen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, daß keine Absolutmessungen der Überlagerungspermeabilität erforderlich sind. Die Eindringtiefe des Meßberfahrens in die Oberfläche des Prüflings wird durch die an das Wirbelstrommeßgerät angeschlossene Meßspulc und insbesondere durch die Wirbelstromfrcqucnz des Wirbclsirommeßgcrätcs bestimmt. Die beim Stand der Technik erforderliche kritische Kompensation eines Streufeldcs durch ein Gegenfeld wird vermieden, so daß die erhaltenen Meßwerte besser reproduzierbar sind.

Das Verfahren gemäß der Erfindung nutzt die Gesetzmäßigkeiten in der magnetischen Bereichsstruktur bezüglich der am Ummagnetisierungsprozeß beteiligten Blochwandarten aus, um aus der Meßgröße bei einer Auftragung über der inneren Tangentialfeldstärke Η,, die Koerzitivfeldstärke H₁-zu bestimmen.

Das Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Meßaufbau in schcmatischer Darstellung.

F i g. 2 den Verlauf der Meßgröße und

F i g. 3 den Verlauf der gemessenen Kocr/itivfcklstiir-

Ice in Abhängigkeit von der durch das Wirbelstrommeßgerät erzeugten Erregerfeidstärke.

Die zur Auswertung herangezogene Oberlagerungspermeabilität ist wie folgt definiert:

1 ΔΒ

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Die Obcrlagfjrungspcrmeabilität wird bei dem Verfahren in Abhängigkeit von der inneren Feldstärke H₁; to gemessen. Bei der //,,-Messung _wj_r(j die physikalische Randbedingung, daß H_t.u_Mrai gleich H,.uat gilt» ausgenutzt Die Tangentialfeldmessung erfolgt mit einem H-Feldmesser, der beispielsweise als Hallsonde oder Feldsonde ausgebildet sein kann.

Der schematische in F i g. 1 dargestellte Meßaufbau zeigt ein auf die Oberfläche des Prüflings aufgesetztes Joch mil einer Erregerspule, die mit einem Wechselstrom beaufschlagt ist, so daß die Oberfläche des Prüflings einem Wechselfeld ausgesetzt ist Zwischen den beider? Poischuhen ist ein Aufnehmer bzw. Wandler angeordnet Dieser ist Teil eines üblichen Wirbelstrommeßgerätes, das unter anderem einen Verstärker und eine Schaltung zur Signalverarbeitung aufweist

Um die Überlagerungspermeabilität zur Messung der Koerzitivfeldstärke ausnutzen zu können, wird diese mit gängigen Wechselstrommeßgeräten gemessen, wobei die Impedanzänderung der Abtastspule oder des z. B. U-förmigen Ferritkerns hervorgerufen durch die Änderung der Überlagerungspermeabilität über die innere Feldstärke gemessen wird. Um bei unterschiedlichen Materialien die Aufnehmer nicht immer anpassen zu müssen (Spulenwicklungszahl), muß die Wechselfeldamplitude AHv, frei wählbar sein. Durch geeignete Wahl der Frequenz f_w kann die Überlagerungspermeabilität über die innere Feldstärke dem Betrag nach optimiert werden. Die Wechselstrommeßfrequenz liegt hierbei in den Grenzen zwischen 50 Hz und 1 MHz. Die Frequenz ft:, mit der die Hysterese durchsteuert wird, beträgt weniger als I0;o Hz. Dabei muß die Wirbelstrommeßfrequenz /Wder Frequenz Λ der Frequenz /^angepaßt werden.

Aus der Peaklage ergibt sich bei einer Messung der reversiblen Permeabilität, die sich von der Überlagerungspermeabilität dadurch unterscheidet, daß die magnetische Teldstärkc gegen Null geht, die doppelte Koerzitivfeldstärke 2 Wo Das Maximum ist gekennzeichnet durch die in der Umgebung von H₁- schwerpunktmäßig ablaufenden 180° Blochwandbe^-.vegi;nger!. Bei normalen Hystcresekurven kaiii dieser Sachverhalt verallgemeinen werden.

Da die reversible Permeabilität definitionsgemäß nur im Grenzfall A_w—O gemessen werden kann, wird im Anwendungsfall stets die Überlagerungspermeabilität gemessen.

Die Meßgeräte ist in F i g. 2 zu sehen. Der Peakabstand beträgt hierbei 2 H_C—AH_W. Durch Messung der Wechselfeldamplitude AH_W in Luft kann der absolute Fehler abgeschätzt werden.

In Fig. 3 ist die Eichprozedur zur Beschaffung der tatsächlichen H₁-Werte dargestellt. Vss entspricht dem Spannungsspitze/'-spitze-Wert der Erregerspule in Luft. Die Erreger- und Meßspule für das durch die Wechselfeldamplitude erzeugte Feld unterscheiden sich hinsichtlich der Wicklungszahl, befinden sich jedoch am b5 selben Ort. Wird die Erregerfcldstärke, die proportional der Spannung Vss ist, verkleinert, so nimmt die gemessene Koerzitivfeldstärke, wie sich aus Fig. 3 gibt. zu.

Durch Extrapolation kann der Schnittpunkt mit der Ordinatenachse bei Vss= 0 bestimmt werden.

Das Verfahren ist verwendbar auf dünn- und dickwandigem Material Die gemessenen Koerzitivfeldstärken sind abhängig von den oberflächennahen Materialeigenschaften, die Eindringtiefe wird bestimmt durch' die Wirbelstrommeßfrequenz /"„. Es sind keine Absolutmessungen der Überlagerungspermeabilität bzw. der reversiblen Permeabilität notwendig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Koerzitivfeldstärke, bei dem der Prüfling in Aufsetztechnik in einem Magnetfeld einer mit einem Wechselstrom gespeisten Erregerspule magnetisiert wird, indem die Hysteresekurve des Prüflings mit der Frequenz des Wechselstroms mehrfach durchsteuert wird und die durch die Erregerspule erzeugte Tangentialfeldstärke in der Nähe des Prüflings während der Durchsteuerung der Hysteresekurve laufend erfaßt wird, wobei mittels einer auf den Prüfling aufgelegten Meßspule eines Aufnehmers während der Durchsteuerung der Hysteresekurve ein Signal abgeleitet wird, dessen zeitlicher Verlauf dem zeitlichen Verlauf der Tangentialfeldstärke zugeordnet wird, und bei dem zur Auswertung die bei maximaler Amplitude des abgeleiteten Signals vorhandene augenblickliche Tangentialfeliäiärke als Koerzitivfeldstärke erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspü-Ie an ein Wirbelstrommeßgerät angeschlossen wird, und die während der Änderung der Tangentialfeldstärke im Prüfling auftretende Änderung der Über-Iagerungspermeabilität durch Messen der Impedanz der Meßspule laufend erfaßt wird, wobei die beim Erfassen der maximalen Überlagerungspermeabilität vorhandene Tangentialfeldstärke der Koerzitivfeldstärke zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da C tue Wirbelstrommeßfrequenz des Wirbelstrommeßgerätes zur Veränderung der Eindringtiefe verstellt wird.