DE3138887A1 - Verfahren und einrichtung zur messung der hysteresekurven von magnetischen werkstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Messung der Hysteresekurven von magnetischen Werkstoffen Die Eigenschaften magnetischer Werkstoffe werden durvh ihre Hysteresekurven B(H) und J = 3 - µo.H dargestellt , mit H = innere magnetische Feldstärke im Werkstoff , B = magnetische Flußdichte , J = magnetische Polarisation und µo = magnetische Feldkonstante Während bei Werkstoffen mit verhältnismäßig großem Probenquerschnitt die Messung der Flußdichte 3 mit einer die Probe umfassenden Meßspule ( Umspule ), die an ein Fluxmeter angeschlossen ist , einfach ist , ergeben sich bei Proben mit kleinem Querschnitt beträchtliche Fehler dadurch ,daß die Umspule nicht nur den magnetischen Fluß durch die Probe umfaßt, sondern auch noch einen Teil des magnetisierenden Feldes Ha ausserhalb der Probe. Dieser Fehler ist nur unvollkommen zu kompensieren und macht die Messung bei sehr kleinen Meßproben von wenigen mm3 z.B. fast unmöglich Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil . Sie besteht darin , daß bei Meßproben , die in einer Feldspule angeordnet sind , mit einer die Probe mit Abstand umfassenden Meßspule ( Momentspule ), die an ein Fluxmeter angeschlossen ist, das magnetische Moment M = J . V der Probe gemessen wird aus dem sich die Polarisation J = M / V und die Flußdichte B = J + R ergeben , wobei V das Volumen der Meßprobe ist Die Messung des magnetischen Momentes einer Probe mit einer Momentspule ist an sich bekannt , wurde aber noch nicht zur Messung der Rysteresekurven von magnetischen Werkstoffen nach der Erfindung angewendet In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die innere magnetische Feldstärke II in der Meßprobe mit Potentialspulen gemessen, die mit ihrem einen Ende die Meßprobe berühren Es ist bekannt, die innere magnetische Feldstärke H mit drei C-förmig angeordneten Potentialspulen zu messen, von denen zwei die Enden der Meßprobe bertihren, während die dritte die der Probe abgewendeten Enden der beiden ersten Spulen zu einem C verbindet ( DAS 24 52 615 , Fig.3 ).
• Diese Anordnung hat den Nachteil , daß sie nur für Meßproben einer einzigen Länge verwendbar ist, weil beim Verändern des Abstandes der beiden ersten Teilspulen die C-förmige Anordnung unterbrochen wird und zusätzliche Potentialdifferenzen des äusseren Feldes mitgemessen werden.
• Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil, indem die beiden äusseren Enden der Teilspulen sich bis in den feldfreien Raum aueserhalb der Feldspule erstrecken oder in einem magnetisch abgeschirmten , feldfreien Raum liegen. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung der Potential spulen tritt keine zusätzliche Potentialdifferenz zwischen ihren äaßeren Enden auf wenn die eine verschoben wird , bis sie die Meßprobe berührt . Die beiden inneren Enden der Teil spulen liegen dabei in bekannter Weise neben einander auf gleichem magnetischen Potential Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt . Darin sind 1 die zu messende Probe eines magnetischen Werkstoffes 2 eine Feldspule , in deren Innerem die Probe 1 angeordnet ist 3 die regelbare Gleichstromversorgung der Feldspule , die aus dem Wechselstromnetz 4 gespeist wird , 5 eine die Probe umfassende Moment-Meßspule ; die inserie mit einer Kompensationsspule 6 an ein Fluxmeter 7 angeschlossen ist 8 , 9 und 10 drei Potentialmeßspulen , die zwischen sich die Enden der Probe 1 einschließen 11 ein zweites Fluxmeter, an das die Potentialspulen 8, 9 und 10 in Serie angeschlossen sind 12 ein Dividierverstärker, der den von Fluxneter 11 ernuttekten Wert H.# durch die Probenlänge # teilt , sodaß sein Ausgang den Wert F ergibt und mit dem Eingang X eines X-Y-Schreibers verbunden werden kann 13 ein Dividierverstärker, der den vom Fluxmeter 7/ermittelten Wert M = J V durch das Volumen V teilt , sodaß sein Ausgang die.
• magnetische Polarisation J der Probe ergibt, 14 ein Umschalter , der in der Stellung J den Ausgang von 13 mit dem Eingang Y des X-Y-Schreibers verbindet, 15 ein Summierverstärker , dessen beide Eingänge mit 12 und 13 verbunden sind und der nach B = J + µo.H die magnetische Flußdichte B der Probe ergibt. Sein Ausgang ist in der Stellung 3 des Umschalters 14 mit dem Eingang Y des Schreibers verbunden 15 ein X-Y-Schreiber für die Hysteresekurven J(H) und B(H) Nach dem Einlegen der zu messenden Probe eines magnetischen Werkstoffes in die Momentspule 5 derart , daß sie mit einem Ende das Ende der Potentialspule 9 berührt, wird die verschiebbare Potential spule 10 mit ihrem inneren Ende an sie herangeschoben , bis sie ebenfalls die Probe berührt.
• Dann werden beide Fluxmeter auf Null gestellt und der Feldstrom mit dem Regler 3 zunächst auf postive Werte , dann zurück nach O und auf negative Werte und wieder zurück nach 0 geregelt . dabei beschreibt der Schreiber 15 je nach Stellung des Schalters 14 eine B(H)- oder eine J(H)-Kurve Erfindungsgemäß wird die innere Feldstärke E in der Probe mit den Potentialspulen 8,9 und 1C gemessen , welche den Potentialunterschied zwischen den Enden der Probe ergeben . Teilung des gemessenen Potentialunterschiedes H. # durch die Probenlänge j ergibt die innere Feldstärke H ; die Probenlänge t wird mit der Einsteller des Verstärkers 12 eingestellt Die Potentialspulen 8, 9 und 10 sind ein- oder mehrlagig auf gerade, unmagnetische Stäbe mit konstanter Windungsflächendichte ( = Windungsfläche Windungszahl / Spulenlänge ) gewickelt. Die beiden Teilspulen 8 und 9 sind derart fest zueinander angeordnet, daß ihre beiden Enden 8' und 9' dicht beieinander auf gleichem magnetischen Potential liegen.
• Die dritte Teilspule 10 ist längs beweglich angeordnet, sodaß sie mit der Spule 9 die Meßprobe 1 einspannen kann. Die äusseren Enden von 8 und 10 sind soweit vom Streufeld der Epule 2 entfernt, daß sie auch dann auf praktisch gleichem Potential liegen, wenn sie nicht unmittelbar nebeneinander liegen, sondern wie gezeichnet versetzt zueinander sind ; durch TJnterbrechung in der Zeichnung ist ihre verhätnismäßig große Länge angedeutet Erfindungsgemäß ist es aber auch möglich , die beiden äußeren Enden der Potentialspulen 8 und 10 in einen Abschirmtopf aus Weicheisen 17 enden zu lassen , in dem ein konstantes magnetisches Potential herrscht ( Fig.2).

Claims (5)

1. Patentansprüche S Verfahren zu Messung der Hysteresekurven von magnetischen Werkstoffen in einer cffenen Feldspule , dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Polarisation J der Probe durch Messung ihres magnetischen Momentes M mit einer Momentspule bestimmt wird
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1) , dadurch gekennzeichnet , daß die Momentspule die Probe mit Abstand umfaßt
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet , daß mit. der Momentspule eine eine-Xoepeng finofssSpud'et/in Serie geschaltet ist , die ebenfalls im Feld der Feldspule liegt
4. 4) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Feldstärke in der Probe mit Potentialspulen gemessen wird.
5. 5) Verfahren nach Anspruch 4 , durch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der Potentialspulen in Richtung ihrer Achse verschiebbar angeordnet ist 5) Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die der Probe abgewendeten Enden der Potentialspulen paarweise auf gleichcm magne -tischem Potential liegen 7) Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die äusseren Enden der Potentialspulen in einer Abschirmung aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität liegen 8) Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die äusseren Enden der Potential spulen in einer topf- oder rohrförmigen Abschirmung aus Weicheisen liegen 9) Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8