DE3213197C9

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Publication number: DE3213197C9
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Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sonde gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches.

Aus der DE-PS 16 23 577 sind Sonden mit magnetisierbarem Kern bekannt, der eine Querschnittsverminderung im Bereich dsr Mitte besitzt, und die eine von einem Wechselstrom durchflossene Vonnagnetisierungswicklung, weiche das Kernmaterial periodisch in die Sättigung steuert sowie eine Induktionswicklung aufweisen, deren Ausgangsspannung differenziert wird, um den zeitlichen Abstand der Nulldurchgänge der differenzierten Induktionsspannung als Meßwert für die magnetische Flußdichte auszuwerten. Die kleinste auflösbare Flußdichteänderung wird durch die dem Nutzsignal überlagerten Rausch- und Störsignale bestimmt. Bei einem ungünstigen Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis kann die Auswertung des differenzierten Signals zu unsicheren Ergebnissen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Sonden mil magnetisierbarer!, periodisch in Sättigung gesteuerten Kernen aufzubauen, bei denen bezüglich der Größe der Auflösung der zu messenden magnetischen Flußdichte eine wesentliche Verbesserung und damit ein größerer Meßbereichsumfang erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Damit wird der Vorteil erreicht, daß der Anteil der Rausch- und Störsignale in der Ausgangsspannung minimiert und ('ie Änderungsgeschwindigkeit des Anstiegs der Ausgangssp^nnung der Induktionswicklung maximiert und so eine große Auflösung und ein weiter Meßbereichsumfang erbalte« wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran-Sprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer bekannten Sonde mit einem Diagramm der Induktionsspannung und der differenzierten Induktionsspannung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für die Sonde und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Sonde nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 ist ein Sondenkern 1 mit einer Quer-Schnittsverminderung 2 etwa in Kernmitte versehen. Im Bereich der Querschnittsverminderung ist eine Induktionsspule 3 angeordnet, während über den nicht von der Induktionswicklung bedeckten Kernabschnitten die Vormagnetisierungswicklung 4 vorgesehen ist, die von dem Vormagnetisierungsstrom i, durchflossen wird. Die in der Wicklung 3 induzierte Spannung u₍ wird einer Differenzierstufe 5 zugeführt, die eine differenzierte Spannung u_D ausgibt. Dem Nutzsignal U₁ der Induktionswicklung 3 der Sonde überlagerte Rausch- und Störsignale u_r bewirken eine zeitliche Unscharfe Δ τ des Nulldurchganges der differenzierten Induktionsspannung u_D und begrenzen damit die Auflösung und den Meßbereichsumfang. Die Größe von Δ τ kann in erster Näherung zu

A.

einen geeigneten geometrischen und elektrischen Aufbau der Sonde angestrebt Gleichzeitig erhöht sich damit der Meßbereichsumfang U, wenn

υ=Τ/2Δτ

/dUnV

gilt Ein hohes

erreicht, wenn als Conden-

kern 1 ein magnetisierbarer Werkstoff mit hoher Permeabilität bei geringer magnetischer Feldstärke, hoher Ummagneüsierungsgeschwindigkeit und hohem spezifischem Widerstand eingesetzt wird, wie z. B. magnetisierbares amorphes MetalL Um die hohe Flußänderungsgeschwindigkeit im Sondenkern 1 ausnutzen zu können, ist die Induktionswicklung 3 kapazitätsann (Cj-O) auszuführen, wie Fig. 2 verdeutlicht, wenn Rl ein ohmscher Belastungswiderstand ist

Über

1+-

ergibt sich, daß Frequenzen oberhalb

abgeschätzt werden. Eine Minimierung von Δ τ gelingt, wenn ü_f — 0 und f-^⁰- J ü| - °° geht; dieses wird durch unterdrückt werden und den Anstieg -^E in seiner

dt Größe begrenzen.

Gleichzeitig ist über f_L = -^-zu erkennen, daß nur

<ϊί ι-;

dann ein großes —rp zu erwarten ist wenn der Quotient R]_/Li ausreichend groß ist Eies kaun bei gegebenem R_L durch eine quadratische Windungsfläche der Induktionswicklung und bei Sondenkernen mit Querschnittsverminderung 2 durch Anordnung der Induktions-Wicklung über dem Gebiet größter Querschnittsverminderung erreicht werden.

Eine Sonde dieser Art zeigt Fig. 3. Die Vormagnetisierungswicklung 4 und die kapazitätsarme Induktionswicklung 3 sind über den Sondenkern 1 aus magnetisi erbarem amorphem Metall sowie den umgebenden Luftraum miteinander verkoppelt. Die Impedanz der Induktionswicklung 3 ist an die nicht dargestellte Auswerteschaltung angepaßt Die Wicklung 3 ist über der QuTschnittsverminderung 2 des Sondenkerns 1 angebracht Die das Nutzsignal verfälschende Kopplung über den Luftfluß kann durch eine von Vormagnetisierungsstrom durchflossene Zusatzwicklung 6 im Bereich der Induktionswicklung 3 mit entgegengesetztem Wicklungssinn weitgehend beseitigt werden.

Um die Einkopplung äußerer elektrischer Störfelder zu verhindern, werden die Wicklungen 3, 4 und 6 auf einen geschlitzten nicht magnetisierbarer!, leitfähigen Tragkörper 7 aufgebracht der in geeigneter Weise geerdet ist. Der Tragkörper kann auch aus zwei Halbschalen bestehen, die gegeneinander isoliert sind. Die Sonde wird in einen ebenfalls geerdeten elektrisch leitfähigen, nicht magnetisierbaren Abschirmkörper 8 eingebracht, der nicht geschlitzt ist dessen Wandstärke aber so bemessen ist daß magnetische Wechselfelder oberhalb einer gegebenen Frequenz nicht in das Innere des

Abschiimköipers 8 eindringen können. Damit wild das Nutzsignal der Induktionsspule 3 auch von äußeren magnetischen Störfeldern befreit

Claims

Patentanspiüche

1. Sonde zur Erfassung magnetischer Gleich- und Wechselfelder nach Größe und Richtung, bestehend aus einem magnetisierbaren Kern mit einer Vormagnetisierungs- und einer Induktionswicklung, welcher durch einen durch die Vormagnetisierungswicklung flieSenden Wechselstrom periodisch in die Sättigung gesteuert wird, wobei die Induktionswicklung eine Spannung liefert, welche nach DifferentiatioD den Meßwert des magnetischen Feldes als Zeitverschlüsselung enthält, und dar Kern eine Querschnittsverminderung in der Umgebung der Kernmitte aufweist, über der sich die Induktionswicklung befindet und die Vormagnetisierungswicklung neben der Induktionswicklung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionswicklung (3) kapazitätsarm ausgeführt ist und eine quadratische Windungsfläche aufweist, daß der magnetisierbare Werkstoff des Sondenkerns (1) neben hoher Permeabilität und geringer magnetischer Feldstärke eine hohe Ummagnetisierungsgeschwindigkeit und einen hohen spezifischen Widerstand besitzt, daß die Wicklungen (3, 4) auf einem längsgeschlitzten, nicht magnetisierbarer!, leitfähigen Tragkörper (7) angeordnet sind, und daß ein leitfahiger Abschirmkörper (8) vorgesehen ist, dessen Wanddicke so bemessen ist, daß magnetische Wechselfelder oberhalb einer gegebenen Frequenz von der Sonde abgeschirmt sind.

2. Sonde nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Kernmaterial amorphe Metalle verwendet sind.

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzwicklung (6) mit zur Vormagnetisierungswicklung. (4) entgegengesetztem Windungssinn im Bereich der Induktionswicklung (3) angeordnet ist.

4. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dzß der Tragkörper (7) aus zwei voneinander isolierten Halbschalen besteht, welche den Kern (1) umschließen.

Hierzu 1 Seite(n) Zeichnungen

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