DE590678C

DE590678C - Zelle zum Messen der Feldstaerke bzw. Induktion magnetischer Felder

Info

Publication number: DE590678C
Application number: DEB152033D
Authority: DE
Original assignee: REINHOLD BAUDER DIPL ING
Current assignee: REINHOLD BAUDER DIPL ING
Priority date: 1931-09-15
Filing date: 1931-09-15
Publication date: 1934-01-08

Description

Zelle zum Messen der Feldstärke bzw. Induktion magnetischer Felder Es ist bekannt, daß manche Metalle - besonders Wismut -, in ein Magnetfeld gebracht, ihren Ohmschen Widerstand verändern. Dieser Effekt gab Veranlassung zum Bau der sog. Wismutspirale, die aus Wismutdraht bifilar gewickelt ist. Ein großer Nachteil dieser Spirale besteht nun in der Temperaturabhängigkeit des Wismutwiderstandes, der sich besonders deshalb störend bemerkbar macht, weil mit dem Gerät hauptsächlich in Luftspalten von elektrischen Maschinen und Apparaten gemessen wird, die, sofern die Maschinen schon einige Zeit im Betrieb waren, immer anders temperiert sind als die Umgebung. Außer der Verwendung einer Wismutspirale in einer Wheatstoneschen Brücke ist die Verwendung zweier Wismut«riderstände bekannt, von denen nur der eine in dem zu messenden Magnetfeld ist, während der andere zur Kompensation des Temperatureinflusses außerhalb des Magnetfeldes angeordnet ist. Die Stärke des Magnetfeldes wird bei der bekannten Anordnung durch ein Kreuzspulinstrument gemessen.
Gemäß der Erfindung enthält die Zelle zum Messen der Feldstärke bzw. Induktion magnetischer Felder vier Widerstände, die denselben Temperaturkoeffizienten haben, von denen jedoch nur zwei feldabhängig sind, in Brückenschaltung, welche derart zusammengeschaltet sind, daß die vier Brückenzweige abwechselnd aus feldabhängigen und feldunabhängigen Widerständen bestehen.
Die besonderen Vorteile einer Zelle gemäß der Erfindung sind, kurz gesagt, folgende: i. Das Gerät wird von Temperaturschwankungen in seiner Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigt. 2. Die in der Brückendiagonale beim Einbringen der Sonde in ein magnetisches Feld auftretende Potentialdifferenz ist doppelt so groß wie die bei den bekannten Anordnungen mit zwei oder vier Widerständen, von denen der eine ein Wismutwiderstand ist.
Fig. i zeigt die Schaltung, Fig. 2 den'Schnitt und Fig. 3 die Aufsicht auf eine Zelle gemäß der Erfindung. ' Sämtliche vier ".Viderstände R1 bis R4 (R2, R3 aus Wismut) haben denselben Temperaturkoeffizienten; es bleiben deshalb die beiden Verhältnisse R1, R2 und R3, R4 bei Erwärmung der Zelle konstant. Beim Einbringen der Sonde in das zu messende Magnetfeld tritt zwischen den Punkten C und D eine Spannung auf, die ein Maß für die Feldstärke ist. Diese Spannung ist doppelt so groß wie diejenige, welche entstehen würde, wenn R3 und R4 wie in den bekannten Anordnungen Manganinwiderstände wären. Die Spannung zwischen C - D wird entweder einem in magnetischen Einheiten geeichten Spannungsmesser direkt zugeführt oder kompensiert. Bei Messung kleiner Induktionen wird die entstehende Spannung bzw. Spannungserhöhung durch Elektronenröhren verstärkt.
Ein weiterer Fortschritt gegenüber der bekannten Ausführung des Widerstandes aus Draht in der Sonde besteht darin, daß man in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Zelle gemäß der Erfindung das Metall für die Widerstände in Form einer beliebig dünnen Schicht auf eine isolierende Unterlage aufbringt. Dies kann z. B. geschehen- durch Verdampfen des Metalls im Vakuum, durch Kathodenzerstäubung, durch elektrolytischen oder Lösungsniederschlag, durch Spritzen des Metalls nach dem Schoopschen Verfahren usw. Die entstandene Metallschicht wird hernach auf irgendeine Art (z. B. durch Ritzen, Ätzen usw.) so unterteilt, daß ein Leiter gewünschter Form entsteht. Man könnte auch so vorgehen, daß auf die isolierende Unterlage vor dem Aufbringen des Metalls eine Schablone mit Aussparungen - solcher Form gelegt wird, wie sie der Leiter nachher besitzen soll, und daß dann nach irgendeinem Verfahren das Metall aufgebracht wird. Nach dem Wegnehmen der Schablone bleibt der Leiter auf der Isolierschicht zurück.
Ein anderes Verfahren wäre folgendermaßen: In die isolierende Unterlage wird entsprechend der gewünschten Form des Leiters eine Vertiefung etwa mit einem Diamantsplitter, Gravierstichel usw. eingeschnitten, hernach die ganze Oberfläche der Metallisierung ausgesetzt, wobei sich auch die Vertiefungen mit Metall ausfüllen. Nach diesem Prozeß wird alles Metall außer dem in den vertieften Rinnen entfernt (z. B. durch Schleifen bzw. Polieren).
Die Form des Leiters ist dabei ohne Belang, wird zweckmäßigerweise jedoch so gewählt, daß eine induktionsfreie Anordnung entsteht. Statt der bei der Wismutspirale aus Draht bereits angewandten bifilaren Wicklung kann auch eine Form des Leiters (Rechteckskurve) nach Fig. 3 zur Anwendung kommen, die fabrikationstechnisch einfach herstellbar ist, z. B. folgendermaßen: Eine Isolierschicht (z. B. Glas) wird so mit Metall überzogen, daß die Ränder der Platte von Metall frei bleiben. Hierauf werden auf einer Teilmaschine mit Hilfe eines Diamantsplitters von zwei Seiten gleich lange, jedoch gegeneinander versetzte Schnitte geführt, die das Metall durchschneiden, jedoch das Glas nur ritzen. Es entsteht auf diese Art eine Rechteckskurve des Leiters nach Fig.3. Dabei ist ohne weiteres einzusehen, daß auf diese Art äußere Abmessungen einer Meßzelle erreicht werden können, wie sie bei Verwendung von Draht unmöglich sind. Je kleiner aber die Zelle ist, um so größer die Verwendungsmöglichkeit und um so weniger gibt es Temperaturdifferenzen in der Zelle selbst. Außerdem aber kann der Widerstand in einfacher Weise beliebig groß oder klein gebaut werden. Vor allem hohe Widerstände, welche die Meßanordnung empfindlicher gestalten und die beim Übergang auf Verstärkerröhren sehr erwünscht sind, lassen. sich auf die genannte einfache Art erzielen. Die Verbindung der einzelnen Widerstände kann durch Streifen aus Metallfolien (Gold) geschehen, die an die dünnen Metallschichten angepreßt werden. Die Preßstellen (Enden der Widerstände) werden aus Festigkeitsgründen und um guten Kontakt zwischen den Metallfolien und der feinen Metallhaut zu gewährleisten, verplatiniert (Platin in feiner Form niedergeschlagen und in das Glas eingebrannt).

Claims

PATEN TANSPRÜcHI? i. Zelle zum Messen der Feldstärke bzw. Induktion magnetischer Felder, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier (oder mehr) Widerstände, die denselben Temperaturkoeffizienten haben, von denen jedoch nur zwei feldabhängig sind, in Brückenschaltung enthält, welche derart zusammengeschaltet sind, daß die vier Brückenzweige abwechselnd aus feldabhängigen und feldunabhängigen Widerständen bestehen. a. Meßzelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Widerstände der Brückenschaltung gleich groß sind. 3. Meßzelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände aus Draht hergestellt sind. q.. Meßzelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände aus dünnen, nach an sich bekannten Methoden (z. B. Ritzen, Ätzen, Spritzen nach Schablonen u. dgl.) unterteilten und nach ebenfalls an sich bekannten Verfahren (z. B. Verdampfen von Metall unter Vakuum, Kathodenzerstäubung, Schoopsches Metallspritzverfahren, Niederschlagsmethoden elektrolytischer oder anderer Art, Herausziehen einer aufgerauhten Platte aus geschmolzenem Metall u. dgl.) hergestellten Metallschichten auf Isoliermaterial erzeugt sind, wobei die Metallschichten so unterteilt sind, daß ein möglichst induktionsfreier Leiter entsteht. ö. Meßzelle nach Anspruch q, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines raschen Wärmeausgleichs das als Unterlage für die Aletallschichten dienende Isoliermaterial aus lacküberzogenem Metall besteht. 6. Meßzelle nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Schutz gegen Beschädigung in Acethylcellülose oder ein ähnliches Füllmaterial eingebettet und außerdem zum Schutz gegen ungleichmäßige Bestrahlung mit einer Metallhülle umgeben ist. 7. Meßschaltung, bei der die Widerstandsänderung einer Meßzelle nach den Ansprüchen i bis 6 im Magnetfeld durch Verstärker mit Elektronenröhren verstärkt wird.