DE6603333U - MESS- ODER BEZUGSSONDE (C 15 390/21e Gbm) - Google Patents

Description

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C 15 390/2le Gbm

/ Meß- oder Bezugssonde y

Die Neuerung bezieht sich auf eine Meß- oder Bezugssonde für die zerstörungsfreie Messung des spezifischen Widerstandes von Metalloberflächen.

Pur die zerstörungsfreie Messung des spezifischen Widerstandes von Metalloberflächen oder auch sonstiger oberflächenabhäneiger physikalischer Größen sind Anordnungen mit einer Höchstfrequenz-Brückenschaltung bekannt, bei denen in jeweils einen Zweig dieser Brückenschaltung eine Meßsonde und eine Bezugssonde eingefügt sind, von denen die eine auf die zu untersuchende Metalloberfläche aufgesetzt wird, während die andere mit einem Bezugsmetall in Berührung steht.

Ziel der Neuerung ist es nun, eine Meß- oder Bezugssonde für eine derari-ige Anordnung anzugeben, die sich durch eine besonders hohe Meßgenauigkeit und gleichzeitig durch geringe Anforderungen an die Oberflächengüte des zu untersuchenden Gegenstandes sowie durch geringe Abmessungen und schließlich eine gute Reproduzierbarkeit der mit ihrer Hilfe gewonnenen Meßergebnisse auszeichnet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung ausgehend von einer Meß- oder Bezugssonde der eingangs erwähnten Art ge-

löst durch einen Stopfen aus Isoliermaterial, der an einer Stirnseite eine flache Ausnehmung aufweist, in der eine ebene Spule untergebracht ist, deren Enden aus dem Stopfen heraus zu Anschlüssen für eine äußere Höchstfrequenz-Brückenschaltung geführt sind.

In Weiterbildung der Neuerung kann ein auf den Stopfen von dessen mit der Ausnehmung versehener Stirnseite her auf- » setzbarer Deckel mit über die gesamte Fläche der Stopfen- ■ Stirnseite konstanter Wandstärke vorgesehen sein, der eine absolute Gewähr für einen konstanten Abstand der Spule von der zu untersuchenden Metalloberfläche bietet. Wieder eine andere Weiterbildung der Neuerung besteht darin, den Stopfen bis auf seine mit der Ausnehmung versehene Stirnseite mit einer Abschirmung zu umgeben, wodurch man eine besonders weitgehende Ausschaltung störender Einflüsse äußerer elektrischer oder magnetischer Felder auf die Messung erreicht.

Für die Ausbildung: der Speie selbst empfiehlt sich die Form einer ebenen Spirale, und als Anschlug für die äußere Höchstfrequenz-Brückenschaltung ist ein in den Stopfen eingesetztes Koaxialkabel bevorzugt, dessen Außenleiter mit dem einen und dessen Innenleiter mit dem anderen Ende der Spule verbunden ist.

Bei Ausbildung der Sonde gemäß der Neuerung als Bezugssonde besteht eine bevorzugte Ausführung darin, daß außen an dem Stopfen und der Spule gegenüber eine Scheibe aus einem Bezugsmetall angebracht ist. Dabei kann diese Bezugsmetallscheibe gegebenenfalls mit dem auf den Stopfen aufsetzbaren Deckel verbunden sein und dessen Außenseite bilden.

Für die weitere Erläuterung der Sonde gemäß der Neuerung sowie ihrer Vorteile und der Art ihres Einsatzes wird

nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser sind;

Fig. 1 ein Schaltbild zur Veranschaulichung der Einfügung einer gemäß der Neuerung aufgebauten Meßsonde und einer cütspfecnenuea Sezugssönae In eine äußere Höchstfrequenz-Brückenschaltung;

Fig. 2 ein Axialschnitt durch eine als Meßsonde ausgebildete Sonde gemäß der Neuerung;

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine im Rahmen einer Sonde gemäß der Neuerung verwendbare Spule, und

Fig. h ein Fig. 2 entsprechender Axialschnitt durch eins als BeZiigS Sonde uuägcbxldstc SOiiu« §fcuäälB der

Neuerung.

Fig. 1 zeigt eine Brückens chaj. tung, die über einen Tx=SiXa format οχ= 1 vea einem Osäillät-Ox⁵ 2 gespeist wird, der eine bei hoher Frequenz, beispielsweise bei 20 MHz arbeitet« Sie Brückenzweige enthalten zwei Resonanzkreise mit je einem Kondensator 3 bzw. 4, der über Leitungen 12 uiid 13 bzw. 14 und 15 mit einer Spule 21 bzw. 2.6 entweder in einer Meßsonde 5 oder in einer Bezugssonde 6 verbunden ist. Die Meßsonde 5 liegt an der Oberfläche eines metallischen Gegenstandes 7 an., dessen spezifischer "Widerstand gemessen werden soll. In der Brückendiagonale ist ein Ausgangstransformat or 8 angeordnet, mit dessen Sekundärwicklung ein Verstärker 9 verbunden ist· Der Ausgang dieses Verstärkers ist an einen Detektor 10 angeschlossen, dessen Ausgangskreis ein Meßgerät 11 enthält.

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch die Meßsonde 5· Sie enthält in einer zylindrischen Abschirmung 16 eine Hülse 17 aus transparentem Isolierstoff, in die ein Stopfen ans dem gleichen Material bis zur Anlage an der Hülse 17

eingeschraubt ist, wobei ein Hohlraum 19 verbleibt. In einer im Boden des Stopfens 18 vorgesehenen Ausnehmung 20 ist eine Spule 21 angeordnet. Die in Fig. 3 in Aufsicht dargestellte Spule 21 besteht aus einer flachen Spirale mit einer Anzahl von aneinanderschiießenden Windungen aus isoliertem Draht. Die Enden der Spule 21 sind durch im Stopfen 18 vorgesehene Kanäle 22, durch den Hohlraum 19 und ein im Stopfen 18 vorgesehenes radiales Loch 23 hindjrchgeführt, so daß sie in einen axialen Kanal 24 der Hülse 17 gelangen, in dem sie mit einer Koaxialleitung 12, 13 verbunden sind. Die in Fig. 1 erkennbaren Leiter dieser Koaxialleitung führen zu dem Kondensator 3, so daß die Spule 21 mit diesem Kondensator 3 einen Resonanzkreis bildet.

Auf den Stopfen 18 ist ein Deckel 25 auis gleichem Material aufgeschraubt, dessen Stirnseite eine genau bestimmte Stärke (von beispielsweise 0,5 mm) besitzt. Diese Stärke definiert den Abstand zwischen der Spule 21 und der Oberfläche des Gegenstandes j an der die Stirnseite des Deckels 25 anliegt.

Die Länge der Abschirmung 16 ist so groß, daß der Dekkel 25 nahezu vollständig umschlossen wird; die Abschirmung 16 berührt die Oberfläche des Gegenstandes 7 jedoch nicht.

Die in Fig. h dargestellte Bezugssonde 6 ist bis auf die im folgenden erläuterten Einzelheiten identisch mit der Meßsonde 5. Die Spule 26 ist mit der Spule 21 identisch und in gleicher Weise mit Anschlußleitungen i4 und 15 verbunden, so daß sie mit dem Kondensator 4 einen Resonanzkreis bildet. Der Deckel 25 entspricht völlig dem Deckel von Fig. 2; beide Deckel besitzen somit gleiche Stärke.

Der Unterschied gegenüber der Meßsonde 5 besteht darin, daß die Abschirmung 16 nur bis auf die Höhe der einander gegenüberliegenden Ränder des Deckels 25 und des Stopfens

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heruntergezogen ist und daß der Deckel 25 eine metallische Umhüllung 27 aufweist, cl. j aus einem Metall von niedrigem spezifischen Widerstand, beispielsweise aus Kupfer oder Silber, besteht. Der Rand dieser Umhüllung 27 schließt sich an die Abschirmung 16 an, wenn der Deckel 25 voll aufgeschraubt ist. Auf diese Weise ist die Spule 26 von der Umhüllung 27 durch dieselbe Isolierstoffstärke getrennt wie die Spule 21 von der Oberfläche des Gegenstandes 7·

Beim praktischen Einsatz wird die Meßsonde 5 zunächst an einen Gegenstand 7 aus demselben Metall wie die Umhüllung 27 der Bezugssonde 6 angelegt. Dann bringt man die Meßbrücke durch entsprechende Einstellung der Kondensatoren 3 und h zum Abgleich, so daß das Meßgerät 11 auf Null steht.

Für die Eichung wird die Meßsonde 5 an mehrere Metallkörper 7 von unterschiedlichem, jedoch bekanntem spezifischen Widerstand angelegt. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 9 wird dann so eingestellt, daß das Meßgerät 11 im gewünschten Meßbereich anzeigt.

Pur die Messung selbst wird die Meßsonde 5 gegen die Oberfläche des Prüfkörpers gedrückt, dessen spezifischer Widerstand bestimmt werden soll. Hierdurch ergibt sich eine Änderung der Impedanz der Spule 21, so daß die Brücke durch den unterschiedlichen spezifischen Widerstand des Prüfkörpers 7 und der Umhüllung 27 den Gleichgewichtszustand verläßt. Der in der Brückendiagonale auftretende Strom wird im Verstärker 9 verstärkt, im Detektor 10 gleichgerichtet und dem Meßgerät 11 zugeführt.

Während in der Bezugssonde 6 der Austritt des vom Strom in der Spule 26 hervorgerufenen hochfrequenten Magnetfeldes durch die Abschirmung 16 und die Umhüllung 27 verhindert wird, streut bei der Meßsonde 5 das Magnetfeld durch den

zwischen der Abschirmung i6 und der Oberfläche des Körpers 7 vorhandenen Spalt etwas nach außen. Versuche zeigten jedoch., daß der hierdurch hervorgerufene Fehler vernachlässigbar klein ist,, wenn die Abmessungen der Oberfläche des Körpers 7 hinreichend groß, und zwar wenigstens zwei- oder dreiiual größer als die Oberfläche der Spule 21 sind.

Claims (6)

Schutzansprüche

1. Meß- oder Bezugssonde für die zerstörungsfreie Messung des spezifischen Widerstandes von Metalloberflächen, gekennzeichnet durch einen Stopfen (i8) aus Isoliermaterial, der an einer Stirnseite eine flache Ausnehmung (20) aufweist, in der eine ebene Spule (21 oder 26) untergebracht ist, deren Enden aus dem Stopfen (i8) heraus zu Anschlüssen (22) für eine äußere Hochstfrequenz-Brückenschaltung geführt sind.

2. Sonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf den Stopfen (18) von dessen snit der Ausnehmung (20) versehener Stirnseite her aufsetzbaren Deckel (25) mit über die gesarate Fläche der Stopfenstirnseite konstanter Wandstärke^

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (18) bis auf seine mit der Ausnehmung (20) versehene Stirnseite mit einer Abschirmung (i6) umgeben ist./

h. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (21 oder 26) als ebene Spirale ausgebildet ist./

5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschluß für die äußere Hochstfrequenz-Brückenschaltung ein Koaxialkabel in den Stopfen (18) eingesetzt ist, dessen Außenleiter (12 oder 15) mit dem einen und dessen Innenleiter (13 oder ik) mit dem anderen Ende der Spule (21 oder 26) verbunden ist.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß außen an dem Stopfen (18) und der Spule (26)

gegenüber eine Scheibe (27) aus einem Bezugsmetall angebracht ist. /

7* Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die BezugsmetalIscheibe (27) mit dem Deckel (25) verbunden ist und dessen Außenseite bildet.

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