DE683309C - Verfahren zum Messen mechanischer Kraefte auf magnetischem Wege - Google Patents

Description

• Verfahren zum Messen mechanischer Kräfte auf magnetischem Wege Es ist vorgeschlagen worden, die Erscheinung, daß die magnetischen Eigenschaften ferromagnetischer Stoffe sich unter dem Einfluß mechanischer Kräfte ändern, zum Messen dieser Kräfte zu benutzen. Zu diesem Zweck kann man einen mittels einer Erregerwicklung magnetisierten Meßkörper ganz oder teilweise den zu messenden Kräften oder Momenten aussetzen und die Permeabilität des Materials oder eine von dieser abhängige Größe als Maß für die zu messenden Kräfte oder Momente benutzen.
• Man hat nun festgestellt, daß bei derartigen Messungen in vielen Fällen störende Erscheinungen auftreten, durch welche die Genauigkeit der Messung stark herabgesetzt wird.
• Insbesondere erhielt man bei zunehmender und abnehmender Belastung nicht die gleichen Meßwerte. Diese Erscheinungen lassen sich aber durch eine geeignete Wahl der Magnetisierung zum Verschwinden bringen, und es wurde festgestellt, daß man eindeutige Meßergebnisse bei zum und abnehmender Belastung durch eine Steigerung der Erregerstromstärke über die durch die Koerzitivkraft des Materials gegebene Grenze hinaus erhalten kann. Gleichzeitig wird dadurch die Wirkung wesentlich gesteigert, so daß man im allgemeinen ohne Zwischenschaltung von Verstärkereinrichtungen technische Meßgeräte verwenden kann.
• Die diesbezüglichen Verhältnisse sind aus Fig. I zu erkennen. Dort ist die Änderung der Induktivität eines mit verschiedenen Erregerstromstärken J1, J2, J3 magnetisierten Meßkörpers unter dem Einfluß veränderlicher mechanischer Kräfte P dargestellt Man erkennt daraus, daß in allen Fällen mit zunehmender Belastung des Meßkörpers von P = 0 bis P = Pm eine Abnahme der Induktivität erfolgt. Bei einer verhältnismäßig niedrigen Stromstärke J, erhält man für zum und abnehmende Belastung wegen der auftretenden Hystereseerscheinungen verschieden verlaufende Kurven. Wie man aus den mit J2 bzw.
• 13 bezeichneten Kurven ersieht, die höheren, über der Grenze der Koerzitivkraft liegenden Stromstärken entsprechen, erhält man jedoch eindeutige Meßergebnisse, unabhängig davon, ob bei ansteigenden oder abnehmenden Kräften P gemessen wird, bei einer entsprechenden Steigerung der Magnetisierung.
• In Fig. 2 ist dargestellt, wie die Induktivität L sich mit Zunahme der Erregerstromstärke ändert, und zwar einmal in unbelastetem (P = 0) und zum anderen in mit Pm belastetem Zustande des Meßkörpers. Dabei sind gleichzeitig die der Fig. I entsprechenden Stromstärken J1, J2, J3 eingezeichnet sowie eine der Koerzitivkraft des befteffendenMa -terials entsprechende Erregerstromstärke Jk wobei J1 < Jk < J2 < J3 ist. Trägt man ferner die jeweilige Differenz der Werte von L für P = 0 und P = Pm auf so erhält man die mit A L bezeichnete Kurve, die ein Maximum bei einem Werte der Erregerstromstärke zwischen Jk und J2 aufweist.
• Es hat sich nun gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Magnetisierung noch höher zu treiben, als es dem Maximum der Induktivität entspricht, und zwar aus der Erkenntnis heraus, daß man bei einer weiteren Erhöhung der Magnetisierung bis zu einem gewissen Grad eine Kompensation von Schwankungen der Eingangs spannung erhält. Gemäß der Erfindung wird deshalb bei einem Verfahren zum Messen mechanischer Kräfte mit Hilfe eines den zu messenden Kräften ausgesetzten magnetischen Meßkörpers, wobei dessen Permeabilität oder eine von dieser abhängige Größe ein Maß für die zu bestimmenden Kräfte bildet, der Meßkörper höher magnetisiert, als es dem Maximum der Induktivität entspricht, so daß Schwankungen der Eingangsspannung nahezu keinen Einfluß auf die Anzeige haben.
• Im besonderen ist es vorteilhaft, wenn der Meßkörper so hoch magnetisiert wird, daß das Produkt aus der Erregerstromstärke und der Änderung des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung bei der Belastung des Meßkörpers gegenüber dem unbelasteten Widerstand den Höchstwert ergibt.
• In Fig. 3 ist die L entsprechende Differenz des induktiven Widerstandes d R = cs o> d L aufgetragen, die natürlich an der gleichen Stelle ein Maximum aufweist, wie dL in Fig. 2. Eine weitere Überlegung zeigt nun, daß die für die Messung beispielsweise in einer Kompensationsschaltung zur Verfügung stehende Meßspannung dem Produkt 1. R entspricht, das ebenfalls in Fig. 3 aufgetragen ist. Man erkennt aus der kurvenmäßigen Darstellung, daß das Maximum der Meßspannung etwa bei der Stromstärke J3 liegt.
• Die mit J2 A R bezeichnete Kurve stellt ein Maß für die entsprechende Leistung dar, deren Maximum noch wesentlich weiter im Sinne einer stärkeren Magnetisierung verschoben ist.
• Wenn man nun die Magnetisierung soweit erhöht, daß die Kurve der Meßspannung ; A R ein Maximum aufweist, so üben Änderungen der Stromstärke infolge von Schwankungen der Eingangsspannung den geringsten Einfluß auf die Höhe der der zu messenden Kraft entsprechenden Meßspannung 1 A R aus. Außerdem erhält man unter sonst gleichen Umständen den größeren Ausschlag an dem Anzeigeinstrument. Steigert man die Erregerstromstärke über den entsprechenden Betrag 13 hinaus bis J4, so gelangt man in den Bereich des Höchstwertes der in der Meßeinrichtung wirksamen Leistung J2 # # R. Dies wird besonders dann zweckmäßig sein, wenn kleine Kräfte zu messen sind und demgemäß der Querschnitt des Meßkörpers bzw. sein Volumen verhältnismäßig klein gewählt werden muß, da in diesem Falle auch die zurVerfügung stehende Leistung klein ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Messen mechanischer Kräfte mit Hilfe eines den zu messenden Kräften ausgesetzten magnetischen Meßkörpers, wobei dessen Permeabilität oder eine vqn dieser abhängige Größe ein Maß für die zu bestimmenden Kräfte bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper höher magnetisiert wird, als es dem Maximum der Induktivität entspricht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper so hoch magnetisiert wird, daß das Produkt aus der Erregerstromstärke und der Anderung des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung bei der Belastung des Meßkörpers gegenüber dem unbelasteten Zustande den Höchstwert ergibt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper so hoch magnetisiert wird, daß das Produkt aus dem Quadrat der Erregerstromstärke und der Anderung des Scheinwiderstandes der Erregerwicklung bei der Belastung des Meßkörpers gegenüber dem unbelasteten Zustande den Höchstwert ergibt.