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Temperaturkompensiertes Magnetsystem für magnetische Waagen Es sind
temperaturkompensierte Magnetsysteme für magnetische Waagen mit Schneidenlagerung
bekannt (deutsche Patentschrift 537I43), bei denen zwei Magnetlamellen an einem
Mittelkörper befestigt sind, der aus einem Material von dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
wie die Magnetlamellen hergestellt ist, so daß Störungen der Gleichgewichtslage,
wie sie bisher durch verschiedene Wärmeausdehnung von Mittelkörper und Lamellen
verursacht wurden, weitestgehend vermieden sind. Zur Ausschaltung des Temperatureinflusses
auf die Gleichgewichtslage des Waagekörpers, welcher durch die Änderung der Magnetisierung
der Lamellen mit der Temperatur bedingt ist, sind ferner an dem Mittelkörper dieser
Magnetsysteme beiderseits der Schneide mit verschiebbaren Gewichten versehene Ausgleichsstäbe
aus Material von verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten derart angebracht,
daß die bei Temperaturänderungen eintretende Änderung der Magnetisierung der Lamellen
durch die gleichzeitig eintretende Schwerpunktsverlagerung des ganzen Systems kompensiert
wird. Das Einjustieren der Nulllage des Magnetsystems, also beispielsweise der Horizontallage
des Magnetsystems für den Fall einer Vertikalintensitätsmessung, erfolgt hierbei
zunächst durch Verschieben beider Gewichte auf den Stäben, bis die Horizontallage
erreicht ist. Anschließend erfolgt dann einTemperaturversuch (Erwärmung des Magnetsystems)
zur Bestimmung des Temperaturkoeffizienten des Systems. Ist letzterer z. B. kleiner
als Null, so überwiegt der Temperatureiefluß des magnetischen Drehmomentes, das
Gewicht auf dem z.B. aus Aluminium bestehenden rechten Stab muß dann weiter nach
außen geschoben werden.
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Die dadurch gestörte Horizontallage des Systems ist dann wieder durch
eine Verschiebung des Gewichtes auf dem anderen, z. B. aus Invar, bestehenden linken
Stab herzustellen. Dieser Temperaturversuch und die damit verbundene Verschiebung
der Gewichte sind so lange zu wiederholen, bis der Temperaturkoeffizient praktisch
Null, d. h. Temperaturkompensation, erreicht ist. D.iesesVerfahren ist somit insbesondere
für Ungeübte eine sehr umständliche und auch zeitraubende Arbeit.
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Wird das bei einem bestimmten Basiswert so einjustierte Magnetsystem
in ein anderes Beobachtungsgebiet überführt, in welchem die zu messenden Intensitätskomponenten
wesentlich größer bzw. kleiner sind, so muß infolge des verhältnismäßig engen Meßbereiches
der magnetischen Waage eine Umstimmung des Magnetsystems erfolgen. Mit dieser Umstimmung
ist aber zwangsläufig eine neue Temperaturkompensation verquickt, da mit der Änderung
der Intensitätskomponente auch eine Änderung des Temperaturkoeffizienten des magnetischen
Drehmomentes verbunden ist. Es genügt somit bei einer Umstimmung auf eine andere
Intensität nicht, nur das Gewicht auf dem einen, z. B. Invarstab, zu verschieben,
sondern es muß eine ganz neue Temperaturkompensation an Hand neuer wiederholter
Temperaturversuche mit dem damit erforderlichen Verschieben der beiden Massen in
der oben geschilderten Weise vorgenommen werden. Die Umstimmung ist also einer völligen
Neuabstimmung der oben gekennzeichneten Art gleichwertig, was sehr nachteilig ist.
da das Abstimmen des Magnetsystems im Laboratorium bereits eine umständliche und
zeitraubende Arbeit bedeutet und im Feldbetrieh besonders schwierig durchzuführen
ist.
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Es läßt sich eine wesentlich einfachere und in kurzer Zeit durchführbare
Intensitätsabstimmung erreichen. wenn gemäß der Erfindung die auf den Stäben oder
Spindeln vorgesehenen Gewichte sich umgekehrt verhalten wie die Differenzen aus
den Ausdehnungskoeffizienten der zugehörigen Stäbe oder Spindeln gegen den Temperaturkoeffizienten
des Magnetmomentes.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in diesem Falle
dann die Stellgewichte auf den Stäben bzw. Spindeln praktisch um die gleiche Strecke
gegenläufig bewegt werden können, um das ursprünglich temperaturkompensierte Magnetsystem
vollständig, also wieder temperaturkompensiert, auf größere oder kleinere Intensitäten
umzustimmen. Bezeichnen m1, m2 die Massen der beiden Abstimmungsgewichte und x1
bzw. x2 die Abstände ihrer Schwerpunkte von der Schneidenachse, so lassen sich aus
dem Gleichgewicht der magnetischen Drehmomente des Abstimmgewichtes auf der einen
(z. B.
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Invar-) Spindel (m1 # x1 # g), des Abstimmgewichtes auf der anderen
(z. B. Aluminium-) Spindel (m2 # x2 # g) und der übrigen Massen sowie aus dem Gleichgewicht
der Temperaturänderungen dieser Drehmomente bei einer Änderung #Z der Abstimmintensität
die Verschiebungen der Stellgewichte auf den Spindelii errechnen zu:
wobei µ < o der Temperaturkoeffizient des Magnetmoments M, ß der Längenausdehnungskoeffizient
des einen Spindelmaterials, z. B. von Aluminium, # derjenige des anderen Spindelmaterials,
z. B. von Invar, ist.
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Diese Verschiebungen #x2 und #x1 sind gleich, wenn µ - # m2/m1 = ist.
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µ - ß Wählt man die Abstimmgewichte nach dieser Bedingung, so genügt
es, beim Umstimmen des Magnetsystems auf eine andere In-@ensität die beiden Gewichte
auf den beiden Spindeln bzw. Stäben so lange gegenläufig um gleiche Eeträge zu verschieben,
bis das System wieder die Nullage einnimmt. Mit dieser Justierung ist dann gleichzeitig
auch automatisch die zugehörige neue Temperaturkompensation erfolgt. Bei der praktischen
Verwirklichung des Erfindungsvorschlages wird man für den Fall der Verwendung von
die Abstimmgewichte tragenden Spindeln gleicher Steigung zweckmäßig die Gewichte
mit einer Visierlinie versehen. nach der deren Verschiebungen auch auf Bruchteile
einer Umdrehung gleichgemacht werden können.