DE730973C

DE730973C - Einrichtung zur Dickenmessung nicht- oder schwachmagnetischer Schichten auf magnetisch leitfaehigen Unterlagen mit Hilfe von wechselstromerregten Magneten mit Mehrschenkel-Polen

Info

Publication number: DE730973C
Application number: DES138505D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Poleck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-09-03
Filing date: 1939-09-03
Publication date: 1943-01-29

Description

Einrichtung zur Dickenmessung nicht- oder schwachmagnetischer Schichten auf magnetisch leitfähigen Unterlagen mit Hilfe von wechselstromerregten Magneten mit Mehrschenkel-Polen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dickenmessung nicht-oder schwachmagnetischer Schichten auf magnetisch leitfähigen Unterlagen mit Hilfe von wechselstromerregten magneten mit Mehrscenkel-Polen, die dem Meßgegenstand genähert werden können.
Erfindungsgemäß ist die Meßeinrichtung so aufgebaut, daß die Schenkel eines Poles verschicdene Länge aufweisen bei Verrendung einer Meßvorrichtung für das Verhältnis der Kraftflüsse letzterwähnter Schenkel zueinander oder für das Verhältnis des Kraftflusses im Schenkel mit dem breiteren Zwischenraum zum Gesamtkraftfluß des Elektromagneten.
Die Dickenmessung schwach-odZer nichtmagnetischer Schichten auf magnetisch leitfähigen Unterlagen ist hier also auf die Messung eines Verhältnisses magnetischer Krftflüssen zurückgeführt, welche die auf ihre Dicke zu bestimmenden Schichten in der Form von Strcuflüssen durchsctzen.
Es ist bereits bekannt, derartige Messungene mit Hilfe von wechselstromerregten Magneten mit Mehrschenkel-Polen, die dem Meßgegenstand genähert werden können. durchzuführen. Die bekannten Anordnungen arbeiten dabei aber mit Magneten die gleich lange Schenkel haben. Bei -einer -Meßmethode gehen aber die Fehler er in das Meßergebnis mit ein. die darch die Verschiedenbeit der Eisensorten hervorgerufen werden. Bei der Einrichtung gemäß der EI-findung werden derartige Fehler mit Sichergleit vermicden, da. wie bereits ausgeführt, cine Verhältnismessung angewendet wird.
Die crfindungsgcmäße Einr.:chtung weist bei einfacher Handhabung und verhältnis mäßig geringem aufwand gegenüber dem Stand der Technik eine hohe Empfin dl ichkoit und eine hohe Meßgenauigkit atif.
Ein Vorzug der angewendeten Verhältnismessung liegt auch in der Ausschaltung jeiirr -Meßfehler. die ihre Ursache n Schwankungen der Magneterregerspannung haben u und bei geringen Dicken u und Dickenunterschicden der zu messenden Schichten das Meßergebnis. in hohem Grade verfälschen. Der Wirkungsgrad der Meßeinrichtung nach der Erfindung wird besonders groß durch eine Ausbildung des mehtrschenkligen Poles. die das unmittelbare Aufsetzen eines seiner Schenkel auf den Meßgegenstand gestatte.
Der mehrschenklige Pol wird zweckäßig so ausgebildet, daß je nach der Dicke der zu messenden Schicht der Längenunterschied zwischen seinen Polen gewählt wird. Bei größerer Schichtdicke wird ein Magnet mit einem größeren Unterschied in den Längen der Schenkel seines mehrschenkligen P oles verwendet. Damit ist die Anwendbarkit der vorliegenden Meßeinerichtung, auf Schichten sichergestellt. deren Dicken erheblich. d. Ii. größenordunungsmäßig voneinander abweichen.
Die Kraftflußmessung kann mit Hilfe einer Meßvorrichtung erfolgen. die nach der Ausschlagmethode arbeitet. Als besonders zweckmäßig erweist sich dabei die Benutzung eines Quotientenmessers, beispielsweise in Gestalt eines Kreuzspulinstruments. Empfindichkeit und Meßgenauigkeit der Meßeinrichtung nach der Erfindung erfahren eine wesentliche Steigerung durch die Verwendung einer Meß vorrichtung, deren Arbeitsweise auf dem Kompensations- oder Nullverfahren beruht.
In der Zeichnung ist eine Reihe von Ausführungsbeispielen sowohl des Elektromagneten wie auch der zugehörigen Meß vorrichtung schematisch wiedergegeben.
In den Fig. 1 bis 3 bedeute I die magnetisch leitfähige Unterlage, beispielsweise ein Werkstück aus Eisen oder Stahl. auf welches die in ihrer Dicke zu bestimmende schwach- oder nichtmagnetische Schicht beispielsweise in Form eines Bronzeüberzuges, autgebracht ist. Der auf die Schicht 2 aufgesetzte Elektromagnet 3 3 wird vermittels der wechselstromgespeisten Wicklung r erregt. Es bildet der rechtsseitige Schenkel 5 den einen Pol die Gesamtheit der anderen linksseitigen Schenkel 6, , 8 bzw. 6, 7 den andereii Pol des Elektromagneten 3. Dabei liegen die Schenkel 5, 6 und 8 unmittelbar auf der zu messenden Schicht auf. während der Schenkel 7 von dieser durch einen Luftspalt getrennt ist. Der Schenkel 7 wird zweckmäßig um so kürzer gewählt. je dicker die zu messenden $Schichten sind. d. h. je höher die Größenordnung ihrer Dicke ist. Der in Fig. dargestellte Magnet trägt zinn Unterschied gegen die beiden Magneten der Fig. 2 und 3 eine Wicklung 9, die der Abnahme einer vom Gesamtkraftfluß des Magneten induzierten EMK dient. Bei allen Magneten ist der durch den Luftspalt von der Schicht 2 getrennte Schenkel 7 mit einer Wicklung 10, bei den Magneten nach den Fig. 2 und 3 auch tier Schenkel 6 mit einer Wicklung 11 versehen.
Durch dlie abgerundete Ausfübrung der in Fig. 3 die Schicht 2 berührenden Schenkelenden 5. 6 ist angedeutet, daß diese Aus. f2hrungsform des Elektromagneten bei der Dickenmessung unebener Schichten. beispieliweise zylindrisch gebogen er Schichten Verwendung finden soll.
In den Fig. 4 und 5 decken sich die Spulen 12 und 13 mit den Wicklungen 10 und 9 bzw. 11 der Fig. 1 bis 3. Durch 14 ist ein Kreuzspulinstrument mit dem Zeiger 15 und der Skala 16, durch 17 ein Drehspulinstrument und durch 18 ein Widerstand mit dem Abgriff 19 wiedergegeben. Mit 29 ist ein mechanischer Gleichrichter bezeich act, der synchron mit der an die Wicklung Weichselspannung 4 angeschlossenen Fig. 5 gesteuert ist.
Bei tier Anordnung nach Der wird Abgriff spulinstrument 19 so lange verschoben. bis das Dreh-17 Meß- auf Null einspielt. Die sind vorrichtungen der Fig. 4 und 5 auf je jede Magnetausführung der Fig. 1 bis ; anwend. bar. Bedeuten a. b, c die wechselkraftflüsse der Schenkel 6. 7 und des die Wicklung 9 9 tragenden Teils des Elektromagneten 3 bzw. die in den entsprechende Wicklungen induzierten elektromotroischen Kräfte, so wird zur Schichtdickenbestimmung in Fig. X <bis Verhältnis B : : c, in den fig. 2 und 3 las Verhältnis b : a herangezogen; dabei ist c = a Das Kreuzspulinstrument 14 und der W@ derstandsabgriff 10 zeigen diese Verhältnissc unmittelbar an und können in Schichtdicken geeicht werden. Aus den Fig. T bis 3 ist ohne weiteres ersichtlich. daß jede Schwankung der an die Wicklung 4 4 angeschlossenen Wechselspannung sicli Verhältnisgleich auf alle zur Messung herangezogenen Weichselliraftßüsse auswirkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Dickenmessung nicht-oder schwachmangetischer Schickten auf magnetisch leitfähigen Unterlagen. mt Hife von wechselstromerregten Magneten mit Mehrschenkel-Polen, die dim Meßgegenstand genähert werden können, gekennzeichnet durch verschieden Länge der schenkel (7, 8) eines Poles und eine Meßvorrinchtung für das Verhältnis der Kraftflüsse letzterwähnter Schenkel zueinander oder für das Verhältnis des Kraftflusses im Schenkel mit dem breiteren Zwischenraum zum Gesamtikraftfluß des Elektromågneten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (6, 8) des unterteilen Poles auf den Prüfling mit dem Zwischenraum Null, d.h. unmittelbar aufsetzbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des mehrschenkligen Poles in Abhängigkeit von der Größenordnung der zu messenden Schichtdicke derart, daß bei dickerer Schicht der Unterschied in den Längen der Schenkel des mehrschenkligen Poles größer gewählt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Aufbringung jie einer der Kraftflußmessung dienenden Wicklung auf die Schenkel (10, 11) des unterteilten Poles oder auf den Schenkel (i o) des größeren zwischenraumes und auf einen vom Gesamtkraftfluß durchflossenen Teil (g) des Elektromagneten.
5. Einridchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Meßwicklung des Gesamtkraftflusses (g) oder an die Wicklung des Schenkels von gelingstem oder verschwindendem Abstand (10) zum Meßgegenstand ein Widerstand (I8) angeschlossen ist, der mit seinem veränderbaren Teil über einen Strom- oder Spannungsmesser (17) und insbesondere über einen synchron gesteuerten mechanischen Gleichrichter (20) an der anderen Meßwicklung liegt.