DE857278C - Device for the magnetic determination of the strength of a layer consisting of non-magnetic or weakly magnetic material - Google Patents
Device for the magnetic determination of the strength of a layer consisting of non-magnetic or weakly magnetic materialInfo
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Description
Vorrichtung zur magnetischen Bestimmung der Stärke einer aus unmagnetischem oder schwach magnetischem Material bestehenden Schicht Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Stärke einer aus unmagnetischem oder wenig magnetischem Material bestehenden Schicht auf magnetischem Wege.Device for the magnetic determination of the strength of a non-magnetic or weakly magnetic material layer The invention relates to on a device for determining the strength of a non-magnetic or little magnetic material existing layer by magnetic means.
Zur magnetischen Bestimmung der Stärke einer auf einem ferromagnetischen Material vorhandenen Schicht von etwa 1 bis 5000 Mikron, die z. B. aus Lack, Papier, Gummi, Metalloxyden, einem unmagnetischen Material, wie z. B. Aluminium, oder aber aus einem Metall geringer Permeabilität, z. B. Nickel, bestehen kann, sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine auf einem hufeisenförmigen Eisenkern angeordnete Spule benutzt wird. Zur bestimmung der Stärke wird dabei der genannte Eisenkern zunächst zwecks Erhaltung eines Eichwertes auf einem unbedeckten Teil der ferromagnetischen Unterlage oder auf einer mit einer Schicht bekannter Stärke versehenen Unterlage und dann auf der Schicht gestellt, deren Stärke zu ermitteln ist; im letzteren Fall durchlaufen die magnetischen Kraftlinien die Schicht unbekannter Stärke sowie die ferromagnetische Unterlage. Aus dem Unter- schied der in den beiden Fällen an der Eisenkernspule vorgenommenen Messungen läßt sich dann die unbekannte Stärke der Schicht ableiten.For magnetic determination of the strength of a ferromagnetic Material existing layer of about 1 to 5000 microns, e.g. B. from paint, paper, Rubber, metal oxides, a non-magnetic material such as e.g. B. aluminum, or else made of a metal of low permeability, e.g. B. nickel, are devices known in which a coil arranged on a horseshoe-shaped iron core is used will. To determine the strength, the iron core mentioned is initially used for the purpose of Preservation of a calibration value on an uncovered part of the ferromagnetic base or on a base provided with a layer of known thickness and then placed on the layer whose thickness is to be determined; run through in the latter case the magnetic lines of force the layer of unknown strength as well as the ferromagnetic Document. From the under divided the two cases at the Measurements made on the iron core coil can then reveal the unknown strength of the Derive layer.
Die genannte Messung, die gleichfalls bei nicht auf eine ferromagnetische Unterlage aufgebrachten Schichten, z. B. einem Papierband u. dgl., in der Weise vorgenommen werden kann, daß sie auf eine ferromagnetische Unterlage gelegt werden, kann z. B. in der Messung der an der Spule herrschenden Spannung bestehen, wenn diese Spule in beiden Fällen, d. h. bei der Eichung und bei der Messung, von einem Wechselstrom gleicher Größe erregt wird.The mentioned measurement, which is also not based on a ferromagnetic Base applied layers, z. B. a paper tape and the like., In the manner it can be made that they are placed on a ferromagnetic surface, can e.g. B. exist in the measurement of the voltage prevailing on the coil, if this coil in both cases, d. H. in the calibration and in the measurement, of one Alternating current of the same size is excited.
Außerdem ist es möglich, die Stärke der Schicht dadurch zu bestimmen, daß die Spule in eine wechselstromgespeiste Brückenschaltung eingeschaltet wird. Bei der Eichmessung wird dann das Gleichgewicht der Brückenschaltung eingestellt, während die Messung mit Hilfe eines in einer Diagonale der Brückenschaltung liegenden Anzeigeinstruments erfolgt.It is also possible to determine the thickness of the layer by that the coil is switched into an AC-powered bridge circuit. During the calibration measurement, the balance of the bridge circuit is then set, during the measurement with the help of a lying in a diagonal of the bridge circuit Indicator takes place.
Ferner ist es gleichfalls bekannt, einen an einer Zugfeder befestigten Eisenkern zu benutzen und den die Spule durchfließenden Erregerstrom allmählich herabzusetzen, bis der Kern von der Feder von der magnetischen Unterlage bzw. von der auf letzterer vorhandenen Schicht abgezogen wird, wobei der in diesem Augenblick herrschende Erregerstrom eine Anzeige über die gesuchte Stärke liefert.Furthermore, it is also known to have one attached to a tension spring To use iron core and gradually increase the exciting current flowing through the coil reduce until the core of the spring from the magnetic pad or from the layer present on the latter is peeled off, with the at that moment prevailing excitation current provides an indication of the strength sought.
Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung der beschriebenen Art wird die Stärke der Schicht nicht mit Hilfe einer einfachen Spule, sondern mittels einer auf dem Eisenkern angeordneten Sekundärwicklung ermittelt, z. B. durch Messen der darin induzierten Spannung.In a further known device of the type described is the thickness of the layer not with the help of a simple coil, but by means of a secondary winding arranged on the iron core is determined, e.g. B. by measuring the voltage induced therein.
Bei den obengenannten bekannten Vorrichtungen wird zur Erhaltung eines Eichwertes mit Hilfe eines Anzeigeinstruments entweder die Spannung an der auf dem Eisenkern angeordneten Spule oder der Erregerstrom auf einen bestimmten Wert eingestellt oder aber, falls die Spule einen Teil einer Brückenschaltung bildet, das Gleichgewicht der letzteren z. B. durch Änderung eines in einem der Zweige der Brückenschaltung liegenden Widerstands eingestellt.In the above known devices to maintain a Calibration value with the aid of a display instrument either the voltage at the Iron core arranged coil or the excitation current is set to a certain value or, if the coil forms part of a bridge circuit, equilibrium the latter z. B. by changing one in one of the branches of the bridge circuit lying resistance set.
Bei den Vorrichtungen der beschriebenen Art, die ein Zeigerinstrument, z. B. einen Drehspulmesser, aufweisen, ist der Zeigerausschlag der zu ermittelnden Schichtstärke zwar proportional, aber der Zeigerausschlag je Einheit der Schichtstärke, z. B. je Mikron, ist in hohem Maß von der magnetischen Permeabilität der ferromagnetischen Unterlage abhängig, die für verschiedene Eisen- oder Stahlsorten naturgemäß sehr verschieden ist und außerdem für jede Eisen- oder Stahlsorte von deren mechanische@ und Wärmebehandlung abhängig ist.In the case of devices of the type described, which use a pointer instrument, z. B. a moving coil meter, the pointer deflection is to be determined Layer thickness is proportional, but the pointer deflection per unit of layer thickness, z. B. per micron, is highly dependent on the magnetic permeability of the ferromagnetic Depending on the substrate, which is naturally very important for different types of iron or steel is different and also for each type of iron or steel of their mechanical @ and heat treatment is dependent.
Außerdem ist der je Einheit der Schichtstäre erhaltene Zeigerausschlag gleichfalls von der Stärke der ferromagnetischen Unterlage abhängig.In addition, it is the pointer deflection obtained per unit of the layer thickness also depends on the strength of the ferromagnetic base.
Infolge dieser Abhängigkeit der erhaltenen Anzeige von den magnetischen Eigenschaften der Unterlage eignen sich die bekannten Vorrichtungen zwar zur Durchführung von absoluten Messungen, aber die Vornahme von solchen absoluten Messungen ist mit diesen bekannten Vorrichtungen erst nach langwierigen Eichungsmessungen durchzuführen und daher praktisch nicht durchführbar.As a result of this dependence of the display obtained on the magnetic Properties of the base, the known devices are suitable for implementation of absolute measurements, but making such absolute measurements is with to carry out these known devices only after lengthy calibration measurements and therefore not practically feasible.
Gemäß der Erfindung können bei Vorrichtungen der beschriebenen Art die genannten Überlstände durch Anwendung eines U-förmigen Eisenkerns mit einer einfachen Spule vermieden werden, wobei der magnetische Widerstand des Weges, dem die sich von einem Kernende zum anderen und durch die Spule hindurch erstreckenden Kraftlinien beim Ausführen einer Messung folgen, einstellbar ist.According to the invention, in devices of the type described the above-mentioned excess length by using a U-shaped iron core with a simple coil can be avoided, the magnetic resistance of the path, the extending from one core end to the other and through the coil Follow lines of force when performing a measurement, is adjustable.
Unter U-förmigen Eisenkernen sind hier und im nachstehenden derart ausgestaltete Kerne zu verstehen, bei denen der weg, den die magnetischen Kraftlinien im Eisenkern der Spule durchlaufen, im wesentlichen U-förmig ist.Under U-shaped iron cores here and below are such to understand designed cores, in which the path taken by the magnetic lines of force run through in the iron core of the coil, is essentially U-shaped.
Die Einstellung des magnetischen Widerstandes kann mit verschiedenen an sich bekannten Mitteln bewerkstelligt werden. Ist ein großer Einstellbereich erforderlich, so erfolgt die Einstellung vorzugsweise durch Einstellung der Länge eines sich über den ganzen Kernquerschnitt erstreckenden Luftspaltes, falls jedoch nur ein kleiner Einstellbereich erforderlich ist, wird, um den magnetischen Widerstand des Kerns genau einstellen zu können, ein Luftspalt einstellbarer Größe benutzt, dessen Oberfläche kleiner als der Kernquerschnitt ist.The setting of the magnetic resistance can be done with different means known per se can be achieved. Is a large adjustment range If necessary, the adjustment is preferably made by adjusting the length an air gap extending over the entire core cross-section, if, however only a small adjustment range is required to adjust the magnetic reluctance to be able to adjust the core precisely, an air gap of adjustable size is used, whose surface is smaller than the core cross-section.
Gemäß einer günstigen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht der Kern aus zwei am einen Ende miteinander verbundenen konzentrischen Teilen, wodurch eine Beeinflussung der Messung durch die Abhängigkeit des magnetischen Widerstands der Unterlage von der Richtung, in der die aus dem Kern heraustretenden magnetischen kraftlinien die Unterlage durchlaufen, vermieden wird und weist der innere Kernteil einen Luftspalt einstellbarer Größe auf.According to a favorable embodiment of the device according to the invention the core consists of two concentric parts connected to one another at one end, as a result of which the measurement is influenced by the dependency of the magnetic resistance of the substrate from the direction in which the magnetic emerging from the core lines of force run through the base, is avoided and has the inner core part an air gap of adjustable size.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung wird erreicht, daß die erhaltene Anzeige über die gesuchte Schichtdstärke nahezu ausschließlich vom Luftspalt und nicht von den magnetischen Eigenschaften der benutzten Unterlage abhängig ist. Im Zusammenhang damit kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen mit einem Anzeigeinstrument mit einer in Schichtstärken geeichten Skaleneinteilung versehen werden.By using the present invention it is achieved that the received display of the desired layer thickness almost exclusively from the air gap and does not depend on the magnetic properties of the substrate used. In connection with this, the device according to the invention, in contrast to known Devices with a display instrument with a calibrated layer thickness Graduations are provided.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine besonders günstige Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt ist.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which a particularly favorable embodiment of a device according to the invention schematically is shown.
In der dargestellten Vorrichtung zur magnetischen Bestimmung der Stärke einer auf einer ferromagnetischen Unterlage vorhandenen Schicht bezeichnet 1 eine wechselstromgespeiste Brückenschaltung, deren Ausgangsspannung nach Verstärkung 2 und Gleichrichtung 3 einem Zeigerinstrument 4 zugeführt wird. In einen der Brückenzweige ist eine Spule 5 eingeschaltet, die auf einem aus zwei konzentrischen, zylindrischen und am einen Ende mittels einer Platte 6 verbundenen Teilen 7 und 8 bestehenden Eisenkern angeordnet ist. Die freien Enden des Kerns oder lediglich der mittlere Kern sind auf der Oberfläche einer auf einem Eisenband 9 vorhandenen Lackschicht 10 angeordnet, deren Stärke zu ermitteln ist. Im inneren Kernteil 8 ist ein mit einem Schraubengewinde versehener Hohlraum 11 vorhanden, in dem ein gleichfalls mit einem Schraubengewinde versehener Einstellkern 12 mit einem Bedienungsknopf 13 angeordnet ist, mit dessen Hilfe der magnetische Widerstand des Eisenkerns eingestellt werden kann.In the device shown for the magnetic determination of the strength of a layer present on a ferromagnetic base, 1 denotes a AC-powered bridge circuit, the output voltage of which is amplified 2 and rectification 3 is fed to a pointer instrument 4. In one of the bridge branches is a coil 5 turned on, which is on one of two concentric, cylindrical and at one end by means of a plate 6 connected parts 7 and 8 existing Arranged iron core is. The free ends of the core or just the middle core are on the surface of an iron band 9 present Lacquer layer 10 arranged, the thickness of which is to be determined. In the inner core part 8 there is a screw-threaded cavity 11 in which a likewise provided with a screw thread adjusting core 12 with an operating button 13 is arranged, with the help of which the magnetic resistance of the iron core is set can be.
In der Figur ist ferner mit 14 der Weg der magnetischen Kraftlinien bezeichnet, woraus ersichtlich ist, daß der Weg, dem diese Linien im Eisenkern 7, 6, 8 folgen, U-förmig ist.In the figure, the path of the magnetic lines of force is also indicated by 14 denotes, from which it can be seen that the path taken by these lines in the iron core 7, Follow 6, 8, is U-shaped.
Zum Eichen der Vorrichtung werden die freien Enden des Eisenkerns unmittelbar auf die Oberfläche der Unterlage 9 gesetzt, und der Einstellkern wird gedreht, bis der Zeiger des Instruments 4 auf Null steht. Das Gleichgewicht der Brückenschaltung ist nun eingestellt.The free ends of the iron core are used to calibrate the device placed directly on the surface of the pad 9, and the adjustment core is turned until the pointer of the instrument 4 is at zero. The balance of Bridge circuit is now set.
Bei Anordnung des Eisenkerns auf der Oberfläche der Schicht 10 wird das Gleichgewicht der Brückenschaltung infolge der Änderung des magnetischen Widerstands des kreises der Kraftlinien gestört, und am Instrument 4 kann die Stärke der Schicht 10 unmittelbar abgelesen werden, da die erhaltene Anzeige von den magnetischen Eigenschaften der Unterlage 9 nahezu unabhängig ist, wie aus nachstehendem hervorgeht: Die Spannung an der Spule 5, die für das Gleichgewicht der Brückenschaltung maßgebend ist, ist dem Kraftlinienfluß # im Kern proportional. Für die Größe des Kraftlinienflusses # gilt, wenn die Permeabilität der Schicht 10 derjenigen der Luft gleich ist: wobei: MMK = die im magnetischen Kreis wirksame magnetomotorische Kraft, lx = die zu ermittelnde Stärke der Schicht 10, lk = die Länge des Weges des kraftlinienflusses im Kern 7, 6, 8, lo die Länge des Weges des Kraftlinienflusses in der Unterlage 10, µk = die magnetische Permeabilität des Kerneisens, µo = die magnetische Permeabilität der Unterlage 9, Qx = der mittlere Querschnitt des Weges des Kraftlinienflusses in der Schicht 10, Qk = der mittlere Querschnitt des Weges des Kraftlinienflusses im Eisenkern 7, 6, 8, Qo = der mittlere querschnitt des Weges des Kraftlinienflusses in der Unterlage 9.When the iron core is arranged on the surface of the layer 10, the balance of the bridge circuit is disturbed as a result of the change in the magnetic resistance of the circle of lines of force, and the thickness of the layer 10 can be read directly on the instrument 4, since the display obtained is of the magnetic properties of the Base 9 is almost independent, as can be seen from the following: The voltage on the coil 5, which is decisive for the balance of the bridge circuit, is proportional to the flux of the lines of force # in the core. The following applies to the magnitude of the flux of the lines of force # if the permeability of the layer 10 is equal to that of the air: where: MMK = the magnetomotive force effective in the magnetic circuit, lx = the thickness of the layer 10 to be determined, lk = the length of the path of the force line flow in the core 7, 6, 8, lo the length of the path of the force line flow in the base 10, µk = the magnetic permeability of the core iron, µo = the magnetic permeability of the base 9, Qx = the mean cross-section of the path of the flux of lines of force in the layer 10, Qk = the mean cross-section of the path of the flux of force lines in the iron core 7, 6, 8, Qo = the mean cross-section of the path of the flux of the lines of force in the base 9.
Es ist zu bemerken, daß die Faktoren Qx, lk, lo und µk einen durch die Abmessungen des Eisenkerns bzw. das Kerneisen bedingten unveränderlichen Wert besitzen.It should be noted that the factors Qx, lk, lo and µk pass through the dimensions of the iron core or the core iron determined the unchangeable value own.
Bei der Eichung der Vorrichtung werden die freien Enden des Kerns unmittelbar auf die Oberfläche der Unterlage 9 gesetzt und ist also lx = 0 und somit das erste Glied im Nenner der obigen Formel gleich Null. Wird dann mit Hilfe des Einstellkerns 12 das Gleichgewicht der Brückenschaltung eingestellt, so wird, da beim Gleichgewicht der Brückenschaltung der Kraftlinienfluß und die MMK einen vorherbestimmten Wert besitzen, bewerkstelligt, daß die Summe der beiden letzten Glieder im Nenner der Formel einen bestimmten, von den magnetischen Eigenschaften der angewendeten Unterlage 9 unabhängigen Wert annimmt.When calibrating the device, the free ends of the core placed directly on the surface of the base 9 and is therefore lx = 0 and thus the first term in the denominator of the above formula is zero. Then with the help of the Adjustment core 12 adjusted the balance of the bridge circuit, so there is in the equilibrium of the bridge circuit the flux of the lines of force and the MMK are predetermined Own value, accomplished that the sum of the last two terms in the denominator the formula has a certain, from the magnetic properties of the applied Document 9 assumes independent value.
Auf diese Weise wird der Einfluß der magnetischen Eigenschaften und der Abmessungen der Unterlage 10 durch Einstellung des magnetischen Widerstands des Eisenkerns ausgeglichen.In this way, the influence of the magnetic properties and the dimensions of the base 10 by adjusting the magnetic resistance of the iron core balanced.
Bei der Bestimmung der Stärke einer Schicht ist dann die Störung des Brückengleichgewichts und mithin die Anzeige auf dem Instrument 4 nahezu ausschließlich von dem durch die Schicht 10 verursachten Luftspalt (2 lx) abhängig, und das Instrument kann in Schichtstärken, z. B. in Mikrons, geeicht werden.When determining the thickness of a layer, the disturbance is then the Bridge equilibrium and therefore the display on the instrument 4 almost exclusively on the air gap (2 lx) caused by the layer 10, and the instrument can be in layer thicknesses, e.g. B. in microns, are calibrated.
Es ist zu bemerken, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch mit Vorteil bei der Bestimmung der Abweichung der Stärke einer Schicht von einem vorgeschriebenen Wert anwendbar ist, wenn die Eichung mit Hilfe einer Schicht der erforderlichen Stärke erfolgt.It should be noted that the device according to the invention also with Advantage in determining the deviation of the thickness of a layer from a prescribed one Value is applicable when the calibration using a layer of the required Strength takes place.
Schließlich sei darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung außerdem zur Bestmmung der Stärke einer Schicht angewendet wer@ den kann, die aus einem Material mit einer geringen magnetischen Permeabilität, wie z. B. Nickel, besteht.Finally, it should be noted that the device according to Invention can also be used to determine the thickness of a layer, made of a material with a low magnetic permeability, such as. B. Nickel.
Bei der Bestimmung der Stärke ist natürlich die Permeabilität der Schicht zu berücksichtigen, aber auch in diesem Fall hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung den Vorzug, daß die erhaltene Anzeige von den Eigenschaften der Unterlage unabhängig ist.When determining the strength, the permeability is of course the Layer to be taken into account, but also in this case the device according to the Invention has the advantage that the display obtained depends on the properties of the substrate is independent.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL857278X | 1941-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE857278C true DE857278C (en) | 1952-11-27 |
Family
ID=19847288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEN2533D Expired DE857278C (en) | 1941-06-07 | 1942-06-05 | Device for the magnetic determination of the strength of a layer consisting of non-magnetic or weakly magnetic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE857278C (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1942
- 1942-06-05 DE DEN2533D patent/DE857278C/en not_active Expired
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