DE858135C - Verfahren zum Aufbau von Geraeten zum Messen mechanischer Belastungen mit einem magnetischen Probestab - Google Patents

Verfahren zum Aufbau von Geraeten zum Messen mechanischer Belastungen mit einem magnetischen Probestab

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DE858135C
DE858135C DEG6190A DEG0006190A DE858135C DE 858135 C DE858135 C DE 858135C DE G6190 A DEG6190 A DE G6190A DE G0006190 A DEG0006190 A DE G0006190A DE 858135 C DE858135 C DE 858135C
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coil
test rod
magnetic
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secondary coil
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Andre Charles Georges Le Gall
Paul Georges Paulin
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Organisation & Securite Du Tra
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    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/15Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of magnetic properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01L1/12Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
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    • GPHYSICS
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    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
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    • G01L1/127Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/10Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in inductance, i.e. electric circuits therefor

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Description

  • Verfahren zum Aufbau von Geräten zum Messen mechanischer Belastungen mit einem magnetischen Probestab Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Geräten für die Messung mechanischer Belastungen, die auf der Änderung der Eigenschaften magnetischer Metalle unter der Einwirkung von elastischen Verforrnungen durch Zug, Biegung, Verdrehung od. dgl. beruhen.
  • Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen bekannt, bei denen die Messung elastischer Beanspruchung-en derart durchgeführt wird, daß die Änderung der Permeabilität sichtbar gemacht und angezeigt wird.
  • Gemäß einer einfachen Anordnung an sich bekannter Art besteht ein derartiges Gerät aus zwei völlig gleiche-n Probestäben mit je einer Primärundeiner Sekundärspule auf denselben. Hierbei sind die beiden Primärspulen in Reihe geschaltet und an eine Wechselstromquelle angeschlossen. Die beiden Sekundärspulen liegen zueinander in Gegenschaltung und sind an ein Differenzmeßgerät angeschlossen, welches den Unterschied der in den beiden Sekundärspulen induzicrten elektromotorischen Kräfte anzeigt. Steht nun einer der Probestäbe unter einer mechanisd'hen Belastung, so entsteht eine elektrische Größe (Strom oder Spannung), die zur Kennzeichnung der Größe der aufgewendet,en Kraft dienen kann.
  • Geräte dieser Art sind zwar seit langem bekannt, konnten jedoch bis jetzt zur gewerblichen Verwendung kaum herangezogen werden, weil die elektrischen Änderungen, welche mit ihnen aufgezeigt werden konnten, nur verhältnismäßig sehr gering waren.
  • Bisher wurde stets versucht, die Änderung des magnetischen Widerstandes des unter Belastung stehenden Probestabes anzuzeigen. Um den Wert der erhaltenen Relativiinderung zu vergrößern, wurde dabei allgemein so vorgegangen, daß man den Probestab in einen geschlossenen magnetischen Kraftstrom einschaltete, dessen gesamter magnetischer Widerstand so schwach als möglich gehalten wurde, und daß man die Streuverluste zwischen den Spulen verminderte. Die erzielten Änderung-en blieben indes zu gering, als daß sie für gewerblicht Messungen verwendet werden konnten.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von Geräten für die DurchfiihrungvonMessungen-derg,enanntenArt,bei denen der Relativwertder bei einer bestimmten Belastung gemessenen elektrischen Änderung wesentlich erhöht wird. Die Erfindung ermöglicht daher die Herstellung einer Meßeinrichtung für mechanische Kräfte jeder Art (Zug, Druck, Biegung, Verdrehung usw.), deren Aufbau sehr viel einfacher und wirtschaftlicher und der-en Anwendung sehr viel leichter und sicherer ist als bei den bisher auf diesem Gebiet verwendeten Geräten. Gegenstand der Erfindung bilden weiterhin die verschiedensten An,wendungsmöglichkeiten der' auf diese Weise geschaffenen Geräte, z. B. für die Messung von Durchflußmengen, Drucken oder sonstigen Müßgrößen mechanischer Kräfte.
  • Gemäß der Erfindung wird die bekannte Anordnung der Gegenschaltung beibehalten. Aber anstatt die Relativänderung des magnetischen, Widerstand-es anzuzeigen, indem der Probestab in ein-en geschlossenen magnetischen Kraftstrom eingeschaltet und der Streuverlust zwischen den Spulen verringert wird, werden im Gegenteil ein magnetischer Kraftfluß mit großem magnetischem Widerstand und erheblichen Verlusten zwischen den Spulen erzeugt.
  • Versuche haben erwiesen, daß es unter dies-en Bedingungen möglich ist, wesentlich größere Relativänderungen der in der Sekundärwicklung des einer Belastung unterworfenen Probestabes induziert,en clektromotorischen Kraft zu erzeugen bzw. aufzuzeigen, da diese Änderungen hauptsächlich von einem Wechsel in der Verteilung der Kraf tlinien des Streuflusses einerseits und vondem durch die Sckun#därspule 'hindurchtretenden Kraftfluß andererseits abhängig zu sein scheinen.
  • Aus dies-er Erkenntnis heraus werden daher offene magnetische Stromkreise mit dem Probestab allein hergestellt und auf demselben die Primär-und Sekundärspulen voneinander getrennt. Die Anordnung dieser Spulen auf dem Probestab ist hierbei nicht beliebig. Man kann die Empfindlichkeit des Geräts wesentlich dadurch erhöhen, indem die Spulen auf dem Probestab in ganz bestimmter Weist angeordnet werden. Es ist insbesondere wesentlich, einen bestimmten Abstand zwischen den Spulenkörpern einerseits und andererseits zwischen den Spulen und dem Fride des Probestabes vorzusehen.
  • Hierdurch unterscheiden sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Meßgeräte wesentlich von denen ' welche bisher zur Anwendung kamen, da bei letzteren fast stets Überlagerte Primär- und Sekundärspulen verwendet wurden, um die Streuungsverluste zwischen denselben so niedrig wie möglich zu halten.
  • Die gemäß der Erfindung erzielten Ergebnisse sind überraschend. Es ist möglich, mit Belastungen, welche weit unterhalb der Elastizitätsgrenze .des Probestabes bleiben, Spannungstinterschiedt zwischen den beiden gegengüschalteten Sekundärspulen herzustellen bzw. aufzuzeigen, die mehr als 20% betragen, so daß diese Änderung äußerst leicht mit Meßgeräten bisher üblicher Art ge- messen werden können.
  • Die Erfindung betrifft, wie erwähnt, sowohl das Verfahren zur Herstellun- von Gerät-en der genann-ten Art gemäß der obengenannten allgemeinen Grundsätze, als auch die auf #diese Weise hergestellten Geräte selbst sowie deren verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere zur Messung von Durchflußmengen, Drucken oder anderen Größen infolge mechanischer Belastungen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Fig. i ist die sc1.ernatische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. 2 zeigt ein Gerät gemäß der Erfindung zum Messen der Ausflußgeschwindigkeit bzw. -menge einer Flüssigkeit oder eines Gases in einer Rohrleitun,g; Fig. 3 stellt ein erfindungsg#emäßes Gerät zum Messen des Druckes einer Flüssigkeit oder eines Gases dar; Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Meßstabes gemäß der Erfindung; Fig. 5 stellt schematisch eine andere Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. i dar.
  • Bei der schematischen Darstellung in Fig. i werden gemäß der Erfindung zwei Probestäbe i und 2 verwendet, welche mit PrimärsPulen 3 bzw. 4 versehen sind, die in Reihe liegend über einen Transformator 5 an eine ##TechseIstroniquelle 6 angeschlossen sind. In einem bestimmten Abstand d von der Primärspule sind auf den Probestäben die Sekundärspulerl 7 und 8 vorgesehen, welche in Gegelischaltung an den Kleintnen eines Voltmeters 9 liegen, das zu einem Kondensator io parallel geschaltet ist. Schließlich liegt noch ein Widerstand i i in Reihe zu einer der Sekundärspulen.
  • Die Probestäbe sind aus #N7eicheisen oder Weichstahl hergestellt und enthalten insbesondere keine Spur von Silicium. Die SPulell 3 und 4 und der durch sie hindurchgehendc Priiitärstrom sind derart gewählt, daß die '2\,lagiieti#.,iertiii"sl-zurve des Probestabes irn linearen oder im \\esclltliclieil lineareii Teile unterhalb der Sättigungsliiiie v.#rwendet wird.
  • Das Verhältnis der Windungszahlen der Sekundärspulen züi denjenigen der Primärspulen liegt el vorzugsweise Mische" 30 und 4o. Versuche haben gezeigt. daß unter den verschiedensten Arbeitsbedingungen sich dieses Verhältnis als das günstigste herausgestellt 'hat, selbst bei Frequenzschwanktin-eii innerhalb schr #veiter Grenzen.
  • Die Anordnung der Spulen auf den Probestäbeil ist besonders wesentlich hinsichtlich der Empfindlichkeit der Anordnung. Wenn gemäß Fig. i der Ab- stand zwischen dem Stabende und der Primärspule mit a,, der Ab"tand zwischen der Sekundärspule und dein entgecrerigesetzten Ende des Probestabes mit a.' und die Breiten der beiden Spulen mit 1), bzw. b., bezeichnet \\-erden. darin haben sich bei einem be-sonderen \,ersticlisf)eispiel als besonders "imstig z. l". fol-ende Werte herausgestellt, die in Prozenten der Gesanitlän-e des Probestabes aus--edrückt sind: a, = 20 o, a, = 20010, 1), = 20'/0, b., = 2 5 lli'o, d = i s 1/o, Zum der Frequenz haben Versuche gezeigt, daß sich die Empfindlichkeit des Geräts proportional züi der Frequenz andert, Jedenfalls fin jebiet gewiihrilicher Schallfrequenzen. Von -#OO Perioden/s in sind hohle Probestäbe zu verwenden. Zur Erlii')hung der Empfindlichkeit stellt man vorteilhaft (lett Nullpunkt auf einen geeigneten Wert (falscher Nullpunkt) ein, indem man eine bestimmteUnsymmetrie zwischen dengegengeschaltüten Sekundärspulen mittels des Widerstandes ii an einer der Sekundirspulen herstellt.
  • Die Ansprechcharakteristiken des Geräts bleib-en innerhalb weiter Grenzen von den Spannungsänderungen der Stromquelle unabhängig, namentlich infolge der elektrischen und mechanischen Symmetrie der beiden -e-en-eschalteten Stromkreise. Der Kondensator io mit einer Kapazität von einigen 'Mikrofarad trägt seinerseits wesentlich zu dieser Unabhängigkeit gegenüber Spannungsänderungen bei. Um schließlich eine gleichbleibende Genauigkeit des Geräts zu sichern, genügt es, die am Probestab aufgewendeterr Beanspruchungen und Kräfte weit unterhalb der Elastizitätsgrenze zu halten.
  • Wenn diese Arbeitsbedin-un-en eingehalten werden, darin ist es möglich, Gerate zum Messen mechanischer Kräfte jeder Art (Zug, Biegung, Verdrehung usw.) herzustellen und mit gebräuchlichen Meßgeräten Ablesungen zu erzielen, welche direkt > z# die Aniplitirde der aufgebrachten Belastungen anzeigen. Die Empfindlichkeit ist dabei erheblich größer als diejenige, welche bisher zu erreichen möglich war. So ist es bei einer Sekundärspan#nung von 15 Volt leicht, Difierenzbeträge in der Größenordnung von 3 Volt anzuzeigen, Die beträchtliche und tatsächlich überraschende Bedeutung und Größe dieser Änderungen gegenüber (lern auf diesem Gebiet bisher Bekanntein bat eine besonders gründliche Erforschung der Arbeitsweise der erfindurius-emäßen Einrichtung gerechtfertigt. Die durchgeführte Forschung hat die fundamentale Bedeutung der magnetischen Streuung oder genauer ausgedrückt, der Verteilung dieser Streutin-- entlan- dem einer Belastung ausgesetzten Probestab aufgezeigt. Um die Erfahrungen zu diesem Punkt zu vertiefen, ist ein planmäßiges Studium der Verteilung des magnetischen Kraftflusses an Probestäben, wie z. B. dem Probestab i in Fig. i, durchgeführt worden, indem die Stellung der Primärspule3 unverändert blieb und der Kraftfluß in verschiedenen Abständen von dieser Primärspule mittels einer beweglichen Pi-fifspule gemessen wurde. Ein einfaches -Mittel zur Kennzeichnung der Verteilung des Kraftflusses entlang dem Probestab besteht darin, die Kurve des Differentialquotienten des irn Probestab gemessenen Kraftflusses, d. li. die gemessene Änderung, z. B. --%,laxwell/cm, über der jeweiligen Entfernung oder dem Abstand der Prüfspule von der Primärspule oder Erregerspule als Abszisse aufzutragen.
  • Im Diagramm der Fig. 4 wurde als Abszisse zwischen 0 P die Länge des Prüfstabes aufgetragen, auf dem eine Erregerspule von A bis B und eine Prüfspule geringerer Abmessung angebracht war, mit welcher der magnetische Kraftfluß F des Probestabes vori B bis P untersucht werden konnte. Als Ordinate wurde das Änderungsverhältnis dFldx als Funktion der Abszis.se aufgetragen.
  • Hierbei ergab sich eine Kurve Co für einen unbelasteten Probestab und eine Kurve Ci für den-,Selben Probestab, z. B. unter Druckbelastung. Die Kurve Gl verläuft zunächst oberhalb der Kurve C., verla,-ert sich darin aber nach unten, wobei dieLage des Schnittpunktes D beider Kurven unabhängig von der aufgebrachten Belastung ist. Die mechanische Belastung bedingt also nicht nur eine Änderung des magnetischen Widerstandes des Prüf-Stabes, e ri als Magnetostriktion bekannter Vor-,ang, sondern eine Änderung der Verteilung der Streulinicti entlang dem Probesitab. Die Streulinien werden bis zum Punkt D vermehrt und nach demselben verringert, so daß man diesen Punkt D mit Umkehrpunkt des Probestabes b,-zeichnen kann.
  • \\#'enn daher eine Sekundär- oder Anzeigespule in der Nähe des Umkehrpunktes angeordnet wird, dann können in dieser Spule die Änderungen des magnetischen Kraftflusses gemessen werden, welche proportional der schraffierten Fläche S innerhalb der Kurven C, und C, bis zum Umkehrpunkt D sind. Die Abzisse E des Umkehrpunktes D bestimmt also die Stellung der Anzeigespule auf dein Probestal), für die diese Änderungen ein Maximum betra.gen. Versuche zeigen, daß diese Änderungen, die durch die Änderung der Streulinienverteilung entlang dem Prohestab hervorgerufen werden, gleichsinnig sind wie die infolge der Änderung des magnetischen Widerstandes durch Magnetostriktion auftretenden Änderungen und daß die erstgenannten Änderungen sehr viel bedeutender sind als die letztgenannten.
  • Die Lage des Umkehrpunktes hängt von der Länge des Probestabes und der Lage der Primär-oder Erregerspule ab. In jedem Fall kann seine Stellung und demzufolge die Anordnung der Sekundär- oder Anzeigespule durch Versuche endgültig bestimmt werden.
  • z#
    Nachdem nun die Bedeutung derartiger nach-
    weisbarer Änderuitgen festliegt, kann auf die An-
    wendung eines Vergleichsprobestabes verzichtet
    und die an den Klemmen der Sekundärgpille
    liegen-de elektromotorische Kraft mit einer elektro-
    motorischen Kraft -verglichen werden. die von der
    ,',leichen Wechselstromquelle her erz#nigt wird, an
    die auch die Frreger- oder Priniärspule des Probe-
    stabes angeschlossen ist. Diese Anordnung ist im
    Schema der Fig. 5 dargestellt, (las sich gegenüber
    demjenig-en der Fig. i dadurch unterscheidet, daß
    auf dein gleichen Probestab4o, der hei 41 einge-
    spatilit und an seinem freien l-#-nde 42 2. B. ClUrC11
    Druck belastet ist, zwei Primär- oder 1.#reger-
    spulen43, 44 vorgesehen sind, und zwar eine an
    ieder Seite der Sektindär- oder Anzeigespule45.
    bie beiden Spulen43, 44 liegeH in Reihe aii einer
    Wechselstroinquelle 46 unter Zwischenschaltung
    eines Transformators 4 und einus #,#'iclerstande, s 48.
    Die an den Klemmen der SPule45 entnommene i
    Spannung wird an die Klemmen eines Meßgeräts
    ,io angelegt, welches zu einem Kondensator 51
    parallel geschaltet ist. Dieser ist wieder über ein
    Potentiometer52 und einen Transforinator53 an
    die gleiche Strom(luelle46 angeschlossen. Darüber
    hinaus ist ein Widerstand54 zWischerl das Gerät
    50 und den Kondensator 5 1 gelegt.
    Die Arbeits,#veise dieser Anordnung ist dieselbe
    wie die gemäß Fig. i, nur daß die Vergleichs-
    spannung nicht von einem Vergleichsstah 2, sondern
    t' Z'
    direkt von der Wechselstromquelle 46 entnommen
    wird.
    Dadurch, daß zwei Prim'inspulen 43. 44 beider-
    1 verwendet werden,
    se»ti- der Sekundärspule 4
    wird die Wirksamkeit der Einrichtung verdopppelt.
    Die Anordnung ist hierbei derart, daß der oben-
    erwähnte Umkehrpttrikt 1) der Verluste sich für
    jede der Primärspulen 43, 44 all etwa der gleiche"
    Stelle des Probestabes befindet und daß aii dieser
    Stelle die Sekundärspule 45 angebracht wird.
    Die Phasenverschiebung, welche durch die Eili-
    schaltung des Widerstandes i i in Fig. i und des
    \Ylderstandes 54 in Fig. 5 ermöglicht wird, ist ins-
    besondere aus folgenden Gründen von großer Be-
    deutung. Sie bewirkt im belastungsfreien Ruhe-
    zustand einen geringen Anfangsstroln in der Sektiii-
    därNvicklung 4,5, der einen Kraftfluß erzeugt, dessen
    Vorhandensein einer mechanischen Vorspanlitin,-
    des Probestabes gleich(kommt. Diese Tatsache ha t
    sich als nötig erwiesen, um solche Ablesungen
    zu erhalten, die den aufgebrachten Belastungen
    proportional sind. Die wahrscheinlichste Deutung
    dieser 11--rscheintitig ist offenbar die, daß inan durch
    diese anfängliche Vorspannutig (len Einflu13 der
    ireieti l#Uiclkelir von elernenta ren lkreIchen des
    magnetischen Werkstoffes ausschalten kann. Dieser
    Einfluß zei.-t sich iii einer anfänglichen Kriii-nrniiii"
    der Ansprechcharakteristik des Probestabei# in (1, 1-
    Nähe des Ruhe- oder Indifferenzztistandes. Weini
    ein Anfangsstroni in der -#,3 und fla-
    durch ein permanenter Kraftfluil im Prol)estal)4o
    vorgesehen ist. dann wird Schwierigkeit be-
    hohen. Versuche haben gezeigt, daß das Vorhanden-
    sein eines anfänglichen, perinanenten Kraftflusses
    die Wirkung des Streuflusses um ungefähr i5',/o
    erhöht.
    In Fig. 2 und 3 sind zNNe; -##ii-%N-endungsbeispiele
    iiii- eine Meße;nrichtung der 1--rfindung dar-
    gestellt.
    Fig. 2 zeigt ciii Gei-'it zuin Mcsen der Durchfluß-
    niciige einer Flüssigkeit oder eines Gases in einer
    Rohrleitung 12. Das hesitzt einen Flügel 13,
    dur au einem Ftide eines Hcl)et-, 14 vorgesehen ist.
    1)ei- Hehel 14 ist UM CHIC Ach,#c 15 in einem
    l#'#iiirungsrolir io drehbar gelagert, welches in die
    Rohrleitung 12 z. B. niitLe Is Buchse 17 eingeführt
    wird, die in einen zu diesem Zweck an der Rohr-
    leittitig vorguselletivii Stutzen 18 eingeschraubt ist.
    U'ine \vasser- bz\\ . gas(lichte #'erbindung ist als
    l#alt, ig aus biegsamcni Wurkstoff bei 20 am
    11) Ulld bui 21 all' Hebel 14 ange-
    schweißt oder sonstwie befestigt. Dieser Balg dient
    gleichzeitig zum Aufzehren oder Dämpfen auf-
    tretender Schwingungen des Ilebels 14. An seinem
    dern Flii",el J3 gegenüburlielgenden Ende ist der
    Hebel 14 über (liu Achse 22 init einem magnetischen
    Staib 23 gekuppelt, der dem Probestab i der Fig. i
    entspricht und dessen Ende ->-l in einem Behälter 25
    gelagurt ist, der atiz, untriagnetischem Werkstoff
    besteht und init deni l`Ührtingsrohr 16 aus einem
    Stück hergestellt ii,#t. Auf (lern Stal) 23 sind die
    Priniärspule #1,6 und die Sektindärspule 27 vorge-
    selten. Zwischen 1)eldcii Spulen ist ein magnetisches
    Teil 29 angebracht,'welches als magnetischer Shunt
    dient. Dieses Gerät ist (Iaiiii noch an eitie (nicht dar-
    gestellte), eiitsprecli(,ii(1 dem Schema der Fig. i oder
    Fig, 5. angeschlossen.
    AUS -2 :>t zu ersehen, daß die durch die
    Flüssigkeit o(it,i- Gas aul (leii Flügel 13 aus-
    ge - übte Bt-Iastung, welche bekanntlich
    der Fläche des Flügels und dem Quadrat der
    Ausflullgeschwitidigkeit proportional ist, durch den
    b
    Ilebel 1.4 auf (luii Stab 23 übertragen wird und
    denselhen einer Hiegeheanspruchung aussetzt. Diese
    (#I)ertragung erl - olgt init einer gewissen Kraft-
    verstärkung. die vom Verhältnis der Hebelarme ab-
    hängt. Es ist daher leicht, die Empfindlichkeit des
    Gerät,s zu verändern, indem die Größe dieses Ver-
    hältnisses oder aber die Fläche des Flügels ver-
    ändert wird. Mit einem derartigen Gerät ist es
    '3"licli, auch StrömungsgeschNvindigkeiten sehr
    genau züi messen, s(,ii)#t Nvenn die Werte sehr klein
    sind, z. B. 5 cm/s für Wasser.
    1)ic Zufügum, du, Inagilutischen Nebenschluß-
    tuiles 2,'#, (111rC11 fliu iiia,,iiuti>cheii Feldlinien
    ie nach der 23 gegenüber
    diesem Teil nichi oder beeitiflufit werden,
    criti#)glicht es. die l#-iTil)iiii(Ilic;ik-eit iin Verhältnis
    1 2 zu erli.#heii. ;ridurn di#2 der Streu-
    N-ur>tirkt Nvird.
    -#,ii dieser Stelle zu daß inan durch
    Zufii"Liii#, eiii#--s elcktrischvii Teniperaturmeßgeräts,
    welches z. l'). einen als Brücke geschalteten Draht
    init hohem Teinperaturkneffizienten aufweist. zu
    einem derartigen Durchflußmeßgerät eine Vorricb-
    tung herstellen kann, mit der Wärmemengen ge-
    messen %\-erden Zu diesem Zweck kann bei -
    sl)ielswei"e ein #\le13,zei-ät üblicher Art Verwendun,41
    finden. indein (I.i#z L)tirclitlußmeßgerät an den Induk-
    tor und (las -l'ei-nI)erattii-iiießgerät an den Anker
    dieses Ger'its oder umgekehrt geschaltet wird.
    111 Fig. 3 i"t ('in Pie.zoiii(#ter gemäß der Lrfindung
    dargestellt, init dern beispielsweise der Druck einer
    oder einesGases in einemRolirleitiiii,z,#-
    systein wer( 1-1 1, Ein 13ell älter 3 1.
    ähnlich deni l,elililt(#r 21 iii l'11-. 2, weist hier einen
    Rohransatz 32 #I'Af. dür ;1111 (';"cll Stutzün 33 all dü!-
    1Zolirl(#i',Illlg 30 auf,gesc'#iraubt wird. Diesem Rohr-
    ansatz 32 Igegenüber ist cine Platte 34 angeordnet,
    I I
    deren Raud iiiittelz liah, 3; dicht al)-eschlossen ist
    und die an (lern eines -ztal)es 36 befestigt
    ist, der in dIusein Uail vinur 1)ruck-belastung aus-
    1-esetzt \# ird. Atich Iiierbei dient der Bal,',' 35 s0-0111
    ;,um (1(#s ( er'it-, "(.1"en#iber der Flüssig-
    keit oder (lein ( ',as wie aucli zum Aufzehren oder
    1)i,iiiii)feii \ou des Nleß-eräts. Da die
    Kraft. (l. 11. die durch die Flüssi-keit
    oder (I;i-# ( ;ii, die Platte 34 ausgeübte Druck--
    wirktuig, proportional th#rn Produkt [)ruck mal
    Fläche (I:cSer 1'Iatt(# i,#t, ka1111 (I;e Empfindlichkeit
    de# dadurcli (laß nian d;(.
    (-iri*)1.lc (IL,i- Fläclw
    1 )a die \lessung statisch \-()i- sich geht. sind
    selbst die schiiellsten i)i-tickäti(lerun#.leii auch daiiii
    gut meßbar, wenn gegebenenfalls das Meßgerät
    durch z. l). einen 0,zillograplien ersetzt wird.
    -Mit üinein Ger#it kann in gleicher Weise
    die Hi#Iie von spi(-eln in neli#iltern ge-
    messen werden.
    1)ic Erfindtili##_, ist JL#dm-ii in keinein Fall auf (I;c
    ol)en(,eiiaiiTit(#ii beschränkt.
    Weitere sind z.B. das
    \[essen voti
    ;In #\'aagen. Dynaillo-
    nietern u>NN. Nlit ;Llluii diesen Geraten können
    NIessungeit auf 1)ellei)ig(# hin sowie die
    selbsttätige keIgeltill- voll 1)tircliflußmeii-eii,
    Drucken usw. titial)li;iii,#11" der Entfernung der bei
    der Re-(#liiii" Ger#tu durchgeführt
    Nverden.
    \\Tenn iii (leil ','Unalintell beiden Ausführun-s-
    beispielen der PrObestab in dein einen Fall auf
    lilegungrind irn andereriFall aufDruckbeansprucht
    wurde. so ii. es selbstverständlich möglich, den-
    selben (teil \erschiedenstün sonstigen elastischen
    Form#inderum,en (z. B. Zug, \7erdrehung) zu unter-
    werfen. So können insbesondere bei der Verdrehung
    in vielen Fällen besonders bemerkenswerte Ergeh-
    nisse ei-zielt würdeii.
    #\'enn im \'orii(,i-"elieti(Icii die Kombination eines
    mit einern Wärmemeßgerät zur
    Anzeige oder Aufzeichnung einer Wärmemenge
    beschrieben -,vurde, so Unn ganz allgemein die
    Kombination eine-# G#er;its 1-eniäli der Erfindung mit
    einem oder mehreren Meßgeräten für eine beliebige
    sonsti-e \7eränderliche vorgesehen -,verden, um eine
    komplexe Gri#L)e als Produkt (-)der Quotient darzu-
    stellen. l#- i ii solches zweites Meßgerät kann
    übrigens aucli Liii weiteres Gür.#t der Erfin-
    dun- sein. So können zum Messen des Produktes l)ruck mal Ausflußmenge oder Druck mal Volumen die#N:-erte aus einemPiezometer und einemAusflußineßgerät in ein Gerät für Summenmessung eingcfülirt werden.
  • Für die Messunu des Verhältnisses Zug zu l,'in"eiiändei-iiii" kann ein Dynamometer gemäß der l-"i-fiii(luii" Lud einGerät für die elektrischeMessung %oii Liiiigenänderungen in Verbindung mit z. B. einein Otiotienteninesser verwendet werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Aufbau von Geräten für die Nlessun- mechanischer Belastungen mit einem ZD magnetischen Probestab, auf den die zu messende Belastung aufgebracht wird und der mit einer Primär- und einer Sekundärspule versehen ist, wobei der Primärspule Wechselstrom zugeführt und die unter der Einwirkung der Belastungen auf tretenden Änderungender Wechselspannung an den Klemmen der Sekundärspule angezeiErt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Probestab ein gerader, magnetischer Stab (i) \-erN%-endung findet, welcher einen offenen magnetischen Kraftstrom erzeugt, und daß die SPulen (3, 7) auf diesem Stab auf zwei getrennte Stellen verteilt werden, wobei diese Verteilung derart vorgenommen wird, daß die Sekundärspule sich am Umkehrpunkt (E) der Streulinien des durch die genannte Primärspule erzeugten magnetischen Kraftflusses befindet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Änderungen der \\,7ecliselspannung all den Klemmen der Sekundärspule unter Einw-irkung der Bela##tungen dieser Spannung eine Vergleichs-,;1)aiiiiuii#, gleicher Frequenz wie diejenige des der zugeführten Wechselstromes 'ClelleillIeschalteit wird, die gegen#über der Kleiniriensparinung der Sekundärspule im kuhezustand des Probestabes die gleiche Amplitude aber eine uni einen bestimmten Winkel verschobeue l'hase aufweist, uni derart in der einen Anfangsstrom und damit im Probestab eine magnetische Vorspannung zu erzeugen. 3. #_erfahreil nachAnspruch i oder 2, dadurch "ekentizeichnet, daß die Primärspule in zwei Hälften (43, 44) aufgeteilt wird, die auf je einer Seite der SekundärsPule 45 vorgesehen sind und deren Anordnung dadurch bestimmt ist, daß der Umkehrpunkt der Streulinien des magnetischen Kraftflusses jeder der beiden halben Primärspulen in die durch die Sekundärspule auf dem eingenommene Stellung fällt. 4. Gerät zum Messen mechanischer Beiastungen gemäß Anspruch i, bestehend aus einem magnetischen Probestab (i), auf den die zu rnessende Bekastung aufgebracht wird und der mit einer Erreger- oder Primärspule (3) und einer Anzeige- oder Sekundärspule (7) verscheu ist, sowie aus einer Vorrichtung (5), um die genannte Erregerspule an eine Wechselstromquelle anzuschließen, und einer Vorrichtung(9, io), mit der es möglich ist, die Änderungen der Wechselspannungen, die an den Klemmen dergenannten Anzeigespule unter der Einwirkung der genannten Kräfte auftreten, zu mess-en, dadurch gekennzeichnet, daß der gnannte Probestab aus einem gradlinigen Stab besteht und daß die beiden Spulen durch einen bestimmten Abstand (d) voneinander getrennt angebracht sind, so daß die Anzeigespule in der Gegend des Umkehrpunktes (E) der Streulinien des magnetischen Kraftflusses liegt, welcher durch die Erregerspule erzeugt wird. 5. Gerät nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß der Probestab aus einem geraden Stab aus W'eicheisen besteht. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetischer Nebenschluß (28) in derjenigen Zone des Prüfstabes angeordnet ist, welche die Primärspule von der Sekundärspule trennt. 7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule in zwei Hälften (43, 4-4) unterteilt ist, die auf der einen bzw. der anderen Seite der Anzeigespule (45) angebracht sind. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit der die Spannungsänderungen an den Klemmen der Anzeigespule angezeigt werden können, aus einer Vergleichsspannungsquelle (8, 52), einem Meßgerät (9, 5o), an dessen Klemmen die Vergleichsspannung und die Sekundärspannung gegeneinander geschaltet sind, sowie aus einer in Reihe geschalteten einstellbaren Impedanz (11, 54) innerhalb des Gegenstromkreises besteht, um den falschen Nullpunkt des Gerätes in diesem Stromkreis einzustellen. g. Gerät zum Messen der Ausflußmenge einer Flüssigkeit oder eines Gases nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe einen Flügel (13), der in die Strömung hineinragt und ein Verbindungsteil (14) besitzt, um den auf den Flügel ausgeübten Druck auf das eine Ende eines Probestabes (23) als Biegebeanspruchung zu übertragen. io. Gerät nach -,\nspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Probestab mit einem Ende in einem unmagnetischen Behälter (25) angebracht ist, welcher einen Rohrfortsatz (2o) besitzt, der in die Strömung senkrecht zur Ausflußrichtung eingeführt wird, daß ein an diesem Rohransatz angebrachter Balg (ig) als Trennwand gegenüber der Strömung dient und daß ein Hebel (14), der auf einer festen Achse (15) angelenkt ist, durch den Balg hindurchragt, an einem Ende den Flügel (13) trägt und mit seinem anderen Ende mit dem nicht eingespannten Ende des Probestabes gekuppelt ist. ii. Gerät zum Messen des Druckes einer Flüssigkeit oder eines Gases gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (34), die auf einer Seite unter Strömungsdruck steht, an einem Ende des magnetischen Probestabes (36) angebracht ist und denselben auf Druck beansprucht. 12. Gerät nach Ansprucin ii, dadurch gekennzeichnet, daß der Probestab mit einem Ende in einem unmagnetischen Behälter ÜI) angebracht ist, der an die Rohrleitung Angel schlossen ist, welche die unter Druck stehende Strömung aufnimmt, und daß die Platte (34) der Anschlußöffnung gegenüberliegt und am Ende eines Balges (35) befestigt ist, welcher dazu dient, das Gerät gegenüber der Strömung zu isolieren als auch dessen mechanische Bewegungen auszugleichen. 13. Kombination eines Geräts nach einem der Ansprüche 4 bis 12 zum Messen einer veränderlichen Größe- mit einem oder mehreren Geräten gleicher oder verschiedener Art zum Messen anderer veränderlicher Größen, um komplexe Größen, Produkte oder Quotienten der genannten Veränderlichen anzuzeigen oder aufzuzeichnen.
DEG6190A 1950-05-31 1951-05-30 Verfahren zum Aufbau von Geraeten zum Messen mechanischer Belastungen mit einem magnetischen Probestab Expired DE858135C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1201582B (de) * 1953-04-18 1965-09-23 Asea Ab Verfahren zur Anzeige oder Messung mechanischer Beanspruchungen in einem Koerper aus magnetostriktivem Werkstoff
DE1573408B1 (de) * 1965-10-04 1972-08-31 Allmaenna Svenska Elek Ska Ab Induktiver kraftumformer

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DE1201582B (de) * 1953-04-18 1965-09-23 Asea Ab Verfahren zur Anzeige oder Messung mechanischer Beanspruchungen in einem Koerper aus magnetostriktivem Werkstoff
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