DE937309C - Magnetometer, insbesondere zur Bestimmung erdmagnetischer Daten - Google Patents

Magnetometer, insbesondere zur Bestimmung erdmagnetischer Daten

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DE937309C
DE937309C DEA15106A DEA0015106A DE937309C DE 937309 C DE937309 C DE 937309C DE A15106 A DEA15106 A DE A15106A DE A0015106 A DEA0015106 A DE A0015106A DE 937309 C DE937309 C DE 937309C
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DE
Germany
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torsion
threads
thread
magnet system
different
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Expired
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DEA15106A
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English (en)
Inventor
Fritz Haalck
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Askania Werke AG
Original Assignee
Askania Werke AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/038Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using permanent magnets, e.g. balances, torsion devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

  • Magnetometer, insbesondere zur Bestimmung erdmagnetischer Daten Die Erfindung betrifft ein Magnetometer, insbesondere ein solches zur genauen Bestimmung erdmagnetischer Daten, welches ein von. einem oder mehreren Torsionsfäden (oder Torsionsbändern) ganz oder teilweise in der Meßlage gehaltenes Magnetsystem besitzt. Im besonderen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Magnetometer mit einer weitestgehend vollkommenen, zugleich aber auch einfachen Temperaturkompensation zu versehen, die bei allen auftrebenden magnetischen F ddstärken wirksam bleibt, ohne daß es bei Meßbereichverstellungen besonderer Nachjustierungen bedarf.
  • Bei Magnetometern der eingangs bezeichneten Art mit beispielsweise horizontaler Magnetsystemdrehachse ist man zur Erreichung einer Temperaturkompensation des Magnetsystems bisher z. B. so vorgegangen, daß man das temperaturabhängige magnetische Drehmoment durch ein in entgegengesetzter Richtung wirksames mechanisches, durch die Schwere gegebenes temperaturabhängiges Drehmoment entsprechender Größe auszugleichen suchte.
  • Das zu diesem Zweck erforderliche Anbringen entsprechender Stäbe aus Material mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten und geeigneter Jusltiereinrichtungen am Magnetsystem bedeutet aber eine unerwünschte Gewichtszunahme des Systems. In den meisten Fällen wird die Zugbelastung der horizontal gespannten Fäden unzulässig groß.
  • Außerdem erfordert aber auch die genaue Einsltellung der Temperaturkompensation leinen erheblichen Aufwand; vor allem muß sie sehr vorsichtig vorgenommen werden, damit die Fäden nicht reißen. Bei Magnetometern mit vertikaler Tor- sionsachse andererseits - z. B. zur Messung der Horizontalintensität - ist eine analoge Temperaturkompensation überhaupt nicht möglich, da ein durch die Schwere gegebenes mechanisches Ausgleichsdrehmoment gar nicht zur Verfügung steht.
  • Man muß sich iin diesen Fällen anders zu helfen versuchen, beispielsweise derart, daß man anstrebt, das magnetische Moment des Magnetsystems selbst für sich temperaturunabhängig zu machen, und zwar durch Anbringen von temperaturabhängigem magnetischem Induktionsmaterial, z. B. Thermoperm, Thermoiloy (Firmenbezeichnungen). Dilese Art der Temperaturkompensation hat man überdies auch bei Magnetometern angewendet, bei welchen das Magnetsystem eine horizontale Drehachse besitzt. Für Präzisionsinstrumente ist jedoch die Temperaturabhängigkeit dieses Materials nicht genügend linear, so daß praktisch nur für einen sehr begrenzten Temperaturbereich eine wirksame Temperaturkompensation erzielbar ist.
  • Gegenüber diesen bekannten, erwiesenermaßen noch erhebliche Mängel aufweisenden Einrichtungen zur Temperaturkompensation weist die Erfindung einen grundsätzlich anderen, Ibesseren Weg, um bei Magnetometern der eingangs bezeichneten Art eine praktisch volLkommene Temperaturkompens ation in einfacher Weise zu erzielen, wobei es gleichgültig ist, ob die Drehachse des Magnetsystems eine Horizontal- oder eine Vertikalachse ist. Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Temperaturabhängigkeit des Faden-Torsionsdrehmoments zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Magnetsystems heranzuziehen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Torsionsfäden (bzw.-bänder) aus Material mit solchen thermoelastischen Koeffizienten herzustellen, daß die Temperaturabhängigkeit des am Magnetsystem wirkt atmen Faden-tbzw. resultierenden Fäden-Torsionsdrehmoments entgegengesetzt der Temperaturabhängigkeit des Drehmoments des Magnetsystems ist. Hierbei soll unter »Drehmoment des Magnetsystems« verstanden sein das Gesamtdrehmoment, welches sich zusammensetzt aus dem durch das magnetische Feld hervorgerufenen Drehmoment des Magnetsysteens, sowie. aus einem eventuell noch vorhandenen mechanischen Drehmoment, das durch Massenunsymmetrie des Systems bezüglich seiner Drehachse gegeben ist. Da man jedoch im allgemeinen eine Massensymmetrie anstrebt und in der Praxis auch weitesgehend erreicht, so ist in den meisten Fällen das Restdrehmoment praktisch Null und das »Drehmoment des Magnetsystems« identisch mit dem reinen magnetischen Drehmoment.
  • Hat man es beispielsweise mit einem Magnetometer zu tun, bei dem das Magnetsystem von zwei horizontalen Torsionsfäden (oder -bändern) getragen wird, so kann man im Rahmen des Erfindungsvorschlages beide Fäden aus dem gleichen Material mit entsprechend gewähltem thermoelastischem Koeffizienten herstellen. Die Tordierungsrichtung der beiden am System angreifenden Fäden muß dann unterschiedlich sein, damit die von den beiden Fäden erzeugten Drehmomente im gleichen Sinne am System wirksam sind. Bei entsprechender Wahl des thermoelastischen Koeffizienten kann man dann - wie gesagt - erreichen, daß die Temperaturabhängigkeit dieses am System wirksamen Gesamt-Fadentoprsionsdrehmoments entgegengesetzt gleich der Temperaturabhängigkeit des Drehmoments des Magnetsystems ist.
  • In weiterer Ausbildung der ERfindung wird vorgeschlagen, die beiden Torsionsfäden aus Material mit verschiedenen thermoelastischen Koeffizienten zu wählen. Es ist dann grundsätzlich immer eine Zusammenstellung möglich, bei welcher der Temperatureffekt des Magnetsystems und des einen tordierten Fadens sich derart addieren, daß ihr Gesamteffekt entgegengesetzt gleich dem Temperatureffekt des zweiten Torsionsfadens ist Mit diesem Vorschlag ergibt sich nämlich noch folgender besonderer Vorteil: Es wird nicht immer ohne weiteres gelingen, von vornherein die in Frage kommenden Werte für den thermoelastischen Koeffizienten so genau zu treffen, daß eine völlige Temperaturkompensation sofort erreicht wird. Man braucht dann aber nur die beiden Fäden nachträglich verschieden stark zu tordieren, d. h. ihren jeweiligen Anteil an der Temperaturkompensation entsprechend zu wählen, um die vollständige Kompensation zu erreichen. Letztere bleibt dann für alle magnetischen Fadenintensitäten erhalten, sofern man bei der Meßbereichverstellung des Gerätes nur dafür sorgt, daß das Verhältnis der beidenFadentorsionswinkel gleichbleibt.
  • Bei einem Magnetomerter, bei welchem das Magnetsystem lediglich an einem vertikalen Torsionsfaden aufgehängt ist, erfolgt die Temperaturkompensation zweckmäßiig wie folgt: Die Aufhängung des Magneten geschieht nicht an einem einheitlichen, durchgehenden Faden (aus Material mit entsprechendem thermoelastischem Koeffizienten), sondern an einem aus zwei hintereinander angebrachten Teilen gebildeten, wobei die Fadenteile aus Materialien mit verschiedenem thermoelastischem Koeffizienten bestehen. Letztere sind wieder so gewählt, daß der Temperatureffekt des Magnetsystems zusammen mit dem Tempeatureffekt des einen Fadenteils entgegengesetzt gleich dem Temperatureffekt des zweiten Fadenteils ist.
  • Ist durch die Wahl der thermoelastischen Koeffizienten die erwartete Temperaturkompensation noch nicht völlig erreicht, so kann durch Variierung des Durchmessers und/oder der Länge der Fadenteile diese genaue Einstellung der Temperaturkompensation herbeigeführt werden.
  • Die Zeichnung veranschaulicht in stark schematisierter Darstellung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Bei dem in seinen Einzelheiten nicht weiter dargestellten Magnetometer nach Abb. 1 zur Messung und/oder Registrierung der endmagnetischen Horizontalintensität wird ein Magnetsystem I von einem vertikalen Torsionsfaden in der Meßlage gehalten. Mit 2 ist ein mit einer Teilung 3 versehener Torsionskopf bezeichnet. Der Torsionsfaden besteht aus zwei hintereinandergeschalteten' Teilen 4 und 5 verschiedenen Durchmessers und vlerschier dener Länge aus Materialien mit unterschiedlichem thermoelastischem Koeffizienten, z. B. aus Quarz und Wolfram. 6 ist ein am Magnetsystem sitzender Spiegel. Das Verhältnis der Länge und Durchmesser der Fadenteile 4 und 5 ist so gewählt, daß die Temperaturabhängigkeit des am Magnetsystem wirksamen Fadfentors. ionsrdrehmoments. entgegengesetzt gleich der Temperaturabhängigkeit des Drehmoments des Magnetsystems ist In Abb. 2 ist ein Magnetometer zur Messung und/oder Registrierung der erdmagnetischen Vertikalintensität angedeutet. Hier ist das einen Spiegel 1 tragende Magnetsystem 2 um eine horizontale Achse drehbar gelagert, die von zwei waagerechten Torsionsfäden 3 und 4 gebildet wird.
  • 5 und 6 sind die zugehörigen Torsionsköpfe, die eine Teilung 7 bzw. 8 tragen. Die das Magnetsystem in der Meßlage haltenden Torsionsfäden bestehen wieder aus Materialien mit unterschiedlichem thermoelastischem Koeffizienten, z. B. aus Quarz und Wolfram. Die Torsionsrichtung der Fäden ist so gewählt, daß der Temperatureffekt des Magnetsystems und der des einen Fadens sieh addieren und ihr Gesamteffekt entgegengesetzt dem Temperatureffekt Ides zweiten Fadens ist. Ist mit der Auswahl des Materials der Fäden di'e Temperaturkompensation dieser Anordniing noch nicht völlig erreicht, so kann man durch verschieden starkes Tordieren der Fäden, d. h. durch Verändern ihres Anteils an der Temperaturkompensation, die vollkommene Abgleichung in einfacher Weise nachträglich erzielen. Die Kompensation bleibt für alle magnetischen Feldintensitäten, d. h. bei jeder Meßbereichverstellung, erhalten, wenn bei der hierzu vorgenommenen Verstellung der Torsionsköpfe darauf geachtet wird, daß das Verhältnis der bei der T'emperaturkompen'sation eingestellten Torsionswinkel Idas gleiche bleibt. Hierzu dienen die an den torsionsköpfen angebrachten Teilungen 7 und 8.
  • Es liegt natürlich im Rahmen der Erfindung, wenn bei bekannten Verfahren zur Temperaturkompensation zusätzlich von der neuen Temperaturkompensation Gebrauch gemacht wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Magnetometer, insbesondere zur Bestimmung erdmagnetischer Daten mit einem von einem oder mehreren Torsionsfäden (oder -bändern) ganz oder teilweise in der Meßlage gehaltenen Magnetsystem sowie mit einer Einrichtung zur Temperaturkompensation, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsfäden (bzw.
    -bänder) aus Material mit solchen thermoelastischen Koeffizienten bestehen, daß die Temperaturabhängigkeit des am Magnetsystem wirksamen Faden- bzw. resultierenden Fädentorsionsmoments entgengesetzt gleich der Temperaturabhängigkeit des Drehmoments des Magnetsystems eist.
  2. 2. Magnetometer nach Anspruch I, bei welchem die horizontale oder vertikale Drehachse des Magnetsystems durch zwei Torsionsfäden (oder -bänder) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoelastische Koeffizient der beiden Fäden (bzw. Bänder) unterschiedlich ist.
  3. 3. Magnetometer nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsfäden (bzw. -bänder) zur Justierung der Temperaturkompensation verschieden stark tordierbar sind.
  4. 4. Magnetometer nach Anspruch 3 mit verschieden stark tordierten Fäden (bzw. Bändern), gekennzeichnet durch Mittel (z. B. Torsionsköpfe mit Teilungen), welche bei der Meßbereichverstellung des Gerätes das Verhältnis der Torsionswinkel der Fäden (bzw. Bänder) gleichzuhalten gestatten.
  5. 5. Magnetometer nach Anspruch I mit einem an einem vertikalen Torsionsfaden (bzw. -banid) aufgehängten Magnetsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsfaden (bzw.-band) aus zwei hintereinandergeschalteten Teilen aus Materialien mit verschiedenem thermoelastischem Koeffizienten besteht.
  6. 6. Magnetometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser und/oder die Länge der beiden Fadenteile (bzw. Bandteile) unterschiedlich gewählt ist.
  7. 7. Anwendung der Temp eraturkompens ation nach einem der Ansprüche I bis 6 zur Feinkompensation bei Magnetometern, die bereits Temperaturkompensationsmittel aufweisen.
    Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 179 143.
DEA15106A 1952-02-05 1952-02-05 Magnetometer, insbesondere zur Bestimmung erdmagnetischer Daten Expired DE937309C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3088217A (en) * 1960-11-10 1963-05-07 Zeiss Carl Orientation compass
DE1230235B (de) * 1960-11-10 1966-12-08 Zeiss Carl Fa Orientierungsbussole

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH179143A (de) * 1933-10-12 1935-08-31 Bataafsche Petroleum Pendelapparat mit elastischer Unterstützung des Pendels mittelst eines Federblattes.

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