DE947321C

DE947321C - Method for the oscillographic determination of the hysteresis loop using a difference method

Info

Publication number: DE947321C
Application number: DEK19784A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl Brotzmann; Dr-Ing Helmut Knueppel
Original assignee: HELMUT KNUEPPEL DR ING; KARL BROTZMANN DIPL PHYS
Current assignee: HELMUT KNUEPPEL DR ING; KARL BROTZMANN DIPL PHYS
Priority date: 1953-10-14
Filing date: 1953-10-14
Publication date: 1956-08-16

Description

Verfahren zur oszillographischen Bestimmung der Hysteresisschleife über ein Differenzverfahren Von den bekannten Verfahren zur Bestimmung der Hysteresisschleife erfordert die direkte Aufzeichnung mit Hilfe einer Braunschen Röhre den geringsten Zeitaufwand. Jedoch zeigt dieses Verfahren größere Ungenauigkeiten, hauptsächlich bedingt durch Schwankungen in der Versorgungsspannung des elektronischen Verstärkers und der Braunschen Röhre, durch Phasenverschiebungen und Inkonstanz der Verstärkung und durch die natürliche Strichbreite des Oszillogramms. Diese Fehlerquellen lassen sich nur durch besondere Vorrichtungen mit einem beträchtlichen Materialaufwand herabsetzen.Method for the oscillographic determination of the hysteresis loop via a difference procedure Of the known methods for determining the hysteresis loop the direct recording with the help of a Braun tube requires the least Expenditure of time. However, this method shows major inaccuracies, mainly due to fluctuations in the supply voltage of the electronic amplifier and the Braun tube, due to phase shifts and inconsistencies in gain and by the natural line width of the oscillogram. Leave these sources of error only through special devices with a considerable amount of material reduce.

Eine wesentlich höhere Genauigkeit kann theoretisch immer durch ein Differenzverfahren erreicht werden, indem nur die Abweichung gegenüber einer hinreichend genau bekannten Normalprobe gemessen wird. Beträgt also der Fehler der Meßanordnung 5?Io und betragen die Abweichungen gegenüber der Normalprobe bis zu wo0/,, so kann die Hysteresisschleife mit einer Genauigkeit von noch 101o bestimmt werden. A much higher accuracy can theoretically always be achieved by a Difference method can be achieved by only providing the deviation against one sufficient exactly known normal sample is measured. So is the error of the measuring arrangement 5? Io and the deviations from the normal sample are up to wo0 / ,, so can the hysteresis loop can be determined with an accuracy of 101o.

Würde dieses Verfahren bei Serienaufuahmen von Hysteresisschleifen angewendet werden, so besteht aber ein beträchtlicher Nachteil. Die Querschnitte der Prüflinge können bei der normalen Probenher- stellung - besonders bei Blechen - nicht hinreichend genau gleich gehalten werden. Wird nun ein Oszillogramm einer Differenzmessung von Proben mit verschiedenen Probenquerschnitten aufgenommen, so erfordert die rechnerische Berücksichtigung der Querschnittsabweichungen und die Umrechnung der gefundenen Werte auf die Einheit der magnetischen Induktion, Gauß, mindestens den gleichen Zeitaufwand wie die üblichen Aufanhmeverfahren ohne eine Braunsche Röhre.Would this method be used for serial production of hysteresis loops are applied, there is a considerable disadvantage. The cross sections of the specimens can with the normal sample taking position - especially in the case of sheet metal - are not kept sufficiently exactly the same. Now becomes an oscillogram a differential measurement of samples with different sample cross-sections recorded, so the computational consideration of the cross-sectional deviations requires and the conversion of the values found to the unit of magnetic induction, Gauss, at least the same amount of time as the usual recording procedures without a Braun tube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Aufnahme der Hysteresisschleifen über ein Differenzverfahren Abweichungen des Probenquerschnittes gegenüber dem Querschnitt der Normalprobe derart auszugleichen, daß das Oszillogramm die Abweichungen der Hysteresisschleife zwischen Normalprobe und Prüfling unmittelbar in einer. Einheit der magnetischen Induktion, z. B. in Gauß, angibt. Das würde den Vorteil bieten, die magnetischen Kennwerte, wie Remanenz, Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivkrakt, sofort in ihren Grundeinheiten aus den Differenzenoszillogramm einfach durch Anbringen dieser Korrekturen an den bekannten magnetischen Werten der Normalprobe ermitteln zu können. The invention is based on the object of recording the hysteresis loops Deviations of the specimen cross-section compared to the cross-section using a differential method to compensate for the normal sample in such a way that the oscillogram shows the deviations of the Hysteresis loop between normal sample and test item directly in one. unit magnetic induction, e.g. B. in Gauss, indicates. That would offer the advantage the magnetic parameters such as remanence, saturation magnetization and coercive force, immediately in their basic units from the difference oscillogram simply by attaching them determine these corrections to the known magnetic values of the standard sample to be able to.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur oszillographischen Bestimmung der Hysteresisschleife durch Bestimmung des Unterschieds der Hysteresiswerte eines Prüflings gegen eine Normalprobe erfindungsgemäß Abweichungen des Querschnittes qx des Prüflings X gegenüber dem Querschinitt qN der Normalprobe N durch einen zwischen den Ausgang der gegeneinandergeschalteten Induktionsmeßwicklungen von Prüfling und Normalprobe und den Eingang des Oszillographen geschalteten Spannungsteiler mit den Teilwiderständen R1, R2 und R3, unter gleichzeitiger R1 + R2 + R3 Veränderung der Verstärkung auf das -2 (R2 + R3) fache, dadurch ausgeglichen werden, daß R2 + R3 = R1 # qX/qN eingestellt ist. Hierdurch erhält die Differenzschleife beider Hydteresiskurven die gleiche Form und Größe, wie wenn der Querschnitt des Prüflings dem Querschnitt der Probe gleich wäre. This object is achieved in that for the oscillographic determination the hysteresis loop by determining the difference in the hysteresis values of a According to the invention, deviations in the cross-section of the test specimen against a normal sample qx of the test specimen X compared to the cross section qN of the normal sample N by an between the output of the counter-connected induction measuring windings of the test object and Normal sample and the input of the oscilloscope switched with voltage divider the partial resistances R1, R2 and R3, with a simultaneous change in R1 + R2 + R3 of the gain to -2 (R2 + R3) times, can be compensated by that R2 + R3 = R1 # qX / qN is set. This preserves the difference loop of both Hydteresis curves have the same shape and size as when the cross-section of the specimen would be the same as the cross-section of the sample.

Die genaue Bestimmung der magnetischen Werte erfolgt nun folgendermaßen. Für eine Serienuntersuchung wird von einer Probe der Serienfertigung mit einem der bekannten magnetischen Prüfverfahren eine genaue Hysteresisschleife mit Wechselstrom-Magnetisierung aufgenommen. Diese Probe dient als Normalprobe und gleichzeitig als Eichgrundlage für den elektronischen Verstärker. Ein Koordinatensystem wird vor dem Schirm der Braunschen Röhre in Gauß geeicht und die Höhe des Oszillogrammes der Hysteresisschleife der Narmalprobe durch eine Veränderung der Verstärkung des elektronischen Verstärkers so eingeregelt, daß die Lage der Hysteresisschleife im Koordinatensystem den bekannten magnetischen Werten entspricht. Auf diese Weise ist der Verstärker direkt in Gauß geeicht, und zwar für den betreffenden Querschnitt der Normalprobe - natürlich für gleiche Primär- und Sekundärwicklungen. Analog wird die Eichung für die Waagrechtablenkung vorgenommen. The exact determination of the magnetic values is now carried out as follows. For a series test, a sample of series production is carried out with one of the known magnetic test method an exact hysteresis loop with alternating current magnetization recorded. This sample serves as a normal sample and at the same time as a calibration basis for the electronic amplifier. A coordinate system is displayed in front of the screen Braun tube calibrated in Gauss and the height of the oscillogram of the hysteresis loop the Narmalprobe by changing the gain of the electronic amplifier adjusted so that the position of the hysteresis loop in the coordinate system corresponds to the known corresponds to magnetic values. That way the amplifier is straight in Gauss calibrated for the relevant cross-section of the standard specimen - of course for same primary and secondary windings. The calibration for the horizontal deflection is analogous performed.

Bei einer bestimmten Stromstärke ist die magnetische Feldstärke für die Normalprobe bekannt. Normalprobe und Prüfling werden vom gleichen Strom durchflossen und haben bei gleicher Anzahl von Primärwicklungen pro Zentimeter auch die gleiche magnetische Feldstärke. Die Verstärkung der Waagrechtablekungsspannung braucht dann nur so eingeregelt zu werden, daß die seitliche Ablenkung dem im Koordinatensystem angegebenen Werte für die bekannte magnetische Feldstärke bei einer bestimmten Stromstärke entspricht.At a certain current strength, the magnetic field strength is for the normal sample known. The same current flows through the normal sample and the test item and have the same number of primary windings per centimeter magnetic field strength. The amplification of the horizontal deflection voltage then needs only to be regulated in such a way that the lateral deflection corresponds to that in the coordinate system given values for the known magnetic field strength at a certain current strength is equivalent to.

Von dem zu messenden Prüfling wird nach dieser Eichung die Differenz zu der Magnetisierungsscheleife der Normalprobe gebildet. Die Abweichungen des Querschnitts qx des Prüffings vom Querschnitt qN der Normalprobe werden mit der anschließend näher beschriebenen Vorrichtung derart ausgeglichen, daß das-Differenzos7ilTfogamEP-so aussieht, als ob der Prüfling den gleichen Querschnitt härte wie die Normalprobe. Die im Schaltbild gezeichnete Vorrichtung besteht aus den zwei Weiderstjnder R1 und R2, dem veränderlichen Widerstad R3 und dem Potentiometer 4. pN sei dei Nrmalprobe und PX der zu messende Prüfling. Der verjnderliche Widerstand R3 wird nun so eingestelt, daß die Bezielhung R2 + R3 = qX/qN # R1 erfüllt wird, Glechzeiie wird der Abgiff am Potentiometer R4 so so verändert, daß die Ver-R1 + R2 + R3 stärkung um den Fakor geandert wird. After this calibration, the difference between the test item to be measured is to the magnetization loop of the normal sample. The deviations in the cross section qx of the test piece with the cross-section qN of the standard specimen are then compared with the The device described in more detail is balanced in such a way that the differential os7ilTfogamEP-so looks as if the test specimen has the same cross-section as the standard specimen. The device shown in the circuit diagram consists of the two Weiderstjnder R1 and R2, the variable resistance R3 and the potentiometer 4. Let pN be the test and PX the test item to be measured. The adjustable resistor R3 is now set so that that the objective R2 + R3 = qX / qN # R1 is fulfilled, the same sign becomes the tap at the potentiometer R4 so changed that the Ver-R1 + R2 + R3 gain by the factor will be changed.

2 (R2 + R3) Der Meßbereich des Gerätes wird durch ein Stufenpotentiometer S festgelegt. Das Strfenpotentiometer selbst wird so dimensioniert, daß die im Oszillogramm abgelesenen Werte mit ganzen ! Zahlen zu multiplizieren sind, um bei dem jeweiligen Meßbereich die Differenzen der magnetrschen Induktionen zu bestimmen. 2 (R2 + R3) The measuring range of the device is determined by a step potentiometer S set. The Strfenpotentiometer itself is dimensioned so that the in the oscillogram read values with whole! Numbers are to be multiplied to at the respective Measuring range to determine the differences in the magnetic induction.

Die zum Querschnitsaggleich erf--orderlichen Widerstände R3 und R4 werden zweckmäßig als Doppelpotentiometer ausgebildet und die Stellung dieses Potentiometers in Querschnitts"erhal-tnissen qN . qx geeicht. Die Schaltelemente werden zeckmäßig ungefähr folgendermaäen dimensioniert : R1 = 500 Ohn, R4 = 100 kOhm, R2 = 450 Ohm, R5 = IMOhn, R3 = 100 Ohm. The resistances R3 and R4 required for the same cross section are expediently designed as a double potentiometer and the position of this potentiometer calibrated in cross-section obtained qN. qx. The switching elements are purposely approximately dimensioned as follows: R1 = 500 ohms, R4 = 100 kOhms, R2 = 450 ohms, R5 = IMOhn, R3 = 100 ohms.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen MBeßverfahrens ist, daß für Proben, die nicht als Ringkerne ausgebildet werden können, für günstige Verhältnisse von Länge zu Querschnitt die entscherten Hysteresisschleifen direkt aus dem Oszillogramm. abgelesen werden können. Zu diesem Zwecke werden wieder durch eine der bekannten genauen Methoden die Hysteresisschleife und die Entscherungslinien einer Normalprobe bestimmt. Für magnetisch ähnliche Materialien stimmen bei gleichen geometrischen Dimensionen die Entscherungslinien gut überein. Another advantage of the described MBeßververfahren is that for Samples that cannot be designed as toroidal cores for favorable proportions From length to cross-section, the de-cut hysteresis loops directly from the oscillogram. can be read. For this purpose are again by one of the well-known exact methods the hysteresis loop and the deshering lines of a normal sample certainly. For magnetically similar materials agree with the same geometric The dimensions of the shear lines match well.

Deshalb wird an Stelle des normalen rechtwinkligen ein Koordinatensystem benutzt, das statt der senkrechten Linien die Entscherungslinienbenutzt. Werden aus diesem Koordinatennetz die Punkte derHysteresisschleifen abgelesen, so entspricht diese Kurve der entscherten Magnetisierungsschleife. Diese Methode erweist sich bei der Serienprüfung, z. B. von Blechstreifen oder Drähten, als genau und zeitsparend.Therefore, instead of the normal right-angled one, a coordinate system is used is used, which uses the de-shear lines instead of the vertical lines. Will read the points of the hysteresis loops from this coordinate network, then corresponds to this curve of the debarked magnetization loop. This method proves itself in series testing, e.g. B. of sheet metal strips or wires, as accurate and time-saving.

Genaue Bestimmungen erfolgen auch hier über eine Differenzmessung, nur mit der Änderung, daß hier natürlich das Koordinatensystem mit den Entscherungslinien verwendet werden muß. Here, too, precise determinations are made using a differential measurement, only with the change that here, of course, the coordinate system with the shear lines must be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for the oscillographic determination of the Hysteresis loop by determining the difference in the hysteresis values of a Test specimen against a standard sample, characterized in that deviations in the cross-section (qX) of the test specimen (X) compared to the cross section (qN) of the normal sample (N) one between the output of the counter-connected induction measuring windings voltage divider switched by the test item and normal sample and the input of the oscilloscope with the partial resistances Rl, R2 and R3, with simultaneous change of R1 + R2 + R3 gain to the fold, because 2 (R2 + R3) are compensated that R2 + Ra = R1. qX is set.

2. The method according to claim I, characterized in that the normal sample also serves as a calibration variable for the measuring apparatus.