DE952369C

DE952369C - Messsonde zur Bestimmung der Feldstaerke an Magneten

Info

Publication number: DE952369C
Application number: DEV6510A
Authority: DE
Inventors: Feodor Graul
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1953-11-17
Filing date: 1953-11-17
Publication date: 1956-11-15

Description

Meßsonde zur Bestimmung der Feldstärke an Magneten Zur Messung der Feldstärke von Magnetfeldern sind verschiedene Verfahren und Meßgeräte bekannt. Sie sind jedoch meist nur für die Ausmessung homogener Felder von genügend großer räumlicher Ausdehnung anwendbar. Die mit Hilfe dieser Verfahren und Geräte ermittelten Meßwerte sind von den Meßelementen, z. B. flachen Meßspulen, abhängig und stellen das Integral der Feldstärke der von ihnen geschnittenen Fläche dar. - Dies ist z.B. beiWismutspiralen der Fall, die die Eigenschaft haben, im Magnetfeld ihren Widerstand zu ändern und die demzufolge für die Feldstärkenmessung geeignet sind. Sie bestehen aus in bifilare Windungen gepreßten Flachspulen einer bestimmten Flächengröße. Derartige Spiralen haben jedoch den Nachteil, daß sich schwache Felder mit ihnen nur schwierig bestimmen lassen, da die prozentuale Widerstandsänderung von Wismut im unteren Feldstärkenbereich nur sehr klein ist. Auch die Flächenausdehnung der Spiralen macht diese für die genaue Bestimmung von schwachen und inhomogenen Feldern ungeeignet.
Ein anderes bekanntes Meßverfahren besteht darin, daß der beim Herausziehen einer auf ein Rähmchen gewickelten Kreisspule aus dem Magnetfeld entstehende Induktionsstrom mittels eines ballistischen GaIvanometers gemessen und daraus der Wert der Feldstärke hergeleitet wird. Auch bei diesem Verfahren wird der Meßwert über die von der Feldspule geschnittene Fläche bestimmt. Bei Feldern in engbegrenzten Räumen, wie sie beispielsweise im Spalt von Hufeisenmagneten für Meßgeräte auftreten, sind die meisten der bekannten Verfahren gar nicht oder nur bedingt anwendbar, da mit ihnen die Verteilung der Feldstärke nicht ermittelt werden kann. Dies trifft z. B. auch für eine bekannte Einrichtung zu, bei der zur punktweisen Ausmessung eines Magnetfeldes das Dämpfungsdekrement eines sich innerhalb des Feldes leicht um seine Aufhängungsachse drehenden Metallkügelchens von wenigen Millimetern Durchmesser benutzt wird. Dabei muß das Metallkügelchen vor jeder Messung durch eine von außen wirkende Kraft eines rasch vorbei bewegten Magneten in eine Torsionsbewegung um die Aufhängungsachse in der Art eines Drehpendels versetzt werden. Die Unterbringung dieses Systems in einer Schutzhülle zum Zwecke der statischen Abschirmung wie auch zur Erhöhung der Empfindlichkeit durch Evakuierung der Schutzhülse engen deren Gebrauchsfähigkeit auf relativ große Feld- oder Spalträume ein. Ferner wird durch die Benutzung einer Autokollimationsablesung mittels eines in der Aufhängungsachse mit der Kugel starr verbundenen Spiegels, durch die Möglichkeit des Pendelns des ganzen Systems um den Aufhängungspunkt und die bereits erwähnte Notwendigkeit, das System bei jedem Meßpunkt von außen zur Torsionsbewegung anzuregen, die Anwendung einer derartigen Einrichtung äußerst unbequem.
Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, mit der es möglich ist, die mechanischen Eigenschaften von Blechproben durch die Kraftwirkung einer im Blech wirksamen Feldstärke auf einen oder zwei stromdurchflossene Leiter, die dicht vor dem Blech ausgespannt sind, zu bestimmen.
Die Erfindung richtet sich auf eine Meßsonde zur Bestimmung der Feldstärke an Magneten, bei der als Maß für die - Feldstärke die Auslenkung eines stromdurchflossenen Leiters dient. Gemäß der Erfindung ist bei einer derartigen Meßsonde der stromdurchflossene Leiter zwischen zwei festen Punkten eingespannt und in der Mitte zwischen den beiden Einspannstellen zu einem elastischen Glied ausgebildet. Durch die elastische Ausbildung des Mittelgliedes tritt auch bei kleinen Feldstärken eine merkliche Aus lenkung des stromdurchflossenen Leiters auf, so daß gegenüber den bekannten Anordnungen eine wesentliche Empfindlichkeitssteigerung erzielt wird. Die die Erfindung bildende Meßsonde ermöglicht es, in einfacher und rascher Weise die Verteilung der Feldstärke im Spalte kleiner Dauermagnete oder auch im übrigen Magnetfeld senkrecht zur Schwingungsrichtung der Sonde durch ihre schrittweise Bewegung in ihrer Schwingungsrichtung und Messung als Integral der Feldstärke der durch sie gebildeten nahezu linienförmigen Fläche aufzunehmen, wobei eine ausreichende Empfindlichkeit gewährleistet wird, um auch verhältnismäßig schwache Feldstärken ohne Schwierigkeiten zu messen.
Der stromdurchflossene Leiter kann dabei aus einem dünnen Draht bestehen, dessen mittlerer Teil flachgedrückt und Z-förmig gebogen ist. Zur besseren Anzeige der Aus lenkung des stromdurchfiossenen Leiters kann an der einen Hälfte desselben ein Zeiger angebracht werden, der die Auslenkung mechanisch vergrößert anzeigt. Ferner ist es zweckmäßig, die Meßsonde zur Erzielung einer möglichst guten Ablesegenauigkeit an einem Mi-Mikroskop anzubringen, so daß die Aus lenkung des stromdurchflossenen Leiters bzw. der Zeigerausschlag durch das Mikroskop vergrößert betrachtet werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel für die die Erfindung bildende Meßsonde ist an Hand der Abbildungen näher erläutert, von denen Abb. I den konstruktiven Aufbau der Sonde und Abb. 2 ihre Verwendung in Verbindung mit einem Mikroskop darstellt.
In Abb. I sitzt auf einem Halterungsteil 1 ein Isolierstück 2, an dem ein Rähmchen 3 aus dünnem Messingblech befestigt ist. An dem unteren Querteil des Rähmchens 3 ist bei 4 die eigentliche Meßsonde angelötet, die beispielsweise aus einem Konstantandraht 5 von 0,05 mm Durchmesser besteht. Das obere Ende des Konstantandrahtes 5 ist mit einem steifen Draht 6 verlötet, der mit einer auf das Isolierstück 2 aufgeschraubten Klemme 7 verbunden ist. Eine zweite, gleichfalls auf das Isolierstück 2 aufgeschraubte Klemme 8 steht in leitender Verbindung mit dem Rähmchen 3. Um ein lineares Aus schwingen der Sonde bei Stromdurchgang im Magnetfeld zu ermöglichen und mit einem geringen Meßstrom einen möglichst großen Ausschlag zu erhalten, ist deren mittlerer Teil 9 senkrecht zur Zeichenebene auf etwa O,OI mm flachgedrückt und Z-förmig gebogen. Auf diese Weise kann jeder der beiden mit dem Mittelteil 9 verbundenen Schenkel genügend frei schwingen, da die bei glatt durchgespannten Drähten durch die Drahtspannung hervorgerufene Verringerung der Schwingfähigkeit nicht vorhanden ist. Am unteren Schenkel ist ein Zeiger IO angelötet, der aus dem gleichen Material bestehen kann und dessen oberes Ende rechtwinklig nach hinten umgebogen ist. Zur Zuführung des Meßstromes dienen an die Klemmen 7 und 8 angelötete Drähte ii bzw. 12.
Bei der in Abb. 2 dargestellten Verbindung der erfindungsgemäßen Meßsonde mit einem Mikroskop ist das Halterungsteil der Sonde (I in Abb. I) als verschiebbare Hülse 13 ausgebildet, die an der Ohjektivseite auf einem Mikroskop 14 sitzt. Der am unteren Schenkel der Sonde 5 angelötete Zeiger IO ist mit seinem abgewinkelten Ende bis dicht unter das Mikroskopobjektiv geführt. Durch Verschieben der Hülse 13 auf dem Mikroskop 14 kann auf den Zeiger 10 scharf eingestellt werden. Da dieser infolge der Vergrößerung des Mikroskops als sehr starker Balken im Sehfeld erscheint; kann nur eine Kante des Zeigers zur Messung benutzt werden, die im stromlosen Zustand der Sonde in die Mitte des Sehfeldes justiert wird. An Stelle des rechtwinklig abgebogenen Zeigers kann auch ein

Claims

Haardrähtchen von einigen ,u Dicke angeklebt werden, das im Mikroskop ein vorteilhaftes Zeigerbild ergibt. Eine unter dem Zeiger liegende reflektierende Fläche I5 dient zu seiner Beleuchtung. Die Sonde liegt mitsamt dem Rähmchen 3 parallel zur Mikroskopachse. Die gesamte Anordnung nimmt dabei in der Dicke nur wenige Zehntel Millimeter und in der Breite einige Millimeter in Anspruch, so daß das Gerät auch zur Ausmessung der Feldstärke in sehr kleinen Spalten benutzt werden kann.

Unterhalb der Sonde befindet sich, wie bei einem Mikroskop üblich, ein drehbarer Kreuztisch I6 zur Aufnahme eines zu prüfenden Magneten I7. Der Tisch darf möglichst keine Eisenteile enthalten.

Zum Betrieb des Gerätes ist eine Batterie von etwa 2 Volt Klemmenspannung, ein Milliamperemeter sowie ein Widerstand zur Einregelung des Meß stromes erforderlich.

PATENTANSPRÜCHE: I. Meßsonde zur Bestimmung der Feldstärke an Magneten, bei der als Maß für die Feldstärke die Auslenkung eines stromdurchflossenen Leiters dient, dadurch gekennzeichnet, daß der stromdurchflossene Leiter zwischen zwei festen Punkten eingespannt und in der Mitte zwischen den beiden Einspannpunkten zu einem elastischen Glied ausgebildet ist.
2. Meßsonde nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der stromdurchflossene Leiter aus einem dünnen Draht besteht, dessen mittlerer Teil flachgedrückt und Z-förmig gebogen ist.
3. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Hälfte des stromdurchflossenen Leiters ein Zeiger angebracht ist, der dessen Auslenkung mechanisch vergrößert anzeigt.
4. Meßsonde nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verbindung mit einem Mikroskop, das zur Betrachtung der Auslenkung des stromdurchflossenen Leiters dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 3in340, 388 874.