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Einrichtung zum Messen der Magnetisierungsintensität von Proben aus
magnetisierbaren Werkstoffen
Bei der magnetischen Messung von Flachprofilen, insbesondere
von Blechen, treten bei höheren Induktionen wegen der Schwierigkeit der Luftlinienkorrektion
bekanntlich Fehler auf, die mit dem Verhältnis von mittlerem Spulenquerschnitt zum
Probenquerschnitt und mit wachsender Feldstärke zunehmen. Es ist eine Meßanordnung
bekannt, bei der die Luftlinien zusammen mit den Feldlinien in der Blechprobe dadurch
kompensiert werden, daß um zwei im Abstand voneinander angeordnete Blechproben eine
Induktionsspule herumgelegt ist und mit dieser eine im Raum zwischen den beiden
Blechprnben befindliche Kompensationsspule sowie eine Variometerspule elektrisch
in Reihe geschaltet sind. Dabei liegt magnetische Gegenschaltung vor.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für die Durchführung der Messung
stets zwei Proben erforderlich sind, was außer einem verwickelten Aufbau der Meßeinrichtung
noch einen größeren Materialaufwand zur Folge hat. Außerdem bedeutet die gleichzeitige
Verwendung von zwei Proben ein Abweichen von dem in der magnetischen Werkstofforschung
üblichen, denn dort werden verschiedene Untersuchungen, z. B. Messungen nach unterschiedlichen
Wärmebehandlungen und bei unterschiedlichen Temperaturen, stets an ein und demselben
Probenstück durchgeführt. Auch ist eine andere Meßanordnung bekanntgeworden, bei
der
sich innerhalb einer Feldspule eine Induktionsspule befindet,
in deren Schlitz ein Blechprobestreifen eingeschoben ist. Im Abstand von dieser
Induktionsspule und mit ihr in Reihe geschaltet liegt eine zweite feste Induktionsspule,
die zur Kompensation des Luftquerschnittes dient. In einem außerhalb angeordneten
zweiten Magnetfeld ist eine Variometerspule angebracht, die mit den beiden anderen
Spulen in Reihe geschaltet ist. Diese Anordnung erfordert einen großen Aufwand und
hat einen komplizierten Aufbau. Da die feste Kompensationsspule nicht am Blechprobestreifen
anliegt, sondern sich im Feld der Magnetisierungsspule und damit zugleich im Streufeld
der Probe befindet, ergeben sich beachtliche meßtechnische Nachteile.
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Die vorgenannten Schwierigkeiten sind bei Einrichtungen zum Messen
der Magnetisierungsintensität von Proben aus magnetisierbaren Werkstoffen, insbesondere
von flachen Profilen und Blechen, mittels einer Induktionsspule und einer zur Kompensation
der Feldlinien in und außerhalb der Probe dienenden, aus einem festen Teil und einem
einstellbaren flachen Teil bestehenden Kompensationsspule durch die vorliegende
Erfindung be hoben. Sie besteht darin, daß die beiden Teile der Kompensationsspule
als senkrecht zur Probenlängsrichtung flach ausgebildete Teile an der Oberfläche
der einstückigen Probe angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Eierichtung zeichnet
sich durch einen einfachen Aufbau und die Verwendung weniger Bauteile aus. Von den
meßtechnischen Vorteilen ist der des kleinen Meßfehlers hervorzuheben, denn dieser
ist um so kleiner, je kleiner die Ausdehnung der Kompensationsspule in Richtung
des Feldgradienten, d. h. also in Richtung der Normalen zur Probenlängsrichtung
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. I ein schematisch dargestelltes Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung mit magnetischem Spannungsmesser.
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In Fig. I ist die Induktionsspule bei I angedeutet. Sie umschließt
eine aus Blech bestehende Probe 2. Die Kompensationsspule für die in und außerhalb
der Probe verlaufenden Feldlinien besteht aus einem festen Teil 3 und aus einem
um eine zur Feldrichtung und zur Fläche des Bleches senkrechte Achse 5 drehbaren
flachen Teil 4. Nach der Erfindung sind senkrecht zur Probenlängsrichtung flach
ausgebildete Teile3,4 der Kompensationsspule an der Oberfläche der einstückigen
Probe 2 angeordnet. An und für sich könnte die Kompensation auch durch eine einzige,
gemäß der Erfindung einstellbare Kompensationsspule bewerkstelligt werden. Die in
dem vorliegenden Beispiel vorgesehene Anordnung mit einem festen und einem beweglichen
Teil der Kompensationsspule ergibt jedoch eine leichtere Einstellbarkeit des Abgleiches.
Vorzugsweise wird dabei die Dimensionierung und Anordnung so gewählt, daß der feste
Teil den größeren Teil der Kompensation und der einstellbare Teil den Rest der Kompensation
ergibt.
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Für die Arretierung nach erfolgtem Abgleich kann z. B. eine Feder
vorgesehen werden.
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Die Einstellung der Kompensation erfolgt folgendermaßen: Der feste
und der drehbare flache Teil der Kompensationsspule werden elektrisch und magnetisch
hintereinandergeschaltet. Dieses Spulenaggregat wird mit der Induktionsspule elektrisch
in Serie und magnetisch gegengeschaltet. Zur Einstellung des Kompensationszustandes
wird diese Anordnung ohne die Probe in Serie mit einem Galvanometer gelegt und einem
homogenen Magnetfeld ausgesetzt, das ein Wechselfeld oder ein kommutiertes Gleichfeld
sein kann. Der bewegliche Teil der Kompensationsspule wird nun so lange gedreht,
bis der Ausschlag des Galvanometers verschwindet. Ist dieser Zustand erreicht, so
kann die Probe, deren Magnetisierungsintensität bestimmt werden soll, in die Induktionsspule
eingeführt und die Messung der Magnetisierungsintensität, wie unten angegeben ist,
durchgeführt werden. Hiermit ist sichergestellt, daß die obenerwähnten Feldlinien
in der Probe und Luftlinien kompensiert sind, da tatsächlich B-H Ito = J gemessen
wird.
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Die erfindungsgemäße Kompensationsspule kann sowohl für ballistische
Messung als auch für Wechsel strommes sungen verwendet werden. Im letzteren Falle
ist der Spulenkörper aus einem Isolierstoff herzustellen oder aber, falls Metall
verwendet wird, mit einem Schlitz zu versehen, um das Auftreten von Wirbelströmen
zu verhindern.
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Die Ausbildung des magnetischen Kreises kann beliebig erfolgen; er
kann also z.B. als offener Kreis einer freien Magnetisierungsspule oder als geschlossener
Kreis einer Jochanordnung ausgeführt sein, sofern nur die Bedingung erfüllt ist,
daß die Meßzone homogen magnetisiert ist.
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Die Feldmessung erfolgt zweckmäßigerweise mit einem über der Induktionsspule
angeordneten und auf der Probeoberfläche aufliegenden magnetischen Spannungsmesser,
dessen äußere Spannweite der größten Ausdehnung der beiden Teile 3, 4 der Kompensationsspule
entspricht. Dies ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Spannungsmesser ist mit I I,
der feste Teil der Kompensationsspule mit 12, der einstellbare Teil der Kompensationsspule
mit I3 und die Probe mit 14 bezeichnet Die Durchstoßflächen der Windungen der Induktionsspule
sind bei den mit 15 angegebenen Kreisen angedeutet.
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Mit dieser Anordnung ist auch die Messung kurzer Blechstreifen in
einem Joch möglich, das bekanntlich eine weitaus homogenere Magnetisierung über
die Probenoberfläche ergibt als eine freie Magnetisierungsspule.