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Publication number: DEV0006510MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 16. November 1953 Bekanntgemacht am 17. Mai 1956Registration date: November 16, 1953. Advertised on May 17, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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, ζ. Β. flachen Meßspulen, abhängig und stellen das Integral der Feldstärke der von ihnen geschnittenen Fläche dar. Dies ist z.B. bei Wismutspiralen 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 - 15: 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/'Various methods and measuring devices are known for measuring the field strength of magnetic fields. However, they are usually only sufficiently large for the measurement of homogeneous fields spatial expansion applicable. The measured values determined with the aid of these methods and devices are of the measuring elements, ζ. Β. flat measuring coils, dependent and represent the integral of the field strength the area they cut. This is the case, for example, with bismuth spirals, which have the property of increasing their resistance in the magnetic field change and are therefore suitable for field strength measurement. They consist of in bifilar Turns of pressed flat coils of a certain area size. However, such spirals have - 15: the disadvantage that it is difficult to determine weak fields with them, because the percentage The change in resistance of bismuth in the lower field strength range is only very small. Also the The expansion of the area of the spirals makes them suitable for the precise determination of weak and inhomogeneous ones Fields unsuitable / '

Ein anderes bekanntes Meßverfahren besteht darin, daß der beim Herausziehen einer auf ein Rähmchen gewickelten Kreisspüle aus dem Magnetfeld entstehende Induktionsstrom mittels eines ballistischen Galvanometers gemessen und daraus der Wert der Feldstärke hergeleitet wird. Auch beiAnother known measuring method is that when pulling out one on one Frames wound circular sink from the magnetic field generated induction current by means of a ballistic galvanometer and the value of the field strength is derived from it. Also at

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V 6510 VIII c 121 eV 6510 VIII c 121 e

diesem \f erfahren wird der Meßwert über die von der Feldspule geschnittene Fläche bestimmt., Bei Feldern in engbegrenzten Räumen, wie sie bei-This \ f is used to experience the measured value via that of The area cut by the field coil determines., For fields in narrow spaces, as they are

!.·.·. .!spielsweise 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!. ·. ·. .! for example in the gap of horseshoe magnets for Measuring devices occur, most of the known methods cannot be used at all or can only be used to a limited extent. because they cannot be used to determine the distribution of the field strength. This applies e.g. Stomach for a well-known institution to which to

to 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 Aufhängüngsachse 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 Pendeins 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.to point-by-point measurement of a magnetic field, the decrement of attenuation of a metal ball of a few millimeters in diameter that rotates slightly around its suspension axis within the field is used. Before each measurement, the metal ball must be set in a torsional movement around the suspension axis in the manner of a rotary pendulum by an externally acting force of a magnet moving rapidly past. Housing this system in a protective case for. The purpose of static shielding as well as to increase the sensitivity by evacuating the protective sleeve narrow its usability to relatively large field or gap spaces. Furthermore, the use of an autocollimation reading by means of a mirror rigidly connected to the ball in the suspension axis, the possibility of the whole system pendulum around the such a device is extremely inconvenient.

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.It is also known a device with which it is possible to measure the mechanical properties of Sheet metal samples through the force of a field strength in the sheet metal on one or two current-carrying Conductors, which are stretched out close to the sheet metal, to be determined.

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 Auslenkung des stromdurchflossenenThe invention is directed to a measuring probe for determining the field strength on magnets which serves as a measure of the field strength of the deflection of a current-carrying conductor. According to the In such a measuring probe, the invention is the current-carrying conductor between two fixed ones Points clamped and in the middle between the two clamping points to an elastic link educated. The elastic design of the middle link also occurs with low field strengths a noticeable deflection of the current flowing through it

SP -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 FeId-. stärke der durch sie gebildeten nahezu linienförmigen Fläche aufzunehmen, wobei eine ausreichende Empfindlichkeilt gewährleistet wird, um auch verhältnismäßig schwache Feldstärken ohne Schwierigkeiten zu messen.SP conductor on, so that compared to the known arrangements a significant increase in sensitivity is achieved. The measuring probe forming the invention enables the distribution of the field strength in the column to be smaller in a simple and rapid manner Permanent magnets or in the rest of the magnetic field perpendicular to the direction of oscillation of the probe through their step-by-step movement in their direction of oscillation and measurement as an integral of the field. strength of the almost linear area formed by it to absorb, with a sufficient Sensitive wedges are guaranteed to handle even relatively weak field strengths without difficulty to eat.

Der stromdurchflossene Leiter kann dabei aus einem dünnen Draht bestehen, dessen mittlerer Teil flachgedrückt und Z-förmig gebogen ist. Zur besseren Anzeige der Auslenkung des stromdurchflossenen 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 Mikroskop anzubringen, so daß die Auslenkung des ■ stromdurchflossenen Leiters bzw. der. Zeigerausschlag durch das Mikroskop vergrößert betrachtet werden kann.The current-carrying conductor can consist of a thin wire, the middle part of which is flattened and bent into a Z-shape. For a better display of the deflection of the current-carrying A pointer can be attached to one half of the conductor, showing the deflection mechanically enlarged. It is also useful to use the probe to achieve a to attach the best possible reading accuracy on a microscope, so that the deflection of the ■ current-carrying conductor or the. Pointer deflection viewed enlarged through the microscope can be.

Ein Ausführungsbeispiel für die die Erfindung bildende Meßsonde ist an Hand der Abbildungen näher erläutert, von.denenAn embodiment for the measuring probe forming the invention is shown in the figures explained in more detail, of.denen

Abb. ι den konstruktiven Aufbau der Sonde undFig. Ι the structural design of the probe and

Abb. 2 ihre Verwendung in Verbindung mit einem Mikroskop darstellt.Fig. 2 illustrates its use in conjunction with a microscope.

In Abb. ι sitzt auf einem Halterungsteil 1 ein Isolierstück 2, an dem ein Rähmchen 3 aus dünnem Messingblech befestigt ist. An dem unteren Querteil des Rähmehens 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 Ausschwingen 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 0,01 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 Df ahtspannung hervorgerufene Verringerung der Schwingfähigkeit nicht vorhanden ist. Am unteren Schenkel ist ein Zeiger 10 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 11 bzw. 12.In Fig. Ι sits on a bracket part 1 Insulating piece 2 to which a frame 3 made of thin sheet brass is attached. On the lower cross piece des Rähmehen 3, the actual measuring probe is soldered at 4, for example made of a constantan wire 5 is 0.05 mm in diameter. The upper end of the constantan wire 5 is with a Soldered stiff wire 6, which is connected to a terminal 7 screwed onto the insulating piece 2 is. A second terminal 8, which is also screwed onto the insulating piece 2, is conductive Connection with the frame 3. To make a linear To enable the probe to swing out when current passes through the magnetic field and with a low To obtain a measurement current as large a deflection as possible, the middle part 9 is perpendicular to the The drawing plane is flattened to about 0.01 mm and bent into a Z-shape. That way everyone can both of the legs connected to the middle part 9 swing freely, since the spanned with smooth Wires have a reduction in their ability to vibrate due to the tension in the wire does not exist. A pointer 10 made of the same material is soldered to the lower leg can exist and the upper end is bent backwards at right angles. To feed the For the measuring current, wires 11 and 12 soldered to terminals 7 and 8 are used.

Bei der in Abb. 2 dargestellten Verbindung der erfindungsgemäßen Meßsonde mit einem Mikroskop ist das Halterungsteil der Sonde (1 in Abb. 1) als verschiebbare Hülse 13 ausgebildet, die an der Objektivseite auf einem Mikroskop 14 sitzt. Der am unteren Schenkel der Sonde 5 angelötete Zeiger 10 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 einIn the connection of the measuring probe according to the invention with a microscope shown in Fig. 2 the holder part of the probe (1 in Fig. 1) is designed as a displaceable sleeve 13 which is attached to the Objective side sits on a microscope 14. The pointer soldered to the lower leg of the probe 5 10 is guided with its angled end to just below the microscope objective. By moving the sleeve 13 on the microscope 14 can can be focused on the pointer 10. Since this is due to the magnification of the microscope appears as a very strong bar in the field of view, only one edge of the pointer can be used for measurement which is adjusted to the center of the field of view when the probe is de-energized. Instead of Right-angled pointer can also be a

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V6510VIIIc/21eV6510VIIIc / 21e

Haardrähtchen von einigen μ Dicke angeklebt werden, das im Mikroskop ein vorteilhaftes Zeigerbild ergibt. Eine unter dem Zeiger liegende reflektierende Fläche 15 dient zu seiner Beleuchtung. Die Sonde liegt mitsamt dem Rähmdhen 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 FeIdstärke in sehr kleinen Spalten benutzt werden kann. Unterhalb der Sonde befindet sich, wie bei einem Mikroskop üblich, ein drehbarer Kreuztisch 16 zur Aufnahme eines zu prüfenden Magneten 17. Der Tisch darf möglichst keine Eisenteile enthalten.Hair wires a few μ thick are glued on, which gives an advantageous pointer image under the microscope. A reflective surface 15 located under the pointer is used to illuminate it. The probe, together with the frame 3, lies parallel to the microscope axis. The entire arrangement takes up only a few tenths of a millimeter in thickness and a few millimeters in width, so that the device can also be used to measure the field thickness in very small gaps. As is customary with a microscope, a rotatable cross table 16 for receiving a magnet 17 to be tested is located below the probe. The table must, if possible, contain no iron parts.

Zum Betrieb des Gerätes ist eine Batterie von etwa 2 Volt Klemmenspannung, ein Milliamperemeter sowie ein Widerstand zur Einregelung des Meßstromes erforderlich.A battery with a terminal voltage of around 2 volts, a milliammeter, is used to operate the device as well as a resistor to regulate the measuring current is required.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Measuring probe for determining the field strength on magnets, in which the deflection of a current-carrying unit is used as a measure of the field strength Conductor is used, characterized in that the current-carrying conductor between two fixed Points clamped and in the middle between the two clamping points to one elastic member is formed.

2. Measuring probe according to claim 1, characterized in that that the current-carrying conductor consists of a thin wire, the middle part of which is flattened and bent into a Z-shape is. '. .

3. Measuring probe according to claim 1, characterized in that that a pointer is attached to one half of the current-carrying conductor, which mechanically deflects it shows enlarged.

4. Measuring probe according to claim 1, characterized by the connection with a microscope, which is used to consider the deflection of the current-carrying conductor.

Referred publications:
German patent specifications No. 319340, 388874.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,1 sheet of drawings,