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Diese Kontrolleinrichtung besteht erfindungsgemäss darin, dass die Rahmenspulen den Hallsonden, ihre jeweils wirksame Fläche knapp umfassend, beigefügt sind und die an ihrer Serienschaltung auftretende
Spannung mittels der Spannungsvergleichseinrichtung mit der Spannung der die quasihomogene Zone erfassenden Tangentialfeldmessspule verglichen wird, wobei die Windungsfläche von letzterer gleich der Gesamt-Windungsfläche der Rahmenspulen ist und als Spannungsvergleichseinrichtung ein Zweistrahl- oszillograph eingesetzt ist. Damit ist während des gesamten Messvorganges die Möglichkeit gegeben, den Übereinstimmungsgrad von erfasster und interessierender Feldstärke - bzw. ihrer zeitlichen Ableitung - zu kontrollieren, was auch bei Kenntnis des für die Probenform typischen Entmagnetisierungsfaktors sinnvoll ist.
Nämlich können sich bei geblechten Proben z. B. durch unsorgfältige Ausrichtung oder mechanische
Verspannungen der Einzelbleche aber auch durch Inhomogenitäten der Probe, zusätzliche Quellen entmagnetisierender Feldstärke ergeben, die mittels der Spannungskontrolleinrichtung erkennbar sind. Die
Erzeugung einer der Ableitung der an den Hallsonden wirksamen Feldstärke proportionalen Spannung mit
Hilfe der Rahmenspulen hat gegenüber einer Auswertung der Hallsonden-Spannung den Vorteil, dass ein direkter Spannungsvergleich ohne Einschalten eines Integrators in einen der beiden Kanäle ermöglicht wird, was-zusätzlich begünstigt durch gleiche Windungsflächen der Spulen - die Erkennbarkeit auch kleinster Feldstärkenunterschiede garantiert.
Die Stromversorgungseinrichtung wird erfindungsgemäss mit einer Spannung gespeist, die korrelationsmässig vorzugsweise unabhängig von den Feldgrössen ist. Damit wird erreicht, dass die
Steuerströme und mit ihnen-abgesehen von durch andere Ursachen hervorgerufenen Komponenten-auch die Signalspannung frei von Störkomponenten sind, welche das Messergebnis verfälschen könnten.
Erfindungsgemäss ist die Messanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise in Serie geschalteten Hallsonden mit äquidistanten Abständen voneinander über eine durch vernachlässigbare
Vertikalkomponente der Feldstärke ausgezeichnete Zone der Probe verteilt sind. Damit ergibt sich der
Vorteil, dass die Hallsonden auch bei eventuellen Querschnittsschwankungen oder ähnlichen makroskopi- schen Inhomogenitäten der Probe eine der interessierenden Feldstärke gut entsprechende Feldstärke erfassen, wobei die Kontrolle des Übereinstimmungsgrades auch hiebei mittels der Kontrolleinrichtung erfolgt. Die Beschränkung der Zone ist in Anbetracht der grossen Breite der wirksamen Fläche der Hallsonden von Vorteil.
Bei den bekannten Messanordnungen umschliesst die Induktionsmessspule die gesamte untersuchte quasihomogene Zone der Probe, womit sich zwangsläufig eine relativ hohe Windungszahl der Spule ergibt und damit letztlich an ihr eine Spannung, die wesentlich höher ausfällt, als die bei der Feldstärkenerfassung zu erzielende. Dies gilt insbesondere dann, wenn, wie im vorliegenden Fall, eine grosse Anzahl von Anzapfungen gefordert ist, da auf jede Anzapfung ja mindestens eine Wicklungslage entfällt. Um die beiden Spannungen auf-für die Multiplikation günstiges-ähnliches Niveau zu bringen, ist eine von ihnen mittels einer Potentiometerschaltung abzuschwächen bzw. die andere mittels eines Verstärkers anzuheben.
In beiden Fällen ergeben sich praktisch unvermeidbare Phasenverschiebungen in nur einem Kanal, was bei hohen Induktionen zu Messfehlern führt. Erfindungsgemäss werden diese Fehlerquellen dadurch weitgehend umgangen, dass die Induktionsmessspule in einer ausserhalb der untersuchten Zone gelegenen engen Zone der Probe angeordnet ist, der eine Induktion zukommt, welche annähernd gleich der über die untersuchte Zone gemittelten Induktion ist. Damit kann wegen der geringen Spulenlänge die Windungsanzahl auf ein Minimum beschränkt werden, und es ergibt sich zudem der Vorteil, dass die Induktionsmessspule die Probe bei minimalem Luftfluss knapp umschliesst und gleichzeitig die Tangentialfeldmessspule unmittelbar auf der Probe aufliegt.
Dadurch, dass erfindungsgemäss die wirksame Windungsanzahl der Induktionsmessspule durch eine grosse Anzahl von Anzapfungen variabel gehalten ist und die Stromstärke mittels der Stromversorgungseinrichtung variabel gehalten ist, können die beiden dem Multiplikator zugeführten Spannungen so variiert werden, dass sie bei weitestgehender Vermeidung von Phasenfehlern ähnliches Niveau aufweisen und zudem so bemessen sind, dass sich maximal möglicher Zeigerausschlag am Multiplikator ergibt.
Der Vorteil der gesamten Messanordnung besteht darin, dass sie mit gegenüber bekannten Anordnungen geringerem apparatetechnischem und zeitmässigem Aufwand die Messung der Ummagnetisierungsverluste bis hin zur Sättigungsinduktion gestattet, wobei dadurch hohe Messsicherheit gegeben ist, als eventuelle von Phasenverschiebungen und andern Störgrössen verursachte Messfehler erkannt und gegebenenfalls auch korrigiert werden können. Die voraussetzungsgemässe Forderung nach niedrigem
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Entmagnetisierungsfaktor der Probe ist beispielsweise bei einem Probenschenkel des standardisierten Epsteinrahmens erfüllbar. Damit können bestehende Epsteinanlagen durch die Messanordnung derart ergänzt werden, dass ihr Einsatz auch bei hohen Induktionen möglich ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch veranschaulicht.
Dabei sind nicht alle zur Bestimmung der Ummagnetisierungsverluste notwendigen Bauelemente dargestellt, sondern nur die für die Erfindung wesentlichen.
Unmittelbar auf die Deckfläche der magnetisch quasihomogenen Zone-ZI-einer Probe-l-, die sich durch niedrigen Entmagnetisierungsfaktor auszeichnet, ist eine sehr flache Tangentialfeldmessspule - aufgelegt. Knapp über ihr sind mit den Zielen der örtlichen Mittelwertbildung und einer ausreichend
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komponente der Feldstärke ausgezeichnete Zone --Z2-- verteilt angeordnet.
Zur Kontrolle des Abweichungsausmasses von interessierender Feldstärke HA an der Probendeckfläche gegenüber der mittleren an den Sonden wirksam werdenden Feldstärke Hs dienen fünf in Serie geschaltete Rahmenspulen --4--. Sie bestehen aus wenigen Windungen dünnsten Drahtes und sind den Sonden --3--, ihre wirksame Fläche knapp umfassend beigefügt, womit sie vom annähernd selben, der Feldstärke HS entsprechenden Fluss durchsetzt sind wie jene. Die an ihrer Serienschaltung auftretende Spannung ub liegt an einem Kanal einer Spannungsvergleichseinrichtung --5--, die vorzugsweise als Zweistrahloszillograph ausgeführt ist.
Am zweiten Kanal liegt die der Ableitung von HA proportionale Spannung ua
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Der Spannungsvergleich erfolgt am besten vor Durchführung des eigentlichen Messvorganges bei
Einstellung eines Induktionsscheitelwertes von etwa 1, 8 T. Bei ausreichend kleinem Entmagnetisierungs- faktor lassen sich dabei nur geringfügige Abweichungen von ub gegenüber ua am Bildschirm erkennen.
Grössere Abweichungen lassen sich bei geblechten Proben häufig durch bessere Ausrichtung der
Einzelbleche oder Behebung von mechanischen Verspannungen der Bleche verringern. Bleiben deutliche
Abweichungen bestehen, so ist über ihre quantitative Auswertung der Entmagnetisierungsfaktor abzuschätzen. Einfacher aber ist es, seine Auswirkung auf das Messergebnis zu überprüfen, indem probeweise eine zweite Messung bei verändertem Abstand der Hallsonden --3-- von der Probe-l- durchgeführt wird, wobei sich keine merkliche Veränderung des Messwertes ergeben soll. Tatsächlich auftretende Veränderungen stellen ein Mass für die Unsicherheit des erzielten Messwertes dar.
Die Versorgung der Hallsonden --3-- mit Steuerströmen der Stärke IG erfolgt mittels einer Stromversorgungseinheit-6--, welche vorzugsweise akkugespeiste galvanisch trennende Gleichspannungswandler beinhaltet, womit mit dem Zeitverlauf der Feldgrössen korrelierende Störkomponenten der Spannung uH reduziert werden.
Die Spannung uH liegt an einem hochempfindlichen Messverstärker --7--, der einen mittels eines Eichteilers in 10-dB-Schritten veränderbaren Verstärkungsfaktor aufweist. Die verstärkte Spannung u'H liegt an einem Kanal eines für die Verarbeitung von Signalen hohen Scheitelfaktors geeigneten Multiplikators-8--.
Eine der zeitlichen Ableitung der Induktion proportionale Spannung uB wird mit Hilfe einer die Probe --1-- knapp umfassenden, aus wenigen eng gewickelten Windungen bestehenden Induktionsmessspule --9-- gewonnen. Sie befindet sich in einer engen Zone --Z3--, welcher eine Induktion zukommt, die annähernd gleich der über die Zone-ZI-gemittelten ist. Die minimale, im vorliegenden Fall jedoch keineswegs vernachlässigbare Phasenverschiebung des Messverstärkers --7-- wird durch einen zwischen die Induktionsmessspule --9-- und den Multiplikator --8-- eingeschalteten Messverstärker --10-- in ihrer Wirkung auf das Messergebnis kompensiert.
Voraussetzung dabei ist, dass beide Verstärker-7 und 10-- im interessierenden Frequenzbereich übereinstimmenden Frequenzgang der Phasenverschiebung aufweisen, was durch völlig identische Aufbauten weitgehend erreichbar ist. Bei besonders hohen Induktionen, bei denen die Rest-Phasendifferenzen von störender Wirkung sein können, wird nach Umlegen eines zweipoligen Kreuzschalters-11-- eine Korrektionsmessung durchgeführt und als Messergebnis der Mittelwert der beiden Teilergebnisse angesetzt.
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Die Kleinheit der Spannung uH bewirkt, dass die verstärkte Spannung u'H praktisch nicht frei von Störkomponenten gehalten werden kann. Deren eventueller Beitrag zum Messergebnis kann durch einen zusätzlichen Messvorgang bei, mittels der Stromversorgungseinrichtung --6-- vorgenommener Veränderung der Stromstärke I,-. bestimmt werden, wobei seine Direktanzeige am Multiplikator --8-- erfolgt, wenn bei
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dabei kommen am Multiplikator --8-- ja allein die Störkomponenten von u'H zur Wirkung.
Zur Erzielung möglichst hohen Zeigerausschlages am Multiplikator --8-- ist eine möglichst feinstufige, anderseits aber phasenunkritische Veränderbarkeit der Spannungen u'B und u'H vorgesehen, indem die wirksame Windungsanzahl der Induktionsmessspule --9-- durch eine grosse Anzahl von Anzapfungen variabel gehalten ist und die Stromstärke IG mittels der Stromversorgungseinrichtung --6-- variabel gehalten ist.
Eine mögliche Variante der Messanordnung besteht darin, die aus den Elementen-2. 4 und 5-- bestehende Kontrolleinrichtung einzusparen, indem der Entmagnetisierungsfaktor dadurch indirekt überprüft wird, dass während des Messvorganges der Abstand der Hallsonden --3-- von der Probe--1-- mit Hilfe einer Abhebevorrichtung variiert wird, wobei sich keine nennenswerte Veränderung des
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des, neben dem Ummagnetisierungsverlustwert meist zusätzlich interessierenden, Feldstärkenscheitelwertes HA, weshalb zumindest auf sie kaum verzichtet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Messanordnung zur Bestimmung der Ummagnetisierungsverluste, vorzugsweise bei hohen Scheitelwerten der Induktion, unter Verwendung einer Induktionsmessspule und eines elektronischen Multiplikators, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung gleicher Signalverarbeitungskanäle die an einer magnetisch quasihomogenen Zone (ZI) einer durch niedrigen Entmagnetisie-
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aus einer Tangentialfeldmessspule (2), flachen Rahmenspulen (4) und einer Spannungsvergleichseinrichtung (5) bestehenden Kontrolleinrichtung, mit wenigen signalspannungsseitig zusammengeschalteten grossflächigen Hallsonden (3) erfasst wird und die an letzteren auftretende Spannung (uH) bzw.
die an der Induktionsmessspule (9) auftretende Spannung (Un) über einen zweipoligen Kreuzschalter (11) in zwei Messvorgängen zyklisch vertauscht über gleich aufgebaute Messverstärker (7) und (10) den beiden Kanälen des Multiplikators (8) zugeführt wird, wobei der im Messergebnis enthaltene Störanteil bei mittels einer Stromversorgungseinrichtung (6) vorzunehmenden Veränderung der Steuerstromstärke (IG) bestimmt wird.