DE1019098B - Vorrichtung zum Abtasten und Wiedergeben von Magnetfeldern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtasten und Wiedergeben von Magnetfeldern mit einem nicht geschlossenen Kreis aus magnetischem Material, von. dem ein Teil aus zwei magnetisch im wesentlichen gleichen und parallelen Zweigen, aus einem Material mit nichtlinearer Magnetisierungskurve besteht, in denen Kraftflüsse erzeugt werden mittels einer oder mehrerer Wicklungen, die von einem Wechselstrom mit konstanter Grundfrequenz und solcher Amplitude durchflossen werden, daß die parallelen Zweige bis in den nichtlinearen Teil ihrer Magnetisierungskurve ausgesteuert werden, wobei die Kraftflußkomponenten mit der erwähnten Grundfrequenz sich; im nicht aufgespaltenen Teil des Magnetkreises ausgleichen.

Solche Vorrichtung bildet eine Kombination eines Magnettonabtastkopfes oder Magnetometers mit einem magnetischen Modulator. Der von dem Wechselstrom in den parallelen Zweigen erzeugte Magnetfluß wird durch die abgetasteten Magnetfelder moduliert. Dieser modulierte Magnetfluß oder einige seiner Komponenten werden mit Hilfe einer auf den Magnetkreis aufgebrachten Wicklung in eine Wechselspannung umgesetzt, die nach Demodulation einen Strom oder eine Spannung liefert, die dem abgetasteten Magnetfeld proportional ist. Diese Vorrichtungen haben gegenüber einem üblichen Magnettonabtastkopf oder Magnetometer den Vorteil, daß der Strom oder die Spannung, die ein Maß für die abgetasteten Magnetfelder darstellen, praktisch, frequenzunabhängig sind und daß infolgedessen auch sehr niedrige Frequenzen und Gleichfalder ohne weiteres abgetastet und wiedergegeben werden können. Außerdem kann meist eine Verstärkerstufe eingespart werden.

Bei dien bekannten Vorrichtungen werden die Magnetflüsse in den beiden Zweigen mittels auf diese Zweige aufgeschobener, von Wechselstrom durchflossener Wicklungen erzeugt, wobei sich: die ungeraden Harmonischen im nicht gespaltenen Teil des Kreises ausgleichen, so daß in diesem Teil, falls ein wiederzugebendes Feld wirksam ist, nur Flußkomponenten vorhanden sind, deren Frequenzen geradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des in einem Parallelzweig vorhandenen Magnetflusses sind. Bei solchen Vorrichtungen wird die Ausgangsspannung einer den nicht gespaltenen Teil des Magnetkreises umgebenden Wicklung entnommen. Diese Ausgangsspannung besteht aus modulierten Schwingungen mit unterdrückter Trägerfrequenz. Die Trägerfrequenzen sind folglich geradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des in einem Parallelzweig vorhandenen Magnetflusses. Infolgedessen muß zur Demodulation der verlangten Komponente dieser Ausgangsspannung, meist derjenigen, deren Trägerfrequenzen das Doppelte der er-Vorrichtung zum Abtasten
und Wiedergeben von Magnetfeldern

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

ίο Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,

Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 6. Juni 1953

Simon Duinker und Willem Klaas Westmijze,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

wähnten Grundfrequenz ist, die zugehörige Trägerfrequenz selbst mit richtiger Phase überlagert werden, um einen Strom oder eine Spannung zu erhalten, die dem abgetasteten Magnetfeld proportional sind. Hierbei wird bemerkt, daß bei magnetischen Verstärkern in ähnlichen Fällen das zu verstärkende Signal einer Gleichstromvormagnetisierung überlagert wird, so daß in der Ausgangsspannung auch die Trägerfrequenz vorhanden ist. Dieses Verfahren kann hier keine Anwendung finden, weil das Gleichstromvormagnetisierungsfeld bei einem magnetischen Abtastkopf oder Magnetometer das abzutastende Feld auf unberechenbare Weise beeinflußt und nicht nur das auf einem Band aufgenommene Signal beeinflußt, sondern auch in dem am Ende wiederzugebenden Ton ein Störgeräusch ergibt.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der im Ausgangssignal die Trägerfrequenz selbst vorhanden ist, ohne daß das dazu erforderliche Gleichstromvormagnetisierungsfeld das abzutastende Magnetfeld beeinflußt, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Parallelzweigen mit geeigneten Mitteln Gleichstromflüsse erzeugt werden, die sich gleichfalls im nicht aufgespaltenen Teil ausgleichen, und daß der Ausgangskreis der Vorrichtung, der mit den Parallelzweigen durch auf ihnen vorgesehene Wicklungen gekoppelt ist,, diese Zweige gleich stark belastet.

Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung, und ändert. Dann gleichen die Gleichstromflüsse in den

Fig. 2 und 3 stellen Ausführungsformen von Vor- beiden Zweigen sich im übrigen Teil des Kreises nicht

richtungen gemäß der Erfindung dar. mehr aus, was zur Folge hat, daß nicht nur ein Gleich-

Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung, wie sie in stromfluß, sondern auch ein Fluß, dessen Frequenz der

einem Magnettongerät als Wiedergabekopf Venven- 5 Grundfrequenz des von dem Generator G erzeugten

dung finden kann. Hierbei bezeichnet 1 das Magnet- Wechselstroms und deren ungeraden Harmonischen

band mit dem abzutastenden und akustisch wieder- entspricht, in den nicht aufgespaltenen Teil des Ma-

zugebenden. Magnetfeld, 2 den Magnetkreis mit dem gnetkreises und in den Arbeitsspalt 3 eindringen. Dies

Arbeitsspalt 3 und den zwei parallelen, magnetisch kann dadurch vermieden werden, daß die Wicklung d

im wesentlichen gleichen Zweigen 4 und S, die aus io mit einem wenigstens angenähert keinen Strom ver-

einem Material mit nichtlinearer Magnetisierungs- brauchenden Element verbunden wird, beispielsweise

kurve bestehen, deren Magnetisierungskurven, magne- mit dem Steuergitter und der Kathode einer Ver-

tische Widerstände usw. einander gleich sind. Mit α stärkerröhre, die einer Verstärkerstufe, und zwar

und b sind zwei gleiche Wicklungen bezeichnet, deren vorzugsweise einer selektiven Verstärkerstufe, zuge-

Wicklungssinn so gewählt ist, daß die Komponente 15 hört. So ist in Fig. 2 die Klemme A der Wicklung d

mit der Grundfrequenz des von dem Wechselstrom- mit dem Steuergitter 6 der Verstärkerröhre 7 und die

generator G erzeugten Flusses, wenn sie in Zweig 4 Klemme B mit der Kathode 8 über ein .RC-Netzwerk 9

die durch den Pfeil angegebene Richtung hat, gleich- verbunden, das zur Einstellung der Gittervorspannung

zeitig in Zweig 5 die angedeutete entgegengesetzte dient. In den Anodenkreis ist der Kreis 10 eingefügt,

Richtung aufweist. 20 der auf die Frequenz der verlangten zu demodulieren-

Fehlt ein abzutastendes Feld, so ist bekanntlich im den Komponenten abgestimmt ist.

nicht aufgespaltenen Teil des Magnetkreises, beispiels- Es ist jedoch auch möglich, die modulierten Spanweise an der Stelle der Ausgangswicklung c, kein Fluß mingen ohne vorhergehende Verwendung einer Vervorhanden; besteht ein solches Feld jedoch, so- ergibt stärkerstufe zu demodulieren, beispielsweise dadurch, sich im nicht aufgespaltenen Teil und somit auch an 25 daß die auf dem anderen Zweig vorgesehene Wickder Stelle der Wicklung c ein modulierter Fluß, dessen lung c gleich stark belastet wird wie die Wicklung ei, je mit den wiederzugebenden Magnetfeldern modu- beispielsweise gleichfalls mit einer Demodulatorlierte Komponenten Trägerfrequenzen aufweisen, die schaltung, wobei gegebenenfalls die beiden demodugeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz des von dem lierten Spannungen kombiniert werden können, dabei Generator G in den Parallelzweigen erzeugten Flusses 30 ergibt sich zugleich die Möglichkeit, eine etwaige Unsind, in welchen jedoch diese Trägerfrequenzen selbst symmetrie der Zweige dadurch auszugleichen, daß die völlig unterdrückt sind, was die erwähnten Schwierig- Wicklungen d und c etwas verschieden belastet werkeiten bereitet. den, was im- übrigen auch durch verschiedene andere In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung an sich bekannte Verfahren erzielbar ist, beispielsdargestellt. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung 35 weise dadurch, daß die Wicklungsverhältnisse der sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Wicklungen α und b etwas verschieden gewählt werbeiden Zweige 4 und 5 tragen jetzt noch zwei weitere den, oder dadurch, daß eine von den Wicklungen a gleiche Wicklungen / und g, die mit einer Gleich- und b mit einem Widerstand überbrückt wird; derspannungsquelle V verbunden sind. Der so erzeugte artige Verfahren können selbstverständlich, auch dann Gleichstrotnfluß ist durch die gestrichelt dargestellten 40 Anwendung finden, wenn Verstärker verwendet werden. Pfeile angegeben. Es ergibt sich jedoch, kein Gleich- Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der die durch die stromfluß im nicht aufgespaltenen Teil des Magnet- Flüsse induzierten Spannungen unmittelbar demodukreises- und im Arbeitsspalt 3, denn die Zweige 4 und 5 liert werden. Entsprechende Teile dieser Vorrichtung sind einander magnetisch gleich wie auch die Wick- sind abermals in gleicher Weise wie in Fig. 1 und 2 lungen f und g, so daß die Gleichstromflüsse sich im 45 bezeichnet. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 werden. übrigen Teil des Kreises ausgleichen. Im übrigen ist außerdem die Flüsse auf andere Weise als in Fig. 1 ersichtlich, daß die Gleichstromvocmagnetisierung und 2 erzeugt, und zwar dadurch, daß eine Brücke 11, auch auf andere Weise erzeugt werden kann, beispiels- die die Mitten der beiden Parallelzweige verbindet, eine weise dadurch, daß die Gleichstromquelle V durch ein von Wechselstrom durchflossene Wicklung h trägt, so in einer Richtung leitendes Element, gegebenenfalls 50 daß auch jetzt die Komponenten der Grundfrequenzen mit Siebnetzwerk, ersetzt wird, oder daß der Gene- sich im nicht aufgespalteten Teil ausgleichen. Die Pfeile rator G einen Wechselstrom liefert, der zugleich eine geben abermals an, wie die Flüsse an einem bestimm-Gleichstromkcmponente enthält. In diesem Faile kön- ten Zeitpunkt in den Zweigen verlaufen. Bei diesem nen die Wicklungen f und g entfallen. Ausführungsbeispiel sind die beiden Teile des Zwei-An jeder der Wicklungen d und c steht jetzt eine 55 ges 4 mit Wicklungen k und / versehen, die mit ein-Spannung, deren Komponenten Frequenzen aufweisen, ander gleichen Demodulatorschaltungen 12 und 13 die der Gruodfrequenz des von dem Generator G er- verbunden sind, und zwar so, daß die von diesen zeugten Wechselstromes und deren höheren Harmo- Demodulatorscharkungen erzeugten Gleichstromkomnischen entsprechen, wobei jede Komponente mit einem pomenten in den beiden Teilen des Zweiges 4 Gleichdem abgetasteten Magnetfeld proportionalen Signal 60 Stromflüsse herbeiführen, die gleich groß, aber der amplitudenmoduliert ist. Auch wenn kein Feld vor- Richtung nach einander entgegengesetzt sind. Weil handen ist, steht diese Spannung an den Wicklungen, diese Gleichstromflüsse je einen Teil des Zweiges 5 wobei die Komponenten jetzt naturgemäß nicht modu- und der Brücke 11 umschließen, ergeben sich auch hier liert sind. Solche Spannungen lassen sich somit ohne keine Gleichstromflüsse im nicht aufgespaltenen Teil H'inzufügung einer Trägerfrequenz demodulieren. Es 65 des Magnetkreises, und außerdem werden somit beide ist jedoch nicht möglich, eine Demodulatorschaltung Zweige gleich stark belastet. In vielen Fällen ist der ohne weiteres mit beispielsweise der Wicklung d zu von den Demodulatorschaltung«! erzeugte Gleichverbinden, weil der diese Wicklung dann durch- stromfluß hinreichend für eine rationelle Wirkung der fließende Strom den betreffenden Zweig belastet und Vorrichtung. Gegebenenfalls kann selbstverständlich somit den magnetischen Widerstand dieses Zweiges 70 auch noch ein Gleichstromfluß etwa mittels einer von

Gleichstrom durchflussenen, die Brücke 11 umgebenden Wicklung erzeugt werden. Das verlangte Signal kann jetzt einem jeden der Klemmenpaare C-D und E-F entnommen werden; gewünsehtenfalls können die beiden Ausgangsspannungen kombiniert werden.

Es ist ferner ersichtlich, daß eine von den Wicklungen h oder / auch einen der Teile, in welche die Brücke 11 den Zweig 5 teilt, umgeben kann, sofern dafür Sorge getragen wird, daß die Gleichstromflüsse sich im nicht gespaltenen Teil ausgleichen. Zugleich sind dann auch beide Zweige gleichbelastet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtasten und Wiedergeben von Magnetfeldern mit einem nicht geschlossenen Kreis aus magnetischem Material, von dem ein Teil aus zwei magnetisch im wesentlichen gleichen und. parallelen Zweigen aufgebaut ist, die aus einem Material mit nichtlinearer Magnetisierungskurve bestehenj und in denen Flüsse mittels einer ao oder mehrerer Wicklungen erzeugt werden, die von einem Wechselstrom mit konstanter Grundfrequenz und solcher Amplitude durchflossen werden, daß die Parallelzweige bis in den nichtlinearen Teil ihrer Magnetisierungskurve ausge- steuert werden, wobei die Komponenten dieser Flüsse mit der erwähnten, Grundfrequenz sich im nicht aufgespaltenen Teil ausgleichen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Parallelzweigen zugleich mit geeigneten Mitteln Gleichstromflüsse erzeugt werden, die sich gleichfalls im. nicht aufgespaltenen Teil des Magnetkreises auegleichen, und daß der Ausgangskreis der Vorrichtung, der mittels auf den Parallelzweigen vorgesehener Wicklungen mit diesen gekoppelt ist, diese Zweige gleichbelastet.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer dieser Zweige eine Wicklung trägt, die einmal mit dem Steuergitter und zum anderen, mit der Kathode einer Verstärkerröhre verbunden ist, die z,u einer vorzugsweise selektiven Verstärkerstufe gehört.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweige mit zwei Wicklungen ausgerüstet sind, die je an einer Demodulatorschaltung liegen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch: gekennzeichnet, daß die in diesen Demodulatorschaltungein erzeugten Gleichströme zum Erzeugen der sich im gespaltenen Teil des Magnetkreises ausgleichenden Gleichstromflüsse benutzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften!:
USA.-Patentschrift Nr. 2 536 260.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 759/218 10.