-
Verfahren zum Messen der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen
Körpern Die bekannten Anordnungen zum Messen der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen
Körpern können in ihrem Aufbau in zwei große Gruppen eingeteilt werden: 1. Anordnungen
mit offenem Magnetkreis, 2. Anordnungen mit einem teilweise oder ganz geschlossenen
Magnetkreis.
-
Bei der ersten Gruppe wird die Feldstärke aus der Durchflutung der
benutzten Spule und den Spulendaten ermittelt. Die Feldstärke am Ort der Probe wird
also nicht gemessen. Diese Art der Feldbestimmung ist für den Meßpunkt JHc (Koerzitivfeldstärke
der magnetischen Polarisation) zulässig, denn in diesem Punkt wird das Feld in der
Probe gleich dem Spulenfeld nach der Formel Probe = Spule N da J = 0 ist und somit
die anzubringende Korrektur N J auch.
-
Es bedeutet: Probe = Feld in der Probe, Spule = Feld in der Spule
ohne Probe, am Ort der Probe, N= Entmagnetisierungsfaktor, J = Magnetisierung der
Probe.
-
Diese Feldgleichheit ist um so angenehmer, da N nicht nur von der
Probenform, sondern auch von den magnetischen Eigenschaften abhängt. Zur Anzeige
vo n J = 0 wird meist das Streufeld der Probe benutzt.
-
Dieses wird mit sogenannten Meßgeneratoren mit rotierenden oder schwingenden
Spulen oder mit Förstersonden gemessen oder mit Magnetnadeln angezeigt.
-
Die Messung der Koerzitivfeldstärke stellt aber die Bedingung, daß
die Induktion oder die Magnetisierung (je nachdem, ob man BHc oder jHc mißt) in
allen Volumenbereichen gleich Null ist. Dies bedeutet, daß die Probe homogen magnetisiert
sein muß. Dies gilt streng nur für ein Ellipsoid. Für Zylinderproben wird der Fehler
vernachlässigbar klein, wenn die LängeL der Probe gleich dem fünffachen Durchmesser
D ist.
-
Unterhalb von diesem Verhältnis wird die Probe nicht mehr homogen
entmagnetisiert und hierdurch nur das Integral der Magnetisierung oder Induktion
gleich Null. Da also der Meßwert bei einem DL L< 5 von der Probenform abhängig
wird, stellt er keine Materialkonstante dar.
-
Die modernen Magnetwerkstoffe (Oxydmagnete) haben aber wegen der
magnetischen Eigenschaften Abmessungen, die DL< 5 sind. Hierdurch sind diese
Meßverfahren für übliche Magnetformen ungenau.
-
Hinzu kommt noch, daß die modernen Magnetwerkstoffe mit ihren Abmessungen
in Luftspulen nur unter großem Aufwand ausreichend magnetisiert werden können. Hierfür
werden meist schon geschlossene magnetische Kreise benötigt.
-
Bei der Messung der Koerzitivfeldstärke im teilweise oder ganz geschlossenen
magnetischen Kreis wird die Feldstärkebestimmung durch die Durchflutungsbestimmung
und eventuell anzubringende Korrekturen oder durch eine ballistische H-Messung mittels
eines magnetischen Spannungsmessers durchgeführt. Durch diese Verfahren wird keine
direkte oder stetige Anzeige möglich. Zur Bestimmung von B bzw. J wird die von der
Probeninduktion ausgehende Kraftwirkung oder die Probeninduktion durch eine Spule
ballistisch gemessen oder mit Hilfe eines Meßgenerators aus der in einem Luftspalt
des magnetischen Kreises gemessenen Induktion bestimmt. Hierdurch sind auch Beeinflussungen
der Meßergebnisse von dem Meßprinzip (auftretende Luftspalte, Hochkoerzitivfeldstärke
usw.) und von den Probeneigenschaften (Nachwirkungen) möglich.
-
Die oben beschriebenen Meßverfahren zur Bestimmung der Koerzitivfeldstärke
benötigen zwei Meßkreise, einen zur Bestimmung von J oder B gleich Null und einen
anderen zur Bestimmung der Feldstärke.
-
Die Anzeigen sind ballistisch oder stetig, oft müssen Umrechnungen
und Korrekturen vorgenommen werden. Bei den Meßeinrichtungen mit offenem magnetischem
Kreis
werden zum Magnetisieren der Proben meist besondere Magnetisierungseinrichtungen
benötigt. Auch ergeben sich Forderungen an die Probenform, die bei den meisten technisch
verwendbaren Proben nicht erfüllt sind und somit eine Absolutmessung sehr fehlerhaft
machen.
-
Durch die Erfindung werden die oben beschriebenen Fehlereinflüsse
der bekannten Meßeinrichtungen weitgehend vermieden. Ferner kann die Messung der
magnetischen Feldstärke und die Bestimmung von J = 0 mit einem einzigen Meßorgan
durchgeführt werden. Es ist eine direkte Messung der magnetischen Feldstärke der
Probe ohne jede Korrektur möglich.
-
Außerdem kann das Abnehmen von J bis auf Null stetig angezeigt werden
wie auch die Feldstärke. Es wird keine gesonderte Magnetisierungseinrichtung L benötigt.
Proben mit Abmessungen von DA < 5 sind L genauso richtig meßbar wie die mit >
5. Beim D erfindungsgemäßen Meßverfahren können bekannte Magnetisierungsjoche verwendet
werden.
-
Die Erfindung beueht sich auf ein Verfahren zum Messen der Koerzitivfeldstärke
von ferromagnetischen Körpern mit planparallelen Stirnflächen und konstantem Querschnitt
in Flußrichtung, bei dem dieser Körper in einem teilweise oder ganz geschlossenen,
zum Entmagnetisieren desselben dienenden Magnet kreis, beispielsweise in Jochform
mit oder ohne Luftspalt, angeordnet ist und bei dem ein oder zwei Feldmeßorgane
in unterschiedlichen Abständen von der Körpermantelfläche zum Erfassen des Tangential
feldes des Körpers angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin, daß das Tangentialfeld
während des Vorganges der Entmagnetisierung des Körpers in den verschiedenen Abständen
von der Körpermantelfläche gemessen und verglichen wird, daß die Entmagneti sierung
so weit erfolgt, bis bei Magnetisierung des Körpers gleich Null Gleichheit der Tangentialfeld
meßwerte in den gewählten Abständen vorliegt, und daß darauf, vorzugsweise mit demselben
Feldmeßorgan bzw. -organen, die herrschende, durch den erregten Magnetkreis erzeugte,
der Koerzitivfeldstärke des Körpers entsprechende Feldstärke gemessen wird.
-
Zur Durchführung wird zweckmäßig ein Meßspulensystem verwendet, welches
zwei Meßspulen in Differenzschaltung besitzt, die einen unterschiedlichen Stiruflächenabstand
aufweisen. Vorteilhaft wird ein als Schwingsonde ausgebildetes Meßspulensystem verwendet,
das in der Nähe der Oberfläche des Körpers angeordnet ist, wobei die Achse der beiden
Meßspulen parallel zur Magnetisierungsrichtung des Körpers liegt.
-
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
-
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, wird ein den Prüfling darstellender
Körper 1 in einem geschlossenen magnetischen Kreis gemessen. Der Körper 1 wird in
einem Magnetjoch 2 mittels einer Erregerspule 3 in einem mit Sicherheit homogenen
Feld magnetisiert. Der Körper 1 ist zwischen zwei Polplatten 4 des Joches 2 gespannt.
Mit 5 ist das Feldmeßorgan angedeutet, dessen Sonde 6 mit seinen Meßspulen sich
in Nähe der Körperoberfläche 7 befindet. Die Achse der Meß spulen ist mit 12 angedeutet.
-
In einem geschlossenen magnetischen Kreis ist der Entmagnetisierungsfaktor
N gleich Null, außerdem wird eine homogene Entmagnetisierung durch ein
Gegenfeld
gewährleistet. Hierdurch sind die Nachteile der Messungen im offenen Kreis ausgeschaltet.
-
Das Tangentialfeld des Körpers 1 nimmt zwischen den Polplatten 4
nach außen hin ab. Wenn die Gegenmagnetisierung den Körper 1 auf den Wert J = 0
bringt, ist kein Tangentialabfall mehr vorhanden. Zur Bestimmung von J = 0 wird
in Anwendung des Erfindungsgedankens das Tangentialfeld in verschiedenen Abständen
vom Körper 1 gemessen, wobei bei Feldgleichheit der Körper 1 der Wert von J = 0
ist.
-
Zur Messung wird vorteilhaft eine Schwingsondenanordnung 6 verwendet,
wie sie schematisch in der Fig. 2 angedeutet ist. Bei diesem Schwingspulensystem
sind zwei Meßspulen 8, 9 übereinandergewickelt, deren Stirnflächen 10, 11 einen
Abstand haben, der vorteilhafterweise gleich dem der benötigten Feldmeßpunkte ist.
An die Spulen 8, 9 ist eine nicht weiter dargestellte Anzeigeeinrichtung angeschaltet.
Zur Anzeige von J = 0 wird eine Differenzschaltung der Meßspulen 8,9 hergestellt.
Der Punkts = O (Tangentialfeldabfall gleich Null) kann somit sehr empfindlich eingestellt
werden. Wird die Differenzschaltung der Spulen aufgehoben, so kann mit der gleichen
Sonde das Feld direkt angezeigt werden. Der Doppelpfeil deutet die Schwingrichtung
der Meßspulen 8, 9 an. Der Antrieb derselben kann nach in an sich bekannter Weise
erfolgen.
-
Der untere Teil a von Fig. 2 zeigt die Anordnung der Spulen 8, 9
im Schnitt.