DE2024997B2 - - Google Patents

Description

liehe Beaufschlagung der Feldplatten durch den Fremdfluß zustande kommt. Durch die A.nordnung der Feldplatten in der neutrales. Achse des Permanentmagneten wird dessen Fluß vollständig zu ihrer magnetischen Vorspannung ausgenutzt. Die erfindungsgemäße Sonde kann weiterhin wesentlich kompakter ausgeführt werden und Magnetfelder mit den Abmessungen des Luftspaltes erfassen.

Die Erfindung samt ihrer weiteren Augesialtungen, welche in den Unleransprüchen gekennzeichnet sind, soll im folgenden an Hand der Figuren näher veranschaulicht werden.

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen mechanischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Feldsonde. Ein quaderförmiger Permanentmagnet 1 mit seinen beiden mit N und S bezeichneten Polen ist an vier Um-[angsseiten von Flußleitstücken 2, 3 und 4 umfaßt, wobei diese zumindest an den Polflächen formschlüssig anliegen. Zwischen den Flußleitstücken 2 und 3 befindet sich symmetrisch zu der den Nord- und Südpol verbindenden magnetischen Achse 5 des Permanentmagneten ein Luftspalt 19; zwischen den Flußleitstücken 2 und 4 bzw. 3 und 4 sind ebenfalls symmetrisch zu der magnetischen Achse 5 zwei mit 6 und 7 bezeichnete Feldplatten angeordnet. Der Permanentfluß durchsetzt die Feldplatten 6 und 7 in der jeweils gestrichelt eingezeichneten Richtung, so daß der durch die Flußleitstücke abgelenkte Teil des zu erfassenden Feldes F den von dem Permanentmagneten 1 verursachten Feldplattenfluß verstärkt und in gleichem Ausmaß den von den Permanentmagneten 1 in der Feldplatte 7 hergerufenen Fluß vermindert. Es ändern sich also die elektrischen Widerstände der Feldplatten 6 und 7 gegensinnig zueinander.

Damit der von dem zu erfassenden Fremdfeld hervorgerufene Fluß in der Feldsonde möglichst nur in den Flußleitstücken 2 bis 4 verläuft, ist es zweckmäßig, wenn diese aus einem weichmagnetischen Material bestehen und der Permanentmagnet 1 magnetisch nicht leitend, beispielsweise ein keramischer Oxyd- oder Sintermagnet, ist. Um den Fluß des Magneten 1 vollständig zur magnetischen Vorspannung der Feldplatten 6 und 7 auszunutzen, sind diese — wie dargestellt — in der mit 8 bezeichneten neutrale·! Achse des Permanentmagneten 1 angeordnet. Unter der neutralen Achse eines Magneten wird dabei diejenige Achse verstanden, längs der auf einen magnetischen Dipol gleiche Kräfte vom Nord- und Südpol des Permanentmagneten 1 ausgeübt würden. Im dargestellten Beispiel der F i g. 1 ist also die neutrale Achse diejenige Symmetrieachse des Permanentmagneten, welche mit seiner magnetischen Achse 5 einen Winkel von 90° bildet.

F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Auswertung der von dem zu erfassenden Feld F hervorgerufenen Widerstandsänderungen der Feldplatten 6 und 7, die in zwei Zweigen einer von einer Gleich- oder Wechselspannung U gespeisten Widerstandsbrücke angeordnet sind, in deren beiden anderen Zweigen ein mit 9 bezeichneter Justierwiderstand und ein weiterer Widerstand 10 von gleicher Größenordnung liegen. Beide Feldplatten 6 und 7 befinden sich durch die von dem Permanentmagneten 1 hervorgerufene magnetische Vorspannung auf demselben Arbeitspunkt, so daß deren Widerstände bei fehlendem Fremdfeld von gleicher Große sind. Etwaige Unterschiede bezüglich des magnetischen Widerstandes der über die Flußleitstücke 2 bis 4 sowie über die Feldplatten 6 und 7 verlaufenden Flußwege können du'ch eine entsprechende Veränderung des Justierwiderstandes 9 berücksichtigt werden, so daß für den Fall, daß kein Fremdfeld vorhanden ist, die in Fig. 2 dargestellte Brücke stets abgeglichen werden kann und demzufolge bei diesem Zustand an deren Ausgangsklemmen 11 und 12 die Spannung Null erscheint. Beim Auftreten eines Fremdfeldes werden, wie zuvor erwähnt, die Feldplatten 6 und 7 gegensinnig ange-

steuert, so daß an den Klemmen 11 und 12 eine Spannung U_F auftritt, deren Betrag ein Maß für die Größe der senkrecht zum Luftspalt und parallel zur Polfläche verlaufenden Feldkomponente ist und deren Vorzeichen der Richtung dieser Feldkomponente entspricht.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Feldsonde, welche vorzugsweise zur Erfassung von räumlich ausgedehnten Feldern verwendet werden kann und darin besteht, daß die Flußleitstücke 2 und 3 mit Flußfangdlechen 13 und 14 versehen sind. Ein befriedigender Kompromiß zwischen der Forderung nach gutem magnetischem Rückschluß des der Vorspannung dienenden Permanentmagneten 1 und der Forderung nach einem relativ großen

magnetischen Widerstand im Luftspalt 19 relativ zu dem sich für das Fremdfeld über die Flußleitstücke 2 bis 4 anbietenden Flußweg f.rgibt sich, wenn die den Luftspalt 19 begrenzenden Enden der Flußleitstücke 2 und 3 abgeschrägt sind.

Wie zuvor erwähnt, bewirkt ein vorhandenes Fremdfeld dann eine maximale Aussteuerung der Feldplatten, wenn seine Richtung senkrecht zum Luftspalt und parallel der diesem zugeordneten Polfläche des Permanentmagneten verläuft. Dieser Effekt kann zur Feldrichtungsbestim»nung ausgenutzt werden, wobei es zweckmäßig ist, die gesamte Feldsonde drehbar um Symmetrieachsen des Luftspaltes 19 anzuordnen. Ist z. B. schon die Ebene bekannt, in der das zu bestimmende Fremdfeld verläuft, so braucht die Feldsonde nur bezüglich einer Achse drehbar gelagert zu werden, wie dies in Fig. 3 durch das Zapfenlager 15 angedeutet ist. Die Feldsonde würde hierbei so lange um die Achse 5 gedreht werden, bis sich ein Maximum der Feldplattenaussteuerung — ausgewertet durch die Anordnung gemäß F i g. 2 — ergibt. Für den allgemeinen Fall der von vornherein völlig unbekannten Fremdfeldorientierung müßte noch die Möglichkeit der Drehung um die mit 16 bezeichnete Symn-.etrieachse des Luftspaltes 19 sowie

D° eine be· der Darstellung gemäß F i g. 3 senkrecht zur Zeichenobene und durch den Schnittpunkt der Achsen 5 und 16 verlaufende weitere Achse 17 vorgesehen werden.

Zur Abfrage von nahe beieinander liegenden magnetischen Impulsen, d. h. Feldern sehr kleiner räumlicher Ausdehnung, wie sie z, B, bei Magnetogrammen oder bei Winkelschrittgebern vorkommen, zeigt Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Das Fremdfeld soll hierbei in dichter räumlicher Folge seine Polarität von jeweils + F nach — F und umgekehrt ändern. Es muß nun vermieden werden, daß das Feld des Permanentmagneten 1 durch den Luftspalt 19 heraustritt und die Magnetspur in unerwünschter Weise magnetisch beeinflußt.

Hierzu ist die dem Luftspalt zwischen den Flußleitstücken 2 und 3 zugeordnete Pol fläche des Permanentmagneten 1 mit einer V-förmigen, symmetrisch zur magnetischen Achse 5 verlaufenden Nut 18 ver-

:hen, wodurch sichergestellt ist, daß der Fluß des ermanentmagneten 1 nicht in den von den Flußleit- :ücken 2 und 3 gebildeten Luftspalt 19 einstreut nd die ab2;ufragende Magnetspur beeinflußt. Die Orderung nach einem guten Rückschluß des Per-

manentmagneten und einem schmalen A spalt wird hier in besonders hohem Maß ei An Stelle des Permanentmagneten kann

ständlich auch ein geeignet gestalteter Elel verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 tro-Technik, Nr. 11, 30. März 1966). Die beiden Feldplatten sind an den Einschnürungsstellen der Patentansprüche: Poleinsätze derart symmetrisch zur neutralen Achse des Magneten angeordnet, daß der vom zu messen-

1. Einrichtung zur Erfassung der Feldstärke 5 den Fremdfluß hervorgerufene magnetische Fluß von magnetischen Feldern mit zwei permanent- parallel über die beiden durch den Permar.entmagnemagnetisch vorgespannten und gegensinnig aus- ten vorgespannten Feldplatten geführt ist Diese Ansteuerbaren Feldplatten zwischen Flußleitstücken, Ordnung ist daher sehr- empfindlich gegen Fertigungsdie einen Permanentmagneten umfassen, da- toleranzen der Einschnürungsstellen und muß andurch gekennzeichnet, daß die Flußleit- io dererseits aus Symrrefriegründen bezüglich ihrer Abstücke (2, 3, 4) einea zur magnetischen Achse (5) messungen im Vergleich zu denen des Pennaneutdes Permanentmagneten (1) symmetrischen Luft- magneten relativ groß bemessen sein. Sie ist femer spalt (19) begrenzen und daß die beiden Feldplat- nur zur Erfassung von magnetischen Feldern geeigten (6, 7) in der neutralen Achse (8) und symme- net, deren Ausdehnungen mindestens in der Größentrisch zur magnetischen Achse (S) des Permanent- 15 Ordnung der Dimension des Permantatmagneten magneten (!) angeordnet sind. liegen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- Bei einem bekannten zweipoligen Feldmesser mit net durch einen Permanentmagneten aus magne- magnetisch steuerbaren Widerständen handelt es sich tisch nicht leitendem Material und Flußleitstücke um eine Einrichtung zur Erfassung des Feldgradien-(2, 3, 4) aus magnetisch gut leitendem Material, ao ten (deutsche Offenlegungsschrift 1541 778). Diese

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- bekannte Meßeinrichtung liefert auf Grund ihres konkennzeichnet, daß die den Luftspalt (19) begren- struktiven Aufbaus bei konstanter magnetischer FeIdzenden Enden der Flußleitstücke (2, 3) abge- stärke keine Anzeige. Sie ist daher nicht zur Erfasschrägt sind (F i g. 3). sung der Feldstärke von magnetischen Feldern ge-

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeich- as eignet.

net durch parallel zur neutralen Achse (8) des Bei einer weiteren bekannten Magnetfeldsonde zur

Permanentmagneten (1) verlaufende, mit den Messung schwacher magnetischer Felder sind zwei

Flußleitstücken (2, 3) verbundene Flußfangbleche Feldplatten in je einem Luftspalt eines Magnet-

13,14) (F i g. 3). gestells angeordnet (deutsche Offenlegungsschrift

5. Einrichtung nach den \nsprüchen 1 bis 4 3° 1 516 964). Die Feldplatten werden durch zwei scheizur Feldrichtungsbestimmung, dadurch gekenn- benförmige Oxydmagnete in entgegengesetzer Richzeichnet, daß sie um mindestens eine Symmetrie- tung vormagnetisiert. Die Anordnung ist so getrofachse des Luftspaltes (19) drehbar angeordnet ist. fen, daß die Feldlinien des zu messenden Fremd-

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, feldes beide Feldplatten in gleicher Richtung durchinsbesondere zur Abfrage von Magnetogrammen, 35 setzten und auf jede Feldplatte die Hälfte der gesamt dadurch gekennzeichnet, daß der Permanent- zu messenden Induktion einwirkt. Hierdurch soll der magnet (1) im Bereich des Luftspaltes (19) eine Widerstand der einen Feldplatte erhöht und der symmetrisch zu seiner magnetischen Achse (5) Widerstand der anderen Feldplatte um den gleichen verlaufende, insbesondere V-förmige Nut (18) Betrag erniedrigt werden. Die Meßgenauigkeit dieser aufweist (F i g. 4). 40 bekannten Magnetfeldsonde ist somit sehr stark da-

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, von abhängig, daß die Abmessungen der beiden Luftdadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatten (6, spalte und die Feldstärken der beiden Oxydmagnete 7) in zwei Diagonalzweigen einer elektrischen genau übereinstimmen. Nur unter dieser Voraus-Widerstandsbrücke angeordnet sind, wobei in Setzung ist gewährleistet, daß jeweils die Hälfte der mindestens einem Brückenzweig ein Justierwider- 45 gesamt zu messenden Induktion über jede Feldplatte stand (9) liegt (F i g. 2). geführt wird. Bei dieser bekannten Magnetfeldsonde

müssen daher sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, eine 50 hochempfindliche Feldsonde rier beschriebenen Art

zu schaffen, die sehr genaue Meßergebnisse liefert

und bei der Fertigungstoleranzen keinen Einfluß auf das Meßergebnis ausüben.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 55 die Flußleitstücke einen zur magnetischen Aehse des Permanentmagneten symmetrischen Luftspalt begrenzen und daß die beiden Feldplatten in der neutralen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfas- Achse und symmetrisch zur magnetischen Achse des sung der Feldstärke von magnetischen Feldern mit Permanentmagneten angeordnet sind,
zwei permanentmagnetisch vorgespannten und gegen- 60 Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung tritt der sinnig aussteuerbaren Feldplatten zwischen Flußleit- vom vremdfeld herrührende Fluß beim Luftspalt in stücken, die einen Permanentmagneten umfassen. die Flußleitstücke ein, wird mit ihrer Hilfe hinterein-

Bei einem bekannten hochempfindlichen Meßwert- ander über die beiden Feldplatten geführt und tritt aufnehmer mit magnetisch steuerbaren Halbleiter- beim Luftspalt wieder aus. Fertigungstoleranzen bewiderständen zur Messung von Magnetfeldern wird 65 züglich der Dicke der Feldplatten, der Abmessungen eine Kugelsonde verwendet, die zwei gegensinnig aus- des Luftspaltes und der Vormagnetisierung durch steuerbare Feldplatten zwischen einen Barium-Ferrit- den Permanentmagneten können das Meßergebnis Masneten umfassenden Poleinsätzen aufweist fElek- nicht beeinflussen, da durch sie keine unterschied-