DE4323246A1 - Elektromagnetischer Sensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagne­ tischen Sensor zur Erfassung von Meßwerten, die sich aufgrund einer magnetischen Anisotropie im Meßbereich ergeben, insbesondere für die Messung eines von einer Welle übertragenen Drehmoments, mit einem eine Grund­ fläche aufweisenden Kern, einer auf dem Kern angeord­ neten Erregerwicklung, die einen magnetischen Fluß er­ zeugt, der über einen Teil der Grundfläche aus dem Kern austritt, den Meßbereich durchsetzt und über einen an­ deren Teil der Grundfläche wieder in den Kern eintritt, und mindestens einer auf dem selben Kern angeordneten Detektorwicklung, die auf sie durchsetzende Teile des magnetischen Flusses anspricht.

Derartige Sensoren werden vor allem zur Messung des von einer Welle übertragenen Drehmoments benutzt. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß das Drehmoment im magnetisch leitendem Wellenmaterial Druck- und Zugspan­ nungen erzeugt, wobei die Zugspannungen zu einer Ände­ rung der Permeabilität des Materials in der einen Rich­ tung und die Druckspannungen zu einer Änderung in der anderen Richtung, also zu einer magnetischen Anisotro­ pie, führen. Wenn man dafür sorgt, daß der Sensor bei fehlendem Drehmoment im Gleichgewichtszustand ist, wird ein eventuell auftretendes Drehmoment als Abweichung vom Gleichgewichtszustand angezeigt.

Bei einem bekannten Sensor dieser Art (US-PS 44 14 856) ist der Kern mit fünf Säulen versehen. Eine zentrisch angeordnete Säule trägt die Erregerwicklung. Vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Säulen tragen je eine Detektorwicklung. Die Detektorwicklungen einander gegenüberliegender Säulen sind in Reihe geschaltet und bilden je einen Zweig einer Brückenschaltung. Jede Säu­ le und jede der zugehörigen Wicklungen benötigt eine vom Anwendungszweck abhängige Querschnittsfläche. Daher lassen sich bestimmte Mindestabmessungen nicht unter­ schreiten. Wie sich der von der mittleren Säule ausge­ hende magnetische Fluß auf die vier anderen Säulen ver­ teilt, ist nicht nur von dem Drehmoment, sondern auch von einer eventuellen Asymmetrie des Kerns abhängig.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in der gleichen Entgegenhaltung gezeigt ist, besitzt der Kern lediglich vier Säulen, die je eine Wicklung tragen. Einander ge­ genüberliegende Wicklungen sind in Reihe geschaltet. Sie dienen jeweils gleichzeitig als Erregerwicklung und Detektorwicklung. Dies führt zu ungenauen Meßergebnis­ sen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elek­ tromagnetischen Sensor der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der einen einfachen Aufbau hat und trotzdem eine gute Meßgenauigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittelebene der Erregerwicklung mit einer Symme­ trieebene des Kerns übereinstimmt und die Grundfläche in zwei Hälften unterteilt und daß die Detektorwicklung die Erregerwicklung derart kreuzt, daß der magnetische Fluß bei magnetischer Isotropie im Meßbereich die De­ tektorwicklung unbeeinflußt läßt, bei magnetischer Ani­ sotropie dagegen zu einem Teil die Detektorvorrichtung durchsetzt.

Die Lage der Erregerwicklung erzwingt, daß der magneti­ sche Fluß durch die eine Hälfte der Grundfläche genauso groß ist wie der magnetische Fluß durch die andere Hälfte der Grundfläche. Bei magnetischer Isotropie im Meßbereich ist der magnetische Fluß in jeder Grundflä­ chenhälfte gleichmäßig verteilt. Die Lage der Detektor­ wicklung ist so gewählt, daß ihre Ebene in Flußrichtung verläuft und daher vom Fluß unbeeinflußt bleibt. Wenn dagegen eine magnetische Anisotropie auftritt, ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung des Flusses über die Grundflächenhälften. Die dabei auftretende Magnet­ flußdifferenz wird von der Detektorwicklung erfaßt. Das hieraus resultierende Signal gibt sehr genau die jewei­ ligen magnetischen Eigenschaften bzw. die hieraus her­ zuleitenden physikalischen Werte, insbesondere ein Drehmoment, an. Das Detektorsignal ist eindeutig vom Meßparameter abhängig. Wenn der Wert des Meßparameters Null ist, ist auch der Fluß durch die Detektorwicklung Null. Daher werden die Probleme, die sich aus den Stichworten Null-Betrieb, Instabilität, fehlende Auflö­ sung usw. ergeben, reduziert oder vermieden.

Der Sensor besteht nur aus einem mechanischen Element. Der Kern ist einfach herzustellen, weil auf eine Mit­ telsäule verzichtet werden kann. Die Wicklungen können auf einfache Weise aufgebracht werden. Die Baugröße kann klein gehalten sein, weil die Erreger- und Detek­ torwicklung das gleiche Kernvolumen umschließen.

Günstig ist es, daß Erregerwicklung und Detektorwick­ lung etwa in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen verlaufen, die die Grundfläche in vier gleiche Teile unterteilen. Auf diese Weise erhält man einen sehr kom­ pakten und trotzdem genau arbeitenden Sensor.

Beispielsweise kann der Kern die Form eines Kreiszylin­ ders haben, dessen Stirnfläche die Grundfläche bildet. Statt des Kreiszylinders kommt auch eine kreisförmige Platte oder ein Quader in Betracht.

Wenn ein kleiner Meßbereich erfaßt werden soll, empfiehlt sich eine vierseitige Pyramide mit abge­ schnittener Spitze, deren kleinere Stirnfläche die Grundfläche bildet.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen hat der Kern die Form eines Kreiszylinders, bei dem die Grundfläche durch einen Teil der Umfangsfläche gebildet ist, oder die Form einer Kugel, bei der die Grundfläche durch einen Teil der Kugeloberfläche gebildet ist. Bei diesen Konstruktionen ist die Grundfläche nicht eben, sondern gewölbt. Entweder ist die gewölbte Grundfläche einem Meßobjekt mit konkaver Oberfläche angepaßt oder es ist nur ein kleiner, dem Meßobjekt zugewandter Teil der Umfangsfläche bzw. Kugeloberfläche als Grundfläche wirksam.

Große Vorteile bietet es, daß die Erregerwicklung in einer etwa senkrecht zur Grundfläche stehenden Ebene verläuft und die Detektorwicklung als verteilte Wick­ lung ausgebildet ist, deren mit Abstand voneinander angeordnete Windungen etwa senkrecht zur Ebene der Er­ regerwicklung verlaufen. Weil die Windungen der Detek­ torwicklung mit Abstand voneinander angeordnet sind, wird der magnetische Zustand über einen größeren Meßbe­ reich erfaßt. Die Meßergebnisse sind vielfach genauer, weil Inhomogenitäten in den magnetischen Eigenschaften des Meßobjekts keine Rolle mehr spielen. Denn der Sen­ sor nimmt automatisch eine Mittelwertbildung vor.

Im einfachsten Fall kann der Kern die Form einer recht­ eckförmigen Platte haben, in deren Längsmittelebene die Ebene der Erregerwicklung verläuft, während die Windun­ gen der Detektorwicklung etwa parallel zur Schmalseite der Platte verlaufen.

Eine Alternative besteht darin, daß der Kern die Form eines Zylindersegments hat, in dessen Längsmittelebene die Ebene der Erregerwicklung verläuft, während die Windungen der Detektorwicklung etwa parallel zur Stirn­ seite des Zylindersegments verlaufen.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der Kern die Form eines Zylindersegments hat, um deren Umfangs­ fläche die Erregerwicklung gelegt ist, während die Win­ dungen der Detektorwicklung in etwa radial zum Zylin­ dersegment stehenden Ebenen verlaufen.

Sehr günstig ist es, daß der Kern wenigstens eine Nut zur Aufnahme der Erreger- und/oder Detektorwicklung besitzt. Die Wicklungen sind in der Nut gut geschützt und in ihrer Lage fixiert.

Vielfach ist es von Vorteil, daß die Grundfläche ausge­ prägte Polflächen besitzt und die Erreger- und/oder Detektorwicklung in den Zwischenräumen zwischen den Polen verlaufen. Solche ausgeprägten Polflächen können dicht an das Meßobjekt herangeführt werden.

Empfehlenswert ist insbesondere, daß ein quader- oder zylinderförmiger Kern an beiden Stirnseiten sowie am Umfang gleichmäßig verteilt Nuten zur Aufnahme der Er­ reger- und/oder Detektorwicklung aufweist. Derartige Sensoren können in kleinen Abmessungen und trotzdem in robuster Bauform hergestellt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Kompen­ sationsvorrichtung, die beim Auftreten eines externen magnetischen Störfeldes der Erreger- und/oder Detektor­ wicklung einen Kompensationsstrom solcher Größe zu­ führt, daß im Meßbereich ein etwa gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird. Eine solche Kompensation des externen Störfeldes erfor­ dert keine zusätzlichen Wicklungen und beeinträchtigt daher nicht die Kompaktheit der Bauform.

Mit Vorteil weist die Kompensationsvorrichtung einen Regler auf, der den Kompensationsstrom auf einem Wert hält, bei dem der Anteil der geradzahligen Harmonischen der Erregerfrequenz im Signal der Detektorwicklung etwa seinen Kleinstwert hat. An dem Anteil der geradzahligen Harmonischen, insbesondere der zweiten Harmonischen, läßt sich feststellen, in welchem Ausmaß das externe Störfeld noch auf die Detektorwicklung wirkt.

In weiterer Ausgestaltung empfiehlt sich eine Regel­ schaltung zur Abgabe eines Erregersignals in pulsmodu­ lierter Form, das in einer kurzen Pulszeit eine eine Sättigung bewirkende Amplitude und in einer langen, für die Messung nutzbaren Meßzeit eine kleinere Amplitude hat. Insbesondere kann die Amplitude in der Pulszeit etwa dreimal größer sein als die Amplitude in der Meß­ zeit. Während der Pulszeit wird das magnetische System in den Sättigungszustand gebracht. Hierdurch wird das Gedächtnis an frühere magnetische Zustände gelöscht. Auf diese Weise werden Fehler, die aufgrund der Hyste­ rese auftreten, ganz erheblich reduziert. In den dazwi­ schenliegenden Meßzeiten, in denen die Messungen statt­ finden, wird nur ein kleiner Erregerstrom aufrechter­ halten, so daß die elektromagnetischen Verluste gering sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Sensors,

Fig. 2 die Anordnung des Sensors an einer Wel­ le zur Messung des übertragenen Drehmo­ ments,

Fig. 3 den Kern des Sensors der Fig. 1 und 2 von unten,

Fig. 4 bis 14 weitere Ausführungsformen des Sensors in schematischer Darstellung und

Fig. 15 den zeitlichen Verlauf des Erregerstro­ mes.

Der elektromagnetische Sensor 1 besitzt einen Kern 2, der X-förmigen Querschnitt hat. Seine Grundfläche 3 wird durch vier ausgeprägte Pole 4, 5, 6 und 7 gebil­ det.

Der Kern 2 trägt eine Erregerwicklung 8, deren Mittel­ ebene mit einer Symmetrieebene E des Kerns 2 überein­ stimmt. Auf der einen Seite dieser Symmetrieebene be­ findet sich die durch die Pole 4 und 5 gebildete Hälfte der Grundfläche 3 und auf der gegenüberliegenden Seite die durch die Pole 6 und 7 gebildete Hälfte der Grund­ fläche 3. Die Erregerwicklung 8 ist in Einschnitte oder Nuten 9 und 10 des Kern 2 eingelegt. Sie wird von einer Erregerschaltung 11 mit einem Erregerstrom mit vorbe­ stimmter Erregerfrequenz versorgt.

Eine Detektorwicklung 12 kreuzt die Erregerwicklung 8. Ihre Mittelebene D steht senkrecht zu der Mittelebene E der Erregerwicklung 8. Beide Wicklungen teilen daher den Kern in vier gleiche Quadranten, denen je ein aus­ geprägter Pol 4, 5, 6 und 7 zugeordnet ist. Die Detek­ torwicklung 12 ist in Einschnitte oder Nuten 13 und 14 des Kerns 2 gelegt und mit einer Auswerteschaltung 15 verbunden.

Fig. 2 zeigt, wie der Sensor 1 zur Messung des Drehmo­ ments einer Stahlwelle 16 benutzt wird. Die Grundfläche 3 ist der Oberfläche der Welle 16 zugewandt. Wenn der Erregerstrom durch die Erregerwicklung 8 fließt, ergibt sich ein magnetischer Fluß, der in der einen Halbwelle über die Grundfläche der Pole 4 und 5 zur Welle 16, dann entlang ihrer Oberflächenschicht und zurück über die Pole 6 und 7 fließt, wobei sich die Verhältnisse in der nächsten Halbwelle umkehren. Ist die Welle nicht durch ein Drehmoment belastet, werden alle Pole von einem gleich großen Fluß durchsetzt, der im Meßbereich vom Pol 4 zum Pol 6 bzw. vom Pol 5 zum Pol 7 geleitet wird, wie dies durch die vollausgezogenen Pfeile 17 in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die Detektorwicklung 12 wird nicht vom Magnetfluß durchsetzt und gibt daher kein Spannungssignal.

Wenn die Welle durch ein Drehmoment belastet wird, wie es durch die Pfeile 18 angedeutet ist, entstehen längs der Oberfläche der Welle 16 Zugspannungen, welche durch die unter 45° verlaufenden Linien 19 angedeutet sind, und Druckspannungen, welche durch die unter 45° in ent­ gegengesetzter Richtung verlaufenden Linien 20 angedeu­ tet sind. Es sei angenommen, daß Permeabilität in den Zugspannungsbereichen steigt und in den Druckspannungs­ bereichen sinkt, obwohl dies auch umgekehrt sein könn­ te. Dann hat der Magnetfluß in der Welle 16 eine Kom­ ponente in Umfangsrichtung mit der Folge, daß sich der durch die Pole 4 und 7 fließende Magnetfluß verstärkt und der durch die Pole 5 und 6 fließende Magnetfluß abschwächt. Daher ergibt sich ein Ausgleichs-Magnet­ fluß, wie er durch die gestrichelten Linien 21 in Fig. 3 veranschaulicht ist. Dieser Ausgleichsfluß durchsetzt die Detektorwicklung 12 und erzeugt in ihr eine Span­ nung, die dem Drehmoment direkt proportional ist. Es ergibt sich eine Subtraktion bzw. Addition auf Flußebe­ ne.

In Fig. 4 ist ein Sensor veranschaulicht, dessen Kern 2a aus einem Zylinder besteht. Die Mittelebenen der Erregerwicklung 8a und der Detektorwicklung 12a kreuzen einander im rechten Winkel. Auf diese Weise ergibt sich an der Stirnseite eine Grundfläche 3a, welche durch die genannten Wicklungen in vier gleiche Teile unterteilt ist. Die Funktionsweise entspricht derjenigen des Sen­ sors der Fig. 1 bis 3.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird als Kern 2b eine kreisförmige Scheibe verwendet, die mit einer Er­ regerwicklung 8b und einer Detektorwicklung 12b verse­ hen ist und deren Stirnseite die Grundfläche 3b bildet.

Die Ausführungsform der Fig. 6 entspricht derjenigen der Fig. 4 mit dem Unterschied, daß der Kern 2c mit sich kreuzenden Nuten 22 an der die Grundfläche 3c bil­ denden Stirnseite und mit um 90° versetzte parallele Nuten 23 am Zylinderumfang versehen ist, in welche Nu­ ten die Erregerwicklung 8c und die Detektorwicklung 12c eingelegt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besteht der Kern 2d aus einem Quader. Die Mittelebene der Erregerwicklung 8d verläuft parallel zu der einen Seitenfläche des Qua­ ders und die Detektorwicklung 12d verläuft parallel zu der anderen Seite des Quaders. Die Stirnseite bildet die Grundfläche 3d.

Während bisher von ebenen Grundflächen ausgegangen wor­ den ist, zeigt Fig. 8 einen Sensor, bei dem die Grund­ fläche 3e auf der Zylinderfläche des Kerns 2e ausgebil­ det ist, nämlich dort, wo sich die Erregerwicklung 8e und die Detektorwicklung 12e kreuzen. Eine solche Aus­ führungsform eignet sich für ein Meßobjekt, das eine konkave zylindrische Oberfläche hat, aber auch für ein Meßobjekt, das eine ebene Oberfläche besitzt, wobei dann der wirksame Bereich der Grundfläche 3e auf zwei Streifen beidseits der Detektorwicklung 12e beschränkt ist.

Ähnliche Überlegungen gelten für die Ausführungsform der Fig. 9, wo als Kern 2f eine Kugel verwendet ist. Auch dort befindet sich die Grundfläche 3f dort, wo sich die Erregerwicklung 8f und die Detektorwicklung 12f kreuzen.

Es folgen einige Ausführungsformen, bei denen die De­ tektorwicklung nicht im Bereich der Wicklungs-Mittel­ ebene konzentriert ist, sondern bei denen eine verteil­ te Detektorwicklung benutzt wird, also die einzelnen Windungen einen Abstand voneinander haben.

In Fig. 10 hat der Kern 2g die Form einer Rechteckplat­ te. Die Erregerwicklung 8g verläuft in der Längsmittel­ ebene dieses Kerns. Die Detektorwicklung 12g besteht aus einzelnen im Abstand angeordneten Windungen 24, die mit Abstand voneinander so um den Kern 2g gelegt sind, daß sie die Erregerwicklung 8g etwa senkrecht schnei­ den. Auf diese Weise ergibt sich eine Grundfläche 3g, welche im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen wesentlich größer ist. Die Enden der Detektorwicklung 12g sind zusammengeführt und gemeinsam mit der Auswerteschaltung verbunden.

Fig. 11 unterscheidet sich von Fig. 10 im wesentlichen dadurch, daß der Kern 2h durch eine Rechteckplatte ge­ bildet ist, die eine Längsnut 25 und zahlreiche Quernu­ ten 26 aufweist, so daß die Grundfläche 3h durch eine Vielzahl von Einzelpolen 27 gebildet wird. Die Wicklun­ gen sind in den Nuten verlegt und daher in ihrer Lage gut gesichert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 weist der Kern 2i die Form eines Halbzylinders auf, der auf der Hälfte seiner Höhe von der Erregerwicklung 8i umschlossen ist. Die Detektorwicklung 12i besitzt eine Vielzahl von Win­ dungen 28, die jeweils in Radialebenen verlaufen, so daß sie im Bereich der zylindrisch gewölbten Grundflä­ che 3i einen Abstand voneinander haben, auf der gegen­ überliegenden Seite aber zusammenlaufen.

Gemäß Fig. 13 hat der Kern 2k die Form eines Zylinder­ segments mit einer flachen Nut 29 auf der Innenseite. Diese Nut nimmt die in der Längsmittelebene angeordnete Erregerwicklung 8k auf. Die Detektorwicklung 12k be­ steht wieder aus im Abstand angeordneten Windungen 30. Bei dieser Ausführungsform werden die beiden Schnitt­ kanten als Grundfläche 3k verwendet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die oben liegende gewölbte Fläche als Grundfläche anzusehen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 14 hat der Kern 2l die Form einer vierseitigen Pyramide mit abgeschnittener Spitze. Die kleinere Stirnfläche bildet die Grundfläche 3l. Wiederum sind Nuten 31 an beiden Stirnseiten vor­ gesehen, welche die Erregerwicklung 8l und die Detek­ torwicklung 12l aufnehmen. Hier kann die Messung auf eine sehr kleine Fläche konzentriert werden.

Die Auswerteschaltung 15 (Fig. 2) besitzt einen Fre­ quenzanalysator, der insbesondere auf geradzahlige Har­ monische und in erster Linie auf die zweite Harmonische anspricht. Diese entsteht nämlich, wenn ein externes magnetisches Störfeld vorhanden ist, das zu Fehlern in der Permeabilitätsmessung führen kann. Die Auswerte­ schaltung 15 ist über eine Leitung 32 mit einer einen Regler aufweisenden Kompensationsvorrichtung 11a ver­ bunden, die auf die Erregerschaltung 11 Einfluß nimmt. Der gewünschte Erregerstrom wird von einem Kompensationsstrom solcher Größe überlagert, daß die zweite Harmonische und möglichst auch alle anderen ge­ radzahligen Harmonischen im detektierten Strom ihren Kleinstwert haben und vorzugsweise zu Null gemacht sind. Durch diesen überlagerten Strom wird das Störfeld kompensiert.

Wie Fig. 15 zeigt, ist der Erregerstrom I_e ein pulsmo­ duliertes Signal. Dieses hat während einer langen soge­ nannten Meßzeit t1, in der Messungen stattfinden kön­ nen, eine kleine Amplitude A und während einer kurzen Pulszeit t2 eine große Amplitude B, die zu einer Sätti­ gung des magnetischen Kerns führt. Die Amplitude B des Erregerstroms beträgt ein Mehrfaches, vorzugsweise etwa das Dreifache, der Amplitude A. Diese Modulationsform reduziert die Hystereseeinflüsse auf das Meßergebnis. In den langen Meßzeiten dagegen erfolgt ein Betrieb, der wegen der verminderten Amplitude energiesparend ist. Die Pulszeit t2 ist gleich einem sehr kleinen Bruchteil der Periodendauer (t1 + t2), beispielsweise etwa 1%, muß aber wenigstens einer ganzen Periode der in der Pulszeit geltenden Erregerfrequenz entsprechen.

Statt durchgehend dieselbe Erregerfrequenz zu verwen­ den, wie dies links in Fig. 15 dargestellt ist, kann die Erregerfrequenz während der Pulszeit t2 auch auf einen Bruchteil der Erregerfrequenz während der Meßzeit t1 herabgesetzt werden. Wenn letztere beispielweise bei 100 kHz liegt, kann erstere etwa 10 kHz betragen. Die Repitionsfrequenz der Impulse kann frei gewählt werden, sollte aber höher sein als die charakteristische Band­ breite des Meßparametersignals.

Besonders zu betonen ist, daß der Sensor eine sehr kom­ pakte kleine Einheit darstellt. Beispielsweise kann er eine Höhe von 15 mm und eine Querschnittsfläche von 10 × 10 mm² haben. Der Erregerstrom und die Erregerwick­ lung können so bemessen sein, daß beispielsweise 10 Amperewindungen für die Erregung zur Verfügung stehen. Und die Detektorwicklung 12 kann beispielsweise aus 40 Windungen bestehen. Es besteht aber auch die Möglich­ keit, die Wicklung aufzudrucken, was insbesondere bei Sensoren in Betracht kommt, die eine glatte Oberfläche haben, wie in Fig. 4 oder in Fig. 10.

Der Kern 2 selbst kann aus üblichen magnetisch leiten­ den Materialien aufgebaut sein und beispielsweise aus Blechlamellen oder Keramik bestehen.

Der Sensor kann selbstverständlich auch für andere Zwecke als für die Drehmomentmessung eingesetzt werden, beispielsweise bei der Prüfung magnetischer Eigenschaf­ ten bestimmter Materialien, bei einer Abstands- oder Positionsmessung u. dgl.

Claims (20)

1. Elektromagnetischer Sensor zur Erfassung von Meß­ werten, die sich aufgrund einer magnetischen Aniso­ tropie im Meßbereich ergeben, insbesondere für die Messung eines von einer Welle übertragenen Drehmo­ ments, mit einem eine Grundfläche aufweisenden Kern, einer auf dem Kern angeordneten Erregerwick­ lung, die einen magnetischen Fluß erzeugt, der über einen Teil der Grundfläche aus dem Kern austritt, den Meßbereich durchsetzt und über einen anderen Teil der Grundfläche wieder in den Kern eintritt, und mindestens einer auf dem selben Kern angeord­ neten Detektorwicklung, die auf sie durchsetzende Teile des magnetischen Flusses anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelebene (E) der Erre­ gerwicklung (8) mit einer Symmetrieebene des Kerns (2) übereinstimmt und die Grundfläche (3) in zwei Hälften unterteilt und daß die Detektorwicklung (12) die Erregerwicklung (8) derart kreuzt, daß der magnetische Fluß bei magnetischer Isotropie im Meß­ bereich die Detektorwicklung unbeeinflußt läßt, bei magnetischer Anisotropie dagegen zu einem Teil die Detektorvorrichtung durchsetzt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Erregerwicklung (8) und Detektorwicklung (12) etwa in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen (E, D) verlaufen, die die Grundfläche (3) in vier glei­ che Teile unterteilen.

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2a; 2c) die Form eines Kreiszylinders hat, dessen Stirnfläche die Grundfläche (3a; 3c) bildet.

4. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2b) die Form einer kreisförmigen Platte hat, dessen Stirnfläche die Grundfläche (3b) bil­ det.

5. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2d) die Form eines Quaders hat, dessen Stirnfläche die Grundfläche (3d) bildet.

6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2l) die Form einer vierseitigen Pyramide mit abgeschnittener Spitze hat, deren kleinere Stirnfläche die Grundfläche (3l) bildet.

7. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2e) die Form eines Kreiszylinders hat, bei dem die Grundfläche (3e) durch einen Teil der Umfangsfläche gebildet ist.

8. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2f) die Form einer Kugel hat, bei der die Grundfläche (3f) durch einen Teil der Kugeloberflä­ che gebildet ist.

9. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (8g; 8h, 8i; 8k) in einer etwa senkrecht zur Grundfläche (3g; 3h, 3i; 3k) stehen­ den Ebene verläuft und die Detektorwicklung (12g; 12h; 12i; 12k) als verteilte Wicklung ausgebildet ist, deren mit Abstand voneinander angeordnete Win­ dungen (24; 28) etwa senkrecht zur Ebene der Erre­ gerwicklung verlaufen.

10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2g; 2h) die Form einer rechteckförmigen Platte hat, in deren Längsmittelebene die Ebene der Erregerwicklung (8g; 8h) verläuft, während die Win­ dungen der Detektorwicklung (12g; 12h) etwa paral­ lel zur Schmalseite der Platte verlaufen.

11. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2k) die Form eines Zylindersegments hat, in dessen Längsmittelebene die Ebene der Erreger­ wicklung (8k) verläuft, während die Windungen der Detektorwicklung (12k) etwa parallel zur Stirnseite des Zylindersegments verlaufen.

12. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2i) die Form eines Zylindersegments hat, um deren Umfangsfläche die Erregerwicklung (8i) gelegt ist, während die Windungen der Detektorwick­ lung (12i) in etwa radial zum Zylindersegment ste­ henden Ebenen verlaufen.

13. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2; 2c; 2h; 2k; 2l) wenigstens eine Nut (9, 10, 13, 14; 22, 23; 25, 26; 29; 31) zur Aufnahme der Erreger- und/oder Detek­ torwicklung besitzt.

14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche (3; 3c; 3h; 3k) ausgeprägte Polflächen besitzt und die Erreger- und /oder Detektorwicklung (8, 12; 8c, 12c; 8h, 12h; 8k, 12k) in den Zwischenräumen zwischen den Polen verläuft.

15. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein quader- oder zylinderförmi­ ger Kern (3c) an beiden Stirnseiten sowie am Umfang gleichmäßig verteilt Nuten (22, 23) zur Aufnahme der Erreger- und/oder Detektorwicklung (8c, 12c) aufweist.

16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekenn­ zeichnet durch eine Kompensationsvorrichtung (11a), die beim Auftreten eines externen magnetischen Störfeldes der Erreger- und/oder Detektorwicklung (8, 12) einen Kompensationsstrom solcher Größe zu­ führt, daß im Meßbereich ein etwa gleich großes, aber entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt wird.

17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsvorrichtung (11a) einen Regler aufweist, der den Kompensationsstrom auf einem Wert hält, bei dem der Anteil der geradzahligen Harmoni­ schen der Erregerfrequenz im Signal der Detektor­ wicklung (12) etwa seinen Kleinstwert hat.

18. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekenn­ zeichnet durch eine Regelschaltung (11) zur Abgabe eines Erregersignals (I_e) in pulsmodulierter Form, das in einer kurzen Pulszeit (t2) eine eine Sätti­ gung bewirkende Amplitude (B) und in einer langen für die Messung nutzbaren Meßzeit (t1) eine kleine­ re Amplitude (A) hat.

19. Sensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude (B) in der Pulszeit (t2) etwa dreimal größer ist als die Amplitude (A) in der Meßzeit (t1).

20. Sensor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenz des Erregersignals (I_e) in der Pulszeit (t2) gegenüber der Frequenz in der Meßzeit (t1) herabgesetzt ist.