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Meßgerät zur Ermittlung der Feldstärke und zur Bestimmung der Magnetisierungskonstanten,
vorzugsweise für streifenförmige Blechproben Die Bestimmung von Magnetisierungskurven
zur Ermittlung der charakteristischen magnetischen Konstanten, wie Koerzitivkraft,
Remanenz, Anfangs- und Maximalpermeabilität, Hystereseverluste und Sättigung, bereitet
für das Laboratorium keine Schwierigkeiten. Es ist bekannt, daß Messungen am geschlossenen
Ring genaue Resultate liefern. Anders liegen die Verhältnisse jedoch, wenn man Prüfungen
an verschiedenen Materialien betriebsmäßig und laufend vorzunehmen wünscht oder
«niederholt Messungen an einem Blech, z. B. zur Bestimmung thermischer Einwirkungen
usw., machen will. Hierbei ist es wünschenswert, an möglichst geringen Materialmengen
Messungen vornehmen zu können, und zwar an Formen, die möglichst leicht aus den
angelieferten Stücken zu gewinnen sind. Schließlich müssen die Vorbereitungen und
die Messung selbst einfach sein.
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Der Durchführung dieser Aufgaben stehen aber gewisse Schwierigkeiten
im Wege, die sich im wesentlichen auf die Bestimmung der Feldstärke beziehen, da
die Verwendung geschlössener Ringproben bei laufenden Messungen im Betriebe praktisch
wegen der Bewicklungsschwierigkeiten undurchführbar ist. Man schließt den magnetischen
Kreis nicht deshalb mehr im Probenmaterial, sondern schichtet Probestreifen zu geschlossener
Form oder verwendet Schlüßjoche. Es entstehen dann an Stoßfugen oder Probeenden
freie Pole, deren entmagnetisierende Wirkung sich störend bemerkbar machen muß.
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Zur Vermeidung dieser Störung sind eine große Anzahl von Apparaten
vorgeschlagen worden, von denen sich aber nur wenige in die Praxis eingeführt haben.
Im Epstein -Apparat werden Blechstreifen innerhalb der Spule möglichst fugenlos
geschichtet. Diese Anordnung erfordert jedoch große Materialmengen (etwa zo kg),
außerdem läßt eine noch so saubere Schichtung nie einen Luftspalt an den Stoßfugen
ganz vermeiden, so daß die Feldstärke wegen der auf den Luftspalt entfallenden Amperewindungszahl
aus dem Gesamtstrom etwas zu hoch berechnet wird.
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Das gleiche gilt von dem bekannten Köpselapparat und den Jochmethoden.
Alle diese Verfahren zielen darauf ab, einen etwaigen Scherungswinkel klein zu halten,
so daß er nach der Erfahrung berücksichtigt oder überhaupt vernachlässigt werden
kann. Hierbei ist jedoch zu bedenken, daß die Messung von Blechen, und diese interessieren
die Praxis am meisten, nicht mit diesen Apparaten durchführbar ist, da ein Zerschneiden
zu schmalen Streifen (q. bis 8 mm breit) wegen der damit verbundenen Randhärtung
die Eigenschaften stark verändert.
Im übrigen sind die Scherungsfehler
um so größer, je höher die Permeabilität liegt, so daß die besonders in jüngster
Zeit bekannt gewordenen hochpermeablen Eisen-Nickel-Legierungen hiermit kaum meßbar
sind, ganz besonders aber läßt sich wegen der nie verschwindenden Remanenz im Joch
keine Bestimmung der Anfangspermeabilität bei hochpermeablen ,Materialien durchführen.
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Alle diese Schwierigkeiten kann man nur vermeiden, wenn man auf den
magnetischen Schluß des Kreises durch Joche oder geschlossene Schichtung verzichtet,
also von vornherein die Entmagnetisierung nicht herabzudrücken sucht, sondern die
Probe einfach in freier Spule magnetisiert und eine unmittelbare Messung der wahren
wirksamen l@ eldstärrke durchführt. Dadurch fallen alle Korrekturen fort, die sonst
bei der Berechnung der Feldstärke aus dem Magnetisierungsstrom nötig sind.
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Erfindungsgemäß geschieht das folgendermaßen Die zu untersuchende
Blechprobe gelangt in Streifenform zur Messung. Dabei ist die Breite des Streifens
so groß, daß eine etwaige Randhärtung keine Rolle spielt.
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Die wahre wirksame Feldstärke im Blech ist ebenso groß wie die Feldstärke
dicht vor der Oberfläche des Bleches. Diese Gesetzmäßigkeit, die auf der Stetigkeit
der. Tangentialkomponente der Feldstärke beim bergang an Grenzschichten beruht,
macht sich die Erfindung zunutze, indem sie die Kraftwirkung auf einen oder zwei
dünne stromdurchflossene Leiter, die dicht vor dem Blech aufgespannt sind, mißt
und die gemessene Größe der wahren wirksamen Feldstärke im Blech proportional setzt.
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Zur Messung kann beispielsweise die mikroskopisch beobachtete Durchbiegung
der Leiter, z. B. eines Fadens, dienen oder die Verdrehung eines Spiegels, der an
zwei entgegengesetzt stromdurchflossenen Fäden nach Art einer Oszillographenschleife
befestigt ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Abb. x zeigt einen Längsschnitt durch die Magnetisierungswicklung,
der parallel zu der Blechprobe geführt ist. Abb. z zeigt einen Querschnitt durch
die Magnetisierungswicklung.
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Mit x ist die Magnetisierungswicklung bezeichnet, in derem Innern
ein vorzugsweise kreisförmiger Hohlraum für die Aufnahme der Blechprobe z vorgesehen
ist. Mit 3 ist ein Rahmen zur Aufnahme der Blechprobe bezeichnet. 4 ist eine Kompensationswicklung,
5 eine Induktionswicklung. 6 ist eine von einem Hilfsstrom durchflossene Meßschleife,
die möglichst nahe an der Oberfläche des Prüfbleches angeordnet ist. Auf der Meßschleife
6 ist ein Spiegel 7 befestigt, der mit Hilfe eines Prismas 8 abgelesen werden kann.
Die Feldmeßschleife 6 mit Spiegel 7, die Induktionsmeßspule 5 und die Kompensationsspule
4 werden von dem Messingrahmen getragen, der auch zur Aufnahme der Probestreifen
dient.
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Mit dem beschriebenen Apparat ist es möglich, neben der Feldstärke
auch die Induktion zu messen. Dies geschieht in der üblichen Weise ballistisch mit
Hilfe der von dem Messingrahmen getragenen Induktionsmeßwicklung 5, zu der gegebenenfalls
eine Kompensationswicklung 4 hinzuzuschalten ist, falls nämlich der Probenquerschnitt
klein gegenüber dem Luftquerschnitt der Induktionsmeßwicklung ausfällt. Diese Induktionsmeßvktcklung
wird so nahe als möglich an die Feldstärkenmeßstelle gebracht, Induktion und Feldstärke
also an praktisch der gleichen Stelle gemessen. Dadurch entfallen alle Streuungsfehler,
und es werden nicht Mittelwerte der im ganzen ungleichmäßig magnetisierten Probe
gemessen, sondern die wahren zusammengehörenden Werte von Induktion und Feldstärke
eines kleinen Teilgebietes, das als gleichmäßig magnetisiert angesehen werden kann.
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Mit dem beschriebenen Gerät ist man in der Lage, in einfacher Weise
magnetische Eigenschaften zu ermitteln. Die Feldstärke wird unmittelbar gemessen,
also ist das Verfahren ebenso einfach wie eine Gleichstrommessung am Epstein-Apparat.
Eine Eichung des Feldmeßgerätes kann jederzeit leicht durchgeführt werden, indem
man ohne Ferromagnetikum das Verhältnis von Magnetisierungsstrom und Feldausschlag
untersucht. Unter Berücksichtigung der Magnetisierungsspulendaten erhält man daraus
die Eichkonstante des Gerätes.
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Die Empfindlichkeit reicht vollständig aus, um Koerzitivkraft und
Remanenz auch der weichsten Proben mit Sicherheit zu ermitteln und auch Anfangspermeabilitäten
bis zu etwa 3000 zu messen.
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Für die Messung verwendet man zweckmäßig Probebleche von beliebiger
Blechstärke und einem Gewicht von etwa 4o g. Durch diese außerordentlich geringe
Materialmenge zeichnet sich das Verfahren gegenüber dem Epstein-Verfahren und auch
gegenüber dem Meßverfahren an geschlossenen Ringen sehr vorteilhaft aus.
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Außerdem ist es bezüglich der Genauigkeit und Verwendungsmöglichkeit
dem Joch und Köpselapparat und auch dem Epstein-Apparat überlegen. Die Vorbereitung
eines Probenbleches zur Messung ist denkbar einfach und besteht lediglich im Zuschneiden
eines einzigen Streifens von etwa 300 X 50 mm. Hierin ist das Verfahren
unbedingt allen anderen Verfahren weit voraus.