DE726313C - Device for measuring the earth's magnetic field - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Messung des erdmagnetischen Feldes Beim Messen irgendeiner Komponente des erdmagnetischen Feldes, z. B. der Horizontalkomponente oder der Vertikalkomponente, führt man in den meisten Fällen die Messung als Relativmessung aus und mißt im Verhältnis zu einem gewählten Ausgangszeitpunkt und Ausgangsort mit Hilfe von sogenannten Variometern, z. B. magnetischen Vertikal-oder Horizontalwaagen, Torsionsvariometern usw. Diese Variometermethoden sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Es ist nämlich bei- der Aufstellung des Variometers an verschiedenen Feldorten schwer, die Nulllage ganz konstant zu halten, und ferner ist für die Instrumente eine sehr stabile Aufstellung erforderlich, damit eine einigermaßen hohe Genauigkeit erhalten wird. Mit den betreffenden Variometermethoden lassen sich deshalb z. B. keine befriedigenden Bestimmungen an Bord eines Schiffes ausführen.Device for measuring the earth's magnetic field when measuring any Component of the earth's magnetic field, e.g. B. the horizontal component or the vertical component, in most cases the measurement is carried out as a relative measurement and measured in relation to each other at a selected starting time and starting point with the help of so-called variometers, z. B. magnetic vertical or horizontal scales, torsion variometers, etc. These However, variometer methods have several disadvantages. Because it is when setting up the variometer in different field locations, the zero position is difficult to be kept quite constant, and furthermore is a very stable set-up for the instruments required so that a reasonably high accuracy is obtained. With the concerned Variometer methods can therefore be used e.g. B. does not offer satisfactory provisions Run aboard a ship.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, die genannten, Nachteile zu beseitigen, und zwar durch eine besondere Ausbildung solcher zum Messen der erdmagnetischen Feldkomponenten dienenden ebenfalls bekannten Vorrichtungen, bei denen ein schwingfähig eingespannter Stromleiter von einem Wechselstrom durchflossen wird und die durch die zu messenden Komponenten des Erdfeldes erzeugten Schwingungen dieses Stromleiters mittels eines magnetischen Kompensations feldes durch permanente Magnete und/oder Gieichstromsolenoide zum Verschwinden gebracht werden. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht der durch \N'eellselstrom durchflossene Stromleiter aus einer ausgespannten Saite. Diese bekannte Anordnung ist jedoch nicht befriedigend, kann sehr hohe Anforderungen an die Meßgenauigkeit gestellt werden. Die Saite stellt nämlich infolge ihrer Biegsamkeit ein System mit unendlich vielen Freiheitsgraden dar, weshalb es schwierig ist, den Einfluß der nicht zu messenden Erdfeldkomponenten zu beseitigen. The present invention has the purpose, the disadvantages mentioned to eliminate, namely through a special training such for measuring the terrestrial magnetic Field components are also used for known devices in which a vibratory clamped conductor is traversed by an alternating current and through the components of the earth's field to be measured generated vibrations in this conductor by means of a magnetic compensation field through permanent magnets and / or DC solenoids are made to disappear. In known devices this Art, the current conductor through which \ N'eellselstrom flows consists of a stretched out String. However, this known arrangement is not satisfactory and can have very high requirements to the measurement accuracy. The string is because of its flexibility is a system with an infinite number of degrees of freedom, which is why it is difficult to Eliminate the influence of the earth field components not to be measured.

Besonders wenn die Saite zwecks Erreichung hoher Empfindlichkeit nur schwach gespannt ist, bewirken diese Komponenten störende Ausbuchtungen der Saite. Wenn man z.B. die Messung der vertikalen Erdfeldkomponente Z ins Auge faßt, so ist die Saite dabei horizontal gespannt, und man mißt die von Z hervorgerufene horizontale Querverschiebung der Saitenmitte. Aber wenn dabei die Saite nicht genau in der Richtung der Horizontalkomponente H liegt, so übt auch diese Komponente einen Einfluß auf die Stellung der Saite aus, indem diese nach oben oder unten verschoben wird. Noch schlimmer wird die Sache wenn die Saite zwecks Erreichung hoher Empfindlichkeit nur so weit gespannt wird, daß ein merklicher Durchhang eintritt; dann bewirkt nämlich die H-Itomponente, auch wenn sie der Verbindungslinie der beiden Saitenenden genau parallel ist, entgegengesetzte Horizontalverschiebungen der Saite zu beiden Seiten des tiefsten Punktes, die die Äiießgenauigkeit beeinträchtigen.Especially if the string is only used for the purpose of achieving high sensitivity If the tension is weak, these components cause disturbing bulges in the string. If, for example, one considers the measurement of the vertical earth field component Z, then the string is stretched horizontally, and the horizontal caused by Z is measured Transverse displacement of the middle of the string. But if the string isn't exactly in that direction the horizontal component H, this component also exerts an influence the position of the string by moving it up or down. Yet Things get worse when the string is used to achieve high sensitivity is only stretched so far that a noticeable sag occurs; then causes namely the H-i component, even if it is exactly the line connecting the two ends of the string parallel, opposite horizontal displacements of the string to both sides the lowest point, which affect the pouring accuracy.

Bei Anwendung einer biegsamen Saite als Stromleiter muß außerdem dafür gesorgt werden, daß das kompensierende Feld gleichmäßig über die Saite verteilt ist, weil sonst verschieden große Ablenkungskräfte an den einzelnen Elementen der Saite angreifen, so daß diese nicht als einheitliches Ganzes schwingt, sondern eine unregelmäßig gebuchtete Schwingungsform erheilt. Mit Rücksicht hierauf muß man den Isompensierungsmagneten verhältnismäßig weit von der Saite anbringen, wodurch die Abmessungen des Apparates beträchtlich vergrößert werden. When using a flexible string as a current conductor must also it must be ensured that the compensating field is evenly distributed over the string is because otherwise the forces of distraction on the individual elements of the Attack the string so that it does not vibrate as a unified whole, but as one irregularly booked waveform heals. With that in mind, you have to Place the iscompensation magnets relatively far from the string, so that the Dimensions of the apparatus can be increased considerably.

Die genannten Nachteile der erwähnten bekannten Kompensierungsmeßmethode sollen durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden. Dieselbe ist dadurch gekennzeichnet, daß der eingespannte schwingfähige Stromleiter eine Stromschleife bildet, die vorzugsweise als steife Drehspule ausgebildet ist. Die Drehachse der Spule wird senkrecht auf die zu messende Erdfeldkomponente und die Windungsebene der Spule dieser Komponente parallel eingestellt. Die Anordnung ist dann fast gänzlich unempfindlich gegenüber den nicht zu messenden Komponenten des Erdfeldes. Wichtig ist auch, daß das Kompensationsfeld gar nicht gleichmäßig zu sein braucht, weil nur das gesamte über den ganzen Umfang der Spule integrierte Drehmoment des Hilfsfeldes für die Koinpensie rung maßgebend ist. WIan kann also den Komp ensierungsmagneten beliebig nahe an die Spule heranbringen und denselben sogar innerhalb der Spule verlegen. The mentioned disadvantages of the known compensation measuring method mentioned are intended to be eliminated by the present invention. It is characterized by that the clamped vibratory current conductor forms a current loop, which is preferably is designed as a rigid rotating coil. The axis of rotation of the coil is perpendicular to the earth field component to be measured and the winding plane of the coil of this component set in parallel. The arrangement is then almost entirely insensitive to this the components of the earth's field that cannot be measured. It is also important that the compensation field does not need to be even at all, because only the whole over the whole circumference The coil integrated torque of the auxiliary field is decisive for the co-compensation is. WIan can therefore bring the compensation magnet as close as desired to the coil and even lay it inside the spool.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die heiliegende Zeichnung hingewiesen, in der die Fig. I und 2 schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen veransehaulichen. For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the healing drawing pointed out, in which Figs. I and 2 schematically two different embodiments visualize.

Tn Fig. I ist die Spule zwischen den gegenüber dem Gehäuse isolierten Aufhängehändern 2 eingespannt, welche durch ihre Richtung die Drehachse der Spule definieren nnl zugleich auch die Stromzufuhr voll der NÄechselstroniquelle 3 vermitteln. In dem in Fig. I dargestellten Beispiel sind zwei Kompensationsmagnete 4 vorgesehe-n. Alaun hat sich die Lage der Figurenebene als lotrecht zu denken. wenn die gestrichelte Linie - lotrecht steht, so mißt die Anordnung die Vertikalkomponente Z. Denkt man sich die Figur um 90 in der Zeichenebene gel echt und diese so eingestellt, daß die Linie 4-4 horizontal gerichtet ist und in der magneti schen Nordsüdriditung verläuft, so mißt die Anordnung die Horizontalkomponente Ii, Fig. 2 zeigt eine Ausführungsforni bei der die Stromschleife aus zwei parallelen Drähten 7 besteht, die zwischen isolierten Blöcken eingespannt und an einem Ende leitend miteinander verbunden sind. Die entgegengesetzten Enden der Drähte sind je für sich befestigt und mit der Wechselstromquelle 3 verbunden. Ungefähr an der Mitte trägt das Drahtsystem einen Zeiger 6 oder einen Spiegel. Tn Fig. I is the coil between the insulated from the housing Hanger 2 clamped, which by their direction the axis of rotation of the coil define nnl at the same time also convey the power supply fully to the NÄ Wechselstroniquelle 3. In the example shown in FIG. I, two compensation magnets 4 are provided. Alaun has to think of the position of the figure level as perpendicular. if the dashed Line - stands perpendicular, the arrangement measures the vertical component Z. One thinks the figure is real by 90 in the plane of the drawing and this is set in such a way that the line 4-4 is directed horizontally and in the Magneti rule Nordsüdriditung runs, the arrangement measures the horizontal component Ii, Fig. 2 shows an embodiment in which the current loop consists of two parallel wires 7 which are insulated between Blocks are clamped and conductively connected to one another at one end. The opposite The ends of the wires are each fastened individually and connected to the alternating current source 3. Approximately in the middle, the wire system carries a pointer 6 or a mirror.

Die beiden Drähte werden offenbar in entgegengesetzten Richtungen durch den Strom durchflossen. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung üben die nicht zu messenden Feldkomponenten einen verhältnismäßig kleinen Einfluß aus, weil deren Einflüsse auf die beiden Drähte der Schleife entgegengesetzte Vorzeichen besitzen und sich in bezug auf das Drehmoment gegenseitig aufheben. Die Drähte 7 können ziemlich stark gespannt wer den, weil eine mikroskopische Ablesung an der Spitze 6 erfolgen kann, wodurch eine beträchtliche Vergrößerung des Aussehlages und eine entsprechend große Empfindlichkeit erzielt wird.The two wires appear to be in opposite directions traversed by the current. Practice with this embodiment of the invention as well the field components not to be measured have a relatively small influence, because their influences on the two wires of the loop have opposite signs and cancel each other out in terms of torque. The wires 7 can be stretched quite a bit because a microscopic reading on the Tip 6 can be done, whereby a considerable increase in the reading and a correspondingly high sensitivity is achieved.

Bei der Messung braucht man sich nicht um den Nullpunkt des belveglichen AIeB-organs zu kümmern, weil es sich nur um eine Beobachtung der durch die Stromschwankungen verursachten Lageänderungen handelt. When measuring, you do not need to worry about the zero point of the measured value AIeB organs need to be taken care of, because it is only an observation of the current fluctuations caused changes in the situation.

Wenn die Kompensierung mittels eines Dauermagneten ausgeführt wird, kann dieser in einem gegen Wärme schützenden Behälter, z. B. in einer Thermosflasche mit Eis, angebracht und so dem Einfluß von äußeren Temperaturschwankungen entzogen werden.If the compensation is carried out by means of a permanent magnet, can this in a container protecting against heat, z. Am a thermos flask with ice, and so the influence of external temperature fluctuations be withdrawn.

Die Beobachtung des AusschIages kann nach irgendeiner beliebigen direkten oder indirekten Methode geschehen. Man kann auch die Ablesevorrichtung mit einem photographischen Registrierapparat kombinieren. The observation of the deflection can after any arbitrary direct or indirect method. You can also use the reading device combine with a photographic recorder.

Es ist auch möglich, und zwar insbesondere, wenn man mit vollständiger Kompensierung der nicht zu messenden Feldkomponente arbeitet, den Ausschlag bzv. das Verschwinden desselben akustisch mittels einer telephonischen Vorrichtung zu beobachten, die entweder eine durch den Stromleiter beeinflußte, direkt schaliemittierende Membran sein kann oder aus einem durch den Stromleiter betätigten Mikrophon besteht, dessen Stromschwankungen gegebenenfalls nach Verstär kung einem telephonischen Hörer zugeführt werden. . Die letztgenannte Anordnung mit Mikrophon und Verstärkung kann natürlich auch mit einer optischen Ablesung der verstärkten Stromschwankungen in einem der Hörer ersetzenden anderen Instrument kombiniert werden. It is also possible, especially if you are complete with it Compensation of the field component not to be measured works, the deflection resp. the disappearance of the same acoustically by means of a telephone device observe either a directly shell-emitting one influenced by the current conductor Can be a membrane or consists of a microphone activated by the conductor, its current fluctuations, if necessary after amplification of a telephone receiver are fed. . The latter arrangement with microphone and amplification can of course with an optical reading of the increased current fluctuations in be combined with another instrument replacing the listener.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Messen einer Komponente des erdmagnetischen Feldes, bestehend aus einem sehwingfähig eingespannten Stromleiter, der von einem durch eine Stromquelle erregten Wechselstrom durchflossen ist und dessen durch die zu messende Komponente deS Erdfeldes erzeugte Schwingungen mittels eines magnetischen Kompensationsfeldes, permanente Magnete oder/und Gleichstromsolenoide, zum Verschwinden gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der eingespannte schwingfähige Stromleiter eine Stromschleife bildet. PATENT CLAIM: Device for measuring a component of the terrestrial magnetic field Field, consisting of a visibly clamped current conductor, which is of a through a current source excited alternating current flows through and through which component of the earth's field to be measured generated vibrations by means of a magnetic Compensation field, permanent magnets and / or DC solenoids, to disappear are brought, characterized in that the clamped oscillatable current conductor forms a current loop.