DE734096C

DE734096C - Anordnung zur Messung der Intensitaet magnetischer Gleichfelder, insbesondere des Erdfeldes

Info

Publication number: DE734096C
Application number: DEH162330D
Authority: DE
Inventors: Karl Baer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-05-25
Filing date: 1940-05-25
Publication date: 1943-04-08

Description

Anordnung zur Messung der Intensität magnetischer Gleichfelder, insbesondere des Erdfeldes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Intensität ausgedehnter magnetischer Gleichfelder, insbesondere des Erdfeldes, mittels mit gleichförmiger Gesehwindigkeit umlaufender Spulen.
Bei den bekannten Anordnungen dieser Art wird eine Spule oder es werden zwei Spulen mit gleichgerichteten Umlaufachsen in dem zu messenden magnetischen Gleichfeld mit gleichförmiger Geschwindigkeit gedreht und die in den Spulen durch Schnitt der Feldlinien erzeugten Wrechselströme einem bzw. je einem Anzeigeinstrument zugeführt. Der Anschlag jedes Instrumentes ist abhängig von der Lage der zugehörigen Spule zu den Feldlinien. Um vergleichbare Meßergebnisse zu erhalten, wird entweder die Lage der Spule so lange verändert, bis der Ausschlag am größten ist, was besonders nachteilig ist, wenn die Richtung der Feldlinien unbekannt ist bzw. erst bestimmt werden muß, oder es ist die Anordnung zweier Paare von Kompensationsspulen erforderlich, welche die gleichzeitige getrennte Messung der Horizontat- oder Vertikalkomponente des Erdfeldes ermöglichen.
Es ist an sich bei der Messung von magnetischen Wechselfeldern bekannt, drei aufeinander senkrecht stehende und miteinander fest verbundene Maß spulen zu verwenden, die jede mit je einem beweglichen System eines Anzeigeinstrumentes (Additionsd-namometer) mit quadratischer Charakteristik verbunden werden. Infolge gleichzeitiger Quarz drierung und Summierung zeigt das Instrument den Vektor der magnetischen Feldstärke im Meßpunkt an. Die Anordnung hat den nachteil, daß ein besonderes Wechselstrominstrument mit drei Systemen und geringer Empfindlichkeit gegenüber Gleich stromsystemen verwendet wird.
Es ist auch bereits bei der Messung von Wechselfeldern vorgeschlagen worden, die in den drei Meßspulen erzeugten Wechselspan nungen in Joulesche Wärme umzusetzen, die bekanntlich mit dem quadrat der Stromstärke wächst, und die RVärmewirkung zu addieren. Die Anzeige kann unmittelbar in einem dreikreisigen Hitzdrahtinstrument oder über Thermoelemente in drei Gleichstrominstinmenten erfolgen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Messung der Intensität von magnetischen Gleichfeldern mit Hilfe von mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Spulen auf einfachste Weise dadurch erreicht, daß die in drei Dreh spulen mit gegeneinander um 90° versetzten Achsen induzierten Wechselspannungen einzeln quadratisch gleidlgerichtet werden, daß die gleichgerichteten Spannungen je einem Widerstand zugeführt und diese Widerstände in Hintereinanderschaltung an dasselbe Anzeigeinstrument gelegt sind. Die angezeigte Spannung gibt dann die Stärke des magnetischen Gleichfeldes unabhängig von der Richtung des Feldes an.
Die Anordnung hat den Vorteil, daß nur ein Anzeigesystem notwendig ist. Die Anzeige kann unmittelbar durch ein Gleichstrominstrument erfolgen, das gegenüber Wechselstrominstrumenten den Vorteil größerer Empfindlichkeit hat. Dies ist besonders wichtig, weil die zu messenden Feldstärken meist sehr klein sind.
Die quadratische Gleichrichtung wird zweckmäßig durch Trockengleichrichter, insbesondere IR:upferoxardulgleichrichter, bewirlit, die in einem gewissen Bereich ihrer Charakteristik nicht eine lineare, sondern eine quadrastische Abhängigkeit besitzen.
Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen erläutert werden, die schematisch den Aufbau und die Schaltung des Meßgerätes zeigen.
In der Abb. I stellen A, B und C die drei Drehspulen dar, deren Achsen 1 senkrecht aufeinanderstehen. Die Drehspulen bestehen aus einem kugelförmigen Isolationskörper 2, auf dem die eigentliche Wicklung 3 parallel zur Drehachse I aufgebracht ist. Die Enden der Wicklungen sind zu den Schleifringen 4 geführt, von denen der induzierte Wechselstrom über die Bürsten 5 abgenommen wird.
Die Achsen 1 der Drehspulen sind in den Lagerböcken 6 gelagert, die auf das Gehäuse 7 aufgeschraubt sind. Die Drehspulen A, B und C werden durch den MotorS über die Achsen I gleichförmig mit großer Geschwindigkeit angetrieben.
Gemäß3 Abb. I ist die Anordnung so getroffen, daß der Motor 8 die Drehspule C unmittelbar antreibt, während die Dreh spulen 24 und B über ein in dem Gehäuse 7 untergebrachtes Getriebe angetrieben werden. Die Entfernung des Motors 8 von den Drehspulen nuß so groß bzw. der Motor so abgeschirmt sein, daß keine Beeinflussung der Spulen durch den Motor möglich ist. Die Abmessungen des Gerätes müssen natürlich klein im Verhältnis zu den zu messenden Feldern sein, damit das Feld im Bereich der Drehspulen Ä. B und C homogen ist. Lagerböcke, Gehäuse, Getriebe, Drehkörper, Achsen usw. bestehen zwedmäßig aus Leichtmetall bzw.
Preßstoff.
In der Abb. 2 werden die in den einzelnen Drehspulen A B und C induzierten Wechsdströme in den Rupferoxydulgleichrichtern G quadratisch gleichgerichtet, deren Anwendung bei Erdinduktorkompassen an sich be kannt ist. Die gleichgerichteten Spannungen werden den Widerständen R zugeführt. Außer den Widerständen R sind Widerstände W vorgesehen, die zum gegenseitigen Abgleich der drei Stromkreise dienen.
Die Widerstände R sind hintereinandergeschaltet, so daß sich die von den einzelnen Drehspulen herrührenden gleichgerichteten Spannungen addieren. In Reihe mit den Widerständen R liegt das Anzeigeinstrument Z das dann die Summe der Quadrate der einzelnen in den Drehspulen erzeugten Spannungen anzeige.
Infolge der gegeneinander um go0 versetzten Anordnung der drei Drehspulen zueinander und der quadratischen Gleichrichtung der induzierten Wechselströme ist die angezeigte Spannung unabhängig von der Lage des Meßgerätes und somit der Lage der einzelnen Spulen zu der Richtung des Feldes und allein abhängig von der Stärke des Feldes.
Dies soll an Hand einiger Grenzfälle dargelegt werden. Verlaufen beispielsweise die Feldlinien in Richtung einer Spulenachse, so ist die induzierte Spannung in dieser Spule am kleinsten und in den beiden übrigen Spulen am größten. Die Spannung in der einen Spule sei o, die in den übrigen beiden 1, so daß sich die Gesamtspannung 2 ergibt.
Treffern die Feldlinien von der Stärke I auf zwei Spulen unter einem Winkel von 450, so ist das Quadrat jeder Spannung in beiden Spulen 0,5 und die Spannung in der dritten Spule I so daß sich als Summe der Quadrate aller Spannungen wiederum 2 ergibt. Das gleiche Ergebnis läßt sich auch ohne weiteres für andere Winkel errechnen, wenn die Feldlinien parallel zu der Ebene gerichtet sind, die durch zwei Spulenachsen gebildet wird.
Bildet die Richtung des Feldes mit den drei Spulenachsen gleiche Winkel, so sind die drei induzierten Spannungen einander gleich und, wie sich leicht errechnen läßt, die Summe der Quadrate dieser Spannungen wieder 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Messung der Intensität magnetischer Gleichfelder, insbesondere des Erdfeldes, mittels mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufender Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß die in drei Drehspulen mit gegeneinander um go0 versetzten Umlaufachsen induzierten Wechselspannungen einzeln quadratisch gleichgerichtet werden, daß die gleichgerichteten Spannungen je einem Widerstand (R) zugeführt und diese Widerstände in Hintereinanderschal tung an dasselbe Anzeigeinstrument (Z) gelegt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtung durch Kupferoxydnlgleichrichter erfolgt.