Elektronischer magnetischer FlußmesserElectronic magnetic flux meter
Die Erfindung betrifft elektronische Gerate zur Messung des magnetischen
Flusses, die mit einer die änderung des magnetischen Flusses erfassenden Meßspule
und mit einem Niller-Integrator arbeiten.The invention relates to electronic devices for measuring the magnetic
Flux with a measuring coil that detects the change in the magnetic flux
and work with a Niller integrator.
In einer Meßspule mit der Windungsfläche n.A wird bei einer zeitlichen
änderung des sie durchsetzenden Flusses # eine elektrische Spannung induziert:
Die Meßspule M ist an einen ililler-Integrator angeschlossen, der als Integrierverstarker
mit hohem Verstärkungsfaktor mit einem Kondensator C zwischen seinem Ausgang und
dem invertierendem Eingang S und mit einem Integrierwiderstand R zwischen den Summenpunkt
S und der lepjspule yeschaltet ist (Fig.1). Die zeitliche Änderung # # des Flusses
durch die Meßspule vom Zeitpunkt t=O bis t=t erzeugt am Ausgang des Integrierverstarkers
eine Spannungsänderung
Darin ist
eine die Empfindlichkeit der Meßschaltung kennzeichnende Grösse. Sie wird im folgenden
als Meßkonstante bezeichnet.In a measuring coil with the winding area nA, an electrical voltage is induced when the flux # which passes through it changes over time: The measuring coil M is connected to a ililler integrator, which is connected as an integrating amplifier with a high gain factor with a capacitor C between its output and the inverting input S and with an integrating resistor R between the summation point S and the lepjspule (Fig.1). The time change # # of the flow through the measuring coil from time t = 0 to t = t generates a voltage change at the output of the integrating amplifier In it is a quantity characterizing the sensitivity of the measuring circuit. It is referred to below as the measurement constant.
Bekannte elektronische Fluxmeter besitzen einen festen Integrierwiderstand
R, der zum Beispiel 104 Ohm beträgt. Dieser liegt mit dem Meßspulenwiderstand R5
in Serie, sodass die sich ergebende Meßkonstante k wird:
Um eine hohe Empfindlichkeit der Meßanordnung zu erreichen, werden Meßspulen mit
großer Uindungsflache n.A verwendet, die meistens eine geringe Dicke aufweisen,
oft flexibel sein sollen und daher aus dünnem Draht gewickelt werden, z.B. mit 0,02
- 0,06 mm Durchmesser Kupfer-Lackdraht. Sie haben dann aber einen verhältnismässig
hohen elektrischen Widerstand R5, der den Wert der Meßkonstanten k herabsetzt. Für
R = R betragt er Zm.nur die Hälfte des Wertes, der vorliegt, en
Ein weiterer Grund für die Verwendung von Meßspulen aus möglichst dünnen Draht
und
mit daher hohem Widerstand ist die bessere räumliche Auflösung oder Erfassung eines
inhomogen Magnetfeldes, z.B. bei der ilessung mit Potential spulen (nach der Offenlegungsschrift
21 15 057).Known electronic flux meters have a fixed integrating resistance R, which is 104 ohms, for example. This is in series with the measuring coil resistance R5, so that the resulting measuring constant k is: In order to achieve a high sensitivity of the measuring arrangement, measuring coils with a large Uindungsflache nA are used, which usually have a small thickness, often should be flexible and are therefore wound from thin wire, eg with 0.02-0.06 mm diameter enamelled copper wire . However, they then have a relatively high electrical resistance R5, which reduces the value of the measurement constant k. For R = R it is Zm. Only half of the value that is present, en Another reason for using measuring coils made from the thinnest possible wire and therefore with high resistance is the better spatial resolution or detection of an inhomogeneous magnetic field, for example when measuring with potential coils (according to laid-open specification 21 15 057).
Die Erfindung ermöglicht die Messung magnetischer Flüsse mit hoher
Empfindlichkeit. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Flußrnesser
einen unmittelbar mit dem Summenpunkt S des Integrierverstärkers verbundenen Eingang
zum Anschluß einer oder mehrer Meßspulen besitzt.The invention enables the measurement of magnetic fluxes with high
Sensitivity. It is characterized in that the electronic flow meter
an input connected directly to the summation point S of the integrating amplifier
for connecting one or more measuring coils.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt. Darin
sind: V der Integrierverstarker mit dem Integrierkondensator C und dem damit verbundenen
Eingang 1, an den die tießspule H angeschlossen ist. Ihr anderes Ende ist über 2
mit anderen Eingang des Integrierverstarkers V verbunden. Durch den Fortfall eines
besonderen Integrierwiderstandes R ergibt sich eine grosse Meßkonstante
Erfindungsgemäß wird die Meßkonstante durch einen an den Ausgang 3 von V angeschlossenen,
in Dekaden einstellbaren Verstärker V mit den iliderstanden 4 und dem Wahlschalter
5 sowie mit einem Abschwacher 6 (Vernier) auf einen gewünschten, z.B. ganzzahligen
Wert eingestellt.An embodiment of the invention is shown in FIG. It contains: V the integrating amplifier with the integrating capacitor C and the input 1 connected to it, to which the pulling coil H is connected. Its other end is connected to the other input of the integrating amplifier V via 2. The omission of a special integrating resistor R results in a large measuring constant According to the invention, the measuring constant is set to a desired, eg integer, value by an amplifier V connected to output 3 of V, adjustable in decades, with resistors 4 and selector switch 5 as well as with an attenuator 6 (vernier).
Ein besonuerer Vorteil des erfindungsgemäßen elektronischen Flußmessers
besteht darin, daß an den Eingang 1 mehrere Meßspulen parallel angeschlossen werden
können, wie in Fig.3 dargestellt. So kann erfindungsgemäß eine Meßspule in mehrere
Teilspulen M1, M2 und M3 unterteilt sein, die parallel an die Eingänge 1 und 2 angeschlossen
sind. Bei einer Unterteilung in z.B. m Teilspulen, von denen jede der Widerstand
R5/m und die Windungsfläche n./A/m besitzt, wird die Meßkonstante um den Faktor
m grösser als bei Verwendung nur einer Spule mit dem Widerstand R5 und Windungsfläche
n.A.A particular advantage of the electronic flow meter of the present invention
consists in that several measuring coils are connected in parallel to input 1
can, as shown in Fig.3. Thus, according to the invention, a measuring coil can be divided into several
Sub-coils M1, M2 and M3 can be subdivided, which are connected in parallel to inputs 1 and 2
are. In the case of a subdivision into e.g. m sub-coils, each of which is the resistor
R5 / m and the coil area n./A/m, the measuring constant is increased by the factor
m larger than when using only one coil with resistance R5 and winding area
n / A.
Die Teilspulen können erfindungsgemäß auch wie in Fig. 4 dargestellt,
mit Abgleichwiderständen (R1, R2, und R3) in Serie liegen.According to the invention, the sub-coils can also be used as shown in FIG.
with balancing resistors (R1, R2, and R3) are in series.
In der Tabelle 1 sind die Meßkonstanten für 4 verschiedene Schaltungsmöglichkeiten
bei Verwendung von m = 2 Meßspulen angegeben und für R = 1000U Ohm und P = 1000
Ohm gerechnet: 5 Die Meßkonstante k1 für einen bekannten Integrator mit dem Integrierwiderstand
R und zwei in Serie geschalteten Meßspulen mit den Widerstanden R5 und den Windungsflachen
n.A. ist:
k1 = 2.N.A.(R+2R5) Für zwei parallel geschaltete Spulen
ergibt sich: k = n.A/(R+R /2) 2 5 bei direktem Anschluß an den erfindungsgemäß zuganglichen
Summenpunkt S ist dagegen bei Serienschaltung: k = 2.n.A/2R = n.A/R 3 5 5 und bei
Parallel schaltung: k = n.A/ = 2.n.A/R 4 s Für die Werte R5 = 1000 Ohm und R = 10
000 Ohm sind die Meßkonstanten in der Tabelle angegeben.Table 1 shows the measurement constants for 4 different circuit options
given when using m = 2 measuring coils and for R = 1000U Ohm and P = 1000
Ohm calculated: 5 The measuring constant k1 for a known integrator with the integrating resistor
R and two measuring coils connected in series with the resistors R5 and the winding surfaces
n / A. is:
k1 = 2.N.A. (R + 2R5) For two coils connected in parallel
the result is: k = n.A / (R + R / 2) 2 5 with a direct connection to the one accessible according to the invention
On the other hand, summation point S is in series connection: k = 2.n.A / 2R = n.A / R 3 5 5 and at
Parallel connection: k = n.A / = 2.n.A / R 4 s For the values R5 = 1000 Ohm and R = 10
000 Ohm, the measurement constants are given in the table.
Es ist ersichtlich, daD der erfindungsgemäße Integrator mit direktem
Anschluss der Meßspulen an den Summenpunkt S eine mehrfach höhere Meßkonstante (k
oder 3 k ) aufweist als bei dem bekannten Anschluss an einen festen Integrierwiderstand
4 R, z.B. k una k 1 2
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TABELLE 1It can be seen that the integrator according to the invention with direct connection of the measuring coils to the sum point S has a measuring constant (k or 3 k) several times higher than with the known connection to a fixed integrating resistor 4 R, e.g. k una k 1 2 empty side TABLE 1