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Magnetische Feldwaage
Die Erfindung betrifft ein Magnetomcter, insbesondere
eine magnetische Feldwaage, bei welcher das Maguetsystem von horizontalen Torsionsfäden
(Drähten, Bändern usw.) getragen wird und die Fadentorsion als Meßnormale verwendet
wird.
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Bei derartigen Fadenwaagen kompensiert man die am Magnetsystem wirksamen
Kräfte des erdmagnetischen Feldes mit Hilfe der Torsion ganz (Nullmethode) oder
teilweise, wobei dann die für die Kompensation erforderliche Fadentordierung ein
Maß für diese Feldintensität ist. Mittels besonderer Anzeigemittel, z. B. mittels
eines Autokollimationsfernrohres, kontrolliert man hierbei die Einstellung des Magnetsystems
(Nullmethode) bzw. liest man den Einstellwert ah (teilweise Nompensation).
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Die Erfindung schlägt vor, diese Anzeigemittel so tisziIlilden, daß
mit dem gleichen vorhandenen Magnetsystem wahlweise die Vertikalintensität oder
die Horizontalintensität gemessen werden kann.
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Hierbei wird das Magnetsystem durch entsprechende Fadentordierung
in die jeweilige Meßlage gebracht, d. h. also bei beabsichtigter Messung der Horizontalintensität
mit seiner Magnetachse in die Vertikallage bzw. zur Messung der Vertikalintensität
in die Horizontallage.
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Für die Ausbildung der Anzeigemittel für die Magnetsystemstellung
gibt es zahlreiche Lösungen: Ist normalerweise ein senkrecht angeordnetes Autokollimationsfernrohr
für die Ablesung der Einstellung des einen Autokollimationsspiegel tragenden Magnetsystems
vorgesehen, so kann beispielsweise ein zweites gleichartiges, auf das System gerichtetes
Fernrohr in der durch die Torsionsachse gelegten Horizontalebene fest angeordnet
sein. Statt dessen kann man aber
auch das 1 bereits vorhandene Fernrohr
um die Torsio lsachse schwenkbar machen.
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Mit einem einzigen Fernrohr kommt man abe auch dann aus, wenn man
beispielsweise am Mag. letsystem einen zweiten, um go" versetzten Spiegel vorsieht.
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Das Fernrohr kann dann wie bisher fest angeordnet bleiben.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung dient der am Magnetsystem sitzende
Spiegel nur als Umlenkspiegel, während als Autokollimationsspiegel zwei wahlweise
benutzbare gerätefeste Spiegel vorgesehen sind, welche spiegelbildlich zum Systemspiegel
angeordnet sind. Hierbei ist beispielsweise der am Magnetsystem sitzende Umlenkspiegel
um 45 zur magnetischen Achse des Systems geneigt.
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Dieser Erfindungsvorschlag bietet den Vorteil, daß man mit einem
einzigen Spiegel am Magnetsystem auskommt. Dies ist deshalb wichtig, weil man anstrebt,
das Gesamtmagnetsystem (Magnete, Spiegel, Halterung usw.) in bezug auf die Drehachse
nach allen drei Raumkoordinaten auszuwuchten und man zu diesem Zweck von vornherein
davon ausgeht, alle diese Teile des Magnetsystems weitestgehend rotationssymmetrisch
zu machen, derart, daß die Sysnmetrieachse des Systems mit seiner Drehachse zusammenfällt.
Aus diesem Grunde ist es auch angebracht, die für das geschilderte Auswuchten des
Gesamtsystems nie ganz entbehrlichen Abstimmittel (Spindeln mit Laufgetrieben usw.)
so zu wählen, daß zu beiden Seiten des Systems je ein derartiges Abstimmittel angeordnet
ist, von denen das eine nur in Richtung der magnetischen Achse und das zweite nur
senkrecht dazu wirksam ist.
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Für den Fall, daß man die Vertikal- bzw. Horizontalintensität jeweils
in zwei (um 180") verschiedenen Lagen zu bestimmen wünscht, können die Magnetsystemspiegel
in den geschilderten Fällen in weiterer Ausbildung der Erfindung zusätzlich eine
um I80 versetzte spiegelnde Fläche besitzen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß der Haupterfindungsgedanke sich natürlich
nicht auf die besondere Ausbildung von vorgesehenen, rein optischen Anzeigemitteln
für die Stellung des Magnetsystems beschränkt; er kann beispielsweise sinngemäß
auch dann Anwendung finden, wenn die Anzeigemittel photoelektrischer Natur sind.
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Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. I und 2 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in schematisierter Darstellung.
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Mit I und 2 sind die um die Achse A-A drehbaren Torsionsköpfe einer
Fadenwaage bezeichnet. In den Kopfteilen dieser hohlen Torsionsköpfe sind die Enden
zweier Torsionsfäden (Drähte, Bänder usw.) 3 und 4 befestigt, die, im wesentlichen
horizontal verlaufend, ein Magnetsystem 5 tragen, mit dem wahlweise die Vertikal-
oder Horizontalintensität gemessen wird. Das System besteht aus zwei Scheibenmagneten,
zwischen denen ein Spiegel 6 angeordnet ist. Über dem System sitzt fest ein Autokollimatiorlsferllrohr
7.
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In Verbindung mit den wahlweise benutzbaren gerätefesten Autokollimationsspiegeln
8, 9 (vgl. Abb. 2), welche spiegelbildlich zum Systemumlenkspiegel 6 angeordnet
sind, dient es dazu, die genaue Einstellung des Magnetsystems in die Nullage (Horizontal-
bzw.
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Vertikallage der magnetischen Achse des Systems) zu kontrollieren.
Am System sitzt zu beiden Seiten je ein Einstellmittel 10 bzw. II. Sie dienen dazu,
das Magnetsystem, wie weiter oben beschrieben, ein für allemal auszuwuchten. Diese
Abgleichspinnen sind so gewählt, daß die Spinne II nur in Richtung der magnetischen
Achse des Systems, die Spinne Io dagegen nur senkrecht dazu wirksam ist. Auf den
beiden Torsionsköplen I und 2 sitzen fest zwei Glaskreise 12 und 13. Durch Verdrehen
der Torsionsköpfe wird das Magnetsystem immer in die Normallage (Horizontal- bzw.
Vertikallage) gebracht (Nullmethode).
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Die hierzu erforderliche Tordierung der Fäden, d. h. der Drehwinkel
der Torsionsköpfe, wird an den Teil kreisen abgelesen. Hierzu ist ein nicht vollständig
dargestelltes, mit einem Mikrometer ausgerüstetes, mit den optischen Elementen 14
bis I8 angedeutetes Ablesefernrohr vorgesehen, in dessen Gesichtsfeld die Ablesestellen
beider Kreise abgebildet werden.
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Das vorgesehene Fadenmikrometer des Ferurohres gestattet es, Bruchteile
der Teilkreisintervalle auszumessen. Die Verdrehung der Torsionsköpfe I und 2 in
den Lagern 19 und 20 erfolgt mittels Zahnräder durch ein gemeinsames Triebglied
21. Das Getriebe ist so ausgebildet, daß mit Hilfe des als Rändelknopf ausgeführten
Triebgliedes 21 wahlweise eine Fein-und Grobeinstellung möglich ist. Zu diesem Zweck
sitzen am rechten Torsionskopf 2 zwei Zahnräder 22 und 23 unterschiedlicher Größe,
mit denen wahlweise zwei zugehörige, auf der längs verschiebbaren Antriebsachse
24 sitzende Zahnräder 2j und 26 in Eingriff gebracht werden können. Das Vorgelege
ist so gewählt, daß sich für das Zahnradpaar 26, 23 eine Untersetzung von I0 : I,
für das Zahnradpaar 25, 22 dagegen eine Übersetzung von I I ergibt. In der dargestellten
Lage ist das Zahnradpaar 26, 23 im Eingriff, so daß eine Feinverstellmöglichkeit.des
Torsionskopfes 2 gegeben ist. Wird der auf der Antrlebsachse 24 sitzende Triebkopf
21 nach links verschoben, so kommen die Zahnräder 23, 26 außer, die Zahnräder 22,
25 in Eingriff. Gleichzeitig kuppelt sich die Welle 24 mit einer zweiten im Gerät
gelagerten Welle 27, auf deren linken Ende fest ein Zahnrad 28 sitzt, welches an
einem am Torsionskopf 1 angebrachten Zahnrad 29 kämmt. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen diesen beiden Zahnrädern 28 und 29 ist das gleiche wie das des Zahnradpaares
25, 22, nämlich I : 1.
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Bei eingerücktem Triebkopf 21 ist somit eine Grobverstellmöglichkeit
gegeben, an welcher beide Torsionsköpfe teilnehmen. Die Arretierung des Magnetsystems
erfolgt durch einen von einem nicht weiter dargestellten Exzenter bewegten Schlitten30,
welcher das System mittels eines gabelartigen Teiles 31 in senkrechter Richtung
etwas anhebt und die Magnete gegen eine darüber angeordnete feste Anlage 32 drückt.
Mit 33, 34 sind zwei in das Gerät fest eingebaute Stromspuleri für die galvanische
Skalenwert bestimmung bezeichnet.
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Soll mit dem Gerät die Vertikalintensität gemessen werden, so wird
durch entsprechende Fadentorsion das Magnet system in die bekannte Meßlage gebracht,
bei welcher die magnetische Achse des Systems in der
Horizontalebene
liegt. l)er Systemspiegel 6 nimmt dann die in Abb. 2 stark ausgezogene Lage ein,
wobei der Autokollimationsspiegel 9 zur Wirkung kommt. Die laufende Messung der
Vertikalintensität erfolgt dann in bekannter Weise, d. h. jede Auslenkung des Systems
wird durch eine entsprechende Fadentordierung kompensiert, was mittels des Autokollimationsfernrohres
kontrolliert wird. Die zur Kompensierung erforderliche Fadentordierung, d. h. die
Verdrehung des Torsionskopfes, wird jedesmal mit Hilfe des Ablesefernrohres 14 bis
I8 in den Kreisen abgelesen.
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Soll dazu übergegangen werden, mit dem Gerät laufend die Horizontalintensität
zu messen, so wird zuvor das Magnetsystem durch Fadentordierung, wozu man sich zweckmäßig
des Großantriebes bedient, in die neue Meßlage gebracht, bei welcher die magnetische
Achse des Systems senkrecht verläuft.
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Der Systemspiegel nimmt in diesem Fall die in Abb. 2 gestrichelte
Lage ein, bei welcher er mit dem Autokollimationsspiegel 8 zusammenwirkt.
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Wünscht man im Fall der Horizontal- oder Vertikalintensitätsmessung
jedesmal mit zwei um I800 verschiedcnen Lagen des Magnetsystems zu arbeiten, so
ist nach jeder Messung das System durch Fadentorsion um I80" zu drehen. Der Systemspiegel
6 ist zu diesem Zweck beidseitig verspiegelt, so daß auch für die Durchführung solcher
Messungen kein weiteres optisches Mittel erforderlich wird.