DE862274C

DE862274C - Device for pulsed operation of electromagnets, in particular magnetostriction oscillators for generating sound pulses

Info

Publication number: DE862274C
Application number: DEA2127D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Kietz
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1942-02-08
Filing date: 1942-02-08
Publication date: 1953-01-08

Description

Vorrichtung zurr Impulsbetrieb von Elektromagneten, insbesondere von Magnetostriktionsschwingern zur Erzeugung von Schallimpulsen Es ist bekannt, zum Senden und Empfangen von Schallwellen dienende Magnetostriktionsschwinger zu polarisieren. Beim Senden wendet man im allgemeinen eine Dauerpolarisation an; beim Empfang dagegen ist eine Dauerpolarisation nicht notwendig, weil hierfür im allgemeinen die Remanenz ausreicht. Werden jedoch ein und dieselben Schwinger sowohl zum Aussenden als auch zum Empfangen von Schallwellen benutzt, so besteht die Gefahr, daß die nach Betrieb als Sender verbleibende Remanenz zum Empfang nicht ausreicht, weil der erregende Wechselstrom das Magnetfeld der Dauerpolarisation zeitweise und periodisch stark schwächt. Um dies zu vermeiden, kann man bei Impulserregung des Schwingers gleichzeitig mit dem erregenden Wechselstrom einen stark überwiegenden Gleichstrom durch die Erregerwicklung des Schwingers schicken, indem die Erregerwicklung kurz vor dem Einsatz des Erregerimpulses mit einer Gleich-Spannungsquelle verbunden und. kurz nach dem Abklingen des Impulswechselstromes von dem Schwinger abgeschaltet wird. Dieses Verfahren ist jedoch unvorteilhaft, da es zum Polarisieren eine besondere, verhältnismäßig große Gleichspannungsquelle erfordert.Device for pulse operation of electromagnets, in particular of Magnetostriction oscillators for generating sound pulses It is known for Sending and receiving of sound waves serving to polarize magnetostriction oscillators. When transmitting, a permanent polarization is generally used; when receiving against it a permanent polarization is not necessary, because this is generally the remanence sufficient. However, one and the same transducer both for emitting and used to receive sound waves, there is a risk that the after operation Remanence remaining as a transmitter is insufficient for reception because the exciting Alternating current the magnetic field of permanent polarization at times and periodically strong weakens. In order to avoid this, the oscillator can be pulsed at the same time with the exciting alternating current a strongly predominant direct current through the Send the excitation winding to the transducer by pulling the excitation winding just before the Use of the excitation pulse connected to a DC voltage source and. short is switched off by the oscillator after the impulse alternating current has decayed. However, this method is disadvantageous because it requires a special, requires a relatively large DC voltage source.

Erfindungsgemäß läßt sich die notwendige Remanenz mit wesentlich einfacheren Mitteln dadurch aufrechterhalten, daß dem erregenden Wechselstrom ein aperiodisch abklingender, polarisierender Strom überlagert wird bzw. nachfolgt, der so stark ist, dafl er den entmagnetisierenden Wechselstrom überwiegt. Ein derartiger polarisierender Strom läßt sich ohne eine besonders große Gleichspannungsquelle beispielsweise dadurch erzielen, daß ein aperiodisch abklingender Entladestrom eines Hilfskondensators benutzt wird. Dieser Hilfskondensator kann jeweils durch eine Gleichspannungsquelle verhältnismäßig geringer Leistung wieder aufgeladen werden.According to the invention, the necessary remanence can be achieved with significantly simpler ones Means maintained by the exciting alternating current a aperiodically decaying, polarizing current is superimposed or follows, which is so strong that it outweighs the demagnetizing alternating current. One of those polarizing current can be used without a particularly large DC voltage source for example, achieve that an aperiodically decaying discharge current of a Auxiliary capacitor is used. This auxiliary capacitor can each by a DC voltage source can be recharged with relatively low power.

Die Verwendung eines Hilfskondensators zur Erzeugung des polarisierenden Stromes ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zur Erregung des Schwingers als Sender der Entladestrom eines Kondensators benutzt wird. Man kann dann sowohl den zur Erregung dienenden Stoßkondensator als auch den den Polarisationsstrom liefernden Hilfskondensator von der gleichen Spannungsquelle aufladen.The use of an auxiliary capacitor to generate the polarizing Current is particularly advantageous when used to excite the oscillator Transmitter the discharge current of a capacitor is used. You can then use both the The surge capacitor serving for excitation as well as the one supplying the polarization current Charge the auxiliary capacitor from the same voltage source.

Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.The invention is illustrated using an exemplary embodiment.

Abb. i zeigt ein schematisches Schaltbild der neuen Vorrichtung, -Abb. z .Schaukurven zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. i.Fig. I shows a schematic circuit diagram of the new device, -Fig. z. Viewing curves to illustrate the mode of operation of the circuit according to Fig. i.

Ein Magnetostriktionsschwinger i wird durch Anlegen eines von einer Gleichspannungsquelle 2 über Widerstände 3, 4 aufgeladenen Kondensators 5 bei Schließen eines Schalters 6 zum Schwingen erregt. Der hierbei über die Wicklung des Schwingers i fließende Erregerstrom ist in Abb. 2 durch die Kurve 7 veranschaulicht. Er besteht aus einem schnell abklingenden Wechselstrom. Der Schwinger i wird durch die erste Halbwelle a dieser Schwingung stoßartig zum Schwingen erregt. Durch die zweite Halbwelle b würde, wenn man sie zur Auswirkung kommen ließe, die Remanenz des Schwingers, die besonders dann wichtig ist, wenn der Schwinger anschließend als Empfänger benutzt werden soll, ganz oder teilweise vernichtet.A magnetostriction oscillator i is created by applying one of a DC voltage source 2 via resistors 3, 4 charged capacitor 5 when closing a switch 6 excited to vibrate. The one here about the winding of the transducer i flowing excitation current is illustrated in Fig. 2 by curve 7. He persists from a rapidly decaying alternating current. The transducer i is through the first Half-wave a of this oscillation is suddenly excited to oscillate. Through the second half-wave b would, if they were allowed to take effect, the remanence of the oscillator, which is particularly important when the transducer is then used as a receiver is to be destroyed in whole or in part.

Um trotz dieser entpolarisierenden Wirkung des Erregerstromes 7 die Remanenz des Schwingers i aufrechtzuerhalten, ist bei der dargestellten Schaltung zusätzlich zu . dem Stoßkondensator 5 ein Hilfskondensator 8 vorgesehen, der ebenfalls von der Spannungsquelle 2 über den Widerstand 3 aufgeladen wird, sich aber im Gegensatz zum Stoßkondensator 5 _ infolge Zwischenschaltung des Widerstandes q. verhältnismäßig langsam über den Schwinger z entlädt. Der Entladestrom des Kondensators 8 ist in Abb. 2 durch die Kurve 9 veranschaulicht. Wie daraus ersichtlich, entlädt sich der Kondensator 8 nicht wie der =Stoßkondensator 5 periodisch, sondern ruft einen aperiodisch abklingenden Strom im Schwinger i hervor; der die entpolarisierende Wirkung des Wechselstromes aufhebt.- Die punktierte Kurve i o zeigt den resultierenden, durch Überlagerung der beiden Entladeströme 7 und 9 durch die Wicklung des Senders i fließenden Strom, der an keiner Stelle negative Werte annimmt und infolgedessen eine entmagnetisierende Wirkung nicht hervorrufen kann.In order to maintain the remanence of the oscillator i in spite of this depolarizing effect of the excitation current 7, in the circuit shown, in addition to. the surge capacitor 5 an auxiliary capacitor 8 is provided, which is also charged from the voltage source 2 via the resistor 3, but in contrast to the surge capacitor 5 _ due to the interposition of the resistor q. discharges relatively slowly via the transducer z. The discharge current of the capacitor 8 is illustrated in FIG. 2 by curve 9. As can be seen from this, the capacitor 8 does not discharge periodically like the = surge capacitor 5, but causes an aperiodically decaying current in the oscillator i; which cancels the depolarizing effect of the alternating current.- The dotted curve io shows the resulting current flowing through the winding of the transmitter i due to the superposition of the two discharge currents 7 and 9 , which does not assume negative values at any point and consequently cannot cause a demagnetizing effect.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. So. kann die Erfindung sinngemäß dann Anwendung finden, wenn der Schwinger nicht durch den Entladestrom eines- Stoßkondensators, sondern durch einen - Impulsgenerator betrieben wird. In diesem Fall kann der Polarisationsstrom gleichzeitig ausgenutzt werden, damit der Abfall der Wechselstromamplitude, der im allgemeinen mit einer Impulserregung, verbunden ist, in seiner Wirkung auf den Schwinger kompensiert wird. Das wird dadurch erreicht, daß man durch geeignete Mittel, z. B. Einschaltung von Induktivitäten, dem Polarisationsstrom einen solchen Anstieg gibt, daß die Abnahme des Erregerwechselstromes durch den infolge Zunahme der Polarisation verbesserten Wirkungsgrad der elektroakustischen Umsetzung schallmäßig wieder aufgehoben wird. An Stelle eines Kondensators läßt sich zur Erzeugung des Polarisationsstromes auch die Speicherwirkung einer. Drossel verwenden.Of course, the invention is not limited to the example shown, on the contrary, various modifications and other designs are still possible. So. The invention can be used accordingly if the oscillator does not go through the discharge current of a surge capacitor, but rather through a pulse generator is operated. In this case, the polarization current can be used at the same time be so that the drop in the alternating current amplitude, which is generally associated with a Impulse excitation, is connected, is compensated in its effect on the oscillator. This is achieved by suitable means, e.g. B. Activation of Inductors, the polarization current gives such an increase that the decrease the excitation alternating current is improved by the increase in polarization The efficiency of the electroacoustic implementation is canceled again in terms of sound. Instead of a capacitor, it is also possible to generate the polarization current the storage effect of a. Use throttle.

Ferner ist nicht notwendig, daß der polarisierende Strom gleichzeitig mit- dem erregenden Impuls einsetzt. Vielmehr kann der polarisierende Strom auch dem erregenden Wechselstrom in gewissem Zeitabstand nachfolgen. Dabei ist es jedoch zweckmäßig; den polarisierenden Strom so früh einzuschalten, daß er die entmagnetisierende Wirkung der zweiten Halbwelle b des erregenden Wechselstromes aufhebt. Läßt man nämlich die zweite Halbwelle sich auf das Magnetfeld auswirken, so ist, um die gleiche Remanenz wieder zu erzeugen, ein wesentlich größerer polarisierender Strom erforderlich.Furthermore, it is not necessary that the polarizing current be simultaneous begins with the exciting impulse. Rather, the polarizing current can also follow the exciting alternating current at a certain time interval. It is there, however expedient; to switch on the polarizing current so early that it eliminates the demagnetizing Effect of the second half-wave b of the exciting alternating current cancels. One lets namely the second half-wave affect the magnetic field, so is around the same To generate remanence again, a much larger polarizing current is required.

Claims

PATENT CLAIMS. 'i. Device for pulse operation of electromagnets, in particular of magnetostriction oscillators for the generation of sound impulses, characterized in that the exciting alternating current is an aperiodically decaying one polarizing current is superimposed or follows.

2. Device according to claim i, in particular with shock excitation by discharging a capacitor, characterized in that, that the polarization current is an aperiodically decaying discharge current of an auxiliary capacitor is used.

3. Device according to claims i and 2, characterized in that that both the StO'ßkondensator and the auxiliary capacitor supplying the polarization current be charged from the same DC voltage source.