DE1162601B - Magnetostriktiver Dehnungsmesser - Google Patents

Description

• Magnetostriktiver Dehnungsmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Dehnungsmesser, bei dem zur Umwandlung von Längenänderungen in elektrische Größen der sog.
• »umgekehrte Wiedemann-Effekt« ausgenutzt wird.
• Dieser ist mit der Magnetostriktion wesensgleich und besagt, daß beim Strecken, Drücken oder Verdrehen eines längsmagnetisierten Stabes Änderungen der Magnetisierung auftreten. Die bekannten Vorrichtungen, bei welchen dieser Effekt zu Meßzwecken ausgenützt wird, bestehen aus einem ferromagnetischen Torsionsrohr, das zu seiner Längsmagnetisierung von einer toroidalen Erregerspule durchsetzt ist und eine Aufnahmespule trägt, in welcher durch die Anderung des Magnetismus beim Verdrehen des Rohres eine der Torsionskraft proportionale Spannung induziert wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dehnungsmesser dieser Art zu schaffen, der bei geringen Abmessungen sehr wirksam und durch äußere magnetische Felder kaum beeinflußbar ist, so daß mit ihm schon geringe Längs- oder Durchmesseränderungen festgestellt und zuverlässig gemessen werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwei ferromagnetische Torsionsrohre mit je einem Bund in der Mitte in geringem Abstand parallel nebeneinander angeordnet sind, von denen jedes eine durch den Bund unterteilte Aufnahmespule trägt, die von einer gemeinsamen Erregungswicklung durchsetzt sind, und daß die beiden Torsionsrohre an beiden Enden durch je ein gemeinsames Verbindungsstück fest miteinander verbunden sind, während an dem Bund jedes Torsionsrohres an gleicher Stelle ein Fuß zum Aufsetzen bzw. Befestigen des Dehnungsmessers auf dem Prüfkörper vorgesehen ist.
• Der Dehnungsdurchmesser ist auf einem Prüfkörper so zu befestigen bzw. aufzusetzen, daß die durch die beiden Füße des Messers bestimmte Linie in diejenige Richtung zu liegen kommt, in welcher Längenänderungen des Prüfkörpers gemessen werden sollen. Beim Auftreten von Längenänderungen werden die beiden Füße des Messers voneinander entfernt oder aufeinander zu bewegt, je nachdem, ob die Längenänderung in einer Dehnung oder in einer Schrumpfung besteht. Durch diese Relativbewegung der Füße zueinander werden die beiden Torsionsrohre in entgegengesetzter Richtung zueinander verdreht. Dabei findet aber nur eine Verwindung der Mitte jeden Rohres gegen dessen beiden Enden statt, weil die beiden Rohre ja an beiden Enden fest eingespannt sind, so daß sich an den Enden die gegenläufigen Verdrehungskräfte aufheben. Die gleichzeitige Anwendung von zwei Torsionsrohren hat eine größere Zahl von Vorteilen. Einmal wird die Ausgangsspannung für den Induktionsstrom verdoppelt und damit der Messer empfindlicher gemacht. Weiter wird dadurch, daß die Erregerwicklung zur einen Hälfte durch das eine Rohr und zur anderen Hälfte durch das zweite Rohr geführt wird, die Beeinflußbarkeit der Spulen durch außerhalb gelegene magnetische Felder sehr stark abgeschwächt.
• Da der Dehnungsmesser lediglich mit den beiden Füßen auf dem Prüfkörper aufsitzt, und die beiden Torsionsrohre gegensätzlich verdreht werden, heben sich beide Drehmomente in bezug auf den Prüfkörper auf, so daß in dem Prüfkörper kein Reaktionsdrehmoment auftreten kann, durch welches das Meßergebnis beeinträchtigt werden könnte.
• Durch diese Vorteile wird eine sehr große Empfindlichkeit des Dehnungsmessers erzielt, die ihn befähigt, sehr kleine Längenänderungen festzustellen und zu messen.
• Der magnetostriktive Dehnungsmesser gemäß der Erfindung besitzt keine empfindlichen Teile. Er kann deshalb verhältnismäßig billig und sehr widerstandsfähig hergestellt werden. Er eignet sich damit für Messungen im Freien, z. B. an Bauwerken. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beziehen sich auf zweckmäßige Gestaltungen des Dehnungsmessers für die verschiedensten Zwecke.
• An Hand der Figuren ist der elektromagnetische Dehnungsmesser gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Aufriß, F i g. 2 einen Längsschnitt, F i g. 3 eine Seitenansicht einer Ausführung des Dehnungsmessers für allgemeinen Gebrauch, F i g. 4 und 5 veranschaulichen Altemativanordnungen des Überführungsteiles des Dehnungsmessers.
• Der elektromagnetische Doppeldehnungsmesser besitzt zwei Torsionsrohre 1 auf welchen; je eine Aufnahmespule 3 befestigt ist. Durch das Innere der beiden Torsionsrohre 1 ist eine gemeinsame Erregungswicklung 5 gezogen. Die Enden der Aufnahmespulen 3 und die Enden der Erregungswicklung5 sind an eine Klemmenleiste 6 angeschlossen.
• Die Torsionsrohre 1 sind im Mittelteil mit Bundringen 2 versehen, mit denen sie je in eine Hülse 7 eingepreßt sind. An die Hülsen 7 ist je ein Steg 9 in Form einer dünnen Platte mit Fuß 10 derart aufgelötet oder angeschweißt, daß die beiden Stege, in gleicher Ebene liegend, von den beiden Hülsen aus in entgegengesetzter Richtung vorspringen. Beide Torsionsrohre 1 sind an beiden Enden durch aufgepreßte Verbindungsstücke 11 verbunden, die jeweils beide Torsionsrohre überfassen.
• In der F i g. 4 ist eine andere Anordnung desselben Dehnungsmessers veranschaulicht. Anstatt der Stege 9 und Füße 10 sind hier unmittelbar an die Bundringe 2 der Torsionsrohre 1 Saphirspitzen oder andere Spitzen 13 angeschlossen, die an den Prüfkörper angelegt werden. Die Torsionsrohre 1 sind mit ihren Enden in den Stirnflächen 14 eingespannt.
• Bei der Ausbildung nach Fig. 5 wird der Prüfkörper in Form eines Rohres oder Stabes 17 mittels zweier Schrauben 16 zwischen Armen 15 eingeklemmt, die aus den Bundringen 2 der Torsionsrohre 1 herausragen.
• Das Messen mit diesem elektromagnetischen Dehnungsmesser wird so durchgefiihrt, daß bei der Ausführung nach F i g. 1 bis 3 die Füße 10 auf den Prüfkörper aufgeklebt, aufgelötet oder aufgeschweißt werden. Bei der Ausführung nach Fig. 4 werden die Spitzen 13 des Dehnungsmessers gegen den Prüfkörper fest angedrückt und bei der Ausführung nach F i g. 5 wird der Prüfkörper mittels der Schrauben 16 so eingeklemmt, daß der Dehnungsmesser spielfrei und ohne toten Gang mit demselben fest verbunden wird. Der Prüfkörper überträgt bei seiner Verlängerung. Verkürzung oder Durchmesserveränderung die eigene geringe Verformung auf die Torsionsrohre 1 und zwar entweder mittels der Stege 9 und Hülsen 7 oder unmittelbar mit Hilfe der Spitzen 13, beziehungsweise mittels der Schrauben 16 und Armen 15.
• In den Torsionsrohren 1 entsteht eine zusammengesetzte Beanspruchung, in der die Hauptkomponente die Torsionsbeanspruchung bildet. Wenn nun mit dem Erregungsstrom mittels der Erregungswick lung 5 in den Torsionsrohren 1 ein elektromagnetisches Feld in Form von gleichmittigen Kreislinien gebildet wird, dann wird durch die Torsionsbeanspruchung dieses elektromagnetische Feld derart deformiert, daß eine Längskomponente entsteht. Diese ist der Größe der Verdrehung oder der Verlängerung des Prüfkörpers proportional und induziert in den Aufnahmespulen 3 eine elektromotorische Kraft, die z. B. mit einem Voltmeter gemessen wird.
• Der elektromagnetische Doppeldehnungsmesser hat weitgehende Anwendungsmöglichkeiten auf allen Gebieten des technischen Messens. in der Automation, besonders im Maschinenbau. Bauwwen, Gesundheitswesen, Hüttenwesen, Bergbau usw., überall seine robuste Konstruktion und Erregungsempfindlichkeit vorteilhaft zur Geltung kommen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Magnetostriktiver Dehnungsmesser mit von einer Erregerspule durchsetztem ferromagnetischem Torsionsrohr, das von einer Aufnahmespule umgeben ist, dadurch gekennzeichn e t, daß zwei ferromagnetische Torsionsrohre (1) mit je einem Bund (2) in der Mitte in geringem Abstand parallel nebeneinander angeordnet sind, von denen jedes eine durch den Bund (2) unterteilte Aufnahmespule n trägt, die von einer gemeinsamen Erregungswicklung chsetzt sind, und daß die beiden Torsionsrohre (tan beiden Enden durch je ein gemeinsames Verein dungsstück (11) fest miteinander verbunden sind, während an dem Bund (2) jedes Torsionsrohres an gleicher Stelle ein Fuß zum Aufsetzen bzw.

   Befestigen des Dehnungsmessers auf dem Prüfkörper vorgesehen ist.
2. 2. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (2) der Torsionsrohre (1) je in einer Hülse (7) eingepreßt sind und diese Hülsen je einen in der gleichen Ebene liegenden Steg (9) mit Füßen (10) zur Befestigung des Dehnungsmessers am Prüfkörper tragen.
3. 3. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bunde (2) an gleicher Stelle je einen spitzen Stift (13) tragen, mit denen der Dehnungsmesser auf den Prüfkörper aufgesetzt wird.
4. 4. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bunden (2) je ein Arm (15) mit einer Preßschraube (16) am Ende derart angeordnet ist, daß die beiden Arme (15) in einem vorbestimmten Abstand voneinander parallel zueinander verlaufen und die beiden Preßschrauben (16) koaxial gegenüberstehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2511 178.