Magnetostriktionsmesssysteme

In den Messsystemen der Magnettechnik Kleine werden die magnetostriktiven Längenänderungen
λ = Δl / l0 mit Dehnungsmessstreifen (DMS) bestimmt.
Dehnungsmessstreifen sind Sensoren mit linearem Zusammenhang zwischen
relativer Widerstands- ΔR/R0 und relativer Längenänderung λ = Δl / l0.

Blechstreifen mit DMS

Die DMS werden auf die Probe geklebt.
Ermittelt wird die Abhängigkeit der Längenänderung λ = Δl / l0 einer Probe in Abhängigkeit von der Flussdichte B oder der Polarisation J.
Gemessen werden die Zeitverläufe λ(t) und B(t) bzw. J(t)

Die Größe magnetostriktiver Längenänderungen λ liegt bei λ = Δl / l ~ 10-6 .. 10-5 .
Zum Vergleich: Für eine Längenänderung e = s / E = 10-6  wird bei Fe-Werkstoffen eine Spannung 
s ~ 0,2N/mm² = 20N/cm² = 2at benötigt.

Die Messergebnisse werden dargestellt

  • als Schleife λ(t) über B(t) bzw. J(t)  (siehe Diagramm) 
  • als Funktion λ^(B^) bzw. λ^(J^)

Lambda vs J

Für systematische und praxisnahe Untersuchungen wird empfohlen, eine Messeinrichtung mit Möglichkeiten

  • zur Anpassung der Messungen (u. a. J(t)) an die konkreten Applikationsbedingungen
  • zur Regelung der Zeitfunktion B(t) der Flussdichte in der Probe bis in die Sättigung
  • zur mechanischen Belastung der Probe (Einbringen von Spannungen)

einzusetzen.

Diese Anforderungen werden z.B. durch ein EPSTEIN-Spulensystem nach IEC 60404-2 erfüllt (siehe rechts), es können aber auch EPSTEIN-Rahmen für kleinere Probenabmessungen eingesetzt werden.



EPSTEIN-Rahmen gem. IEC 60404-2 mit DMS-Signal-konditionierung
Spulensystem aus 4 quadratisch angeordneten Spulenkörpern mit Feld-und Messwicklung und DMS-Signal-konditionierung zur Bestimmung der magnetischen und magnetostriktiven Eigenschaften von Elektroblech

Probenmaße
Länge ≥ 280mm
Breite ≤ 30mm

Anzahl Streifen
4, davon einer mit DMS

Probenmasse
max. 1kg

Feldstärke
bis 30.000A/m

Polarisation
bis ca. 2T
(materialabhängig)

Messfrequenz
10Hz bis 4kHz

Bandbreite DMS-Messverstärker
80kHz

Gesamtverstärkung des Signals der DMS-Brücke
ca. 125.000fach