199993. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és mérési elrendezés milliohm-pikoohm közöti ellenállású anyagminták villamos ellenállásának meghatározására
3 HU 199993 B 4 pikoohm nagyságrendű ellenállású anyagok vizsgálatát. Kedvező az is, hogy a vizsgálandó anyagból zárt hurok készíthető, amelyhez semmiféle hozzácsatlakozásra nincs szükség, így elmaradnak a kontaktálással kapcsolatos technológiai nehézségek. Ez különösen oxid-kerámiákból készült, színtereit anyagmintáknál jelent nagy könnyebbséget. A találmányt kiviteli példa kapcsán, rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A mellékelt rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti mérési elrendezés elvi vázlata, a 2. ábra a találmány szerinti mérési elrendezés egy lehetséges kiviteli alakja, a 3. ábra a találmány szerinti mérési elrendezés egy másik kiviteli alakja. Az 1. ébrén a találmány szerinti mérési elrendezés elvi vázlatét tüntettük fel. A mérési elrendezés a mérendő anyagból készült egy- vagy többmenetes 1 rövid rezárt tekercset tartalmazza, amely mágnesesen szoros csatolásban van a 2 segédtekerccsel. A 2 segédtekercs 21 kapcsai a 3 külső gerjesztő jelforráshoz (amely a 31 belső ellenállással rendelkezik) csatlakoznak. Az 1 rövidrezárt tekercs mágneses terében a 4 érzékelő eszköz helyezkedik el. A 2. ábrán látható kiviteli alaknál az 1 rövidrezárt tekercs és a 2 segédtekercs a ferromágneses anyagból lévő 5 mágneskor mentén helyezkedik el. Az 5 mágneskor az 51 légréssel rendelkezik, amelybe a 4 érzékelő eszköz van beépítve. A 4 érzékelő eszközt Hali-cella vagy magnetorezisztív érzékelő alkothatja. A 3. ábrán a találmány szerinti mérési elrendezés egy másik lehetséges . kiviteli alakját szemléltettük. Ennél a kiviteli alaknál az 5 mágneskor az 52 középső oszloppal, valamint az 53 egyik szélső oszloppal és az 54 másik szélső oszloppal rendelkezik. Az 5 mágneskör mágnesezési görbéje ennél a mérési elrendezésnél nemlineáris. Az 5 mágneskor 52 középső oszlopa mentén helyezkedik el az 1 rövidrezárt tekercs és a 2 segédtekercs. Ez a kiviteli alak el van látva a 6 élőmégnesező tekerccsel is, amely ugyancsak az 52 középső oszlopot veszi körül. A 4 érzékelő eszközt az 53 egyik szélső oszlopon lévő 41 első érzékelő tekercs és a vele szembe kapcsolt, az 54 másik szélső oszlopon lévő 42 második érzékelő tekercs alkotja. A fentiekben ismertetett mérési elrendezés a találmány szerinti eljárást az alábbiak szerint valósítja meg: A vizsgálandó anyagmintából lévő 1 rövidrezárt tekercs egy transzformátor szekunder tekercsét képezi, amellyel a mágnesesen szoros csatolásban lévő, a 3 külső gerjesztő jelforrással gerjeszthető 2 segédtekercs alkotja a transzformátor primer tekercsét. A vizsgálandó anyagmintából lévő 1 rövidrezárt tekercs mágneses keresztmetszetében létrejövő mágneses tér időbeli változása a 4 érzékelő eszközökkel mérhető. A 2 segédtekercs gerjesztésekor az 1 rövidrezárt tekercsben indukált feszültség hatására az 1 rövidrezárt tekercsben folyó áram a gerjesztő mágneses térrel ellenkező irányú mágneses teret hoz létre. Ha az 1 rövidrezárt tekercs kellően kis ellenállású, ez az ellentér majdnem teljes egészében kompenzálja a gerjesztő teret, így az 1 rövidrezárt tekercs keresztmetszetében csak lassan képes kialakulni a mágneses tér. Ez utóbbi időfüggvényéból az időállandó meghatározható, és a 2 segédtekercs induktivitásának és a transzformátor áttételének ismeretében az 1 rövidrezárt tekercs ellenállása kiszámítható. A 2. ábrán láthatóan a transzformátor tekercsei közötti szoros csatolás megvalósítását a ferromágneses anyagból készült 5 mágneskor könnyíti meg. A szórás csökkentésének a mágneses tér pontosabb érzékelhetóségén kívül az a további előnye van, hogy az 1 rövidrezárt tekercsbe kevesebb mágneses erővonal hatol be, ami különösen fontos szupra- vagy szupervezetók vizsgálatakor. A 3. ábrán bemutatott mérési elrendezéssel az előzőekben ismertetettnél gyengébb mágneses tér is érzékelhető. A nemlineáris mágnesezési görbéjü 5 mágneskör reverzibilis permeabilitása a mágneses térerősség függvényében változik, miáltal érzékenyebb érzékelés valósítható meg. A 41 első érzékelő tekercs és a 42 második érzékelő tekercs sorba kötése olyan értelmű, hogy külső mérőjellel gerjesztve őket a 3. ábrán látható - folytonos vonallal feltüntetett - mágneses erővonalkép alakuljon ki. Ekkor az 52 középső oszlop mágnesesen ekvipotenciális pontokat köt össze, így a rajta lévő tekercsek szakadt vagy rövidre-zárt állapota sem befolyásolja a sorba kötött 41, 42 első és második érzékelő tekercsek eredő induktivitását. Az utóbbit csak a 2 segédtekercs gerjesztésekor az 1 rövidrezárt tekercsben kialakuló - szaggatott vonallal jelölt mágneses eróvonalképű mágneses tér okozta reverzibilis perméabilités változás fogja változtatni. Ily módon az 1 rövidrezárt tekercsben kialakuló mágneses tér időbeli változása a 41 és 42 első és második érzékelő tekercsek eredő induktivitásának mérésével határozható meg. Az induktivitás mérése szelektív módszerrel alkalmasan megválasztott mérófrekvenciával történhet, ezzel is fokozva a gyakorlatban elérhető érzékenységet. Az érzékenység tovább növelhető oly módon, hogy az 5 mágneskor 52 középső oszlopát a 6 elómágnesezó tekercs segítségével előmágnesezzük. A 6 elómágnesezó tekercs 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
