CH656231A5 - Vorrichtung zur erkennung metallener gegenstaende. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sinussignales für die Sendespule, eine Erkennung metallener Gegenstände, mit einer Spulenanord- Amplitudensteuereinrichtung für das Sinussignal, eine Rück-nung, welche eine Sendespule zur Erzeugung eines elektro- 45 kopplungsschaltung mit einer Gleichrichtereinrichtung zur magnetischen Feldes und eine Empfangsspule aufweist, die Gleichrichtung eines von der Spulenanordnung abgegebenen derart angeordnet ist, dass in der Empfangsspule eine elek- Signals und mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich tromotorische Störungskraft induziert wird, wenn die Emp- des gleichgerichteten Signals mit einer Referenzspannung fangsspule durch das von Wirbelströmen im zu erkennenden und zur Abgabe eines vom Vergleich abhängigen Ausgangsmetallenen Gegenstand erzeugte elektromagnetische Stö- so signais an die Amplitudensteuerschaltung für das Sinus-rungsfeld beaufschlagt wird, und in der Empfangsspule eine signal.

elektromotorische Kraft durch das direkt in diese einfallende In einer ersten Ausführungsart wird das von der Emp-elektromagnetische Feld aus der Sendespule (5) induziert fangsspule abgegebene Signal zurückgeführt, welches das wird, wobei die Amplitude des durch die Sendespule aufgrund der in der Empfangsspule direkt induzierten elek-

erzeugten Feldes konstant gehalten wird. ss tromotorischen Kraft abgegebene Signal enthält, in einer

Erkennungsvorrichtungen dieser Art für metallene Gegen- zweiten Ausführungsart wird ein von der Sendespule abgege-stände können z.B. in Geräten zum Nachweis metallener benes Signal zurückgeführt.

Gegenstände in der Erde bei der geophysikalischen For- Im folgenden wird die Erfindung mit Verweis auf die schung verwendet werden, können aber auch bei elektroma- Zeichnungen genauer beschrieben. Darin zeigen Fig. 1 ein gnetischen Näherungszündern zur Auslösung der Sprengla- 60 Blockdiagramm einer ersten Ausführungsart der Erfindung dung bei einem Ladungsträger, z.B. einer Rakete, einem Pro- und Fig. 2 eine zweite Ausführungsart.

jektil, einer Granate oder ähnlichem verwendet werden, . Das Blockdiagramm zeigt die Grundfunktionen der erfin-

wenn dieser sich an einen metallenen Gegenstand in dungsgemässen Erkennungsvorrichtung. Die Vorrichtung gewissem Abstand vorbeibewegt. Bei beiden Anwendungen kann z.B. in einem Metallnachweisgerät für die geophysika-werden Signalverarbeitungseinrichtungen verwendet, zum es lische Erkundung oder in einem Näherungszünder zum Aussenden eines aktiven Ausgangssignales abhängig von der Zünden einer Sprengladung nahe eines metallenen Gegenelektromotorischen Störungskraft, welche in der Empfänger- standes (dem Ziel) verwendet werden. Beide der genannten spule wegen des metallenen Gegenstandes induziert wird. Anwendungen verwenden eine Spulenanordnung mit einer

Sendeeinheit in Form einer Sendespule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, welches sich nach bekannten physikalischen Gesetzen im Raum ausbreitet und mit einer Empfangseinheit in der Form einer Empfangsspule, welche so angeordnet ist, dass auf sie das elektromagnetische Feld hervorgerufen durch den metallenen Gegenstand einwirkt, wodurch eine elektromotorische Störungskraft in der Spule induziert wird. Die Empfangsspule ist auch so angeordnet, dass ein Teil des elektromagnetischen Feldes erzeugt durch die Sendespule direkt auf die Empfangsspule einwirkt und eine direkt induzierte elektromotorische Kraft bewirkt.

Durch eine Signalverarbeitungseinrichtung wird die elektromotorische Störungskraft von der direkt induzierten elektromotorischen Kraft getrennt und ein aktives Ausgangssignal erzeugt, welches nur von der elektromotorischen Störungskraft abhängig ist.

Die Signalverarbeitung der elektromotorischen Störungskraft gehört nicht zu dieser Erfindung und wird deshalb hier nicht beschrieben, diesbezüglich wird auf die obenerwähnte schwedische Patentschrift Nr. 7 706 158-8 verwiesen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Sendeeinheit der Nachweisvorrichtung und enthält eine Rückkopplungsschaltung, die es ermöglicht, die Amplitude des elektromagnetischen Feldes hervorgerufen durch die Sendespule konstant zu halten. Das Blockdiagramm gezeigt in Figur 1 enthält einen Oszillator 1 zur Erzeugung eines Sinussignals X einer bestimmten Frequenz und Amplitude. Das Signal wird über eine variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2 auf eine abgestimmte Schaltung mit einem stromrückgekoppelten Verstärker 3, einem Kondensator C, einem Treiber 4 und der Sendespule 5 gegeben. Der Verstärker 3 und der Treiber 4 erzeugen den für die Sendespule 5 nötigen Strom L. Die Sendespule erzeugt dann ein elektromagnetisches Feld mit der gleichen Frequenz wie das Sinussignal X. Das Feld verbreitet sich im Raum gemäss bekannter physikalischer Gesetze, und ein Teil des Feldes wirkt auf die Empfangsspule 6 ein, die bei der Sendespule 5 oder in einem gewissen Abstand von der Sendespule 5 angeordnet ist, abhängig vom Anwendungsgebiet. Eine elektromotorische Kraft wird dann in der Empfangsspule 6 induziert und ruft ein Empfangs-

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signal Im hervor, das auf einen Integrator 7 und einen Gleichrichter 8 gegeben wird, wo das Signal integriert und gleichgerichtet wird. Das Signal wird dann mit einer Referenzspannung Uref verglichen, und wenn die Summe des gleichgerichteten Signals und der Referenzspannung nicht gleich Null ist, wird ein Fehlersignal erzeugt, welches durch einen Integrator 9 integriert wird, und durch das entstehende Signal Y wird die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2 für das Sinussignal X gesteuert.

Das Blockdiagramm gezeigt in Figur 2 ist ähnlich zu Figur 1, aber bei dieser zweiten Ausführungsart wird das Sendespu-lenspannungssignal Is' zurückgekoppelt und durch Gleichrichter 8 gleichgerichtet. Die Rückkopplungsschaltung ist mit dem Anschlusspunkt 11 zwischen dem Kondensator C und der Sendespule 5 in der abgestimmten Schaltung verbunden. Die Empfangsspule ist hier nicht gezeigt. Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsart bezieht sich auf die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2. Bei der zweiten Ausführungsart besteht diese Schaltung aus einer Oszillatorrückkopplungsschaltung, aber ähnlich zur ersten Ausführungsart steuert auch hier das integrierte Fehlersignal Y die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2.

Es ist nicht immer notwendig, einen Integrator 7 in die Rückkopplungsschaltung aufzunehmen, und Figur 2 zeigt ein Beispiel, bei welchem kein Integrator in der Rückkopplungsschleife vorhanden ist.

Die Vorteile der vorerwähnten Schaltungen sind unter anderem, dass das Toleranzfeld der Frequenz von Oszillator 1 und der abgestimmten Schaltung vergrössert wird. Ausserdem haben Variationen des Verlustwiderstandes der Sendespule oder temperaturabhängige Variationen der Kapazität C der abgestimmten Schaltung keinen Einfluss auf die Amplitude des von der Sendespule 5 erzeugten Feldes. Durch die Gleichrichtung eines von der Spulenanordnung abgegebenen Signals ist die Vorrichtung auch unempfindlich gegenüber Phasenänderungen in den Spulen und dem Treiber 4. Die Amplitude des elektromagnetischen Feldes kann einfach durch die direkte Referenzspannung Uref gesteuert werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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   PATENTANSPRÜCHE In der schwedischen Patentanmeldung Nr. 7 706158-8

   1. Vorrichtung zur Erkennung metallener Gegenstände, werden Vorrichtungen zum Nachweis metallener Gegen-mit einer Spulenanordnung (5,6), welche eine Sendespule (5) stände der vorerwähnten Art beschrieben und bei einem elek-zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes und eine tromagnetischen Näherungszünder verwendet, zur Zündung Empfangsspule (6) aufweist, die derart angeordnet ist, dass in s der Ladung eines Sprengladungsträgers, wenn ein metallener der Empfangsspule eine elektromotorische Störungskraft Gegenstand innerhalb eines definierten Abstandes, vorzugsinduziert wird, wenn die Empfangsspule (6) durch das von weise eines kleinen Abstandes von 0,5-1,5 m in der Nähe des Wirbelströmen im zu erkennenden metallenen Gegenstand Sprengladungsträgers angeordnet wird. Der Vorteil der Vererzeugte elektromagnetische Störungsfeld beaufschlagt wird, Wendung eines elektromagnetischen Feldes für einen Nähe-und in der Empfangsspule (6) eine elektromotorische Kraft io rungszünder besteht darin, dass solch ein Zünder unabhängig durch das direkt in diese einfallende elektromagnetische Feld vom Magnetfeld der Erde auslöst und auch unabhängig aus der Sendespule (5) induziert wird, wobei die Amplitude davon, ob das Ziel aus Eisen besteht oder nicht, dies im des durch die Sendespule (5) erzeugten Feldes konstant Gegensatz zu den von früher bekannten magnetischen Nähe gehalten wird, gekennzeichnet durch einen Oszillator (1) zur rungszündern. Der Näherungszünder gemäss der erwähnten Erzeugung eines Sinussignals für die Sendespule (5), eine is schwedischen Patentschrift ist hauptsächlich dadurch Amplitudensteuereinrichtung (2) für das Sinussignal, eine gekennzeichnet, dass die Empfangsspule vor und mit Rückkopplungsschaltung mit einer Gleichrichtereinrichtung gewissem Abstand von der Sendespule angeordnet ist, vor-(8) zur Gleichrichtung eines von der Spulenanordnung abge- zugsweise in der Frontpartie des Ladungsträgers, so dass gebenen Signals (Im, L' ) und mit einer Vergleichseinrichtung zusätzlich zur elektromotorischen Störungskraft auch eine (10) zum Vergleich des gleichgerichteten Signals mit einer 20 elektromotorische Kraft durch direkten Einfluss des elektro-Referenzspannung (Uref) und zur Abgabe eines vom Ver- magnetischen Feldes erzeugt durch die Sendespule induziert gleich abhängigen Ausgangssignals an die Amplitudensteuer- wird, und dass die Signalverarbeitungseinrichtung zur Tren-schaltung (2) für das Sinussignal. nung der elektromotorischen Störungskraft von der direkt
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch induzierten elektromotorischen Kraft eingerichtet ist und zur einen Integrator (7) und einen Gleichrichter (8) zur Integra- 25 Ausgabe des aktiven Ausgangssignals an eine Ladungszünde-tion und Gleichrichtung des von der Spulenanordnung abge- Vorrichtung.

   gebenen Signals (Im). Bei der geophysikalischen Erkundung wie bei Näherungs-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zündern ist es wünschbar, die Amplitude des erzeugten elek-einen weiteren Integrator (9) zur Integration des von der Ver- tromagnetischen Feldes konstant zu halten d.h. unabhängig gleichseinrichtung (10) abgegebenen Signals. 30 von der Frequenz, der Temperatur und verschiedenen Stör-
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, faktoren, welche die Nachweisvorrichtung beeinflussen dass das von der Spulenanordnung abgegebene Signal ein können. Daher ist es erwünscht, den Sender so zu gestalten, von der Empfangsspule (6) abgegebenes Signal ist, welches dass das Erfordernis der konstanten Feldamplitude besser als das aufgrund der in der Empfangsspule (6) direkt induzierten zuvor erfüllt wird. Dies wirkt sich auch bei der Herstellung elektromotorischen Kraft abgegebene Signal (Im) enthält. 35 der Nachweisvorrichtung günstig aus, weil die Toleranzan-
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, forderungen z.B. an die Sendespule verringert werden dass das von der Spulenanordnung abgegebene Signal ein können.

   von der Sendespule (5) abgegebenes Signal (Is') ist. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demgemäss, eine

   Nachweisvorrichtung zu schaffen, bei der die Amplitude des

   40 durch die Sendespule erzeugten elektromagnetischen Feldes ohne Schwierigkeiten konstant gehalten werden kann. Erfin-dungsgemäss wird dies erreicht durch einen Oszillator zur