DE10037349A1

DE10037349A1 - Detector coil for probe, has spirally arranged coil windings with electric shield

Info

Publication number: DE10037349A1
Application number: DE2000137349
Authority: DE
Inventors: Augustinus Guennewig
Original assignee: EBINGER KLAUS ING FA
Current assignee: EBINGER KLAUS ING FA
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-21

Abstract

The detector coil has several coil windings (10) arranged in parallel, in a spiral-like manner. The windings are formed by a multiwire cable, and are provided with an electric shield. An Independent claim is also included for probe manufacturing method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektorspule mit mehreren in einer Ebene im Wesentlichen parallel angeordneten Windungen. Die Er findung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Son de.The invention relates to a detector coil with several in one Plane essentially parallel turns. The he The invention also relates to a method for producing a son de.

Gattungsgemäße Detektorspulen werden beispielsweise in Metall suchgeräten verwendet. Derartige Metall- bzw. Objektsuchgeräte arbeiten nach verschiedenen Messverfahren. Bei einem dieser Messverfahren werden von einer Spule elektromagnetische Impulse ausgesendet, welche auf in der Umwelt vorhandene Metallobjekte treffen. Die daraufhin von den Metallobjekten ausgesendeten Se kundärimpulse treffen nachfolgend wieder auf den Metalldetektor, wo sie analysiert werden und woraufhin man auf die Anwesenheit beziehungsweise die Beschaffenheit eines detektierten Objektes schließen kann. Besonders wichtig ist bei der Detektionsmethode nach dem Puls-Induktions-Verfahren, dass die Abklingzeit der Im pulse gering gehalten wird, da hierdurch besonders genaue und effiziente Messverfahren ermöglicht werden.Generic detector coils are made, for example, in metal search devices used. Such metal or object search devices work according to different measuring methods. With one of these Measuring methods are electromagnetic pulses from a coil sent out on metal objects present in the environment to meet. The Se. Then emitted by the metal objects secondary impulses then hit the metal detector again, where they will be analyzed and whereupon you can check for presence or the nature of a detected object can close. It is particularly important with the detection method according to the pulse induction method that the cooldown of Im Pulse is kept low, as this makes it particularly precise and efficient measurement methods are made possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Detektor spule zur Verfügung zu stellen, welche eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht und welche in einem einfachen Verfahren in einer Son de angeordnet werden kann.The invention has for its object a detector to provide coil, which has a high measurement accuracy enables and which in a simple procedure in a Son de can be arranged.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen An sprüchen angegeben. This task is accomplished with the features of the independent claims solved. Preferred embodiments are in the dependent An sayings.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Detektorspule ist es ein Kerngedanke der Erfindung, die Windungen spiralartig in einer Ebene anzuordnen. Durch diese spiralartige Anordnung der Win dungen gelingt es, dass die Windungen nebeneinander und paral lel zueinander liegen. Durch die so entstehende räumliche Ver teilung der einzelnen Windungen entsteht ein homogenes Magnet feld, welches eine besonders günstige Ankopplung für die Detek tion kleinster Metallteile erlaubt. Ferner ist zu betonen, dass eine solche Anordnung eine geringe Eigenkapazität aufweist, wo durch eine kurze Abklingzeit beim Puls-Induktions-Verfahren si chergestellt wird.Starting from a generic detector coil, it is a Core idea of the invention, the turns in a spiral Arrange level. This spiral arrangement of the Win succeeds that the turns are side by side and parallel lel to each other. Due to the spatial Ver Division of the individual turns creates a homogeneous magnet field, which is a particularly favorable coupling for the detec smallest metal parts allowed. It should also be emphasized that such an arrangement has a low own capacity where due to a short decay time in the pulse induction process si is made.

Vorzugsweise sind die Windungen durch ein mehradriges Kabel ge bildet. In einer solchen Anordnung, bei der Kabelwindung neben Kabelwindung liegt, besteht ein wesentlicher Vorteil darin, dass die Anordnung ohne negative elektrische Beeinflussung ver gossen werden kann. Bei einer herkömmlichen Spulenfertigung, bei der Gießharz die einzelnen Detektorwindungen durchdringt, wird die Eigenkapazität der Detektorspule in unerwünschter Wei se erhöht, was zwangsläufig zu längeren Abklingzeiten der Im pulse führt. Diese elektrische Beeinflussung durch das Gießharz wird durch die Verwendung eines Kabels vermieden.The turns are preferably ge by a multi-core cable forms. In such an arrangement, next to the cable turn Is a major advantage is that the arrangement ver without negative electrical interference can be poured. With a conventional spool production, where the casting resin penetrates the individual detector windings, becomes the intrinsic capacity of the detector coil in undesired Wei se increases, which inevitably leads to longer cooldowns of the Im pulse leads. This electrical influence by the cast resin is avoided by using a cable.

Vorteilhafterweise sind die Windungen mit einer Abschirmung versehen. In Folge der Abschirmung ist der dielektrische Ein fluss des umgebenden Mediums sehr gering. Hierdurch lassen sich hochempfindliche und besonders "schnelle" Puls-Induktions- Kleinsonden für die Minendetektion herstellen.The turns are advantageously shielded Mistake. As a result of the shielding, the dielectric is on flow of the surrounding medium is very low. This allows highly sensitive and particularly "fast" pulse induction Manufacture small probes for mine detection.

Bei einer besonders nützlichen Ausführungsform ist zumindest in der elektrischen Mitte die Abschirmung unterbrochen, und die so entstehenden Schirmteile sind auf Masse gelegt. Auf diese Weise können die Abklingzeit und die dielektrischen Effekte noch wei ter verringert werden.In a particularly useful embodiment, at least in the electrical center interrupted the shielding, and so resulting parts of the screen are connected to ground. In this way the decay time and the dielectric effects can still white ter be reduced.

Bevorzugt sind die Adern des Kabels hintereinander geschaltet. Dies ist eine bei großen Suchschleifen an sich bekannte Maßnah me. Allerdings zeigt die vorliegende Erfindung ihre besonderen Vorteile im Zusammenhang mit Puls-Induktions-Kleinsonden für die Detektion kleinster Metallteile.The wires of the cable are preferably connected in series. This is a measure known per se for large search loops me. However, the present invention shows its particular Advantages related to pulse induction small probes for the detection of tiny metal parts.

Die Detektorspule ist besonders vorteilhaft, wenn sie in einem Gehäuse angeordnet ist, welches einen ersten im Querschnitt schalenförmigen Gehäuseteil, z. B. als Unterteil und einen zwei ten im Querschnitt schalenförmigen Gehäuseteil, z. B. als Ober teil aufweist. Damit ist die Detektorspule sicher und geschützt untergebracht. Die im Querschnitt vorliegende Schalenform der Gehäuseteile erleichtert das Positionieren der Detektorspule in dem Gehäuse. Zweckmäßigerweise wird ein ring- oder tellerförmi ges Gehäuse verwendet. Auch kann das entsprechende Gehäuseteil z. B. Vertiefungen und/oder Klemmen zur Aufnahme und Fixierung der einzelnen Windungen aufweisen.The detector coil is particularly advantageous if it is in one Housing is arranged, which is a first in cross section bowl-shaped housing part, for. B. as a lower part and a two ten shell-shaped housing part in cross section, for. B. as waiter has part. This makes the detector coil safe and protected accommodated. The cross section of the shell shape of the Housing parts facilitates the positioning of the detector coil in the housing. A ring or plate-shaped is expediently housing used. The corresponding housing part can also z. B. wells and / or clamps for receiving and fixing of the individual turns.

Vorzugsweise sind die Gehäuseteile ineinander geschoben und miteinander verklebt. Die Detektorspule ist somit sicher in dem Gehäuse untergebracht und gegen beabsichtigte und unbeabsich tigte Manipulationen geschützt.The housing parts are preferably pushed into one another and glued together. The detector coil is therefore safe in the Housing housed and against intended and unintended protected against manipulation.

Nützlicherweise sind die Gehäuseteile Tiefziehartikel. Tiefzie hartikel lassen sich äußerst präzise und mit hoher Reprodukti onsgenauigkeit herstellen und sind dennoch besonders kostengün stig.The housing parts are usefully deep-drawn articles. Tiefzie hardicles can be extremely precise and with high reproducibility manufacture accuracy and are still particularly cost-effective Stig.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das durch die Gehäuseteile gebildete Gehäuse ausgeschäumt ist. Durch eine derartige Schauminjektion wird zum einen die Detektorspule in vorteilhaf ter Weise in dem Gehäuse fixiert. Zum anderen ist festzustel len, dass injizierter Schaum keinen nennenswerten Einfluss auf die elektrischen Vorgänge hat, insbesondere also auch nicht das Abklingverhalten der Detektionsimpulse negativ beeinflusst. Auch kann für die Detektorwicklungen umhüllendes Gießharz ver wendet werden. Es ist jedoch sicherzustellen, dass kein Gieß harz oder Schaum zwischen die Wicklungen eindringt. It is particularly advantageous if this is done by the housing parts formed housing is foamed. By such Foam injection is the detector coil advantageous ter way fixed in the housing. On the other hand, it can be determined len that injected foam has no significant impact has the electrical processes, especially not that Decay behavior of the detection pulses negatively influenced. Casting resin enveloping the detector windings can also be used be applied. However, make sure there is no pouring resin or foam penetrates between the windings.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Windungen durch einen Draht gebildet. Die Erfindung lässt sich also nicht nur mit einem mehradrigen Kabel realisieren sondern auch mit ei nem konventionell gewickelten Draht, da es wesentlich auf die räumliche Verteilung der einzelnen Windungen in der Art einer Spulenschnecke ankommt.In a further preferred embodiment, the turns are formed by a wire. So the invention cannot be Realize only with a multi-core cable but also with egg conventionally wound wire, since it is essential to the spatial distribution of the individual turns in the manner of a Coil screw arrives.

Vorzugsweise sind die Windungen durch ein leitfähiges Netz abge schirmt. Dies hat besonders dann Vorteile, wenn die Windungen nicht in Form eines abgeschirmten Kabels sondern in Form eines Drahtes vorliegen.The turns are preferably abge through a conductive network shields. This is particularly advantageous if the turns not in the form of a shielded cable but in the form of a Wire.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Detektorspule in Mul tilayer-Technik ausgebildet. Durch die Multilayer-Technik stehen effiziente Herstellungsverfahren zur Verfügung, deren Vorteile insbesondere bei der Fertigung hoher Stückzahlen zum Tragen kom men.In a further embodiment, the detector coil is in Mul Tilayer technology trained. Stand by the multilayer technology efficient manufacturing processes are available, their advantages Especially in the production of large quantities, com men.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Windungen durch eine sehr dünne aufgegitterte bzw. gitterartige Kupferschicht abgeschirmt sind. Diese im Zusammenhang mit der Multilayer-Technik bevorzug te Ausführungsform ist beispielsweise dadurch verwirklicht, dass einzelne, elektrisch einseitig auf Masse liegende Schirmbalken den Wirbelstromeffekt in der abschirmenden Kupferschicht unter drücken. Auf diese Weise verhindert man eine störende Gegenin duktivität. Aufgrund der geringen Schirmkapazität bei einer git terartigen Kupferschicht ist ein schnelles Abklingverhalten nach dem Primärpuls gewährleistet.It is particularly preferred if the turns are very thin screened or grid-like copper layer shielded are. This preferred in connection with the multilayer technique te embodiment is realized, for example, in that individual shield bars lying electrically on one side on ground the eddy current effect in the shielding copper layer below to press. In this way you prevent a disturbing counterpart productivity. Due to the low umbrella capacity at a git ter-like copper layer is a rapid decay behavior the primary pulse guaranteed.

Die Erfindung besteht ferner in einem Verfahren zum Herstellen einer Sonde, bei dem eine Detektorspule in einem ersten im Quer schnitt schalenförmigen Gehäuseteil angeordnet wird, ein zweites im Querschnitt schalenförmiges Gehäuseteil an dem ersten im Querschnitt schalenförmigen Gehäuseteil angebracht wird und in das aus dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil ge bildete Gehäuse Schaum injiziert wird. Damit steht ein besonders einfaches Verfahren zum Herstellen einer Sonde zur Verfügung, welches überdies zu einer stabilen Sonde führt, die gute Messergebnisse liefert. Aufgrund des Ausschäumens des Gehäuses ist die Detektorspule sicher in dem Gehäuse fixiert. Ferner hat der in jizierte Schaum kaum Einfluss auf das elektrische Verhalten der Spule, das heißt insbesondere das Abklingverhalten sowie die dielektrischen Eigenschaften.The invention further consists in a method for manufacturing a probe in which a detector coil in a first in the cross cut bowl-shaped housing part is arranged, a second in cross section bowl-shaped housing part on the first in Cross section bowl-shaped housing part is attached and in that from the first housing part and the second housing part ge formed housing foam is injected. So that's a special one simple method of making a probe is available which also leads to a stable probe that gives good measurement results supplies. Due to the foaming of the housing Detector coil securely fixed in the housing. Furthermore, in jammed foam hardly affects the electrical behavior of the Coil, which means in particular the decay behavior and the dielectric properties.

Vorzugsweise wird das zweite im Querschnitt schalenförmige Ge häuseteil an dem ersten im Querschnitt schalenförmigen Gehäuse teil durch Verkleben angebracht. Dies ist eine einfache und zu verlässige Möglichkeit, die Gehäuseteile zusammenzufügen. Ferner eignet sich das Verkleben besonders, wenn die Gehäuseteile in einer Tiefziehtechnik aus Kunststoff geformt sind. Tiefzieharti kel lassen sich äußerst präzise und mit hoher Reproduktionsge nauigkeit herstellen und sind dennoch besonders kostengünstig.The second cross section is preferably cup-shaped part of the housing on the first shell-shaped housing in cross section partly attached by gluing. This is an easy one too reliable way to assemble the housing parts. Further Gluing is particularly suitable if the housing parts are in a thermoforming technique are molded from plastic. Tiefzieharti can be extremely precise and with a high reproductive produce accuracy and are still particularly inexpensive.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die räumliche Anordnung der spiralförmigen Windungen in einer Ebene ein homogenes Magnetfeld zur Verfügung gestellt wer den kann, welches eine besonders günstige Ankopplung für die De tektion kleinster Metallteilchen erlaubt. Durch geeignete Ab schirmmaßnahmen ist es möglich, einen negativen Einfluss auf die Abklingzeit der Primärimpulse bei einem Puls-Induktions- Verfahren zu vermeiden.The invention is based on the surprising finding that by the spatial arrangement of the spiral turns in a homogeneous magnetic field on one level which can be a particularly favorable coupling for the De Smallest metal particles allowed. By suitable ab it is possible to have a negative impact on the Decay time of the primary pulses in a pulse induction Avoid procedures.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnun gen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention will now be described with reference to the accompanying drawings gene explained using exemplary embodiments.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Detek torspule; Fig. 1 shows a plan view of a detector coil according to the invention;

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Fig. 1 mit A-A gekennzeichneten Linie und FIG. 2 shows a sectional view along the line labeled AA in FIG. 1 and

Fig. 3 zeigt einen Metalldetektor in perspektivischer Darstel lung. Fig. 3 shows a metal detector in perspective presen- tation.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Detektorspule 10 in Drauf sicht. Die Detektorspule 10 befindet sich in einem Gehäuse 12, welches so dargestellt ist, dass die Anordnung der Detektorspule 10 in dem Gehäuse 12 erkennbar ist. Das Gehäuse 12 ist in der Projektion in die Darstellungsebene kreisringförmig, und es um fasst einen unteren Gehäuseteil 14 und einen oberen Gehäuseteil 16. Beide Gehäuseteile 14, 16 sind im Querschnitt schalenförmig ausgebildet, so dass sie zur Aufnahme der Detektorspule 10 ge eignet sind. Die Windungen der Detektorspule 10 sind in der be vorzugten Ausführungsform als mehradrige abgeschirmte Kabel aus gebildet. Fig. 1 shows a detector coil 10 according to the invention in plan view. The detector coil 10 is located in a housing 12 , which is shown such that the arrangement of the detector coil 10 in the housing 12 can be seen. The housing 12 is annular in the projection into the plane of the illustration, and it comprises a lower housing part 14 and an upper housing part 16 . Both housing parts 14 , 16 are bowl-shaped in cross section, so that they are suitable for receiving the detector coil 10 ge. The turns of the detector coil 10 are formed in the preferred embodiment as a multi-core shielded cable.

Die schalenförmige Ausbildung der etwa U-förmigen Gehäuseteile 14, 16 und die mehradrige Ausbildung der als Kabel realisierten Windungen 10 werden in Fig. 2 verdeutlicht. Hier ist eine Sonde in der in Fig. 1 mit A-A gekennzeichneten Schnittebene geschnit ten dargestellt. Das Gehäuse 12 umfasst ein unteres Gehäuseteil 14 und ein oberes Gehäuseteil 16. In dem unteren Gehäuseteil 14 liegen die Windungen 10 des mehradrigen Kabels. Zusätzlich ist zu erkennen, dass an dem oberen Gehäuseteil 16 ein Ansatzstück 18 für einen Träger vorgesehen ist, welcher beispielsweise ge lenkig an dem Loch 20 angebracht wird.The shell-shaped design of the approximately U-shaped housing parts 14 , 16 and the multi-core design of the windings 10 implemented as cables are illustrated in FIG. 2. Here, a probe is shown in the section plane marked AA in FIG. 1. The housing 12 comprises a lower housing part 14 and an upper housing part 16 . The windings 10 of the multi-core cable lie in the lower housing part 14 . In addition, it can be seen that an extension 18 is provided for a carrier on the upper housing part 16 , which is for example ge articulated to the hole 20 .

In Fig. 3 ist ein Metalldetektor mit einer erfindungsgemäßen De tektorspule perspektivisch dargestellt. An dem Gehäuse 12, wel ches die Detektorspule beherbergt und welches aus einem unteren Gehäuseteil 14 und einem oberen Gehäuseteil 16 besteht, ist über ein Ansatzstück 18 ein Träger 22 befestigt. Dieser Träger 22 ist gelenkig an dem Ansatzstück 18 angebracht, wobei diese gelenkige Anbringung durch einen Stift realisiert ist, welcher durch das in Fig. 2 dargestellte Loch 20 in dem Ansatzstück 18 verläuft. In den Träger 22 kann nun beispielsweise eine Stange eingesetzt werden, so dass die Sonde vorteilhaft von einer stehenden Person als Metalldetektor verwendet werden kann.In Fig. 3, a metal detector with a detector coil according to the invention is shown in perspective. On the housing 12 , which accommodates the detector coil and which consists of a lower housing part 14 and an upper housing part 16 , a support 22 is fastened via an extension 18 . This support 22 is articulated to the extension 18 , this articulation being realized by a pin which runs through the hole 20 shown in FIG. 2 in the extension 18 . A rod can now be inserted into the carrier 22 , for example, so that the probe can advantageously be used as a metal detector by a standing person.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung beitragen.The in the above description, in the drawing and in Features of the invention disclosed in the claims can both individually as well as in any combination for realization contribute to the invention.

Claims

1. Detector coil with a plurality of turns ( 10 ) arranged essentially parallel in one plane, characterized in that the turns are arranged in a spiral.

2. Detector coil according to claim 1, characterized in that the windings ( 10 ) are formed by a multi-core cable.

3. Detector coil according to claim 1 or 2, characterized in that the turns ( 10 ) are provided with a shield.

4. Detector coil according to claim 3, characterized in
that the shielding is interrupted at least in the electrical center and
that the resulting shield parts are grounded.

5. detector coil according to one of claims 2 to 4, characterized, that the wires of the cable are connected in series.

6. Detector coil according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged in a housing ( 12 ) which has a first shell-shaped housing part ( 14 ) in cross section and a second shell-shaped housing part ( 16 ) in cross section.

7. Detector coil according to claim 6, characterized in that the housing parts ( 14 , 16 ) are glued together.

8. Detector coil according to claim 6 or 7, characterized in that the housing parts ( 14 , 16 ) are deep-drawn articles.

9. Detector coil according to one of claims 6 to 8, characterized in that the housing ( 12 ) formed by the housing parts ( 14 , 16 ) is foamed.

10. Detector coil according to claim 1, characterized in that the turns ( 10 ) are formed by a wire.

11. Detector coil according to one of the preceding claims, characterized in that the windings ( 10 ) are shielded by a conductive network.

12. Detector coil according to claim 1, characterized, that she is trained in multilayer technology.

13. Detector coil according to one of the preceding claims, characterized, that the turns through a thin lattice-like copper layer are shielded.

14. A method for producing a probe, in particular according to one of claims 1 to 13, in which
a detector coil ( 10 ) is arranged in a first housing part ( 14 ) which is bowl-shaped in cross section,
a second shell-shaped housing part ( 16 ) is attached to the first shell-shaped Ge housing part ( 14 ) and
in the housing ( 12 ) formed from the first housing part ( 14 ) and the second housing part ( 16 ) foam is injected.

15. The method according to claim 14, characterized in that the second shell-shaped housing part ( 16 ) in cross section is attached to the first shell-shaped housing part ( 14 ) by gluing.