DE102005002238A1 - Sensor zur Ortung metallischer Objekte sowie Messgerät mit einem solchen Sensor - Google Patents

Sensor zur Ortung metallischer Objekte sowie Messgerät mit einem solchen Sensor Download PDF

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    • G01V3/107—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops using compensating coil or loop arrangements

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Ortung metallischer Objekte, insbesondere einen induktiven Metallsensor (110) für Bauwerkstoffe, mit zumindest einer Sendespule (20) und mindestens einem Empfangsleiterschleifensystem (26), welche induktiv miteinander gekoppelt sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Sendespule (20) in Reihe zur Primärseite (30) eines Kompensationstransformators (28) geschaltet ist. DOLLAR A Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Messgerät, insbesondere ein handgehaltenes Messgerät, mit einem solchen Sensor.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Ortung metallischer Objekte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Messgerät mit einem solchen Sensor nach Anspruch 10.
  • Sensoren bzw. Detektoren zur Ortung von bspw. in Bauwerkstoffen verborgenen, metallischen Objekten arbeiten derzeit in der Regel mit induktiven Verfahren. Hierbei wird ausgenutzt, dass sowohl leitfähige als auch ferromagnetische Werkstoffe die Eigenschaften einer in der Umgebung angeordneten, elektromagnetischen Spule beeinflussen. Induktive Ortungsgeräte arbeiten üblicherweise nach dem Prinzip, dass eine Spule ein Magnetfeld generiert und eine zweite Spule das durch ein Metallobjekt modifizierte Magnetfeld wieder empfängt. Die von metallischen Gegenständen hervorgerufenen Veränderungen der induktiven Eigenschaften werden von einer Empfangsschaltung eines solchen Detektors registriert und ausgewertet. Auf diese Weise lassen sich bspw. in einer Wand eingeschlossene, metallische Gegenstände mittels einer oder mehrer über die Wand hinweggeführter Spulen prinzipiell orten.
  • Eine technische Schwierigkeit bei der Detektion metallischer Objekte besteht darin, dass die Rückwirkung der zu ortenden Gegenstände auf die Spule bzw. die Spulen der Sensoranordnung betraglich recht klein ist. Dies trifft vor allem für den Einfluss von nicht ferromagnetischen Objekten, wie bspw. dem technisch überaus wichtigen Kupfer, zu.
  • Bereits ohne externe metallische Objekte in der Nähe der Spulenanordnung eines solchen Sensors ist ein starkes Signal an der Empfangsspule des Sensors, das so genannte Leersignal messbar, das auf die induktive Wirkung der Spulen des Sensors untereinander zurückzuführen ist. Insbesondere kann dies dazu führen, dass die induktive Wirkung der Spulen untereinander deutlich größer ist, als die durch einen eingeschlossenen Gegenstand erzeugte Induktion in der Empfangsspule.
  • Ein solcher hoher Off-Set macht es schwierig, sehr kleine induktive Änderungen, welche durch einen in der Nähe des Detektors gebrachten metallischen Gegenstand verursacht werden, zu detektieren. Die Notwendigkeit, eine sehr kleine Änderung der Induktivität auf einem sehr großen Off-Set-Signal zu detektieren, setzt den Einsatz streng tolerierter und damit teuer Bauelemente voraus und erfordert zudem eine sehr rauscharme Analogelektronik, die die Kosten für ein solches Ortungsgerät deutlich erhöhen.
  • Um der Off-Set-Problematik derartiger Sensoren zu begegnen, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt, welche alle gemeinsam zum Ziel haben, das Sensorsignal, welches bei Abwesenheit metallischer Objekte vorhanden ist (Leersignal) zu reduzieren und somit die relativen Signaländerungen aufgrund eines externen Gegenstandes zu vergrößern.
  • So sind bspw. Ortungsgeräte bekannt, die das Leersignal durch eine zweite Empfangsspule kompensieren, wobei die zweite Empfangsspule so zur ersten Empfangsspule geschaltet ist, dass sich die jeweiligen Leersignale der Empfangsspulen gegenseitig auslöschen. Der Nachteil einer solchen Beschaltung ist, dass eine Beeinflussung der Empfangsspulen durch ein externes Metallobjekt sich auf beide Empfangsspulen nahezu gleich auswirkt und dadurch die relativen Signale, absolut gesehen, noch kleiner werden. Des Weiteren entstehen durch eine zusätzliche, zweite Empfangsspule zusätzliche Kosten.
  • Aus der DE 101 22 741 A1 ist ein Detektor zur Ortung metallischer Gegenstände bekannt, der eine Empfangsspule und eine erste Sendespule aufweist, die induktiv miteinander gekoppelt sind. Damit ein möglichst geringes Off-Set-Signal im Detektor entsteht, ist eine zweite Sendespule vorhanden, die ebenfalls mit der Empfangsspule induktiv gekoppelt ist. Die Empfangsspule und die beiden Sendespulen sind konzentrisch auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, wobei die beiden Sendespulen bzgl. ihrer Windungszahlen und/oder ihrer Abmessungen so dimensioniert sind, dass sich die von den beiden Sendespulen in der Empfangsspule angeregten magnetischen „Leerflüsse" gegenseitig kompensieren.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Detektoren des Standes der Technik, einen Detektor der eingangs genannten Art anzugeben, welcher ein möglichst geringes Off-Set-Signal erzeugt.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor zur Ortung metallischer Objekte mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Sensor zur Ortung metallischer Objekte weist zumindest eine Sendespule und mindestens ein Empfangsleiterschleifensystem auf, welche induktiv miteinander gekoppelt sind, wobei die mindestens eine Sendespule in Reihe zu einem Kompensationstransformator geschaltet ist. Der Kompensationstransformator, der mit seiner Primärseite in Reihe zur Sendespule des Sensors geschaltet ist, generiert eine Spannung, die idealerweise ebenfalls 90° phasenverschoben und proportional zum Sendestrom ist. Wählt man ein geeignetes Übersetzungsverhältnis für diesen Kompensationstransformator, so kann sich bei geeigneter Reihenschaltung der Sekundärwicklung des Transformators und der Empfangsspule das Leersignal des Sensors zu Null auslöschen. Da der Kompensationstransformator unbeeinflusst von einem externen Metallobjekt bleibt, bleibt auch die Ausgangsspannung des Transformators (Kompensationsspannung) konstant und unabhängig von Störungen durch einen externen Metallgegenstand. Dadurch bleibt der volle Einfluss des zu detektierenden Metallobjektes auf die an der Empfangsspule des Sensors abgreifbare Empfangsspannung erhalten und wird nicht durch eine entsprechende Spannung einer zweiten Empfangsspule, die der Kompensation dient, zumindest teilweise ebenfalls wegkompensiert. Der erfindungsgemäße Sensor ermöglicht es somit, das Leersignal eines solchen Sensors zu kompensieren, ohne dass eine zweite Empfangsspule bzw. Sendespule zur Kompensation benötigt wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensor ergibt sich dadurch, dass die Windungszahlen von Primär- und Sekundärseite des Kompensationstransformators so gewählt werden, wie die Windungszahlen der mindestens einen Sendespule und des mindestens einen Empfangsleiterschleifensystems. Diese vorteilhafte Dimensionierung der Windungszahlen von Sendespule, Empfangsleiterschleifensystem und Kompensationstransformator führt dazu, dass die am System abgreifbare Gesamtspannung UG, die sich aus der Addition der in der Empfangsspule induzierten Spannung UE sowie der an der Sekundärseite des Kompensationstransformators anliegenden Kompensationsspannung UK ergibt, im Idealfall und bei Abwesenheit eines Metallobjektes in der Nähe der Empfangsspule zu Null wird. Da ein Metallobjekt in der Nähe der Empfangsspule das in dieser Spule induzierte Magnetfeld verändert, ändert sich durch ein solches Objekt auch die in der Empfangsspule induzierte Spannung UE. Die an der Sekundärseite des Kompensationstransformators abgreifbare Kompensationsspannung UK bleibt jedoch unverändert. Aus diesem Grunde weist eine Ausgangsspannung UG(UG = UE + UK) direkt hin auf ein aufgefundenes Metallobjekt in der Nähe der Empfangsspule.
  • Der Kompensationstransformator des erfindungsgemäßen Sensors kann aus einem kleinen Ferrit-Ringkern bestehen und mit zwei entsprechend dimensionierten Wicklungen versehen sein.
  • In alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sensors kann der Kompensationstransformator teilweise oder vollständig als „Print-Transformator" realisiert werden, indem bspw. die Primär- und/oder Sekundärspule des Transformators direkt auf eine Leiterplatte aufgebracht, bspw. aufgedruckt wird.
  • Die Kompensation des Leersignals des erfindungsgemäßen Sensors (d.h.
    Figure 00040001
    an der Empfangsspule, bei Abwesenheit eines externen Metallobjektes) kann bspw. durch eine einfache Reihenschaltung realisiert werden, bei der die Sekundärseite des Kompensationstransformators in Reihe geschaltet ist zum Empfangsleiterschleifensystem des Sensors. Dabei wird der Windungssinn der Windungen der Sekundärseite des Kompensationstransformators entgegengesetzt zum Windungssinn des Empfangsleiterschleifensystems gewählt.
  • In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors kann eine Subtraktionsschaltung vorgesehen sein, welche die Kompensationsspannung UK des Kompensationstransformator von der Spannung UE, welche im Empfangsleiterschleifensystem induziert wird, voneinander subtrahiert. In einem solchen Subtrahierer kann bspw. noch eine Feinabstimmung der Phase und des Betrages der Kompensationsspannung UK erfolgen
  • Insbesondere für die Ortung nichtmagnetischer Materialien ist die Verwendung höherer Frequenzen vorteilhaft, da bei diesen die Eindringtiefe des magnetischen Feldes in das zu ortende Objekt sinkt und somit die im Objekt induzierten Wirbelströme bedeutsamer werden. Da die Eindringtiefe in Kupfer bei einer Arbeitsfrequenz von 100 kHz bereits in der Größenordnung von rund 0,2 mm liegt, ist in der Praxis zur Erhöhung der Detektionsgüte eine Erhöhung der Arbeitsfrequenz weit über 200 kHz hinaus jedoch im Allgemeinen nicht zielführend.
  • Zumindest beim Einsatz eines induktiven Sensors zum Auffinden von Metall in Bauwerkstoffen ist diese Länge bereits wesentlich kleiner als die Abmessung relevanter Objekte, wie bspw. Stromleitungen, Wasserleitungen oder Stahlarmierungen. Sensoren, welche sowohl auf leitfähige als auch auf ferromagnetische Objekte ansprechen sollen, müssen daher bzgl. der Frequenzwahl des Systems einen Kompromiss eingehen und arbeiten zweckmäßig in einem Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 10 kHz. Besonders geeignet ist eine Frequenz im Bereich von 4 bis 6 kHz, da in diesem Frequenzfenster eisenhaltige Objekte und leitfähige Gegenstände vergleichbarer Größe, Messsignale näherungsweise gleicher Amplitude generieren.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Sensor lässt sich in vorteilhafter Weise ein Messgerät, insbesondere ein handgehaltenes Ortungsgerät realisieren, welches durch die weitgehende Kompensation des Leersignals eine deutlich verbesserte Messempfindlichkeit besitzt.
  • Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Sensors bzw. eines Messgerätes mit dem erfindungsgemäßen Sensor ergeben sich aus der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung.
  • Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombina tion. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
    •
  • Es zeigen:
  • 1 den prinzipiellen Aufbau einer Sensorgeometrie eines Sensors zur Ortung metallischer Objekte nach dem Stand der Technik in einer schematisierten Darstellung,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors in einer vereinfachten, schematischen Darstellung.
  • 3 ein Ausführungsbeispiel eines Messgerätes mit einem erfindungsgemäßen Sensors
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Zur Einführung wird im Folgenden zunächst kurz auf das aus dem Stand der Technik bekannte Prinzip der Kompensation des Off-Sets bei induktiven Sensoren durch die Verwendung von drei konzentrischen Sensorspulen eingegangen.
  • 1 zeigt zur Verdeutlichung des Basisprinzips eines Kompensationssensors den prinzipiellen Aufbau eines Sensors bzw. Detektors zur Ortung metallischer Gegenstände nach dem Stand der Technik. Die Begriffe Detektor und Sensor werden im Rahmen dieses Textes synonym verwendet. Ein solcher Detektor weist in seiner Sensorgeometrie 10 drei Spulen auf. Eine erste Sendespule 12, die an einem ersten Sender S1 angeschlossen ist, eine zweite Spule 14, die an einem zweiten Sender S2 angeschlossen ist und eine Empfangsspule 16, die an einem Empfänger E angeschlossen ist. Jede Spule ist im Rahmen der Darstellung der 1 als kreisförmige Linie dargestellt. Die Besonderheit der Anordnung dieser drei Spulen 12, 14 und 16 besteht darin, dass sie alle konzentrisch zu einer gemeinsamen Achse 18 angeordnet sind. Dabei haben die einzelnen Spulen 12, 14 und 16 unterschiedliche Außenabmessungen, sodass die Spule 12 in die Spule 14 einsetzbar ist.
  • Die beiden Sendespulen 12 und 14 der Vorrichtung gemäß 1 werden von ihren Sendern S1 und S2 mit Wechselströmen entgegengesetzter Phase gespeist. Dabei induziert die erste Sendespule 12 in der Empfangsspule 16 einen Fluss, der dem von der zweiten Sende spule 14 in der Empfangsspule 16 induzierten Fluss entgegengesetzt gerichtet ist. Beide in der Empfangsspule 16 indizieren Flüsse kompensieren sich gegenseitig, sodass der Empfänger E kein Empfangssignal in der Empfangsspule 16 detektiert, falls sich kein externer, metallischer Gegenstand in der Nähe der Spulenanordnung 10 befindet. Der von den einzelnen Sendespulen 12 bzw. 14 in der Empfangsspule 16 erregte Fluss Π hängt von verschiedenen Größen ab, wie bspw. der Windungszahl und der Geometrie der Spulen 12 bzw. 14 sowie bspw. von den Amplituden der in den beiden Sendespulen 12 bzw. 14 eingespeisten Ströme und deren gegenseitiger Phasenlage.
  • Diese Größen sind bei den Detektoren des Standes der Technik letztendlich so zu optimieren, dass bei Abwesenheit eines metallischen Gegenstandes in der Empfangsspule 16, bei stromdurchflossenen Sendespulen 12 bzw. 14 kein Fluss bzw. ein möglichst geringer Fluss Π angeregt wird. Bei der Spulenanordnung 10 gemäß 1 sind die erste Sendespule 12, die an den ersten Sender S1 angeschlossen ist und eine zweite Sendespule 14, die an einen zweiten Sender S2 angeschlossen ist, koaxial zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Empfangsspule 16 ist in einer gegenüber den beiden Sendespulen 12 und 14 versetzten Ebene angeordnet.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für die Verschaltung der Sende- und Empfangsspulen eines erfindungsgemäßen Sensors sowie die zugehörige Kompensationsschaltung, die mit Hilfe eines Kompensationstransformators realisiert wird.
  • Der erfindungsgemäße Sensor 110 besitzt eine Sendespule 20 mit einer Mehrzahl von Windungen, die in der Darstellung gemäß 2 lediglich schematisch angedeutet sind. Bei der Sendespule kann es sich um eine klassisch gewickelte Spule handeln oder aber auch um eine entsprechende Leiterbahnstruktur auf einer Leiterplatte. Die Sendespule 20 wird mit einem Wechselstrom IS beschickt und erzeugt ein veränderliches Magnetfeld im Frequenzbereich von unter 1 MHz. Vorzugsweise finden Magnetfelder in einem Frequenzband von 100 Hz bis 200 kHz in dem erfindungsgemäßen Sensor Verwendung. Der Punkt 22 der Darstellung in 2 entspricht den Winklungsanschlüssen und gibt somit den Windungssinn der Sendespule 20 an. Das Magnetfeld der Sendespule 20 wird durch einen in der Nähe der Spule befindlichen Gegenstand, insbesondere einen metallischen Gegenstand 24 modifiziert und erzeugt in dem als Empfängerspule dienenden Empfangsleiterdchleifesystem 26, die in 2 ebenfalls nur schematisch dargestellt ist, einen entsprechenden Induktionsstrom. Die Änderung des Magnetfeldes der Sendespule 20 aufgrund des Metallobjektes 24 ist über eine entsprechende Auswerteschaltung der Empfängerspule 26, bspw. durch die Messung der induzierten Spannung UE nachweisbar.
  • Jedoch ergibt sich auch ohne Metallobjekt 24 in der Nähe der Spulen 20 bzw. 26 ein relativ starkes Signal („Leersignal"), welches an der Empfangsspule abgreifbar bzw. messbar ist. Metallobjekte ändern das Empfangssignal, bspw. UE. Das Leersignal
    Figure 00080001
    an der Empfangsspule 26 ist proportional zum Strom IS in der Sendespule und dazu idealerweise 90° phasenverschoben.
  • Erfindungsgemäß ist ein spezieller Kompensationstransformator 28 vorgesehen, der mit seiner Primärseite 30 in Reihe mit der Sendespule 20 geschaltet ist. Ein solcher Kompensationstransformator generiert eine Spannung UK, die idealerweise ebenfalls 90° phasenverschoben und proportional zum Sendestrom IS ist. Wählt man ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen der Windungszahl auf der Primärseite 30 bzw. der Sekundärseite 32 des Kompensationstransformators, so kann sich bei geeigneter Reihenschaltung der sekundärseitigen Wicklungen des Transformators mit den Windungen der Empfangsspule 26 das resultierende Leersignal auslöschen.
  • Dazu ist im Ausführungsbeispiel der 2 die Sekundärseite 32 des Kompensationstransformators 28 in Reihe geschaltet zu den Windungen 34 der Empfangsspule 26. Die Kompensation des Leersignals
    Figure 00080002
    wird somit durch eine Reihenschaltung realisiert, wobei der Windungssinn zwischen den Windungen 34 der Empfangsspule 26 und den Wicklungen 32 des Kompensationstransformators 28 umgedreht ist. Dies wird in der Darstellung der 2 symbolisiert durch die Punkte der Wicklungsanschlüsse 36 für die Empfangsspule bzw. 38 für die sekundärseitigen Wicklungen des Kompensationstransformators 28.
  • Durch geeignete Dimensionierung der Windungszahlen von Sendespule 22, Empfangsspule 26 und Kompensationstransformator 28 wird die Spannung UG, die am erfindungsgemäßen Sensor abgreifbar ist (UG = UE + UK) im Idealfall und bei Abwesenheit eines Metallobjektes in der Nähe der Empfangsspule 26 zu Null. Da ein Metallobjekt das in der Empfangsspule 26 induzierte Feld verändert, ändert sich bei Anwesenheit eines solchen Metallobjektes 24 auch die in der Empfangsspule 26 induzierte Spannung UE. Die Kompensationsspannung UK auf der Sekundärseite 32 des Kompensationstransformators bleibt jedoch bei entsprechend abgeschirmtem Kompensionskondensator unverändert. Dadurch weist die am erfindungsgemäßen Sensor abgreifbare Spannung UG auf ein aufgefundenes Metallobjekt 24 hin.
  • Ein geeignetes Übersetzungsverhältnis der primär- bzw. sekundärseitigen Wicklungen des Kompensationstransformators ist in erster Näherung identisch zum Übersetzungsverhältnis der Windungen von Sendespule zu Empfangsspule. Da der Kompensationstransformator 28 derart im Sensor 110 bzw. einem zugeordneten Messgerät angeordnet ist, dass er unbeeinflusst von Metallobjekten bleibt, bleibt auch die Ausgangsspannung UK des Transformators 28 unabhängig von der Störung durch den Metallgegenstand 24 und somit konstant. Dadurch bleibt der volle Einfluss eines Metallobjektes 24 auf die Empfangspannung UE erhalten und wird nicht, wie bei Sensoren nach dem Stande der Technik üblich, auch wegkompensiert.
  • Der Kompensationstransformator kann bspw. aus einem Ferrit-Ringkern 40 bestehen und mit zwei entsprechend dimensionierten Wicklungen 32 und 42 versehen sein. Es ist jedoch auch möglich, den Kompensationstransformator als Print-Transformator zu realisieren, indem die Primär- und Sekundärspulen eines solchen Transformators direkt auf eine Leiterplatte aufgebracht, bspw. aufgedruckt werden.
  • Neben dem in 2 schematisch dargestellten Sensorsystem weist ein erfindungsgemäßes Messgerät unter anderem noch eine Auswerteschaltung sowie eine Auswerte- und Recheneinheit auf, die aus den entsprechenden Messsignalen, wie bspw. UE, UK oder UG Informationen über das Vorhandensein eines metallischen Objektes 24 ermittelt. Derartige Informationen werden dann an eine Ausgabeeinheit, bspw. eine akustische oder optische Ausgabeeinheit eines zugeordneten Messgerätes übermittelt, sodass ein Anwender durch ein entsprechendes Signal darauf hingewiesen wird, dass ein Objekt lokalisiert worden ist. Die genaue Identifizierung der Lage eines solchen Objektes, welches bspw. in einer, in 2 nur angedeuteten Wand 44 eingeschlossen sein kann, kann bspw. erfolgen durch die Ausgabe der Signalstärke der Magnetfeldstörung aufgrund des eingeschlossenen Gegenstandes bzw. durch die Signalstärke eines durch diese Magnetfeld induzierten Stromes.
  • Der erfindungsgemäße Sensor ist zusammen mit der Steuer- und Auswerteeinheit sowie einer entsprechenden Ausgabeeinheit in einem Gehäuse eines Messgerätes, insbesondere eines kompakten, handgehaltenen Messgerätes integriert. Ein solches Messgerät kann mit seinem Gehäuse per Hand oder aber auch über am Gehäuse angeordnete Wälzkörper über die Oberfläche einer zu untersuchenden Wand bzw. eines Bodens oder einer Decke verfahren werden.
  • 3 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel eines derartigen Messgerätes.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungemäßen Messgerätes in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung. Das Messgerät besitzt ein Gehäuse 50, das aus einer oberen und einer unteren Halbschale 52 bzw. 54 gebildet ist. Im Inneren des Gehäuses ist zumindest ein Sensor gemäß 2 mit einer Spulenanordnung zur Metalldetektion vorgesehen. Darüber hinaus weist das Innere des Messgerätes eine Signalerzeugungs- und Auswerteelektronik, sowie eine Energieversorgung, bspw. über Batterien oder Akkus, auf. Das Messgerät gemäß 3 besitzt darüber hinaus eine Anzeige 56 zur Ausgabe eines mit dem Messsignal korrelierten Ausgabesignals. Über die Anzeige 56, bspw. eine segmentierte Balkenanzeige oder aber auch eine graphische Anzeige unter Verwendung eines LCDs, ist es möglich, die Stärke des detektierten Messsignals darzustellen.
  • Des Weiteren besitzt das erfindungsgemäße Messgerät ein Bedienfeld 58 mit einer Reihe von Bedienelementen 60, die es ermöglichen, das Gerät bspw. ein- bzw. auszuschalten, sowie gegebenenfalls einen Messvorgang bzw. einen Kallibrierungsvorgang zu starten.
  • Im Bereich unterhalb des Bedienfeldes 58 weist das Messgerät gemäß 3 einen Bereich 62 auf, der in seiner Form und Materialgestaltung als Handgriff 64 zur Führung des erfindungsgemäßen Messgerätes ausgestaltet ist. Mittels dieses Handgriffs 64 wird das Messgerät mit seiner, dem Betrachter der 3 abgekehrten Unterseite über eine Oberfläche eines zu untersuchenden Gegenstandes bzw. eines Mediums, wie bspw. der Oberfläche 46 einer Wand 44 gemäß der schematischen Darstellung in 2, geführt.
  • Auf der dem Handgriff 64 entgegensetzten Seite 70 des Messgerätes weist dieses eine das Gehäuse durchdringende Öffnung 72 auf. Die Öffnung 72 ist konzentrisch zumindest zu dem Empfangsleiterschleifensystem 34 des Sensors angeordnet. Auf diese Weise entspricht der Ort der Öffnung 72 im Messgerät, dem Zentrum des Ortungssensors, sodass dem Anwender eines derartigen Gerätes damit auch gleichzeitig die genaue Lage eine evtl. detektierten Gegenstandes angezeigt wird. Darüber hinaus weist das Messgerät zusätzlich auf seiner Ober seite Markierungslinien 74 auf, über die das genaue Zentrum der Öffnung 72 und somit die Lage eines eingeschlossenen Gegenstandes vom Anwender lokalisiert werden kann.
  • Neben einem rein induktiven Messgerät, kann der erfindungsgemäße Sensor auch als Zusatzsensor in Messgeräten verwendet werden, die andere Meßmethoden verwenden. So ist es möglich, den kompensierten, induktiven Sensor bspw. auch als Zusatzdiagnostik in einem Radarortungsgerät oder aber auch in einem Infrarotortungsgerät einzusetzen.
  • Der erfindungsgemäße Sensor sowie das erfindungsgemäß Messgerät mit einem solchen Sensor sind nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Insbesondere ist der erfindungsgemäße Sensor nicht beschränkt auf die Verwendung lediglich einer Sendespule bzw. eines Empfangsleiterschleifensystems. Mehrfachsysteme, gegebenenfalls unter Verwendung von mehreren Kompensationstransformatoren sind ebenso möglich.

Claims (10)

  1. Sensor zur Ortung metallischer Objekte, insbesondere ein induktiver Metallsensor (110) für Bauwerkstoffe, mit zumindest einer Sendespule (20) und mindestens einem Empfangsleiterschleifensystem (26), welche induktiv miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sendespule (20) in Reihe zur Primärseite (30) eines Kompensationstransformators (28) geschaltet ist.
  2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungszahlen von Primär- (30) und Sekundärseite (32) des Kompensationstransformators (28) sich verhalten, wie die Windungszahlen von Sendespule (20) und Empfangsleiterschleifensystem (26).
  3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationstransformator (28) einen Ferrit-Ringkern (40) aufweist.
  4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Windungssystem der Windungen des Kompensationstransformators (28) als Printleiterbahnstruktur auf einer Leiterplatte ausgebildet ist.
  5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationstransformator (28) als Printtransformator auf einer Leiterplatte ausgebildet ist.
  6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite (32) des Kompensationstransformators (28) in Reihe zum Empfangsleiterschleifensystem (26) geschaltet ist.
  7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Windungssinn der Sekundärseite (32) des Kompensationstransformators (28) entgegengesetzt ist zum Windungssinn des Empfangsleiterschleifensystems (26).
  8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Subtraktionsschaltung vorhanden ist, die die am Empfangsleiterschleifensystem (26) induzierte Spannung UE sowie die sekundärseitig am Kompensationstransformator (28) abgreifbare Spannung UK voneinander abzieht.
  9. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetfelder im Frequenzbereich von unter 1 MHz, vorzugsweise Magnetfelder im Frequenzband von 100Hz bis 200 kHz zum Einsatz kommen.
  10. Messgerät, insbesondere ein handgehaltenes Ortungsgerät 210, mit zumindest einem Sensor nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9.
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