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Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare Vorrichtung zur Ortung ferromagnetischer Objekte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Ortung insbesondere unter der Erdoberfläche befindlicher ferromagnetischer Objekte ist beispielsweise aus der
DE 195 18 973 C2 bekannt.
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Eine solche Vorrichtung besteht dabei im Wesentlichen aus zwei im Abstand voneinander angeordneten magnetempfindlichen Sensoren, insbesondere sogenannten Fluxgate-Magnetometern, sowie einer Auswertungseinheit, die von den magnetempfindlichen Sensoren delektierte Signale beispielsweise in ein akustisches Signal oder eine optische Anzeige zur Auswertung umwandelt.
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Solche magnetempfindlichen Sensoren reagieren dabei auf Veränderungen eines Magnetfeldes, beispielsweise des Erdmagnetfeldes, welche durch ferromagnetische Materialien im Wirkbereich des Magnetfeldes hervorgerufen werden.
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Von großer Wichtigkeit hinsichtlich der Genauigkeit solcher Vorrichtungen ist die Ausrichtung der Spulen der Magnetometer zueinander. Zur Ermittlung der Tiefe eines zu ortenden ferromagnetischen Objektes ((Entfernung des Objektes von dem dem Objekt nahen Magnetometer) ist es wichtig, den genauen Abstand von übereinander angeordneten Spulen der jeweiligen Magnetometer zu kennen, um aus der Differenz der von den jeweiligen Magnetometern empfangenen Messsignale die Tiefe des zu ortenden ferromagnetischen Objektes ermitteln zu können.
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Bei der oben genannten Druckschrift werden zwei in unterschiedlichen Höhen angeordnete Magnetometersonden in unterschiedlichen Höhen in einem Schleppwagen so befestigt, dass sie in unterschiedlichen Höhen über das zu untersuchende Messfeld bewegbar sind. Außerdem sind die beiden Messenden nicht senkrecht übereinander sondern in Fahrtrichtung versetzt hintereinander angeordnet.
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Eine solche Vorrichtung hat sich an sich bewährt. Um hier eine hinreichende Messgenauigkeit zu erreichen, wird bei der beschriebenen Vorrichtung eine doppelt kardanische Aufhängung der Sensoren benötigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiter zu entwickeln, dass mit geringem fertigungstechnischem Aufwand eine kostengünstige Vorrichtung zur Ortung ferromagnetischer Objekte mit deutlich höherer Messpunktgenauigkeit bereitgestellt wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine tragbare Vorrichtung zur Ortung ferromagnetischer Objekte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße tragbare Vorrichtung zur Ortung ferromagnetischer Objekte weist zwei magnetisch nicht leitfähigen Aufnahmegehäuse in einem Abstand voneinander angeordnete Magnetometer sowie eine Signalauswertungseinheit auf, wobei jedes der Magnetometer eine Haltevorrichtung zur Halterung des jeweiligen Magnetometers in dem Aufnahmegehäuse und wenigstens eine Spule aufweist.
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An einander gegenüber liegenden Rändern dieser Haltevorrichtung sind dabei Federelemente zur zentrierten Ausrichtung der Haltevorrichtung in dem Aufnahmegehäuse vorgesehen.
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Die durch die Federelemente bewirkte exakte zentrierte Ausrichtung der Spulen ermöglicht mit einfachen Mitteln eine deutliche Empfindlichkeitssteigerung aufgrund der geringen Lageabhängigkeit.
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Die Anordnung von Federelementen an der Haltevorrichtung zur zentrischen Justierung ist dabei in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfinder sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfinder sind die Federelemente als an der Haltevorrichtung angeformte elastische Stege ausgebildet.
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Denkbar ist auch, solche Federstege an den gegenüberliegenden Rändern der Haltevorrichtung als separate Bauteile aufzusetzen.
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Durch den Einsatz solcher elastischer Stege können die Haltevorrichtungen in einfacher Weise so in dem Aufnahmegehäuse angebracht werden, dass die an der Haltevorrichtung festgelegte wenigstens eine Spule äußerst genau zentrisch in dem Aufnahmegehäuse positioniert werden kann.
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Dabei ist insbesondere ein Ausgleich von Unebenheiten in den Innenwänden des Aufnahmegehäuses oder von Materialdickeschwankungen des Aufnahmegehäuses ermöglicht.
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Die Haltevorrichtungen sind dabei bevorzugt als Leiterplatten ausgebildet, in denen wenigstens eine Spule gehalten ist.
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Zur Aufnahme der wenigstens eine Spule ist in den Haltevorrichtungen bevorzugt eine schlitzförmige Aussparung vorgesehen.
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Solche schlitzförmigen Aussparungen lassen sich ebenfalls sehr genau in solche insbesondere als Leiterplatten ausgebildeten Haltevorrichtungen einbringen.
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Um eine mehrdimensionale Ortung der ferromagnetischen Gegenstände zu ermöglichen, sind an jeder der Haltevorrichtungen gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung zwei senkrecht zueinander stehende Spulen aufgenommen, wobei jede der Haltevorrichtungen zwei senkrecht zueinander ausgerichtete schlitzförmige Aussparungen zur Aufnahme jeweils einer der Spulen aufweist.
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Zur dreidimensionalen Ortung sind dabei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante die Magnetometer um 90° um die Längsachse des Aufnahmegehäuses gedreht zueinander ausgerichtet in dem Aufnahmegehäuse gehalten.
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Mit einer derartigen Anordnung der Magnetometer ist auch eine Neigungskompensation ermöglicht.
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Um Messungenauigkeiten aufgrund thermischer Veränderungen der Abmaße des Aufnahmegehäuses zu verhindern, ist das Aufnahmegehäuse gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante als Keramikrohr ausgebildet.
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Desweiteren ist das als Rohr ausgebildete Aufnahmegehäuse besonders bevorzugt als innenprofiliertes Rohr ausgebildet, wobei die einander gegenüberliegenden Federelemente der Haltevorrichtung in die Profilierung des Aufnahmegehäuses eingreifen, was eine einfache und exakte Ausrichtung der Haltevorrichtungen im Aufnahmegehäuse gewährleistet.
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Zum Schutz der Vorrichtung durch Schläge oder Stöße, wie sie insbesondere im Außeneinsatz vorkommen können, sind auf der Außenfläche des Aufnahmegehäuses bevorzugt Dämpfungselemente angeordnet.
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Besonders bevorzugt ist das Aufnahmegehäuse von einem Schutzgehäuse, das insbesondere aus Aluminium gefertigt ist, ummantelt, wobei die Dämpfungselemente zwischen dem Schutzgehäuse und dem Aufnahmegehäuse angeordnet sind. Als Dämpfungselemente sind dabei beispielsweise an die Mantelfläche des Aufnahmegehäuses angepasste, insbesondere ringförmige, Elemente aus einem weichen Gummi oder Schaumstoff oder dergleichen denkbar.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsvariante eines einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine perspektivische Ansicht eines Magnetometers mit Haltevorrichtung und zwei Spulen sowie Federelementen an den Rändern der Haltevorrichtung,
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3 eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Vorrichtung zur Darstellung der senkrecht zueinander versetzt angeordneten Magnetometer und
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4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit auf dem offenen Gehäuse positionierten Dämpfungselementen.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position des Aufnahmegehäuses, der Magnetometer, der Spulen, der Haltevorrichtung, der Federelemente und anderer Teile. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen tragbaren Vorrichtung zur Ortung ferromagnetischer Objekte bezeichnet.
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Die Vorrichtung weist zwei als Fluxgate-Magnetometer ausgebildete Magnetometer auf, die in einem vorbestimmten Abstand zueinander in einem magnetisch nicht leitfähigen Aufnahmegehäuse 2 aufgenommen sind und die zu einem Differenzial-Fluxgate-Magnetometer zusammen geschaltet sind.
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Das Aufnahmegehäuse 2 ist dabei bevorzugt als Rohr ausgebildet, insbesondere als Keramikrohr, um eine thermisch stabile Lagerung der Magnetometer in dem Aufnahmegehäuse 2 zu gewährleisten. Denkbar ist auch der Einsatz eines aus Aluminium gefertigten Gehäuses.
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Die Magnetometer 3, 4 weisen dabei jeweils eine Haltevorrichtung 7 zur Halterung des jeweiligen Magnetometers 3, 4 in dem Aufnahmegehäuse 2 auf sowie zumindest eine Spule 5, 6.
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In den 1–3 gezeigten Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1 sind an jeder Haltevorrichtung 7 jeweils zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Spulen 5, 6 angeordnet, wobei die Ausrichtung der ersten Spule 5 an jeder der Haltevorrichtungen 7 möglichst exakt parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Die bevorzugt als Leiterplatte ausgebildete Haltevorrichtung 7 weist dabei an einander gegenüberliegenden Rändern 71, 72 der Haltevorrichtung 7 jeweilige Federelemente 73 zur zentrierten Ausrichtung der Haltevorrichtung 7 in dem Aufnahmegehäuse 2 auf.
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In der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsvariante der Haltevorrichtung 7 sind in Seitenbereichen der Leiterplatte Ausnehmungen, insbesondere Ausstanzungen 74 eingebracht, die zum Rand der Leiterplatte hin von als Federelemente 73 ausgebildeten leicht nach außen gewölbten Brücken umschlossen sind. Die Brücken sind Ausstanzungen 74 quer zu ihrer Längserstreckung elastisch.
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Mithilfe dieser Federelemente 73 können in einfacher und kostengünstiger Weise Fertigungstoleranzen in der Wandstärke des Gehäuses 2 ausgeglichen werden.
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Wie in 2 gut zu erkennen ist, sind die beiden Spulen 5, 6 in schlitzförmigen Aussparungen 75, 76 aufgenommen.
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Die erste Spule 5 ist dabei parallel zur Längsachse des hier als Keramikrohr ausgebildeten Gehäuses 2 ausgerichtet (in einer Richtung Z). Die zweite Spule 6 ist in einer senkrecht dazu in einer Richtung Y sich erstreckend aufgenommen.
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Die beiden Magnetometer 3, 4 sind, wie in den 1 und 3 gut zu erkennen ist, um 90° um die Längsachse des Aufnahmegehäuses 2 gedreht zueinander ausgerichtet in dem Aufnahmegehäuse 2 gehalten, was eine dreidimensionale Ortung ferromagnetischer Objekte ermöglicht.
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Zur exakten Ausrichtung der Magnetometer 3, 4 in dem Gehäuse 2 ist desweiteren, wie in 3 gut zu erkennen, dass hier als Keramikrohr ausgebildete Gehäuse 2 mit einer Innenprofilierung 21 versehen, wobei die aneinander gegenüberliegenden Federelemente 73 der Haltevorrichtung 7 in die Profilierung 21 des Aufnahmegehäuses 2 eingreifen.
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Die beiden Magnetometer 3, 4 sind innerhalb des Aufnahmegehäuses 2 mit einer Signalauswertungseinheit 12 verbunden, bevorzugt über eine Kabelverbindung 13. Die Signalauswertungseinheit 12 ist dabei bevorzugt über ein Dämpfungselement an einer der Stirnseiten des Aufnahmegehäuses 2 befestigt.
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Desweiteren sind an den Außenflächen des Aufnahmegehäuses 2 bevorzugt Dämpfungselemente 9, 10 angeordnet, um bei Stößen oder Schlägen, wie sie beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Gelände vorkommen können, die Magnetometer und andere im Aufnahmegehäuse 2 montierte Beuteil vor einer Beschädigung zu schützen.
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Besonders bevorzugt ist das Aufnahmegehäuse 2 von einem Schutzgehäuse 8 ummantelt, wobei die Dämpfungselemente 9, 10 zwischen dem Schutzgehäuse 8 und dem Aufnahmegehäuse 2 angeordnet sind.
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Das Schutzgehäuse 8 ist dabei vorzugsweise der Kontur des bevorzugt rohrförmig ausgebildeten Aufnahmegehäuses 2 in entsprechender Weise rohrförmig ausgebildet, insbesondere als Aluminiumrohr. Dabei ist jedoch auch eine Ausbildung des Schutzgehäuses 8 beispielsweise als außen in Kunststoff gefertigtes Rohr.
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Das Schutzgehäuse 8 ist dabei an seinen Stirnseiten jeweils durch eine Abdeckung wie einem Deckel, Stopfen oder dergleichen 11 verschlossen.
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4 zeigt das Aufnahmegehäuse 2 mit auf der Außenfläche, hier den Mantelflächen und den Stirnseiten angeordneten Dämpfungselementen 9, 10.
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Die Länge des Aufnahmerohres 2 beträgt dabei vorzugsweise etwa 40 cm. Denkbar sind aber auch andere Längen, beispielsweise von 60cm zur weiteren Erhöhung der Empfindlichkeit der Vorrichtung, die mit dem Abstand der beiden Magnetometer voneinander zunimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Aufnahmegehäuse
- 3, 4
- Magnetometer
- 5, 6
- Spule
- 7
- Haltevorrichtung
- 8
- Schutzgehäuse
- 9, 10
- Dämpfungselemente
- 11
- Deckel, Stopfen
- 12
- Signalauswertungseinheit
- 13
- Kabelverbindung
- 21
- Innenprofilierung
- 71, 72
- Ränder
- 73
- Federelemente
- 75, 76
- Aussparungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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