DE19648120A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ortung von unterirdischen Objekten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung von unterirdischen Objekten gemäß dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs sowie eine Vorrichtung zur Ortung von im Erdbereich befindlichen Objekten.

Zur Ortung von unterirdischen Objekten werden Sonden eingesetzt, die metallische, magnetische aber auch nichtmagnetische und nichtmetallische Objekte erkennen. Ein beispielsweise allgemein bekanntes Gerät zum Auffinden von vergrabenen magnetischen Objekten (Eisen) ist das Gradiometer (Differenzmagnetometer). Diese werden zur Ortung von nicht-explodierten Granaten und Bomben eingesetzt. Da diese Objekte das an sich homogene Magnetfeld der Erde verändern, kann von der Oberfläche die Charakteristik der Veränderung gemessen werden. Größe und Polarität des Magnetfelds geben Aufschluß über Größe, Tiefe und Lage des Objekts. Der Bediener des Gradiometers läuft ein ausgestecktes Meßfeld ab. Sobald er eine magnetische Inhomogenität feststellt, sucht er durch Schwenkbewegungen und vorwärts- und rückwärts laufen den maximalen Wert der Magnetfeldinhomogenität. Dies ist am Instrument entweder der maximale negative Ausschlag oder der maximale positive Ausschlag. Die Annäherung des Gradiometers an den Ort der maximalen Magnetfeldverzerrung erfordert ein laufendes Zurückschalten der Geräteempfindlichkeit, um die Bewegung des Zeigers am Anzeigeinstrument innerhalb der Skala und somit beobachtbar zu halten.

Aus der WO 94/24 584 ist ein Verfahren zur Detektion von magnetischen länglichen Objekten bekannt, das ein Gradiometer verwendet und die vorstehend beschriebene Vorgehensweise offenbart.

Die JP 62-203 081 (A) in Patents Abstracts of Japan, P-669, February 20, 1988, Vol. 12/No. 58 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion einer Vielzahl von verborgenen Leitungen unter Verwendung eines Maximalwertdetektors für das Horizontalkomponentensignal eines Magnetfelddetektors.

Eine Vorrichtung zur Anpassung einer Anzeigebereichseinstellung einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige einer magnetischen Feldstärke bei der Detektion von verdeckt verlegten und von einem Wechselstrom durchflossenen Leitungen ist aus der DE 43 07 366 A1 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, um das Auffinden bestimmter (maximaler) Werte zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Verfahrensanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den auf die jeweiligen selbständigen Nebenansprüche rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Ortung eines Objektes erfolgt gemäß dem Verfahren derart, daß, wenn die Ortungsvorrichtung eine Inhomogenität anzeigt, ab einem bestimmten Meßwert der aktuelle zur Zeit bestehende Meßwert in einer Speichereinrichtung gespeichert und im Anschluß daran immer nur ein den gespeicherten Wert betragsmäßig überschreitender Wert gespeichert wird. Dies führt bei zwei Meßkanälen für jeweils positive und negative Meßwerte zu dem jeweiligen positiven oder negativen Maximum, wobei je nach Meßobjekt auch nur ein Maximum eines Vorzeichens vorhanden sein kann. Zusätzlich wird ein Signal ausgegeben, wenn ein neuer Wert abgespeichert oder ein vorgegebener geringerer Teil des zuvor gespeicherten Wertes erreicht wird. Dies führt dazu, daß die Ortungsvorrichtung in einem typischerweise runden bis leicht ovalflächigen Gebiet Anzeigen gibt und außerhalb dieses Gebiets keine Anzeige erfolgt. Für den Bediener ist somit eindeutig eine Fläche definiert. Die Größe der Fläche kann direkt über die Größe und die Tiefe des vergrabenen Objekts Aufschlüsse geben. Durch Anheben des Geräts kann das Objekt weiter eingegrenzt und im Idealfall ein Maximalpunkt gefunden werden, da der Bereich, in dem Signale ausgelöst werden, immer kleiner wird. Ist der aktuell gemessene Wert kleiner als der gespeicherte, wird kein Signal aktiviert. Ist der Wert größer als der gespeicherte, wird eine optische und/oder akustische Anzeige ausgelöst und gleichzeitig wird dieser Wert als neuer Referenzwert in der Speichereinrichtung gespeichert. Wenn kein kleinerer Wert als der abgespeicherte für die Auslösung des Signals zugelassen wird, führt dies dazu, daß zum Schluß nahezu der Maximalwert der Inhomogenität in der Speichereinrichtung abgelegt ist und das Signal nur noch innerhalb einer sehr kleinen Fläche aktiviert wird. Da dies in der Praxis im Extremfall dazu führen kann, daß der Bediener das Objekt verliert, betrifft in einer weiteren Ausbildung des Verfahrens die Beurteilung für die Auslösung des Signals nicht allein den abgespeicherten Wert, sondern auch in einem gewissen Prozentsatz darunter liegende Werte des gespeicherten Wertes. Zweckmäßigerweise werden noch Werte gemeldet, die 50 bis 100% des gespeicherten Wertes ausmachen. Kleinere Werte lösen kein Signal aus. Bei Auswertung von Werten ab 50% ist eine Objekterkennung anhand bekannter Halbwertsformeln möglich.

Gemäß einer weiteren Ausbildung wird bei dem Verfahren immer nur ein dem gespeicherten Wert betragsmäßig überschreitender Wert gespeichert, so daß sowohl die negativen als auch die positiven Maximalwerte in einem Meßwertekanal mit herangezogen werden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform bleibt anstelle des neuen Wertes der ursprünglich gespeicherte Wert erhalten und es wird immer ein Signal ausgegeben, wenn der gespeicherte Wert unter- oder überschritten wird. Ausgehend von diesem gespeicherten Wert kann die Signalausgabe auch auf einen Bereich um diesen Wert ausgedehnt werden. Die Signalausgabe kann sowohl optisch als auch akustisch durch Auftreten oder Ausbleiben eines Signals erfolgen. Dieses Verfahren ermöglicht beispielsweise bei der Verwendung eines Gradiometers, das Orten einer gesamten Feldlinie einer bestimmten Feldstärkedifferenz um das zu ortende Objekt. Die Größe der geschlossenen um das gesuchte Objekt umlaufenden Feldlinie gibt Aufschluß über die Magnetfeldgröße und das Objekt.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung weist eine beim Suchvorgang zuschaltbare Einrichtung zur Erfassung eines bestimmten Meßbereichs, z. B. Feldstärke bei Eisendetektoren, induzierte Spannung bei Metalldetektoren, kapazitive Spannung oder Ultraschallmeßgröße bei Detektoren für nichtmetallische und nichtmagnetische Objekte, auf. Die zuschaltbare Einrichtung umfaßt eine Speichereinrichtung zur Speicherung des jeweiligen Maximalwerts und eine mit dem Sensor und der Speichereinrichtung verbundenen Vergleichereinrichtung auf. Der Sensor der Vorrichtung erkennt die von dem Objekt abgegeben oder veränderten Signale. Die Vergleichereinrichtung betätigt beim Überschreiten eines vorgegebenen geringeren Teils des Maximalwerts, durch den aktuellen Wert ausgelöst, eine Signaleinrichtung. Die Anzeigeeinrichtung kann sowohl in Analogtechnik als auch mit einem Analog-Digital-Wandler und Digitaltechnik realisiert sein. Bei Analogtechnik wird in der zuschaltbaren Einrichtung eine Gleichrichtung durchgeführt, um negative und positive Maximalwerte getrennt oder gemeinsam (Betrag) zu erfassen und auszuwerten. In der Digitaltechnik wird der negative bzw. positive Maximalwert digital verarbeitet.

In der einzigen Figur ist ein Blockschaltbild dargestellt, in dem die Anordnung der einzelnen Einrichtungen dargestellt ist. Die technische Realisierung in Analog- bzw. Digitaltechnik stellt eine dem Fachmann geläufige Maßnahme dar.

In der Figur ist ein Sensor 1 dargestellt, der über einen Umschalter 2 mit einer Signaleinrichtung 6 verbunden ist. Die Signaleinrichtung 6 kann sowohl optische als auch akustischer Art sein. Sobald bei der Betätigung des Sensors Inhomogenitäten festgestellt werden, erfolgt entweder automatisch oder durch die Bedienperson eine Umschaltung des Umschalters 2, so daß das von dem Sensor gelieferte Signal eine Anpaßeinrichtung 3 erreicht. Diese Anpaßeinrichtung 3 besteht beispielsweise in der Analog- Digitaltechnik aus einem Gleichrichter (Einweg bei je einem Meßkanal für positive und negative Meßwerte oder Zweiweg bei einem Meßkanal) und in der digitaltechnischen Lösung aus einem A/D-Wandler. Dieses Signal wird nun einerseits direkt auf den Vergleicher 5 und andererseits über den Speicher 4 auf den Vergleicher 5 gegeben. Der Speicher 4 speichert immer nur den Maximalwert, so daß der Vergleicher 5 je nach Betriebsart, nur ein Signal auslöst, wenn ein neuer Wert im Speicher 4 gespeichert wurde, oder der aktuelle Wert mindestens 50 bis 100% des augenblicklichen im Speicher 4 gespeicherten Wertes aufweist.

Bei einer analogen Realisierung kann die Anzeigeeinrichtung derart realisiert werden, daß mit dem Schalter 2 die Betriebsart umgeschaltet wird und der maximale Wert im Speicher 4 mittels eines Scheitelwertmessers ermittelt wird. Der Wert des Scheitelmessers kann, um die 50 bis 100% für den Vergleich bereitzustellen, über einen Abschwächer auf einen Schmitttrigger als Vergleicher 5 gesetzt werden. Der Ausgang des Schmitttriggers ist dann mit einer Tonerzeugungsstufe verbunden. Zusätzlich kann auch eine optische Anzeigeeinheit digital oder analog angeschlossen sein, die den tatsächlichen gemessenen Wert und/oder die Polarität anzeigt. In dem Fachmann geläufiger Art und Weise ist entsprechend eine Schaltung mit Einweggleichrichtung auszuführen falls die Meßwertpolaritäten in jeweils einem Auswertekanal verarbeitet werden.

Bei einer digitalen Ausführung kann, der von einem A/D-Wand­ ler erzeugte digitale Wert auf eine digitale Steuereinrichtung gegeben werden, die den digitalen Wert bzw. einen reduzierten Wert in dem Speicher ablegt und mit dem aktuellen Wert vergleicht. Die Ausgabe erfolgt dann in bekannter und dem Fachmann geläufiger Art und Weise optisch und/oder akustisch.

Für das Aufsuchen von Feldstärkedifferenzen kann in der Analogtechnik anstelle des vorstehend erwähnten Scheitelwertmessers und Abschwächers eine Sample und Hold- Schaltung eingesetzt werden, die einen bestimmten Sensorwert nach Modus-Umschaltung speichert. Bei Über- bzw. Unterschreitung eines Bereichs von beispielsweise ± 5% um den gespeicherten Wert erfolgt ein optisches bzw. akustisches Signal. In der digitaltechnischen Realisierung kann für diesen Anwendungsfall ein entsprechender Vergleich in der digitalen Steuereinheit durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ein einfach zu realisierendes Verfahren, um mit einer Ortungsvorrichtung, wie Gradiometer, Metalldetektor oder Objektdetektor, in einem speziellen Modus nicht Informationen über den Signalverlauf der Feldinhomogenität, sondern ausschließlich Informationen über die räumliche Erstreckung eines bestimmten (auch maximalen) Meßsignals zu erhalten.

Claims (7)

1. Verfahren zur Ortung eines unterirdischen Objekts, bei dem mittels einer Ortungsvorrichtung durch Bewegungen der Ortungsvorrichtung über das Erdreich ein Meßbereich nach einer Meßwertveränderung abgesucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Ortungsvorrichtung eine Inhomogenität anzeigt, ab einem bestimmten Meßwert der aktuelle zur Zeit bestehende Meßwert in einer Speichereinrichtung gespeichert und im Anschluß daran immer nur ein den gespeicherten Wert überschreitender Wert betragsmäßig gespeichert wird, und mindestens ein Signal ausgegeben wird, wenn ein neuer Wert abgespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die positiven als auch die negativen Maximalwerte gemeinsam erfaßt und immer nur ein den gespeicherten Wert betragsmäßig überschreitender Wert gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Signal ausgegeben wird, wenn ein vorgegebener geringerer Anteil des zuvor gespeicherten Wertes erreicht oder überschritten wird, wobei der vorgegebene Prozentsatz vorzugsweise 50 bis 100% beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des neuen Wertes der ursprünglich gespeicherte Wert erhalten bleibt und ein Signal ausgegeben wird, wenn der gespeicherte Wert oder ein Bereich um diesen gespeicherten Wert unter- und/oder überschritten wird.

5. Vorrichtung zur Ortung von unterirdischen Objekten, gekennzeichnet durch eine beim Suchvorgang zuschaltbare Einrichtung zur Erfassung eines bestimmten Meßbereichs, mit einer Speichereinrichtung (4) zur Speicherung des jeweiligen Maximalwerts und einer mit dem Sensor (1) der Vorrichtung, der zur Erkennung von von dem Objekt abgegeben oder veränderten Signale dient, und der Speichereinrichtung (4) verbundenen Vergleichereinrichtung (5), die bei überschreiten eines vorgegebenen Prozentsatz es des Maximalwerts, durch den aktuellen Wert ausgelöst, eine Signaleinrichtung (6) betätigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbare Einrichtung eine die Polarität berücksichtigende Einheit umfaßt, um negative und positive Maximalwerte getrennt und/oder gemeinsam zu verarbeiten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (4) anstelle des Maximalwerts einen beliebigen Wert speichert und die Vergleichereinrichtung (5) bei der Abweichung von dem gespeicherten Wert die Signaleinrichtung (6) auslöst.