DE19725200A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Sondentripel - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit SondentripelInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen eines magnetischen
Totalfeldes und/oder Magnetfelddifferenz (Gradiometer) mittels mindestens zwei
Sonden, wovon mindestens eine als Sondentripel ausgebildet ist, und einer mit
den Sonden verbundenen Auswerteeinheit zur rechnerischen Ermittlung der
gewünschten Werte. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Messen
eines Magnetfeldes mittels dieser Vorrichtung.
Aus der EP 0 154 129 B1 ist ein magnetisches Sondentripel mit drei aufeinander
senkrecht stehenden Hauptachsen bekannt, das aus jeweils zwei zu den
Richtungen der Hauptachsen parallel laufenden, gleich aufgebauten Teilsonden
besteht, wobei die Achsen zweier zusammengehöriger Teilsonden Rechtecke
aufspannen, deren Mittelpunkte in einem Punkt zusammenfallen und die
aufeinander senkrecht stehen. Diesem bekannten Sondentripel lag, ausgehend
von dem in dem Patent veröffentlichten Stand der Technik gemäß der US 4 194 150,
die Aufgabe zugrunde, ein Sondentripel zu schaffen, bei dem eine wirksame
Entkopplung der drei Sondensysteme auf einfache Art und ohne besonderen
Aufwand erreicht wird. Hierzu werden spezielle Abmessungen der einzelnen
Teilsonden in Bezug auf die Länge und die Abstände zueinander vorgeschlagen.
Dieses magnetische Sondentripel ist zum Messen eines magnetischen Totalfeldes
oder der Projektionen eines Magnetfeldes bzw. einer Magnetfelddifferenz in die
Richtung der drei Hauptachsen geeignet.
Zum Aufsuchen von im Erdboden oder im Wasser verborgenen ferromagnetischen
Körpern wie Bombenblindgänger, Minen, Schiffe und Schiffsteile und dergleichen
werden Differenzsonden (Gradiometer) verwendet, die die von diesen Körpern
verursachten Störungen des sonst homogenen magnetischen Erdfeldes, den
Erdfeldgradienten, für die Ortung der Körper auswertet. Hierzu ist aus der DE 29 42 847 C2
eine Magentfelddifferenzsonde mit zwei Magnetfeldsensoren
bekannt, deren magnetische Achsen parallel zu einer gedachten Geraden
ausgerichtet sind und die Magnetkernelemente aufweisen, die voneinander einen
bestimmten Basisabstand entlang der gedachten Geraden aufweisen. Da diese
Sonden Magnetfelddifferenzen der Größenordnung von 1 nT auflösen müssen,
während sie unter dem Einfluß einer Feldstärke, beispielsweise des magnetischen
Erdfeldes, von 50.000 nT befinden, bedeutet dies, daß an die Parallelität der
magnetischen Achsen der verwendeten Magnetfeldsensoren untereinander bzw.
mit der gedachten Geraden sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen,
wenn bei einer Drehung der Differenzsonde, zum Beispiel um deren Längsachse,
nicht eine Magnetfelddifferenz vorgetäuscht werden soll. Die Meßspannung dieser
Differenzsonden bei der Durchführung von Suchaufgaben steigt mit größer
werdendem Basisabstand der Magnetfeldsensoren an.
Grundsätzlich ist aus der EP 0 156 086 B1 bekannt, den mechanischen Fehler
eines magnetischen Gradientenmessers automatisch zu kompensieren. Hierzu
wird zu einer von drei senkrecht aufeinander stehenden Sonden eine zweite mit
dieser einen im geringen Abstand angeordneten und einen Fluchtungsfehler
einschließenden Sonde vorgesehen und mittels dieser Größen der mechanische
Fehler kompensiert.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen, die den
mechanischen Aufbau und das Ausrichten der Sonden innerhalb einer
Magnetfelddifferenzsonde mit mindestens einem Sondentripel wesentlich
vereinfacht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den
Unteransprüchen zu entnehmen. Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Verfahrensanspruchs zum Messen eines Magnetfeldes
mittels der erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind dem diesbezüglich rückbezogenen
Verfahrensanspruch zu entnehmen.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mindestens eine Sonde als
Sondentripel ausgebildet, bei dem drei Teilsonden linear unabhängig (d. h. eine
Basis für den 3-dimensionalen Raum bilden) ausgerichtet sind. Des weiteren sind
die Teilsonden, die in bekannter Art und Weise als stabförmige Sonden
ausgebildet sind, vorzugsweise dicht beabstandet im Vergleich zum Abstand der
nächsten Sonde. Bei der nächsten Sonde kann es sich entweder um eine
Einzelsonde oder wiederum um ein entsprechend ausgestaltetes Sondentripel
handeln. Der Abstand der beiden äußeren Sonden beträgt entsprechend der
bisher bekannten Praxis cirka 0,5 Meter als sogenannte Sondenbasis. Durch die
lineare Unabhängigkeit der einzelnen Teilsonden eines Tripels wird die
rechnerische Kompensation der mechanischen Fehler mittels der Auswerteeinheit
durch Verknüpfen der Ausgangssignale der Sonden ermöglicht. Es erfolgt somit
grob anschaulich eine rechnerische Drehung der Sonden im Raum.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilsonden als Kanten eines
gedachten Pyramidenstumpfes als Dreieckspyramide angeordnet, um eine
symmetrische Anordnung zur vereinfachten Auswertung zu erreichen. Besonders
bevorzugt sind die Teilsonden in einem gleichseitigen Dreieck als Basis
angeordnet. Die Neigung der Teilsonden, definiert durch das Verhältnis Länge zu
Auslenkung, beträgt vorzugsweise 5 : 1, wobei jedoch auch andere Schräglagen
möglich sind. Dies entspricht einem Neigungswinkel gegenüber der Senkrechten
von arcsin 1 : 5 (cirka 11,5 Grad). Durch die Schräglage der einzelnen Teilsonden
der Gradiometersonden zueinander enthalten deren Meßwerte unterschiedliche
Informationen, wie sie bei gleichorientierten Gradiometersonden nur mit
wesentlich größeren Seitenabständen zu gewinnen sind.
Die einzelnen Teilsonden eines Sondentripels weisen vorzugsweise die gleiche
Schrägstellung auf (symmetrisch zur Rotationsachse). Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform sind jeweils zwei einander zugeordneten Teilsonden zweier
Sonden parallel zueinander angeordnet. Die Abstimmung und Ausrichtung einer
Sonde auf die andere erfolgt zweckmäßiger Weise derart, daß eine Sonde auf
eine andere (feste) Sonde rechnerisch korrigiert ausgerichtet wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden drei Sonden
bestehend jeweils aus einem Sondentripel übereinander angeordnet und dabei
entweder zwei benachbarte und die beiden äußeren oder jeweils zwei
benachbarte in Differenz geschaltet und in einem Sondenrohr fest angeordnet.
Damit werden typischerweise aus neun Teilsonden sechs Gradiometer gebildet,
da immer zwei einander zugeordnete Teilsonden in Differenz geschaltet werden.
Bei dieser Anordnung werden beim einmaligen Überstreichen einer Suchbahn
Felddifferenzen zu drei verschiedenen Feldrichtungen in jeweils zwei
verschiedenen Höhen ermittelt. Durch die starre Verbindung der Sensoren in
einem kompakten Sondenrohr ist die Aussagekraft dieser Werte wesentlich
größer als bei mehrmaligem Überstreichen auf benachbarten Bahnen mit
einzelnen Gradiometern, da die Ortskoordinaten der einzelnen Sonden relativ
zueinander durch die mechanisch starre Verbindung konstant und exakt bekannt
sind.
Aus den Projektionen auf die drei linear unabhängigen Richtungen eines Tripels
(Sondenorientierungen) kann auch das homogene Erdmagnetfeld bestimmt
werden. Aus der Orientierung der Sonden im Erdmagnetfeld, die aus den
Absolutwerten eines Sondentripels ermittelt wird, kann zusammen mit weiteren
Bedingungen, beispielsweise Aufhängung des Sonden-Arrays, die Position der
Teilsonden im Raum genau bestimmt werden.
Des weiteren können Abweichungen in der Bewegungsbahn der Sonden
(Sonden-Arrny), die beispielsweise durch zeitlich veränderliche Schräglagen
(Schaukeln) der Sonden (Array) entstehen, rekonstruiert werden.
In bekannter Art und Weise kann durch Anheben der Sonden und Messung der
jeweiligen Werte eine Tiefenmessung vorgenommen werden. Durch die
Anordnungen der Sonden in verschiedenen Höhen ist dies jedoch nicht mehr
unbedingt erforderlich.
Die genaue Kenntnis der Meßorte und der Teilsondenorientierung im Raum ist
bei der Datenauswertung zur genauen Bestimmung der Objektposition und
anderer Objektparameter wichtig. Die Auswertung der Daten kann gemäß der
anhängigen deutschen Patentanmeldung 196 54 142.5 vom 23.12.96 mit dem
Titel "Verfahren zur Auswertung von Detektionssignalen" erfolgen.
Anstatt in das Sondenrohr eingebaut, könnten die Sondentripel auch in
beispielsweise einer Ebene mit mehr als drei Sondentripel angeordnet werden,
um ein Sonden-Array zu bilden oder aus einer Vielzahl von Sondentrippel ein
räumliches Gebilde erstellt werden. Auch ist es möglich, aus mehreren
Sondenrohren mit jeweils zwei oder drei Sondentripel wieder ein Array zu bilden.
Zusätzlich können zu den Sonden auch (Puls-)Spulen in das Sondenrohr
eingebaut werden, die beispielsweise, sofern stabil in ihrer Orientierung, laufend
die nachfolgend noch beschriebenen Korrekturkoeffizienten für die Sondentripel
liefern. Damit könnte eine automatische Einstellung und Korrektur im Rahmen
einer wartungsfreien Sonde erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich durch
die Unterbringung einer Spule am unteren Ende des Sondenrohrs zur Detektion
von Erkennungsmarken.
Wie bereits vorstehend erwähnt, erfolgt bei der Differenzwertmessung die
Messung von kleinen Differenzen großer Absolutwerte. Ohne analoge
Differenzbildung ist die dann erforderliche sehr hohe A/D-Wandlerauflösung
eventuell schwierig zu realisieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
empfängt die Auswerteeinheit daher die Meßwerte der Teilsonden direkt und
zusätzlich (analoge) Differenzwerte einander zugeordneter Teilsonden.
Die Auswerteeinheit führt die rechnerische Korrektur der mechanischen Fehler
gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Formel
K = D + A × S,
wobei K die korrigierten Differenzwerte, D die Differenzwerte zweier
Sondentripels, A eine Matrix gesondert zu ermittelnder Korrekturfaktoren und S
die Meßwerte eines Sondentripels enthält. Die Korrekturfaktoren A sind
geräteabhängig und werden so festgelegt, daß sie mechanisch bedingte
Ausrichtungsfehler und die Eichfehler der Sonden ausgleichen. Verändern sich
die Ausrichtungen der Teilsonden, so müssen auch die Korrekturfaktoren
geändert werden.
Vorzugsweise sind die Korrekturfaktoren in einem nicht flüchtigen Speicher
abgespeichert.
Wie vorstehend erwähnt, wird vorzugsweise der Korrekturwert aus den analogen
Differenzwerten der Teilsonden und den Absolutwerten gebildet und aus diesen
der korrigierte Differenzwert unter Verwendung der Korrekturfaktoren errechnet.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, rechnerisch die Differenzwerte D durch
Subfraktion der Meßwerte zweier einander zugeordneten Teilsonden zu bilden.
Die Korrekturformel bezieht sich auf zwei in Differenz geschaltete Sonden, wobei
es sich bei mindestens einer um ein Sondentripel handelt. Bei der Verwendung
von drei Sondentripel kann zusätzlich zu den Differenzen aus oberer Sonde minus
mittlerer Sonde (D') und mittlerer Sonde minus unterer Sonde (D'') auch noch die
Differenz aus oberer Sonde minus unterer Sonde (D'') gebildet werden. Hierbei
gilt dann für die Differenz D, die für jede der obigen Differenzschaltungen ermittelt
wird, D'' = D' + D''.
Sofern alle Meßwerte für die Ermittlung der Korrekturformel laufend aufgezeichnet
werden, so können die Korrekturmatrixen A auch mit den Daten des
Gesamtfeldes bestimmt werden. Außerdem ist auch eine laufende Optimierung
eventuell auch mittels zusätzlicher Pulsspulen möglich.
Gemäß dem erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahren werden die analogen
Differenzwerte zweier Sonden ermittelt und die korrigierte Differenz K gemäß der
vorstehend erwähnten Formel ermittelt. Die Korrekturmatrix A wird dabei
bestimmt, in dem in einem homogenen Magnetfeld die Sonden gemeinsam
nacheinander in k = 3 linear unabhängige Raumrichtungen ausgerichtet werden
und aus den dabei erhaltenen Meßwerten Sijk (i = 1, 2. . . . n; j = 1, 2, 3; k = 1, 2, 3
mit i = Nummer des Sondentripels, j = Nummer der Teilsonde und k = Raumrichtung)
die Werte Aij der Matrix A so errechnet werden, daß die Gleichung 0 = D + A × Sk
simultan für k = 1, 2 und 3 gelöst wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung des Verfahrens wird die
Korrekturmatrix A bestimmt, indem die Sonden gemeinsam in N (N < 3)
Raumrichtungen ausgerichtet werden, und dann anstelle des vorstehend
erwähnten Gleichungssystems die Werte von A so gewählt werden, daß das
Minimumproblem SUM (D + A × Sk)2 = Minimum gelöst wird, wobei die Summe
über k = 1, 2. . .N gebildet wird.
Bei diesem Verfahren werden zufällige Meßfehler und der Einfluß eventuell
während der Korrekturmessung vorhandener Feldinhomogenitäten verkleinert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar.
Fig. 1 Die schematische Darstellung eines Sondenrohrs mit
drei übereinander angeordneten und fest mit dem
Sondenrohr verbundenen Sondentripel und
Fig. 2 die Anschlußbelegung eine Auswerteinheit bei drei
Sondentripel gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt in der schematische Darstellung ein Sondenrohr 4 mit drei
übereinander angeordneten Sondentripel 1, 2 und 3, die fest mit dem Sondenrohr
4 verbunden sind. Die einzelnen Teilsonden 11 bis 13, 21 bis 23 und 31 bis 33
sind symmetrisch auf einem Kreis 5, wie in der Figur dargestellt, angeordnet, so
daß sie sich an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks 7 befinden. In der
technischen Realisierung können die Teilsonden auf einen Kegelstumpf
aufgebracht werden. Die einzelnen Sonden sind in nicht dargestellter Art und
Weise und dem Fachmann geläufig mit einer Auswerteeinheit, die entsprechende
Rechenoperationen durchführen kann und entsprechend der Anzeigeinstrumente
bedient, verbunden.
Fig. 2 zeigt in der Fig. a schematisch die einzelnen Sondentripel mit ihren
Teilsonden und den die Teilsonden abgebenden Werte Sij. Fig. 2b zeigt die
Belegung der Anschlüsse der Signalauswerteeinrichtung in Form einer
Auswerteinheit 6, die vorzugsweise ND-Wandler und einen digitalen
Signalprozessor (DSP) umfaßt und, aus der ersichtlich ist, daß die Meßwerte der
einzelnen Sondentripel einerseits als Absolutwerte und darüber hinaus noch die
analogen Differenzwerte der einander zugeordneten Teilsonden der Tripel 1, 2
über die Anschlüsse D'1, D'2 und D'3 sowie die analogen Differenzwerte der
einander zugeordneten Teilsonden der beiden Tripel 2, 3 über die Anschlüsse
D''1, D''2 und D''3 an der Auswerteinheit 6 angelegt werden.
Für die einzelnen Gradiometer müssen gemäß der vorstehend erwähnten
Korrekturformel
K = D + A × S
die korrigierten Differenzen ermittelt werden. Da es sich im vorliegenden Fall um
zwei Differenzmessungen zwischen den Tripel 1, 2 und den Tripel 2, 3 handelt,
ergeben sich somit folgende Korrekturformeln
K' = D' + A' × S1 und
K''= D'' + A'' × S2.
K''= D'' + A'' × S2.
Ausgeschrieben lauten damit die Gleichungen wie folgt:
K'1 = D'1 + A'11 × S11 + A'12 × S12 + A'13 × S13
K'2 = D'2 + A'21 × S11 + A'22 × S12 + A'23 × S13
K'3 = D'3 + A'31 × S11 + A'32 × S12 + A'33 × S13
K'2 = D'2 + A'21 × S11 + A'22 × S12 + A'23 × S13
K'3 = D'3 + A'31 × S11 + A'32 × S12 + A'33 × S13
und
K''1 = D''1 + A''11 × S21 + A''12 × S22 + A''13 × S23
K''2 = D''2 + A''21 × S21 + A''22 × S22 + A''23 × S23
K''3 = D''3 + A''31 × S21 + A''32 × S22 + A''33 × S23.
K''2 = D''2 + A''21 × S21 + A''22 × S22 + A''23 × S23
K''3 = D''3 + A''31 × S21 + A''32 × S22 + A''33 × S23.
Dabei bedeuten
S11, S12, S13 Meßwerte des oberen Sondentripels (Tripel 1)
S21, S22, S23 Meßwerte des mittleren Sondentripels (Tripel 2)
S31, S32, S33 Meßwerte des unteren Sondentripels (Tripel 3),
D'1, D'2, D'3 (analoge) Differenzwerte der mittleren minus oberen Teilsonden,
D''1, D''2, D''3 (analoge) Differenzwerte der unteren minus mittleren Teilsonden,
die Matritzen A' bzw. A''
S11, S12, S13 Meßwerte des oberen Sondentripels (Tripel 1)
S21, S22, S23 Meßwerte des mittleren Sondentripels (Tripel 2)
S31, S32, S33 Meßwerte des unteren Sondentripels (Tripel 3),
D'1, D'2, D'3 (analoge) Differenzwerte der mittleren minus oberen Teilsonden,
D''1, D''2, D''3 (analoge) Differenzwerte der unteren minus mittleren Teilsonden,
die Matritzen A' bzw. A''
A' = | A'11 A'12 A'13 |
A'21 A'22 A'23 | |
A'31 A'32 A'33 |
A'' = | A''11 A''12 A''13 |
A''21 A''22 A''23 | |
A''31 A''32 A''33, |
A' die Matrix zur Korrektur der aus Tripel
2
und Tripel
1
gebildeten Differenzwerte
D'1, D'2, D'3 (Gradienten) bzw. A'' die Matrix zur Korrektur der aus Tripel
3
und
Tripel
2
gebildeten Differenzwerte D''1, D''2, D''3 (Gradienten) und
K'1, K'2, K'3 die korrigierten D'1, D'2, D'3 Differenzwerte und
K''1, K''2, K''3 die korrigierten D''1, D''2, D''3 Differenzwerte.
K'1, K'2, K'3 die korrigierten D'1, D'2, D'3 Differenzwerte und
K''1, K''2, K''3 die korrigierten D''1, D''2, D''3 Differenzwerte.
Die Meßwerte des unteren Sondentripels 3 werden in diesem Fall nicht zur
Korrektur herangezogen, weil die beiden oberen Sondentripel auf das untere
ausgerichtet werden.
Zur Bestimmung der Korrekturmatrixen A' und A'' des Sondenarrays wird das
Sondenarray in einem homogenen Magnetfeld, d. h. weit weg von Eisenteilen,
nacheinander in k = 3 linear unabhängige Raumrichtungen ausgerichtet. Aus den
dabei erhaltenen Meßwerten Sijk (i, j = 1, 2, 3 und k = 1, 2, 3 sowie D' und D'' werden
A'ij und A''ij so errechnet, daß sie die Gleichungen
0 = D' + A' × S1k und 0 = D'' + A'' × S2k simultan für k = 1, 2 und 3 lösen.
Vorteilhaft kann das Sensorarray auch in N (N < 3) Raumrichtungen ausgerichtet
werden. Anstatt das obige Gleichungssystem zu lösen, werden dann A' und A'' so
gewählt, daß sie das Minimumproblem
SUM (D' + A' × S1k)2 = Minimum
k = 1,. .N
k = 1,. .N
und
SUM (D'' + A'' × S2k)2 = Minimum
k = 1, . .N
k = 1, . .N
lösen.
Selbstverständlich können auch mehr Sondentripel verwendet werden. Auch sind
obige Gleichungen bei der Verwendung einer Einzelsonde und eines Sondentripel
entsprechend einsetzbar.
Aus den Absolutwerten eines Tripels kann das Erdmagnetfeld relativ zum
Gradiometerarray bestimmt werden (Kompaß).
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beziehen sich die Korrekturformeln
auf die analoge Differenzbildung. Ohne analoge Differenzbildung müssen in den
entsprechenden Formeln für D'1, D'2, D'3 bzw. D''1, D''2, D''3 rechnerische
Differenzen eingesetzt werden, zum Beispiel D'1 = S21 - S11. Prinzipiell ergibt
sich im übrigen jedoch kein Unterschied.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren können gleichzeitig
die drei Komponenten des magnetischen Totalfelds berechnet und die Differenz
der Feldstärken in den einander entsprechenden Feldrichtungen gemessen und je
nach Bedarf rechnerisch oder analog ausgewertet werden. Die gesamte
Vorrichtung liefert somit die drei Komponenten des magnetischen Totalfeldes und
Differenzen einer oder mehrerer Komponenten des magnetischen Feldes.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Messen eines magnetischen Totalfeldes und/oder einer
Magnetfelddifferenz mittels mindestens zwei Sonden, wobei mindestens eine
Sonde als Sondentripel ausgebildet ist, und eine mit den Sonden verbundene
Auswerteeinheit zur rechnerischen Ermittlung der gewünschten Werte, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Sondentripel (1, 2, 3) drei Teilsonden (11-13;
21-23; 31-33) mit linear unabhängiger Ausrichtung aufweist, die über einer
Dreiecksfläche in einem gedachten Pyramidenstumpf angeordnet sind, und die
Auswerteeinheit (6) die rechnerische Kompensation mechanischer Fehler durch
die Verknüpfung der Ausgangssignale durchführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsonden
über einem gleichseitigen Dreieck (7) als Basis angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der
Teilsonden definiert durch das Verhältnis Länge zu Auslenkung 5 : 1 besteht.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß drei Sondentripel (1, 2, 3) übereinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder zwei
benachbarte und die beiden äußeren oder jeweils zwei benachbarte Sondentripel
in Differenz geschaltet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei einander zugeordnete Teilsonden zweier Sondentripel
im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Teilsonden (11-13; 21-23; 31-33) der einzelnen
Sondentripel (1, 2, 3) jeweils die gleiche Schrägstellung aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sonden (1, 2, 3) in einem Sondenrohr (4) angeordnet
sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) die Meßwerte der Teilsonden (11-13;
21-23; 31-33) direkt und über analoge Differenzwertbildung einander
zugeordneter Teilsonden empfängt.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) die rechnerische Korrektur gemäß
der Korrekturformel
K = D + A × S
wobei k die korrigierten Differenzwerte, D die Differenzwerte der Sondentripel, A Matrix aus gesondert zu ermittelnden Korrekturfaktoren und S die Meßwerte eines Sondentripels enthält.
K = D + A × S
wobei k die korrigierten Differenzwerte, D die Differenzwerte der Sondentripel, A Matrix aus gesondert zu ermittelnden Korrekturfaktoren und S die Meßwerte eines Sondentripels enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Korrekturfaktoren in einem nicht flüchtigen Speicher abgespeichert sind.
12. Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mittels einer Vorrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die analogen Differenzwerte D zweier
Sonden ermittelt und die korrigierte Differenz K aus Korrekturwerten A für das
jeweilige Sondentripel und den Meßwerten S aller beteiligten Teilsonden gemäß
der Formel
K = D + A × S
gebildet wird, wobei die Korrekurmatrix A bestimmt wird, indem in einem homogenen Magnetfeld die Sonden gemeinsam nacheinander in k = 3 linear unabhängige Raumrichtungen ausgerichtet werden und aus den dabei erhaltenen Meßwerten Sijk (i = 1, 2. . . . n; j = 1, 2, 3; k = 1, 2, 3 mit i = Nummer des Sondentripels, j = Nummer der Teilsonde, k = Nummer der Raumrichtung) die Werte Aij der Matrix A so errechnet werden, daß die Gleichung 0 = D + A × Sk simultan für k = 1, 2 und 3 gelöst wird.
K = D + A × S
gebildet wird, wobei die Korrekurmatrix A bestimmt wird, indem in einem homogenen Magnetfeld die Sonden gemeinsam nacheinander in k = 3 linear unabhängige Raumrichtungen ausgerichtet werden und aus den dabei erhaltenen Meßwerten Sijk (i = 1, 2. . . . n; j = 1, 2, 3; k = 1, 2, 3 mit i = Nummer des Sondentripels, j = Nummer der Teilsonde, k = Nummer der Raumrichtung) die Werte Aij der Matrix A so errechnet werden, daß die Gleichung 0 = D + A × Sk simultan für k = 1, 2 und 3 gelöst wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Korrekturmatrix A bestimmt wird, indem die Sonden gemeinsam in N (N < 3)
Raumrichtungen angeordnet werden und dann anstelle des obigen
Gleichungssystems die Werte von A so gewählt werden, daß das
Minimumproblem
SUM (D + A × Sk)2 = Minimum
k =1,2. . . .N
gelöst wird.
SUM (D + A × Sk)2 = Minimum
k =1,2. . . .N
gelöst wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997125200 DE19725200A1 (de) | 1997-06-14 | 1997-06-14 | Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Sondentripel |
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DE1997125200 DE19725200A1 (de) | 1997-06-14 | 1997-06-14 | Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Magnetfeldes mit Sondentripel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=7832486
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---|---|---|---|
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