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Dies wird bisher so vorgenommen, daß zwischen der Meß-Sonde und dem
elektrisch leitenden Gegenstand ein Distanz-Stück gelegt wird, dessen Dicke dem
Skalenanfangswert des betreffenden Meßbereichs entspricht. Zur Kalibrierung des
Endwertes
wird die Meß-Sonde in große Entfernung zum leitenden Gegenstand
gebracht und der entsprechende Skalen-Endausschlag eingestellt. Statt des Distanz-Stückes
wird auch eine Kunststoff-Platte bekannter Dicke verwendet. Nachteilig hieran ist,
daß man vor Meßbeginn Distanz-Stücke oder Kunststoff-Platten in allen denjenigen
Dicken bereit haben muß, welche den Anfangswerten der zu kalibrierenden Skalen entsprechen.
Es müssen also je nach Anzahl der Meßbereiche mehrere derartiger Distanzteile zur
Messung mitgeführt werden. Dies ist bei der Messung sehr hinder]ich.
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Eine andere Art, die Kalibrierung eines derartigen Meßgerätes vorzunehmen,
besteht darin, die Sonde auf die Fahrbahndecke einer solchen Stelle aufzusetzen,
unter der sich kein elektrisch leitender Gegenstand befindet. Von der Sondenrückseite
her wird dann eine metallisch leitende Platte auf die Sonde aufgesetzt und in einem
bestimmten Abstand, beispielsweise durch einen Abstandshalter fixiert. Da man wegen
einfacher Handhabung die von der Sondenrückseite heraufgesetzte, metallisch leitende
Platte als offenen Kreisring ausbilden muß, muß also auch hier neben dem Abstandshalter
eine gesondert gefertigte Platte vorgesehen sein. Nachteilig hieran ist ferner,
daß man in der Größe unterschiedliche, elektrisch leitende Platten mitführen muß,
um den verschiedenen Meßbereichen gerecht zu werden. Hat man nur eine leitende Platte,
so müssen für die verschiedenen, zu kalibrierenden Skalen unterschiedliche Abstandshalter
mitgeführt werden. Die Messung ist also auch hier umständlich und zeitraubend.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
Vorrichtung zur Messung der Dicke von Fahrbahndecken zu schaffen, mit der in einfacher
Weise vor dem eigentlichen Meßvorgang kalibriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sonde
einen das hochfrequente magnetische Feld belastenden Widerstand definierter Größe
aufweist, der entsprechend dem Anfangswert eines bestimmten Meßbereichs wahlweise
anschaltbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, die Kalibrierung
ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Hilfsausrüstungen vorzunehmen.
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Der verwendete Widerstand kann kapazitiv, induktiv, reell oder ein
Netzwerk aus solchen Elementen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist jedoch der Widerstand als ohmscher Widerstand ausgebildet.
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Der Energieentzug vom magnetischen Feld mit Hilfe des Widerstandes
kann in verschiedener Weise erfolgen. Der Widerstand kann beispielswiese mit einer
im Bereich des magnetischen Feldes angeordneten dritten Spule verbunden sein. Vorteilhafter
ist es jedoch, wenn der Widerstand mit der Erreger-und/oder der Empfängerspule verbunden
ist. Auf diese Weise kann man die dritte Spule sparen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
der Widerstand gleichstromseitig mit der Empfängerspule verbunden. Auf diese Weise
kann der Widerstand außerhalb der Meß-Sonde angebracht werden. Das den Widerstand
mit der Empfängerspule verbindende Kabel kann nahezu beliebig lang sein und stellt
so gut wie keine zusätzliche Belastung dar. Auf diese Weise kann die Meß-Sonde klein
gehalten werden.
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Wird eine dritte Spule verwendet, so besteht die
dritte Spule vorzugsweise
aus einer einzigen Windung. Dabei kann die dritte Spule aus einer radial teilweise
oder ganz unterbrochenen Schicht aus elektrisch leitendem Material bestehen, die
in der Windungsebene der Erreger- und Empfängerspule oder in einer parallel dazu
verlaufenden Ebene angeordnet ist. Die Spule ist auf diese Weise billig und einfach
montierbar. Günstig ist es, wenn die dritte Spule aus einem dünnwandigen Zylinder
aus elektrisch leitendem Material besteht, der die Mantelfläche der Sonde umgibt.
Besonders platzsparend ist es, wenn die dritte Spule als eine im Wickelraum der
Erreger-oder Empfängerspule untergebrachte Hochfrequenz-Litze ausgebildet ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein einziger
Schalter zur Meßbereichsumschaltung und zur Umschaltung auf den entsprechenden Widerstand
vorgesehen. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Widerstand entweder mit
der Erregerspule oder gleichstromseitig mit der Empfängerspule verbunden ist. Der
Schalter kann dann im Steuergerät vorgesehen sein, so daß die Sonde nicht vergrößert
werden muß. Außerdem sind sämtliche Bedienungselemente an einem einzigen Vorrichtungsteil.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt Fig.1 eine schematische
Seitenansicht der Sonde samt Schaltung und einen Schnitt durch die Fahrbahn und
die Platten, F i g. 2 die Sonde samt Schaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig.3 die Sonde samt Schaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig.4 die
Sonde samt Schaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, F i g. 5 die Sonde
samt Schaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, Fig. 6 die Sonde samt Schaltung
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, Fig.7 die Sonde samt Schaltung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel.
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Die Vorrichtung zur Messung der Dicke von Fahrbahndecken weist eine
Sonde 11 und ein Meßgerät 12 auf, die durch ein Kabel miteinander verbunden sind.
Zur Messung der Dicke von Fahrbahndecken wird die Sonde 11 auf die Fahrbahndecke
aufgesetzt.
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Die Fahrbahndecke besteht u. a. aus einer Binderschicht 14 und einer
Verschleißschicht 16. Zwischen den beiden Schichten 14 und 16 sind Platten 17 aus
rostfreiem Stahl, Al-Folien oder andere elektrisch leitende Flächen eingelegt. Die
Platten 17 werden in einem bestimmten Abstand über die ganze Breite der Fahrbahn
angebracht, und zwar an derjenigen Stelle, an der die Abnutzung der Fahrbahndecke
gemessen werden soll. In F i g. ist eine Platte 17 ganz dargestellt, während die
links und rechts daneben liegenden Platten abgebrochen dargestellt sind.
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Der konstruktive Aufbau einer derartigen Sonde 11 ist in der Hauptanmeldung
ausführlich beschrieben. Gemäß Fig.1 weist die Sonde 11 eine erste Spule 18 auf,
die die Erregerspule ist und eine zweite Spule 19, die die Empfängerspule ist. Beim
Ausführungsbeispiel ist die Spule 18 aus vierzig Windungen eines Drahtes von 0,2
mm Durchmesser gebildet, während die Spule 19 aus einhundertzwanzig Windungen eines
Drahtes von 0,1 mm Durchmesser gebildet ist. Parallel zur Spule 19 liegt ein Keramikkondensator
21,
der zusammen mit der Spulenkapazität eine Resonanzkapazität bildet. Die beiden Spulen
18 und 19 sind durch eine gemeinsame Erdleitung 22 miteinander verbunden, und die
Ausgangsspannung der Spule 19 wird von einem Gleichrichter 23 gleichgerichtet.
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Das eigentliche Meßgerät 12 weist einen Hochfrequenzgenerator 24
auf, der die Erregerspule 18 speist und dessen Frequenz zwischen 100 kHz und 1 MHz
liegt. Das Meßgerät 12 weist ferner einen Verstärker 26 auf, der mit dem Gleichrichter
23 und der Erdleitung 22 verbunden ist, und ein mit dem Verstärker 26 verbundenes
Anzeigegerät 27.
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Die beiden Spulen 18 und 19 sind in einem Abstand voneinander und
in parallelen Ebenen übereinander starr angeordnet. Bei konstantem, durch die Erregerspule
18 hervorgerufenem Erregerfeld ist die in der Empfängerspule 19 erzielte Wechselspannung
ein eindeutiges Maß für den Abstand der beiden Spulen 18 und 19 und damit der Sonde
11 zur elektrisch leitenden Platte.
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Bevor jedoch der in F i g. 1 dargestellte Meßvorgang beginnen kann,
muß die erfindungsgemäße Vorrichtung kalibriert werden. Dazu weist gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung (Fig.2) die Sonde 11 eine dritte Spule 31 auf,
die aus einer einzigen oder mehreren Windungen besteht und die in einer Ebene zwischen
den beiden Spulen 18 und 19 parallel dazu angeordnet ist. Wie aus Fig.2 ersichtlich,
sind sämtliche drei Spulen 18, 19 und 31 übereinander angeordnet. Die Spule 31 ist
durch einen ohmschen Widerstand 32, 33, 34 definierter Größe während des Kalibrierverfahrens
belastet. Der jeweilige Widerstand 32, 33, 34 entspricht einem bestimmten Abstand
zwischen der Sonde 11 und der leitenden Platte 17 und damit dem Anfangswert eines
bestimmten Meßbereiches. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist also die
erfindungsgemäße Vorrichtung drei Meßbereiche auf.
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Zwischen jeweils einem Ende der Widerstände 32, 33, 34 und einem Anschluß
der dritten Spule 31 ist ein Mehrfachschalter 36 angeordnet, durch den die dritte
Spule 31 mit jeweils einem der Widerstände 32, 33, 34 belastet werden kann. Der
Schalter 36 besitzt ferner einen Leerkontakt 37. In dieser Stellung ist der Belastungsstromkreis
offen. Das ist die normale Betriebsart beim Messen. Statt des Leerkontaktes 37 kann
auch ein zusätzlicher Tastschalter im Stromkreis vorgesehen sein, so daß die dritte
Spule 31 nur dann belastet ist, wenn dieser Tastschalter gedrückt ist.
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Die Widerstände 32, 33, 34 sind alle oder teilweise als Potentiometer
ausgebildet. Diese Potentiometer werden bei der Fertigstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung fest eingestellt, wodurch der Abgleich der Vorrichtung sehr erleichtert
wird.
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Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist lediglich, wie
auch die weiteren Ausführungsbeispiele der Erfindung, schematisch dargestellt. Sie
zeigt lediglich die elektrische Schaltung und besagt nichts über die Zugehörigkeit
der Einzelelemente zum Meßgerät 12 oder der Sonde 11.
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Die aus einer oder mehreren Windungen bestehende dritte Spule 31
kann in verschiedener Weise verwirklicht sein. So kann sie beispielsweise durch
eine radial teilweise oder ganz unterbrochene Schicht aus elektrischem Leiterwerkstoff,
insbesondere Kupfer, realisiert sein, die in der Windungsebene der beiden Spulen
18 und 19 oder in einer dazu parallel verlaufenden Ebene angeordnet ist. Die elektrisch
leitende Schicht ist dabei entweder aus kupferkaschiertem Basismaterial herausgeäzt
oder sie wird im Additiwerfahren aufgebracht. Die dritte Spule 31 kann aber auch
als dünnwandiger Zylinder aus elektrisch leitendem Werkstoff ausgebildet sein, der
um die Mantelfläche der Sonde 11 herumgelegt wird.
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Schließlich ist es auch möglich, die dritte Spule 31 als Hochfrequenzlitze
auszubilden und im Wickelraum der Erregerspule 18 oder der Empfängerspule 19 unterzubringen.
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Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
weist die Sonde 11 keine dritte Spule auf. Sie weist jedoch ebenfalls die Widerstände
32, 33, 34 auf. Die Widerstände 32, 33, 34 sind mit der Empfängerspule 19 verbunden
und belasten diese beim Kalibrierverfahren. Ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel
sind auch hier die Widerstände 32, 33, 34 und der Schalter 36 bevorzugt in der Sonde
11 angeordnet, damit die Zuleitungen, die wechselstromseitig zwischen den Widerständen
32, 33, 34 und der Spule 19 bzw. 31 verlaufen und damit eine Last darstellen, kurz
sind.
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Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.4 unterscheidet
sich von dem gemäß der F i g. 3 dadurch, daß die Widerstände 32, 33, 34 gleichstromseitig
mit der Empfängerspule 19 verbunden sind. Die Widerstände sind also einerseits mit
der gemeinsamen Erdleitung 22 und andererseits mit der Leitung zwischen Gleichrichter
23 und Verstärker 26 verbunden.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Widerstände 32, 33, 34 und der Schalter 36 im Meßgerät 12 angeordnet. Die
gleichstromseitig verlaufenden Verbindungsleitungen zwischen den Lastwiderständen
32, 33, 34 und der Empfängerspule 19 stellen keine nennenswerte zusätzliche Belastung
dar, so daß ihre Länge unkritisch ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb
der Schalter 36 sowohl zum Umschalten der Meßbereiche als auch zum Umschalten der
Widerstände 32, 33, 34 verwendet. Die Sonde erfährt gegenüber bisher keinerlei Veränderung.
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Beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.5 schließlich
sind die Widerstände 32, 33, 34 und der Schalter 36 ebenfalls im Meßgerät 12 angeordnet.
Die Widerstände sind hier mit der Erregerspule 18 verbunden. Auch hier bleibt die
Sonde 11 unverändert.
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Die Größenordnung der Widerstände liegt je nach Meßbereich etwa bei
10 bis 1000 Ohm.
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Das fünfte der beschriebenen Ausführungsbeispiele besteht darin,
daß die Nachbildung eines Abstandes zwischen Sonde 11 und Platte 17 nicht durch
mehrere genau angepaßte Belastungswiderstände erfolgt, sondern durch nur einen Widerstand
41 oder ein Widerstandsnetzwerk. Dazu wird nach F i g. 6 z. B. die dritte Spule
31 für jeden erforderlichen Bereich mit einer Anzapfung versehen. Die Lage der Anzapfpunkte
38, 39, 40 bestimmt eindeutig den äquivalenten Schichtdickenwert.
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Die Anzapfungen 38, 39, 40 können aber auch statt an der dritten
Spule 31 an der Erregerspule 18 oder der Empfängerspule 19 vorgesehen sein. Dadurch
wird die dritte Spule 31 eingespart. Ebenso kann der Lastwiderstand 41 gleichstrommäßig
angekoppelt werden, wenn in die Verbindungsleitungen
vom Schalter
36 zu den Anzapfungen 38. 39. 40 Gleichrichter geschaltet werden.
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Ferner ist es möglich, die Schaltung nach F i g. 7 auszuführen. bei
der keine Anzapfung der Spule 31 erforderlich ist. Die der Sonde 11 im Widerstand
41 entzogene Energie ist allein durch geeignete Bemessung der zwischen den Anschlüssen
des Mehrfachschalters 36 und der gemeinsamen Leitung zur Spule 31 geschalteten Kondensatoren
42, 43, 44 oder andere Blind- oder Komplex-Netzwerte bestimmt.
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Wenn auch spezielle Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen
beschrieben wurden. versteht es sich, daß für den Fachmann zahlreiche Abwandlungen
gegenüber den dargestellten Ausführungsbeispielen möglich sind. So kann die Belastung
beispiels-
weise auch durch einen komplexen Widerstand oder ein Netzwerk aus reellen
und/oder komplexen Widerständen verwirklicht werden. Ferner ist es möglich. sowohl
die Erregerspule als auch die Empfängerspule gleichzeitig zu belasten. Sind die
Widerstände in der Sonde eingebaut, so erfolgt die Zu-bzw. Einschaltung der Belastungswiderstände
durch Mikroschalter oder Taster, welche durch Kappen aus Gummi oder ähnlichem gegen
Eindringen des Wassers, von Schmutz usw. gesichert sind. Die Schaltung kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß der zylinderförmig ausgebildete Sondergriff eine um die Grifflängsachse
drehbare Hülse enthält, welche den Schalter, der zentral im Sondergriff untergebracht
ist, betätigt.