DE3132932A1

DE3132932A1 - Arrangement for magnetic measurement of magnetisable objects

Info

Publication number: DE3132932A1
Application number: DE19813132932
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 2105 Seevetal Bornhöfft; Gernot Dipl.-Phys. 2000 Wedel Stremming; Gerhard Prof. Dr.-Ing. 3300 Braunschweig Trenkler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1983-03-10

Abstract

The application relates to an arrangement for magnetic measurement of magnetisable objects with the aid of a plurality of probes which supply electric signals in accordance with the strength and the direction of the magnetic field in the surrounding of the objects. Each probe (S1-Sn) is assigned an electric auxiliary device (ZZn) which forms from the probe signal a coded digital electric signal provided with an identifier. The probes are combined in this arrangement to form groups whose signals are conducted in parallel to electric conversion devices (U1-Un), which transfer the group signals to a central evaluation unit (8). <IMAGE>

Description

"Anordnung zur magnetischen Vermessung magnetisierbarer Objekte""Arrangement for the magnetic measurement of magnetizable objects"

Die Erfindung befaßt sich mit einer Anordnung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention is concerned with an arrangement according to the features of the preamble of claim 1.

Bekanntlich kann das siagnetische Feld von magnetisierbaren Objekten durch eine Mehrfachanordnung von Sonden in einer Ebene gemessen werden, uu daraus Schlüsse auf das räumlich ausgedehnte Feld des Objektes zu ziehen, und UM unter Umständen dieses Feld in geeigneter Weise zu kompensieren. Dazu sind bisher eine Reihe von analog arbeitenden Sonden verwendet worden, welche einzeln von einer zentralen elektrischen Einrichtung versorgt werden. Die Sondensignale werden parallel einer zentralen elektrischen Einheit angeboten. Nachteilig ist bei dieser Anordnung der große Verkabelungsaufwand, die durch die Leitungen verursachten Meßfehler und die dadurch begrenzte Ausdehnung des Meßfeldes.As is well known, the siagnetic field of magnetizable objects can be measured by a multiple arrangement of probes in one plane, possibly from this To draw conclusions about the spatially extended field of the object, and UM below Circumstances to compensate this field in a suitable manner. So far there are one Series of analog working probes have been used, which are individually from a central electrical device are supplied. The probe signals are parallel to a central electrical unit offered. The disadvantage of this arrangement is large cabling effort, the measurement errors caused by the lines and the thereby limited expansion of the measuring field.

In einer anderen bekannten Anordnung wird eine elektrische Hilfseinrichtung Iit den Sonden konbiniert, wodurch die Meßfehler durch die Kabel und der Verkabelungsaufwand zwar vermindert werden, jedoch größere Meßfelder einen technischen und wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand erfordern, mit einer gleichzeitigen erheblichen Verminderung der Zuverlässigkeit.In another known arrangement, an electrical auxiliary device Connected to the probes, which eliminates the measurement errors caused by the cables and the cabling effort although they are reduced, larger measuring fields are a technical and economical one unreasonable effort require, with a simultaneous substantial Decrease in reliability.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei größeren Sondenfeldern technisch und wirtschaftlich vertretbar ist und darüber hinaus eine ausreichend hohe Zuverlässigkeit besitzt.The object of the invention is therefore to provide an arrangement of the type mentioned at the beginning Art to create that technically and economically even with larger probe fields is justifiable and also has a sufficiently high level of reliability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Herkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the main claim specified characteristics solved. Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Die Vorteile einer Anlage entsprechend der Erfindung werden in der Verbesserung der Meßsignal-Übertragung und der Strukturierung sowie in der Verringerung des Verkabelungsaufwandes gesehen.The advantages of a system according to the invention are in the Improvement of the measurement signal transmission and the structuring as well as in the reduction seen the cabling effort.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine magnetische Vermessungsanlage mit einem zu vermessenden Objekt und Fig. 2 und 3 Schaltungsmöglichkeiten für eine solche Anlage.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown. 1 shows a magnetic surveying system with an object to be surveyed and FIGS. 2 and 3 circuit possibilities for such a system.

Nach Fig. l ist die magnetische Vermessungsanlage 1 in einer festgelegten Tiefe in bzw. auf des Boden eines Gewässers, Kanals, Sees oder Meeres angeordnet. Über der Vermessungsanlage befindet sich das zu veriessende Objekt 2, in diesem Falle ein Schiff. Auf die einzelnen Sonden S1 bis S bzw, die Sondenzeilen der Vermessungsanlage 1 wirken n außer dem magnetischen Feld des zu vermessenden Objektes 2 zusätzlich das örtlich vorhandene magnetische Erdfeld Hs ein.According to Fig. L, the magnetic surveying system 1 is in a fixed Depth in or on the bottom of a body of water, channel, lake or sea. Object 2, which is to be abandoned, is located above the surveying system Fall a ship. On the individual probes S1 to S or the probe rows of the surveying system 1, n act in addition to the magnetic field of the object 2 to be measured the locally existing magnetic earth field Hs.

Eine derartige Anordnung kann beispielsweise auch an Land zur Vermessung ferromagnetischer Objekte, wie beispielsweise Anlagen, Kosponenten solcher Anlagen, Fahrzeugen oder auch Panzern, aufgebaut sein.Such an arrangement can, for example, also be used on land for surveying ferromagnetic objects, such as systems, components such Systems, vehicles or tanks.

In Fig. 2 ist ein Teil der Meßanordnung dargestellt. Sie besteht aus den Sonden 811 bis Sln' den Zusatzeinrichtungen Z11 bis Z sowie einer Umsetzeinrichtung U1. Diese kann so ausgestattet sein, daß sie den Vormagnetisierungsstrom für die Sonden einer Gruppe liefert, und zusätzlich eine Hilfseinrichtung aufweistin der die Sonden auf Einhaltung der Spezifikationen überprüft werden können. Weiterhin kann die Umsetzeinrichtung mit ein oder mehreren Mikroprozessoren versehen sein, um sie für weitergehende Signalaufbereitung und -verarbeitung zu befähigen. Schließlich sind an die Umsetzeinrichtung U1 Signalleitungen 3 und 4 angeschlossen, über die die Meßwerte an eine- zentrale Auswerteeinheit weitergeleitet bzw. von der übergeordneten Zentrale Befehle empfangen werden können. Über die Signalleitungen kann zugleich Hilfsenergie für die Versorgung der Bauteile zugeführt werden.In Fig. 2 a part of the measuring arrangement is shown. it consists of the probes 811 to Sln 'the additional devices Z11 to Z and a relocating device U1. This can be equipped so that the bias current for the Provides probes of a group, and additionally has an auxiliary device in the the probes can be checked for compliance with the specifications. Farther the conversion device can be provided with one or more microprocessors, to enable them for further signal preparation and processing. In the end are connected to the converter U1 signal lines 3 and 4, via the the measured values are forwarded to a central evaluation unit or from the higher-level Central commands can be received. The signal lines can be used at the same time Auxiliary energy for supplying the components can be supplied.

Die Sonden S1l bis Stn messen das am Sondenort vorhandene magnetische Feld, das aus den Feld des zu vermessenden Objektes und dem Erdmagnetfeld H bestehen kann. Wenn geeignete Kompensationsmaßnahmen getroffen worden sind, wird nur das magnetische Feld des zu vermessenden Objektes erfaßt. Die Sonden messen entweder eine einzelne Komponente des Magnetfeldee oder im kartesischen Koordinatensystem zwei bzw. drei rechtwinklig aufeinander stehende Komponenten des Magnetfeldes. Wenn die Sonden als Gradientensonden arbeiten, werden entsprechende Komponenten des Magnetfeldes und die Gradienten bzw. die örtliche Feldänderung der Komponenten des Magnetfeldes gemessen.The probes S1l to Stn measure the magnetic present at the probe location Field consisting of the field of the object to be measured and the earth's magnetic field H. can. If suitable compensatory measures have been taken, only that will magnetic field of the object to be measured detected. The probes measure either a single component of the magnetic field or in the Cartesian coordinate system two or three components of the magnetic field standing at right angles to one another. if the probes work as gradient probes, corresponding components of the magnetic field and the gradients or the local field change of the components of the magnetic field measured.

Den Sonden, die ia wesentlichen aus einem bzw. mehreren Magnetsensoren und einer Ansteuerelektronik bestehen, sind Zusatzeinrichtungen nachgeschaltet, die bei Sonden, die nach dem Oberwellenverfahren arbeiten, beispielsweise A/D-Wandler enthalten, die das Ausgangssignal der Son- denelektronik digital wandeln und zusätzlich mit einer Kennung versehen.The probes, which generally consist of one or more magnetic sensors and control electronics exist, additional devices are connected downstream, those for probes that work according to the harmonic method, for example A / D converters contain the output signal of the sun denelectronics digital convert and additionally provided with an identifier.

Die Ausgangssignale der Zusatzeinrichtungen Z11 bis Zin werden der Umsetzeinrichtung Ut zugeführt, die die einzelnen Signale bit-seriell wandelt und diese zu festen bzw. vorgewählten Zeiten seriell über die Übertragungsstrecke 3 an eine zentrale Auswerteeinheit übermittelt.The output signals of the additional devices Z11 to Zin are the Conversion device Ut supplied, which converts the individual signals bit-serial and these at fixed or preselected times serially via the transmission link 3 transmitted to a central evaluation unit.

Die Übertragungsstrecke 4 von der zentralen Auswerteeinheit zu der Umsetzeinrichtung U1 kann vorhanden sein, um Steuersignale von der zentralen Auswerteeinheit an die Umsetzeinheit zu übertragen. Die Übertragungsstrecken 3 und 4 können aus je einem Lichtleiter bestehen.The transmission path 4 from the central evaluation unit to the Conversion device U1 can be present in order to receive control signals from the central evaluation unit to be transmitted to the conversion unit. The transmission links 3 and 4 can be selected each consist of a light guide.

Bei geeigneter Systemauslegung kann der verwendete Lichtleiter auch in beiden Richtungen benutzt werden. Als Ubertragungsstrecke können auch elektrische Leiter verwendet werden, die als BUS betrieben werden können.With a suitable system design, the light guide used can also can be used in both directions. Electrical Conductors can be used that can be operated as a BUS.

In Weiterbildung der Erfindung können Teile der Umsetzeinrichtung den Zusatzeinrichtungen zugeordnet sein, derart, daß diese Zusatzeinrichtungen auf einem gemeinsamen Daten-BUS arbeiten, und die Umsetzeinrichtungen nur die Steuerfunktion zur Steuerung der Datenübertragung auf den BUS enthalten und darüber hinaus eine strukturierte Übertragung zur zentralen Auswerteeinheit ermöglichen.In a further development of the invention, parts of the conversion device be assigned to the additional devices in such a way that these additional devices on a common data bus work, and the conversion devices only the control function to control the data transmission on the BUS and also contain a enable structured transmission to the central evaluation unit.

Nach Fig. 3 sind die Sonden S1l bis S In zu einer Gruppe zusamsengefaßt und parallel an eine Ubertragungsstrecke 5 gelegt, die an eine erste Umsetzeinrichtung U1 angeschlossen ist. Eine zweite Gruppe mit den Sonden S2i bis S2n ist in der gleichen Weise an eine Umsetzeinrichtung U2 gelegt. Eine letzte Gruppe mit den Sonden S1 bis 5 ist ni mit einer Umeatzeinrichtung U verbunden. Diese einzelnen zu Gruppen zusamiengefaßten Sondenzeilen mit ihren Umsetzeinrichtungen U1 bis U sind über einen Lichtleiter oder über einen elektrischen Leiter 3 nit der zentralen Auswerteeinheit 8 verbunden. Die Meßwerte der einzelnen Sonden werden seriell übertragen. Um Daten bzw. Steuerbefehle aus der zentralen Auswerteeinheit 8 an die einzelnen Umsetzeinrichtungen U1 bis U bzw. an die Sonden zu übertragen, ist ein III weiterer Lichtleiter 4 bzw. ein elektrischer Leiter vorgesehen, der auch eine BUStruktur aufweisen kann.According to FIG. 3, the probes S1l to S In are combined into a group and placed in parallel on a transmission link 5, which is connected to a first conversion device U1 is connected. A second group with probes S2i to S2n is in the same Way placed on a converter U2. A final group with the S1 probes to 5 ni is connected to a Umeatzeinrichtung U. These individual to groups summarized rows of probes with their converting devices U1 to U are about a Light guide or via an electrical conductor 3 with the central evaluation unit 8 connected. The measured values of the individual probes are transmitted serially. To data or control commands from the central evaluation unit 8 to the individual Transferring conversion devices U1 to U or to the probes is another III Light guide 4 or an electrical conductor is provided, which also has a bus structure may have.

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Claims

Claims W arrangement for the magnetic measurement of magnetizable Objects with the help of several probes, which electrical signals according to the Strength and direction of the magnetic field in the area deliver the objects, characterized in that each probe (S1 -.5) 1 n has an additional electrical device (Z1-Z) is assigned, which n is an encrypted digital one provided with an identifier electrical signal from the probe signal forms that the probes are combined into groups whose signals are fed in parallel to electrical converting devices (U1 - Un) which transmit the group signals to a central evaluation unit (8).

2. Arrangement according to claim 1, characterized by the use of probes working according to the harmonic method.

3. Arrangement according to claim 1, characterized by the use of Probes with direct time coding.

4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that that three probes are combined orthogonally to form a triple.

5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that the supply of auxiliary energy takes place via the signal lines.

6. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that the pre-magnetization current for the probes of a group from the unsetting device is delivered.

7. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that dgr that a test of the auxiliary device assigned by a conversion device Probes are made to meet the specification.

8. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that one or more microprocessors are used in the Uisetzeinrichtung.

9. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that the differential field strength between two points sensitive multiple probes be used.

10. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that important electrical facilities are built redundantly.

11. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that dab for relaying the signals between the additional devices, the auxiliary devices and the central evaluation unit light guides are used.

12. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that that the Uisetzeinrichtung the probe signals in serial form to the central evaluation unit transmitted.