DE326467C

DE326467C - Device for finding and identifying hidden or inaccessible metals

Info

Publication number: DE326467C
Application number: DE1918326467D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1917-03-06
Filing date: 1918-08-02
Publication date: 1920-09-29

Description

Einrichtung zur Auffindung und Feststellung verborgener oder unzugänglicher Metalle. Es ist bereits bekannt, verborgene Metalle dadurch aufzufinden, daß man sie dem Felde einer von Wechselstrom durchflossenen primären Spule, welche auf eine sekundäre Spule induzierend wirkt, aussetzt und die durch die Wirbelströme der Metallmassen verursachte Änderung der Induktion beobachtet. Diese Methode versagt, wenn es sich um sehr kleine Metallmassen handelt, oder wenn das Feld nicht sehr nahe an die Spule herangebracht werden kann, oder wenn in Fällen besonderer Anwendungsarten die Spulen sehr große Abmessungen erhalten müssen. In diesen Fällen wird die gestellte Aufgabe durch die Schaltungen der Erfindung gelöst, welche viel größere Empfindlichkeit besitzen. Auch hier wird das aufzusuchende Metall in das Feld einer oder zweier von Wechselstrom oder Hochfrequenzschwingungen durchflossenen Spulen gebracht; aber es wird nicht die Änderung der Induktion auf eine .siekundäre Spule, sondern die auftretende Änderung des eigenen induktiven Widerstandes oder des effektiven Ohmschen Widerstandes (Dämpfung) der Spule oder die Änderung der Eigenperiode eines Schwingungskreises, bestehend aus dieser Spule und einem Kondensator, zur Beobachtung herangezogen. Auch kann das Metall statt in das magnetische Feld einer Spule in das elektrische Wechselfeld eines Kondensators gebracht werden. Um die Empfindlichkeit der Beobachtung besonders zu erhöhen, wird der induktive Widerstand der Spulen durch Kapazitäten kompensiert; es werden also auch in jenen Fällen, wo es sich nicht um die Beobachtung der Änderung der- Eigenperiode handelt, Schwingungskreise gebildet, bestehend aus Selbstinduktionen und Kapazitäten.Facility for finding and identifying hidden or inaccessible Metals. It is already known to find hidden metals by they the field of a primary coil through which alternating current flows, which on a secondary coil acts inducing, suspends and caused by the eddy currents of the metal masses induced change in induction observed. This method fails when it does very small masses of metal, or when the field is not very close to the coil can be brought, or if in cases of special applications the coils must get very large dimensions. In these cases, the task at hand solved by the circuits of the invention, which has much greater sensitivity own. Again, the metal to be sought is in the field of one or two brought by alternating current or high frequency vibrations flowing through coils; but it will not change the induction on a secondary coil, but the Occurring change of the own inductive resistance or the effective ohmic Resistance (damping) of the coil or the change in the natural period of an oscillating circuit, consisting of this coil and a capacitor, used for observation. The metal can also be in the electric field instead of in the magnetic field of a coil Alternating field of a capacitor are brought. To the sensitivity of observation especially to increase the inductive resistance of the coils by capacitances compensated; So it will also be used in those cases where it is not a question of observation the change in the natural period acts, oscillation circles formed, consisting of Self-inductions and capacities.

Der wechselnde Strom kann einer Nieder-oder Hochfrequenzmaschine entnommen werden, oder es kann -irgendeine der Methoden zur Erzeugung von gedämpften oder ungedämpften Schwingungen dem gewünschten Zwecke dienen. So kann z. B. der Wechselstrom von einem Lichtbogengenerator oder von einer Elektronenröhre in ihrer Generatorschaltung geliefert werden, oder es können elektrische Schwingungen verwendet werden, wie sie durch Ausschwingen von elektrischen oder magnetischen Energien, die .in Kondensatoren .(Funkenentladung) oder in Selbstinduktionen (Summererregung) aufgespeichert sind, erzeugt werden.The alternating current can be taken from a low or high frequency machine be, or it can be any of the methods of generating damped or undamped vibrations serve the desired purpose. So z. B. the alternating current from an arc generator or from an electron tube in its generator circuit or electrical vibrations can be used, such as it by the swinging out of electrical or magnetic energies, the .in capacitors . (Spark discharge) or are stored in self-induction (buzzer excitation), be generated.

Zur Erhöhung der Beobachtungsempfindlichkeit können alle in Betracht kommenden Mittel herangezogen werden. Hierher gehören Differential- und Brückenschaltungen, Abstimmungen, Empfangsverstärkungen, Interferenzschaltungen, Erregung eines Empfangs,detektors durch eine Hilfsspannung oder durch eine kleine Verstimmung und ähnliches. Die Fig. i bis 5 stellen verschiedene Beispiele von Ausführungen solcher Einrichtungen dar.All can be considered to increase the observation sensitivity coming funds are used. This subheading includes differential and bridge circuits, Tuning, reception amplifications, interference circuits, excitation of a reception, detector by an auxiliary voltage or by a small detuning and the like. the FIGS. 1 to 5 show various examples of implementations of such devices represent.

In Fig. i ist eine Brückenschaltung dargestellt, deren vier Zweige aus . Selbstinduktionen I_" @2, L3, L4 mit j e einem bezüglich des zugeführten Stromes auf Resonanz abgestimmten Kondensator Cl, C2, Cg, C, bestehen. Bei A und B werden nieder- oder hochfrequenter Wechselstrom oder elektrische Schwingungen zugeführt. In der Brücke MN befindet sich eine Anzeigeeinrichtung T, bei Wechselströmen mit hörbaren Frequenzen etwa unmittelbar ein Telephon, bei hochfrequenten Strömen eine der Detektorschaltungen, wie ,sie durch die drahtlose .Telegraphie bekannt geworden sind und wie solche in den Fig. 2 und 5 dargestellt sind. Die Brückenzweige sind so abgeglichen, daß der Brückenstrom Null oder sehr klein ist. Das aufzusuchende Metall wird der Einwirkung des Feldes einer der Spulen ausgesetzt, wodurch eine Änderung der Potentialdifferenz an den Abzweigpunkten- des Brückenkreises eintritt, welche in diesem zur Anzeige kommt. Man kann auch zwei Spulen in gegenüberliegenden Zweigen der Brückenschaltung (z. B. L1, LJ gleichzeitig durch das Metall beeinflussen. Da die Widerstände der Brückenzweige infolge der Kompensation der induktiven Widerstände durch die Kondensatoren klein sind, so spricht diese Einrichtung auf kleinste Widerstandsänderungen an.In Fig. I a bridge circuit is shown, the four branches of. Self-inductions I_ "@ 2, L3, L4 each with a capacitor C1, C2, Cg, C, tuned to resonance with respect to the current supplied. At A and B, low or high frequency alternating current or electrical oscillations are supplied. In the bridge MN is located A display device T, in the case of alternating currents with audible frequencies, about directly a telephone, in the case of high-frequency currents, one of the detector circuits, as they have become known from wireless .Telegraphy and as those shown in FIGS. 2 and 5. The bridge branches are like this The metal to be searched for is exposed to the action of the field of one of the coils, whereby a change in the potential difference occurs at the branch points of the bridge circuit, which is displayed in this. You can also use two coils in opposite branches of the bridge circuit (e.g. L1, LJ are influenced simultaneously by the metal. Since the Wide If the resistances of the bridge branches are small as a result of the compensation of the inductive resistances by the capacitors, this device responds to the smallest changes in resistance.

Es ist eine selbstverständliche Maßnahme bei dieser wie bei den späteren Schaltungen, den Brückenstrom unmittelbar oder durch irgendeine Kopplung auf die Anzeigeeinrichtung wirken . zu lassen. Auch kann der Empfangs- oder Meßkreis MTN zu einem abgestimmten periodischen Kreise ausgestaltet werden, Fig. 2 stellt zwei Schwingungskreise L" C, und L2, C, in Reihenschaltung dar, die beispielsweise durch einen Lichtbogengenerator erregt werden. Bei A und B ist ein Empfangskreis angeschaltet, bestehend aus dem Empfänger U (Tikker, Thermoelement, Detektor oder ähnlichem) und dem Anzeigeinstrument T (Telephon, Galvanometer). K ist eine Kopplungsspule, die auch .fehlen oder aus zwei getrennten Wicklungen bestehen kann. Die beiden Schwingungskreise L" C, und L2, C2 sind auf Resonanz mit dem einwirkenden Wechselstrom abgeglichen. A und B sind Punkte gleich oder nahezu gleichen Potentiales; wird in das Feld einer der Spulen eine Metallmasse gebracht, so wird durch die Wirbelströme derselben ihr induktiver Widerstand geändert - und damit die Kompensation von Selbstinduktion und Kapazität des einen Kreises gestört; überdies erscheint auch im Kreise ein Ohmscher Widerstand', welcher der Wirbelstromleisitung entspricht, so daß zwischen A und B ein Spannungsunterschied auftritt, der im Brückenkreise NUT zur Beobachtung gelangt.It is a self-evident measure with this as with the later circuits that the bridge current act directly or through some kind of coupling on the display device. allow. The receiving or measuring circuit MTN can also be configured to form a coordinated periodic circuit connected, consisting of the receiver U (Tikker, thermocouple, detector or similar) and the display instrument T (telephone, galvanometer). K is a coupling coil, which can also be missing or consist of two separate windings. The two oscillation circuits L "C, and L2, C2 are balanced for resonance with the acting alternating current. A and B are points of equal or nearly equal potential; if a metal mass is brought into the field of one of the coils, its inductive resistance is changed by the eddy currents of the coils - and the compensation of self-induction and capacitance of one circuit is disturbed; In addition, an ohmic resistance appears in the circle, which corresponds to the eddy current power, so that a voltage difference occurs between A and B, which can be observed in the bridge circuit NUT.

Die Fig:3 stellt eine Schaltung ähnlich wie Fig.,2 dar, nur erfolhier die Stromversorgung der ganzen Einrichtung durch die Schwingungen einer K°on.densatorenentladung. Es stellt hierbei J einen Induktor, F eine Funkenstrecke und K eine Übertragungskopplung vor.4 Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist dieselbe, wie nach Fig. a.FIG. 3 shows a circuit similar to FIG. 2, only here the power supply of the entire facility through the vibrations of a capacitor discharge. Here, J represents an inductor, F a spark gap and K a transmission coupling vor.4 The mode of operation of this circuit is the same as in Fig. a.

Während bisher die Stromversorgung der für die Beobachtung dienenden L,-C-Kreise mit Wechselstrom *der Schwingungen gegebener Periodenzahl erfolgte, schwingen die L-C-Kreise .der Schaltungen nach Fig. 4 und 5 mit ihren Eigenperioden. Es hat dies I den weiteren Erfolg, daß durch die Beeinflussung eines der Kreise durch die Wirbelströme genäherter Metalle auch die Eigen-, periode geändert wird, was eine Erhöhung der Störung in der Abgleichung zweier solcher Kreise mit sich bringt.While so far the power supply for those used for observation L, -C circles were made with alternating current * of the oscillations of the given number of periods, the L-C-circles. of the circuits according to FIGS. 4 and 5 oscillate with their natural periods. It has this I the further success that by influencing one of the circles due to the eddy currents of approaching metals, the natural period is also changed, resulting in an increase in the disturbance in the alignment of two such circles brings.

Es tritt dies zwar auch schon bei -der Schaltung nach Fig. 3 ein, wenn man als primären Erregerkreis einen solchen mit einer Löschfunkenstrecke F anwendet,. welcher nur den Anstoß für die freien Schwingungen der beiden Kreise L1, C1 und: L2, C2 gibt.This already occurs with the circuit according to FIG. 3, if the primary excitation circuit is one with a quenching spark gap F applies. which is only the impetus for the free oscillations of the two circles L1, C1 and: L2, C2 there.

Nach Fig.4 werden zwei parallel geschaltete, abgestimmte Schwingungskreise Lx, C, und L2, C2 durch den Induktor l und die Funkenstrecke F zu Eigenschwingungen veranlaßt, So lange die beiden Perioden N1 und N2 gleich sind, sind auch die Punkte a und b Punkte gleichen Potentiales. Wenn jedoch in das Feld von L, Metallmassen gebracht werden, so wird die Eigenperiode von L,, Cl geändert, was sich im Brückenstrom AB anzeigt; gleichzeitig erhöht sich auch die Dämpfung im Kreise L,, Cl, was weiterhin zur Änderung des Spannungsunterschiedes der Punkte A und B beiträgt.According to FIG. 4, two tuned oscillating circuits Lx, C, and L2, C2 connected in parallel are caused to oscillate by the inductor 1 and the spark gap F. As long as the two periods N1 and N2 are the same, points a and b are also points same potential. If, however, metal masses are brought into the field of L, then the natural period of L ,, Cl is changed, which is indicated in the bridge current AB; at the same time, the damping in the circle L1, C1 also increases, which further contributes to the change in the voltage difference between points A and B.

Eine einfache Erregung der Eigenschwingungen von Schwingungskreisen ist in Fig. 5 benutzt. Zwei Schwingungskreise L1, C, und L2, C2, werden 'so zusammengeschaltet, daß ihre Selbstinduktionen L" L2 bei C und ihre Kapazitäten C,, C2 bei D unmittelbar aneinander geschaltet sind. Bei A und B wird ein Strom i, zweckmäßig ein Gleichstrom, zugeführt, der durch einen Unterbrecher (in der Figur nicht gezeichnet) oftmals und rasch unterbrochen wird. Bei jeder Unterbrechung von i gelangen die in L, und L, aufgespeicherten Energien L2, i2 und L2, i2 zum Ausschwingen. Es stellt diese Schaltung eine Ausbildung der für einfache Schwingungskreise 'in der Schwingungstechnik bekannten Summererregung .dar. Zwischen 21 und N ist eine Brücke K geschaltet, durch welche jeder der beiden Kreise mit seiner. Eigenschwingung hindurchschwingen kann. Sind die beiden Kreise auf gleiche Wellenlänge abgestimmt und auch in ihrer Dämpfung gleich, so ist der Brückenstrom Null, da beide Schwingungen "' gewissermaßen gleich stark, aber entgegengcsetztdurch die Brücke verlaufen. Wird irk*eirle der Spulen, z. B. L1, eine Metallmasse g4$fächt, so wird die Wellenlänge und die Dämpfung des betreffenden Kreises geändert und es fließt durch die Brücke K ein Strom. Dieser Strom wird beobachtet. In Fig. 5 ist die Brücke durch eine Spule K gebildet, finit der ein Detektor D und ein Telephon T mit parallelem Kondensator induktiv gekoppelt ist. Die Kopplung des Detektorkreises mit dem Brückenstrom kann jedoch auch anders erfolgen oder es kann auch unmittelbar in den Brückenzweig MN ein Detektor (z. B. ein 'Thermoelement mit Galvanometer) an Stelle von K geschaltet werden.A simple excitation of the natural oscillations of oscillation circuits is used in FIG. Two oscillating circuits L1, C, and L2, C2 are connected together in such a way that their self-inductions L "L2 at C and their capacitances C1, C2 at D are connected directly to one another. At A and B , a current i, expediently a direct current , which is often and quickly interrupted by an interrupter (not shown in the figure). With each interruption of i , the energies L2, i2 and L2, i2 stored in L, and L, come to a decay Formation of the buzzer excitation known for simple oscillation circles in oscillation engineering. A bridge K is connected between 21 and N through which each of the two circles can oscillate with its own oscillation. If the two circles are tuned to the same wavelength and also in their damping equal, the bridge current is zero, since both oscillations "'to a certain extent run equally strong, but in opposite directions through the bridge. If irk * eirle of the coils, z. B. L1, a metal mass g4 $ folds, the wavelength and the damping of the circuit in question is changed and a current flows through the bridge K. This current is observed. In Fig. 5 the bridge is formed by a coil K , finitely a detector D and a telephone T with a parallel capacitor is inductively coupled. The coupling of the detector circuit with the bridge current can, however, also take place differently, or a detector (e.g. a thermocouple with galvanometer) can also be switched directly into the bridge branch MN instead of K.

Die vorliegenden Schaltungen führen auch zu dem gewünschten- Ergebnis, wenn man die festzustellenden -Metalle nicht in das magnetische Feld einer Spule, sondern in das elektrische Feld eines Kondensators bringt; denn auch in diesem Falle treten die den Beobachtungen zugrunde liegenden Änderungen auf (Dämpfung, Wellenlängen, induktiver Widerstand). Es wird dann nur der Kondensator entsprechend auszugestalten sein, indem man seine Belegungen aus großen Platten, Netz oder Gitterwänden in solcher Entfernung bildet, daß man das aufzusuchende Metall in das elektrische Feld einbringen kann.The present circuits also lead to the desired result, if the metals to be detected are not placed in the magnetic field of a coil, but brings it into the electric field of a capacitor; because also in this case the changes on which the observations are based occur (attenuation, wavelengths, inductive resistance). Only the capacitor will then be designed accordingly be by placing your coverings from large panels, mesh or lattice walls in such Distance forms that one brings the metal to be found in the electric field can.

Es ist in allen vorbeschriebenen Schaltungen -vorteilhaft, die Widerstände und Dämpfungen der Schwingungskreise klein zu gestalten. Auch empfiehlt es sich, die verschiedenen Schwingungskreise nicht bloß untereinander abzustimmen (L,, C, = L2, C2), sondern sie in ihren einzelnen Größen einander gleich zu machen (also L, - L2, C, - G').In all the circuits described above, it is advantageous to make the resistances and damping of the oscillating circuits small. It is also advisable not only to coordinate the different oscillation circles with one another (L ,, C, = L2, C2), but to make them equal to one another in their individual sizes (i.e. L, - L2, C, - G ').

Für besondere Fälle, in denen es sich, wie z. B. in Metallfabriken, um die Untersuchung von Menschen oder Gepäckstücken nach verborgenen Metallen handelt, ergeben sich besondere Ausbildungen. Hier wird man zweckmäßig eine große Spule oder Windung anordnen, durch die der zu untersuchende Mensch hindurchzugehen hat, oder das Gepäckstück hindurchgeschoben wird, während gleichzeitig die Beobachtung gemacht wird. Diese Spule bildet einen Teil der im, früheren beschriebenen Schaltungsanordnungen. Oder es können große Kondensatoren angeordnet werden, zwischen deren Belegungen das zu untersuchende Objekt gebracht wird.For special cases, such as B. in metal factories, the examination of people or pieces of luggage for hidden metals, there are special training courses. Here one is expediently a large coil or Arrange winding through which the person to be examined has to go, or the piece of luggage is pushed through while the observation is made at the same time will. This coil forms part of the circuit arrangements described earlier. Or large capacitors can be arranged between their assignments the object to be examined is brought.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Facility for locating and identifying pre-market shares or inaccessible metals, characterized in that oscillation circles, the consist of self-induction and capacities and of low or high frequency Alternating currents are flowed through, are interconnected in such a way, that the Changes that occur when introducing metal masses into the electrical or magnetic Field of one or two of the oscillation circuits in the values of the inductive or des effective ohmic resistance (damping) or in the natural frequency of the affected circles are caused, result in potential differences, which are measured or observed using known methods. a. Facility according to claim i, characterized in that four each consist of a self-induction (L) and one. existing circles with its resonance-tuned capacity (C) are connected as branches of a Wheatstone bridge, the alternating current at two points or electrical vibrations are supplied while in the bridge a suitable Display device is present, which the when introducing metal masses in the field of one or two opposing oscillation circles occurring change . The observed bridge current can be seen (Fig. i). 3. Device according to claim i, characterized in that two tuned oscillation circles one behind the other switched and fed by alternating current (vibrations), and at two points the same or almost the same potential, a measuring circuit with a suitable device connected what changes in the electrical quantities of either of the two Circles, which are caused by the brought metal masses, for display brings (Fig. z and 3). q .. device according to claim i, characterized in that that in two coordinated oscillation circles by charging their capacities with energy - (Fig. D.) Or their self-induction (Fig.5) generates free electrical oscillations which are connected to a measuring or display device connected in a bridge one Exercise differential effect, so that changes are made if the two circles have been compared beforehand the electrical quantities of a circuit (damping, number of vibrations) through the Metal masses brought into his field - in which bridge branches are displayed. -5. Device according to Claims i to q., Characterized in that the movable Bodies (e.g. suitcases or the like), which examined for any metals hidden in them are to be used, such sized coils that the body of the Coils are surrounded, the coils being one of the self-inductances of the circuits according to claim 2 to 4 form.