DE3615652A1 - Induktives suchgeraet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein induktives Suchgerät zum Orten von
elektrisch leitenden und/oder ferromagnetischen Körpern, mit einer Suchson
denanordnung bestehend aus einer ersten und einer zweiten Suchwicklung,
mit einer jeweils an die erste und an die zweite Suchwicklung angeschlossenen
ersten bzw. zweiten Signalverarbeitungsanordnung, an deren
Ausgang jeweils ein von dem zu ortenden Körper herrührendes erstes bzw.
zweites Signal erzeugt wird und mit einer an die Ausgänge der ersten
und zweiten Signalverarbeitungsanordnung angeschlossenen Auswertanordnung,
in der eine Auswertung des Verhältnisses des ersten und zweiten
Signals vorgenommen wird.
Ein solches Suchgerät ist bekannt aus US-PS 34 71 772. Das dort
beschriebene Suchgerät besitzt zwei Suchwicklungen, die zum zu ortenden
Körper unterschiedliche Abstände aufweisen müssen. Die beiden parallel
zueinander ausgerichteten Suchwicklungen besitzen daher in Richtung
senkrecht zur Spulenebene und senkrecht zur abzusuchenden Oberfläche
einen bestimmten, nicht unbeträchtlichen Abstand voneinander. Die
Suchwicklungen sind im übrigen von gleicher Fläche und gleichem Aufbau. An
jede der beiden ist eine Signalverarbeitungsanordnung angeschlossen,
die beispielsweise aus einem Nullspannungskompensationskreis, einem
Verstärker und einem phasenselektiven Gleichrichter zusammengesetzt
sein kann. An die Ausgänge der beiden Signalverarbeitungsanordnungen
ist eine Auswerteanordnung angeschlossen, die im einfachsten Falle aus
zwei zu einer Halbbrücke kombinierten Widerständen und einem in den
Brückenzweig geschalteten Meßinstrument bestehen kann.
Induktive Suchgeräte dieser Art arbeiten im Prinzip dergestalt,
daß von den Suchwicklungen oder von besonderen Erregerwicklungen ein
primäres magnetisches Wechselfeld aufgebaut wird, das in dem zu ortenden
Körper Wirbelströme hervorruft. Von den Wirbelströmen erzeugte
Sekundärfelder induzieren in den Suchwicklungen Signale, die einen
Rückschluß auf die Anwesenheit des zu suchenden Körpers und damit dessen
Ortung erlauben. Für die Entkopplung der Primärfelder, als die Unter
drückung der unmittelbar von den Primärfeldern in der Suchwicklung
induzierten Signalspannung, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Zum
einen gibt es eine "zeitliche" Entkopplung, bei der man die Erregung
von Wirbelströmen und die Signalverarbeitung ihrer Rückwirkungen zu
unterschiedlichen Zeiten stattfinden läßt. Das geschieht, indem man
zunächst impulsförmig ein Magnetfeld aufbaut und dann das Abklingen des
von den Wirbelströmen aufgebauten Sekundärfeldes auswertet. Zum
anderen kennt man eine "räumliche" Entkopplung, bei der Erregerwicklungen
und Suchwicklung sich räumlich so zugeordnet sind, daß die Summe der
Primärflüsse aus den Erregerwicklungen, die die Suchwicklung durchsetzen,
Null wird, während die von Wirbelströmen im zu suchenden Körper
ausgehenden Sekundärflüsse ein Signal in der Suchwicklung bewirken
können. Bei einer anderen Art der Entkopplung ist eine besondere Kompen
sationsspule vorgesehen und in entgegengesetzter Polarität mit der
Suchspule so zusammengeschaltet, daß die unmittelbar vom primären
Magnetfluß in der Suchspule induzierte Signalspannung gerade aufgehoben
wird. Bei wiederum einer anderen Art der Entkopplung wird proportional
zum primären Magnetfluß eine Kompensationsspannung erzeugt und
elektronisch von der Ausgangsspannung der Suchspule abgezogen.
In allen diesen Fällen waren früher die Möglichkeiten eines
Suchgerätes darauf beschränkt, den Ort der Projektion des Körpers auf die
nach ihm abzusuchende Oberfläche zu ermitteln. Mit einem Suchgerät der
oben beschriebenen Art ist es darüberhinaus möglich, die Tiefenlage
des Körpers, z. B. unter der Erdoberfläche, festzustellen. Der Aufbau
einer Suchsondenanordnung aus zwei voneinander in axialer Richtung
beabstandeten Suchwicklungen hat jedoch eine Reihe von Nachteilen zur
Folge. Gegenüber der herkömmlichen Suchsondenanordnung in Form eines
flachen Tellers ergibt sich eine wesentlich umständlicher zu
handhabende Anordnung, einerseits wegen der größeren Abmessungen in vertikaler
Richtung, andererseits wegen der damit verbundenen Gewichtszunahme.
Bei der Herstellung der Suchsondenanordnung mit zwei voneinander
beabstandeten Suchwicklungen erweist es sich als ungleich schwieriger, eine
hinreichende mechanische Stabilität zu erzielen als bei einem einfachen
flachen Suchteller. Der Gefahr von Stößen und Beschädigungen ist die
beschriebene Suchsondenanordnung in stärkerem Maß ausgesetzt als eine
herkömmliche. Ein für den Transport der Anordnung geeigneter Koffer
wird unhandlich dick.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein induktives Suchgerät
der eingangs definierten Art zu schaffen, bei dem die genannten
Nachteile vermieden sind, ohne daß dadurch die Fähigkeit verlorengeht,
die Tiefenlage des zu suchenden Körpers zu ermitteln.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Suchgerät, das gemäß Anspruch 1
gekennzeichnet ist.
Das erfindungsgemäße induktive Suchgerät besitzt eine kompakte,
flache Suchsondenanordnung, die von tellerförmiger Gestalt sein kann.
Die Erfindung kann Anwendung finden, gleichgültig welches Prinzip der
Entkopplung eingesetzt wird. Auch ist für die Anwendung der Erfindung
nicht von Belang, ob der die Wirbelströme erzeugende primäre Fluß in
einer der beiden bzw. in beiden Suchwicklungen aufgebaut wird oder ob
hierfür eine bzw. mehrere besondere primäre Erregerwicklung(en)
vorgesehen ist/sind. Im letzteren Falle soll(en) diese nach einer
Ausgestaltung der Erfindung in der gleichen Ebene mit den beiden
Suchwicklungen angeordnet sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung besteht eine Suchwicklung aus zwei in gleicher Ebene liegenden
Spulen, die derart dimensioniert und zusammengeschaltet sind, daß die
unmittelbar vom primären Magnetfluß in beiden Spulen induzierten
Signalspannungen sich gegenseitig herausheben. Nach einer anderen
Ausgestaltung der Erfindung ist von den beiden genannten Spulen eine
innerhalb und eine außerhalb der Spulenfläche der Erregerwicklung
angeordnet. Nach wiederum einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind zwei
Erregerwicklungen vorgesehen, eine innere und eine äußere, die
miteinander und mit den beiden Suchwicklungen im wesentlichen in einer Ebene
liegen. Sie sind so geschaltet und dimensioniert, daß sich die die Fläche
der inneren Erregerwicklung durchsetzenden Magnetflüsse gerade aufheben.
Die innere Suchwicklung ist in unmittelbarer Nachbarschaft und
konzentrisch mit der inneren Erregerwicklung angebracht. Dabei besteht
vorzugsweise die innere Erregerwicklung aus zwei Teilwicklungen, die
sich mit geringem axialem Abstand unmittelbar gegenüberstehen und
zwischen denen die innere Suchwicklung angebracht ist.
Grundlage der Erfindung bildet die Überlegung, daß eine Suchwicklung
mit kleinem Durchmesser vergleichsweise empfindlicher auf einen
nahe unter ihr liegenden Suchkörper anspricht, als eine vom Suchkörper
eben so weit entfernte Suchspule mit großem Durchmesser. Dies kann man
leicht erklären, wenn man den unter dem Einfluß eines magnetischen
Wechselfeldes stehenden Suchkörper als einen magnetischen Dipol auffaßt.
Ein großer Anteil der vom Dipol ausgehenden Feldlinien durchsetzt die
Spulenfläche der kleinen Suchwicklung und induziert in ihr eine
entsprechend große Signalspannung. Dagegen wird ein beträchtlicher Teil
der Feldlinien die Spulenfläche der großen Suchwicklung ein zweites Mal
mit umgekehrten Vorzeichen durchlaufen, d. h. umkehren und sich schließen,
ohne die Suchwicklung zu umfassen. Dieser Teil der Feldlinien geht
für die Erzeugung einer Signalspannung in der großen Suchwicklung
verloren. Je größer jedoch der Abstand des Suchkörpers von den
Suchwicklungen wird, um so geringer wird der Anteil der innerhalb der
Spulenfläche der großen Suchwicklung umkehrenden Feldlinien. Das Verhältnis
der Signalspannungen aus der großen und der kleinen Suchwicklung bildet
daher ein geeignetes Maß für die Ermittlung der Tiefenlage eines
geordneten Suchkörpers.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen und mit
Hilfe einiger Figuren näher erläutert werden. Die Figuren zeigen im
einzelnen:
Fig. 1: eine Suchsondenanordnung
Fig. 2: Kennlinien
Fig. 3-5: verschiedene Suchgeräte unterschiedlichen Ausführungsformen
Fig. 6: eine kompensierte Suchsondenanordnung
Fig. 7: einen Teil der Anordnung von Fig. 6
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Suchsondenanordnung
einfachster Form mit primärer Erregung und ohne Kompensation dargestellt.
Alle Wicklungen der Anordnung, nämlich Erregerwicklung P sowie die
Suchwicklungen S 1 und S 2 liegen in einer Ebene, die durch die Koordinaten
r und z = a bestimmt ist. Die von einem Wechselstrom durchflossene
Erregerwicklung P mit der Windungszahl Np und dem Radius Rp erregt ein
magnetisches Wechselfeld, das in einem im Abstand a unter der Such
sondenanordnung gelegenen Suchkörper einen Wechseldipol m hervorruft.
Dieser wiederum erzeugt in der Suchsondenebene eine
Flußdichtenkomponente
Durch Integration von Bz über die Kreisfläche der Suchwicklungen
ergibt sich der vom Dipol m ausgehende magnetische Fluß durch die
Suchwicklungen, nämlich
Die durch den Wechselfluß des Dipols in den Suchwicklungen induzierten
Spannungen sind dann nach dem Induktionsgesetz:
mit den Windungszahlen N 1 und N 2 der Suchwicklungen, den Flußamplituden
01 und 02 und der Kreisfrequenz ω des Wechselfeldes.
Setzt man 01 bzw. 02 entsprechend (2) ein, so erhält man für das Verhältnis
der Spannungen in den Suchwicklungen:
Dieses Spannungsverhältnis ist bei gegebenen Radien R 1, R 2 und Windungs
zahlen N 1, N 2 der Suchwicklungen allein vom Abstand a des magnetischen
Momentes bzw. des Suchkörpers von der Spulenebene abhängig. Fig. 2
zeigt für den Fall gleicher Windungszahlen (N 1=N 2) und für einige
Werte von R 1/R 2 die Abhängigkeit des Spannungsverhältnisses U 1/U 2 von
dem Quotienten a/R 2 bzw. unmittelbar von a bei R 2 = 5cm. Man erkennt
aus den Kurven, daß für große Werte von a das Verhältnis U 1/U 2 jeweils
einem Grenzwert zustrebt. Der Betrag der Wurzel in Gleichung (4) nähert
sich für entsprechend große Werte von a der 1. Bereiche, die für die
Ermittlung des Abstandes a aus dem Verhältnis U 1/U 2 besonders geeignet
sind, lassen sich je nach Bedarf durch Wahl eines entsprechenden Wertes
von R 1/R 2 realisieren.
Fig. 3 gibt ein Suchgerät 10 mit Impulserregung, d. h. mit zeit
licher Entkopplung wieder. Ein unter der Erdoberfläche 11 georteter Such
körper 12 befindet sich unmittelbar unterhalb der Mitte einer Such
sondenanordnung 14, deren Abstand a vom Suchkörper 12 ermittelt werden
soll. Die Suchsondenanordnung 14 besteht aus einer Erregerwicklung 16
und Suchwicklungen 18 und 20, alle in der gleichen Ebene angeordnet und
von unterschiedlichen Durchmessern. Die Erregerwicklung 16 wird von
einem Impulsgenerator 22 mit einer Folge von Impulsen gespeist. Soll, was
wegen der zeitlichen Entkoppelung in diesem Falle möglich ist, auf eine
besondere Erregerspule 16 verzichtet werden, so wird die Impulsfolge an
eine der beiden Suchwicklungen 18, 20 gelegt. Die innere Suchwicklung
18 ist an den Eingang einer Signalverarbeitungsanordnung 24, die äußere
Suchwicklung 20 an den Eingang einer gleich gearteten Signalverarbei
tungsanordnung 26 angeschlossen. Die beiden Signalverarbeitungsanord
nungen 24 und 26 setzen sich jeweils zusammen aus einem Verstärker 28
bzw. 30 und einem Integrator 32 bzw. 34. Beide Integratoren 32, 34
besitzen Toreingänge 36, 38, die an den Ausgang eines Zeitkreises 40
angeschlossen sind. Dieser wird seinerseits gesteuert von einem Ausgang
42 des Impulsgenerators 22. Die Ausgänge 44, 46 der beiden Integratoren
32, 34 sind jeweils an die Eingänge einer Auswerteanordnung 48
angeschlossen. Der Eingang einer Anzeigeanordnung 50 kann über einen
Schalter 52 wahlweise an einen der beiden Ausgänge 44 bzw. 46 der
Integratoren 32, 34 oder an den Ausgang 49 der Auswerteanordnung 48
gelegt werden.
Das Suchgerät 10 arbeitet etwa in folgender Weise. Mit einer Verzögerung
t öffnet ein Signal aus dem Zeitkreis 40 nach jeder Impulsflanke
einer bestimmten Polarität die Tore der beiden Integratoren 32, 34 und
führt so die Signalspannung aus den beiden Suchwicklungen 18, 20 jeweils
den Integratoren zu. Solange sich unter der Suchsondenanordnung
kein Suchkörper befindet, wird die in den Suchwicklungen induzierte
Signalspannung zur Zeit t bereits wieder abgeklungen sein, so daß von
den Integratoren keine Signalspannung verarbeitet werden kann. Von
Wirbelströmen in einem Suchkörper hervorgerufene Magnetfelder wirken
jedoch nach und können so eine Signalspannung am Ausgang der beiden
Integratoren bewirken. Die Anzeigeanordnung 50 kann diese Signalspannung
je nach Stellung von Schalter 52 aus dem einen oder dem anderen der beiden
Integratoren 32, 34 empfangen und zur Anzeige bringen. Damit ist die
Ortung des Suchkörpers 12 möglich. In der Auswerteanordnung 48 wird das
Verhältnis der beiden Signalspannungen U 1/U 2 der Integratoren gebildet.
Dieses gibt ein Maß für die Tiefenlage a des Suchkörpers 12 ab, die bei
entsprechender Stellung von Schalter 52 direkt als Anzeige der Anzeige
anordnung 50 abgelesen werden kann.
In Fig. 4 ist ein Suchgerät 60 mit sinusförmiger Felderregung
abgebildet. Die Suchsondenanordnung 14 entspricht ganz der zuvor
beschriebenen nach Fig. 3. Es werden daher, wie auch in ähnlichen Fällen
im folgenden, gleiche Bezugsziffern verwendet. Die Erregerwicklung 16
wird von einem Sinusstromgenerator 61 gespeist. An die Ausgänge der
Suchwicklungen 18, 20 ist jeweils ein Nullkreis 62, 64 angeschlossen,
in dem der Signalspannung der Suchwicklung eine solche überlagert wird,
die bei entgegengesetztem Vorzeichen gleich groß ist, wie die unmittelbar
vom Feld der Erregerwicklung 16 in der jeweiligen Suchwicklung 18, 20
induzierte Signalspannung. Zur Erzeugung einer solchen gegenpoligen
Signalspannung ist der Nullkreis an einen Ausgang 66 des Sinusgenerators
61 angeschlossen, der ein dem Speisestrom der Erregerwicklung 16
proportionales Referenzsignal abgibt. Die Ausgänge der Nullkreise
62, 64 sind über Verstärker 70, 72 mit den Eingängen phasenselektiver
Gleichrichter 74, 76 verbunden, an deren Steuereingängen 78, 80 das
in einem Phasenschieber 82 beeinflußbare Referenzsignal des Sinus
generators 61 liegt. Die Nullkreise 62, 64, die Verstärker 70, 72 und die
phasenselektiven Gleichrichter 74, 76 stellen jeweils miteinander
Signalarbeitungsanordnungen 63, 65 dar, deren Ausgänge 84, 86 mit den
Eingängen einer Auswerteanordnung 48 verbunden sind und über einen
Schalter 52 an den Eingang einer Anzeigeanordnung 50 gelegt werden
können. Über Schalter 52 kann auch der Ausgang 49 der Auswerteanordnung
48 an die Anzeigeanordnung 50 geschaltet werden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Suchgerätes 60 kurz
beschrieben. Da in den Nullkreisen 64, 66 die unmittelbar durch Erreger
wicklung 16 induzierte Signalspannung unterdrückt wird, erscheint an
den Eingängen der phasenselektiven Gleichrichter 74, 76 nur dann eine
Signalspannung, wenn sich die Suchsondenanordnung 14 im Wirkungsbereich
eines Suchkörpers 12 befindet. Die Ausgangsspannung der phasenelektiven
Gleichrichter 74, 76 wird, wie oben beschrieben, von der Anzeigeanordnung
50 angezeigt und zum Orten des Suchkörpers 12 benutzt. Dabei
können die Ortung störende Einflüsse wie z. B. Bodenfeuchte, Mineralien
und dgl. durch entsprechende Einstellung des Phasenschiebers 82
weitgehend unterdrückt werden. In der gleichen Weise wie zuvor beschrieben
dient die Ausgangsspannung der phasenselektiven Gleichrichter 74, 76 zur
Bildung eines Spannungsverhältnisses in der Auswerteanordnung 48 und
zur Bestimmung der Tiefenlage a des Suchkörpers 12.
Fig. 5 zeigt ein Suchgerät 90 mit sinusförmiger Felderregung, bei
dem die Suchsondenanordnung 92 bereits Mittel zur Entkoppelung enthält,
so daß besondere Nullkreise entfallen können. Die Erregerwicklung 16
der Suchsondenanordnung 92 wird wie im zuvor beschriebenen Beispiel von
einem Sinusstromgenerator 61 gespeist. Außer den Suchwicklungen 18, 20
ist eine Kompensationswicklung 94 vorgesehen, die in entgegengesetzter
Polarität mit den beiden Suchwicklungen 18, 20 in Serie geschaltet ist,
indem sie einerseits an den gemeinsamen Basispunkt 93, andererseits an
Masse angeschlossen ist. Die Wicklungen sind so dimensioniert, daß in
der Kompensationswicklung 94 unmittelbar von der Erregerwicklung 16 bei
Abwesenheit eines Suchkörpers 12 die gleiche Signalspannung entgegen
gesetzter Polarität induziert wird wie in jeder der beiden Suchwicklungen
18, 20. Die Ausgänge der beiden letzteren, die daher bei fehlender
Einwirkung eines Suchkörpers 12 keine Signalspannung aufweisen, sind mit
den Eingängen von Signalverarbeitungsanordnungen 96, 98 verbunden, die
jeweils aus einem Verstärker 70, 72 und einem phasenselektiven
Gleichrichter 74, 76 zusammengesetzt sind. Zur Steuerung der phasenselektiven
Gleichrichter 74, 76 sind deren Steuereingänge 78, 80 wiederum über
einen Phasenschreiber 82 an das Referenzsignal am Ausgang 66 des Sinus
stromgenerators 61 angeschlossen. Auch die Auswerteanordnung 48 und die
Anzeigeanordnung 50, die letztere über Schalter 52, sind in gleicher
Weise wie in Fig. 4 an die Ausgänge 84, 86 der Signalverarbeitungsan
ordnungen 96, 98 geschaltet. Ebenso ist auch die Anzeigeanordnung 50
mit dem Ausgang 49 der Auswerteanordnung 48 verbindbar.
Die Arbeitsweise des Suchgerätes 90 unterscheidet sich von der des
Suchgerätes 60 nach Fig. 4 nur insoweit, als die bei Abwesenheit
eines Suchkörpers unmittelbar von der Erregerwicklung 16 in die beiden
Suchwicklungen 18, 20 induzierten Signalspannungen bereits durch die
Kompensationsspule 94 aufgehoben werden, so daß die beiden Nullkreise
62, 64 entfallen können. Indessen kann es zweckmäßig sein, auch bei
einer kompensierten Suchsondenanordnung 92 Nullkreise zur Beseitigung
kleiner Restspannungen vorzusehen. An diese müssen jedoch, insbesondere
hinsichtlich der Stabilität, wesentlich geringere Anforderungen
gestellt werden, als an die Nullkreise 62, 64 nach Fig. 4.
Die Anzeigeanordnung 50 in den Fig. 3-5 kann in jeder beliebigen
Weise, die ein Ablesen von Signalinformationen ermöglicht, realisiert
sein. Es kann sich also ebenso um ein herkömmliches analoges
Zeigerinstrument wie auch um eine digitale elektronische Ziffernanzeige
handeln. Die Auswerteanordnung 48 war in der oben erwähnten US-PS als
Brückenanordnung mit Nullgalvanometer beschrieben. Ebenso kann natürlich
die Auswerteanordnung 48 in einem kommerziellen verfügbaren
mikroelektronischen Rechenschaltkreis bestehen.
Fig. 6 gibt die Konzeption einer besonders zweckmäßig kompensierten
Suchsondenanordnung 100 wieder, die an jede der Signalverarbeitungs
anordnungen der Fig. 3-5 angeschlossen werden kann. Sie besitzt
eine äußere und eine innere Erregerwicklung 102, 104, die
gegenläufig hintereinander geschaltet sind und von einer Quelle 22, 61
gespeist werden. Sie sind dabei so dimensioniert, daß durch die innere
Erregerwicklung 104 der von der äußeren Erregerwicklung 102 ausgehende,
die Fläche der inneren Erregerwicklung durchsetzende Magnetfluß gerade
aufgehoben wird. Ein praktisch die gleiche Fläche umschließende
Suchwicklung 106 ist daher gegenüber dem Erregermagnetfluß in Abwesenheit
eines Suchkörpers entkoppelt. Eine neben der ersten Suchwicklung 106
zur Bildung des Verhältnisses U 1/U 2 benötigte zweite Suchwicklung 108
besteht aus zwei Teilwicklungen 110, 112, deren eine (110) innerhalb
und deren zweite (112) außerhalb der äußeren Erregerwicklung 102 ange
bracht ist. Beide sind so angeordnet und dimensioniert, daß in jeder
von ihnen durch die Erregerwicklungen (102, 104) eine gleich hohe
Signalspannung umgekehrten Vorzeichens induziert wird. Auf diese Weise
heben sich in Abwesenheit eines Suchkörpers beide Signalspannungen
gegenseitig auf, so daß nur die von einem Suchkörper herrührende
Signalspannung U 1 übrig bleibt.
In Fig. 7 ist in vergrößertem Maßstab ein Schnitt durch eine
praktische Ausführung einer inneren Erregerwicklung 104 und der ihr
zugehörigen Suchwicklung 106 der Suchspulenanordnung 100 nach Fig. 6
dargestellt. Die Wicklungen 104, 106 sind dabei in Schlitzen 114 einer
ringförmigen Trägerscheibe 116 aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff
untergebracht. Erregerwicklung 104 ist aufgeteilt in zwei Teilwick
lungen 105, 107 mit jeweils der Hälfte der Gesamtwindungszahl der Erreger
wicklung 104, die in den beiden äußeren der Schlitze 114 untergebracht
sind. Beide Teilwicklungen 105, 107 sind gleichsinnig hintereinander
geschaltet. Im mittleren der Schlitze 114 ist die Suchwicklung 106 angeordnet.
Der beschriebene geschachtelte Aufbau bringt mehrere Vorteile
mit sich. Zum einen heben sich die von der Teilwicklungen 105, 107 aus
gehenden Magnetfelder im Raum zwischen den beiden Teilwicklungen, wie
durch die Feldlinien 118, 120 angedeutet, gegenseitig auf.
Dadurch wird die Lage der Suchwicklung 106 gegenüber der Erregerwicklung
104 unkritisch, so daß der Einfluß von Druckausübung und Temperaturänderung
auf die Signalspannung der Suchwicklung erheblich reduziert wird. Im Gegensatz
dazu müßte bei radialer Anordnung der Suchwicklung 106 auf der
Erregerwicklung 104 mit starker Druck- und Temperaturempfindlichkeit
gerechnet werden. Darüberhinaus macht der beschriebene Aufbau die Anbringung
eines besonderen metallischen Schirmes zwischen Erregerwicklung 104
und Suchwicklung 106 zur kapazitiven Entkopplung der beiden
Wicklungen überflüssig.
Claims (9)
1. Induktives Suchgerät zum Orten von elektrisch leitenden und/oder
ferromagnetischen Körpern, mit einer Suchsondenanordnung bestehend
aus einer ersten und einer zweiten Suchwicklung, mit einer jeweils
an die erste und an die zweite Suchwicklung angeschlossenen ersten
bzw. zweiten Signalverarbeitungsanordnung, an deren Ausgang jeweils
ein von dem zu ortenden Körper herrührendes erstes bzw.
zweites Signal erzeugt wird und mit einer an die Ausgänge der
ersten und zweiten Signalverarbeitungsanordnung angeschlossenen
Auswerteanordnung, in der eine Auswertung des Verhältnisses des
ersten und zweiten Signales vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und zweite Suchwicklung (20, 18; 108, 106)
miteinander im wesentlichen eine gemeinsame Ebene bilden, daß sie
Flächen unterschiedlicher Größe umfassen und daß die zweite Suchwicklung
(18; 106) sich innerhalb der ersten (20; 108) befindet.
2. Induktives Suchgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine besondere Erregerwicklung (16; 102, 104)
vorgesehen ist und in der gleichen Ebene mit beiden Suchwicklungen
(20, 18; 108, 106) angeordnet ist.
3. Induktives Suchgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Suchwicklungen (20, 18; 108, 106) kreisförmig und
miteinander konzentrisch sind.
4. Induktives Suchgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine zusätzliche Wicklung (94) in der den
beiden Suchwicklungen (20, 18; 108, 106) gemeinsamen Ebene
liegend vorgesehen ist, die gegenpolig in Serie mit einer oder
beiden Suchwicklungen (20, 18; 108, 106) geschaltet ist und die so
dimensioniert ist, daß sich durch sie die in einer bzw. beiden
Suchwicklungen (20, 18; 108, 106) unmittelbar vom Erregermagnetfluß
aus der Erregerwicklung (16; 102, 104) induzierten
Signalspannungen herausheben.
5. Induktives Suchgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß wenigstens eine (108) der beiden Suchwicklungen (108, 106)
aus zwei in der den beiden Suchwicklungen (108, 106) gemeinsamen
Ebene liegenden Spulen (110, 112) besteht, die derart dimensioniert
und zusammengeschaltet sind, daß die unmittelbar vom
Erregermagnetfluß aus der/den Erregerwicklung(en) in den beiden
Spulen (110, 112) induzierten Signalspannungen sich gegenseitig
herausheben.
6. Induktives Suchgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine (110) der beiden Spulen (110, 112) innerhalb, die
andere (112) außerhalb der Erregerwicklung (102) angeordnet ist.
7. Induktives Suchgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine äußere (102) und eine innere (104) Erregerwicklung
vorgesehen sind, die miteinander und mit den beiden Suchwicklungen
(108, 106) im wesentlichen in einer Ebene liegen, daß durch
entsprechende Dimensionierung und Schaltung sich die die Fläche der
inneren Erregerwicklung (104) durchsetzenden Magnetflüsse gerade
aufheben und daß in unmittelbarer Nachbarschaft der inneren
Erregerwicklung (104) und konzentrisch mit ihr die innere Suchwicklung
(106) angebracht ist.
8. Induktives Suchgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet
daß die innere Erregerwicklung (104) aus zwei gleich aufgebauten
und dimensionierten Halbwicklungen (105, 107) besteht, die
sich mit einem geringfügigen axialen Abstand gegenüberstehen und
daß zwischen den beiden Halbwicklungen (105, 107) die innere
Suchwicklung (106) eingebaut ist.
9. Induktives Suchgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteanordnung (48) in einem mikroelektronischen
Rechenschaltkreis besteht.
Priority Applications (1)
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DE19863615652 DE3615652C2 (de) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | Induktives Suchgerät |
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DE19863615652 DE3615652C2 (de) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | Induktives Suchgerät |
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Publication Number | Publication Date |
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DE3615652A1 true DE3615652A1 (de) | 1987-11-12 |
DE3615652C2 DE3615652C2 (de) | 1995-08-10 |
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