DE426795C - Einrichtung zum Nachweis von leitenden Koerpern - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Nachweis von leitenden Körpern. Es sind bereits Einrichtungen bekannt, tun leitende oder magnetisierbare Körper, welche der unmittelbaren Beobachtung unzugänglich sind, nachzuweisen. Diese Einrichtungen dienen einerseits zum Aufsuchen unterirdischer Metalladern und leitender Bodenschichten, andererseits als Alarmvorrichtungen bei Annäherung von Personen an Grundstücke sowie zur Untersuchung der den Betrieb verlassenden' Personen auf mitgeführte Metalle u. dgl. Die Einrichtungen beruhen auf der Erscheinung, daß Leiter ein elektrisches oder magnetisches Feld, in das sie .gelangen, beeinflussen. Bei Wechselfeldern äußert sich dieser Einfluß in einer Veränderung der wirksamen Kapazität des felderzeugenden Kondensators bzw. der Selbstinduktion der felderzeugenden Spule.
• Zum Nachweis dieser Änderung hat man, abgesehen von Resonanzmethoden, Brückenschaltungen vorgeschlagen, die so ausgebildet waren, daß Änderungen der Bestimmungsgrößen eines der angeschlossenen Schwingungskreise zwischen den Anschlußpunkten des Brückendrahtes Potentialunterschiede hervorriefen, die man zur Erzeugung eines Anzeigestromes verwendete. Der Anzeigestrom ist in diesem Fall jedoch sehr schwach. Dadurch wird die technische Brauchbarkeit derartiger Anordnungen beschränkt.
• Nach der Erfindung gelangen zum Nachweis der leitenden Körper mehrere untereinander lose gekoppelte Systeme zur Verwendung, welche schwingungsfähig und auf die erregende Frequenz abgestimmt sind, derart, daß sich die erzwungene Schwingung jedes Systems gegenüber der sie induzierenden Schwingung in einem steilen Phasen-.prunggebiet befindet, in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Nachweis von Verschiebungen des Phasenzustandes der Svsteme. Es ist bekannt, daß ein dämpfungsfreier Kreis, der in seiner Eigenschwingung erregt wird, mit einer um 9o° gegen die Phase des erregenden Kreises verschobenen Phase schwingt. Man ersieht aus dem in Abb. i dargestellten Schaubild, in welchem diese Phasenverschiebung d als Ordinate und die Frequenz co des Erregerkreises als Abszisse aufgetragen ist, daß die Phasenverschiebung sich in der Nähe der durch die Linie E angedeuteten Eigenschwingung des erregten Kreises mit dem Frequenzunterschiede zwischen der Schwingung des erregenden Kreises und der Eigenschwingung des erregten Kreises sehr stark ändert. Man bezeichnet den steilen Teil der dargestellten Kurve als das Gebiet des »Phasensprunges«. Abb. i zeigt, daß bei einem nahe seiner Eigenschwingung erregten Kreise Änderangen dieser Eigenschwingung, wie sie durch Beeinflussung der wirksamen Dämpfung, der Kapazität oder der Selbstinduktion erfolgen, mit verhältnismäßig starken ,,Änderungen seiner Phase verbunden sind.
• Ein zweiter schwingungsfähiger Kreis schwingt gegenüber der erregenden Frequenz ebenfalls mit 9o° Phasenunterschied, so daß es möglich ist, durch Gegeneinanderschaltung beider Kreise einem Detektorkreis zwei Schwingungen mit i8o° Phasenunterschied, d. h. :einen Nullstrom, aufzuprägen. Eine Phasenverschiebung der erzwungenen Schwingung des ersten Kreises gegenüber der sie erregenden Frequenz hebt somit im Detektorkreis die Kompensation auf und gelangt zur Anzeige.
• Ein Beispiel einer derartigen Schaltung ist in Abb. a dargestellt: Von einem Generator G, der zweckmäßig ungedämpfte Schwingungen liefert, werden die Schwingungskreise I und 1I, die von den Selbstinduktionen L, bzw. L, und den Kapazitäten C, bzw. C= gebildet werden, in. einer Frequenz, die ihrer Eigenschwingungszahl möglichst nahe liegt, mit Hilfe der Kopplungsspule N erregt. gleich so schwingen beide Schwingungskreise mit gleicher Frequenz und wirken auf den Anzeigekreis III, welcher die Selbstinduktion L,j und den Detektor D mit dem zugehörigen Anzeigeinstrument enthält, infolge des entgegengesetzten Wicklungssinnes ihrer Spulen mit i8o° gegeneinander verschobener Phase. Bei geeigneter Kopplung hebt sich dann ihre Wirkung auf Kreis III auf, so daß dieser stromlos wird. Es ist zweckmäßig, die Kreise I und II weitgehend symmetrisch zu gestalten, d. h. ihnen gleiche Dämpfung zu geben, und L, = L2 soWie C 1= C., und dementsprechend dann auch die Kopplung zwischen Kreis III und Krei: I bzw. zwischen Kreis III und Kreis II gleichzumachen. Ändert sich der Phasenzustand zwischen den Kreisen I und II z. B. dadurch, daß in einem der Kreise durch Annäherung von Personen oder Leitern an ihre entsprechend ausgebildete Kapazität bzw. Selbstinduktion Änderungen der Bestimmungsgrößen und damit der Eigenschwingung erfolgen, so ändert sich damit entsprechend Abb. t die Phase gegenüber der erregenden Frequenz. Dementsprechend heben sich die Wirkungen auf Kreis III nicht mehr auf, so daß in diesem ein Strom fließt, der in beliebiger Weise flachgewiesen oder zu Anzeigezwecken verwendet werden kann.
• Es ist wichtig, daß die Kreise I und II miteinander lose oder praktisch nicht gekoppelt sind. Würden die beiden Kreise, wie es bereits versucht worden ist, derart einer Brückenschaltung angehören, daß sie beide über den Nullstromzweig der Brücke geschlossen sind, so würden ihre Schwingungen wegen der unvermeidlichen Kopplung (hervorgerufen durch die Anzeigevorrichtung des Differenzstromes) voneinander abhängig sein, und es könnten sich die in ihnen erzwungenen Schwingungen nicht in dem erfindungsgemäßen steilen Phasensprunggebiet gegenüber der sie erregenden Frequenz befinden.
• Erfindungsgetnäß kann diese Methode entsprechend. Abb. 3 noch dädurch verfeinert werden, daß man vom Generatorkreis G den Schwingungskreis I und vom Schwingungskreis I weiterhin den Schwingungskreis IL in seiner Eigenschwingung erregen läßt, d. h. indem man die schwingungsfähigen Systeme in Kette koppelt. Der Anzeigekreis III wird mit dem Generatorkreis G und dein Schwingungskreis 1I gekoppelt, zwischen denen dann eine Phasenverschiebung von 18o0 besteht. Das empfindliche Feld wird durch die Kapazität bzw. die Selbstinduktion des Generators gebildet, der so angeordnet ist, daß sich bei Beeinflussung dieser Größen die Frequenz, mit der er schwingt, ändert. Die Folge davon ist, claß im Kreise I eine Phasenverschiebung gegen Kreis G, im Kreis 1I eine Phasenverschiebung gegen Kreis I eintritt. Die durch Kreis G und Kreis II auf Kreis 111 induzierten Schwingungen zeigen eine Phasenverschiebunz, die deich der Summe der Phasenverschiebungen zwischen Kreis G und Kreis I sowie zwischen Kreis I und Kreis II ist.
• Für die Feststellung der Phasenverschiebung kann erfindungsgemäß an die Stelle des Kreises III mit seiner beliebig ausgestalteten Anzeigevorrichtung eine Glühkathodenröhrenschaltung treten. Abb. 4 zeigt ein Beispiel einer solchen Schaltung. Es bedeutet R die Glühkathodenröhre mit der Glühkathode r, der Anode 3 und dem Gitter z. Die um t 8o° gegeneinander verschobenen Wechselspannungen sind an die Anode 3 bzw. an das Gitter 2 und an die Kathode 1 gelegt, so daß bei einer Verschiebung der Phase eine Änderung des Anodenstromes eintritt, die in beliebiger Weise nachgewiesen bzw. zu Alarmzwecken verwendet werden kann. Die angegebenen Methoden kann man nach der Erfindung ganz allgemein zum Nachweis von Leitern mit Hilfe eines stark streuenden empfindlichen magnetischen Feldes verwenden. Gegenüber den bisher zu diesem Zwecke verwendeten Resonanz- und Brückenmethoden zeigt die neue Anordnung infolge ihrer stark gesteigerten Empfindlichkeit auf größere Entfernung oder in größerer Tiefe befindliche leitende Körper an.

Claims (3)

1. PATENT-ANSPRüCHE: r. Einrichtung zum Nachweis von leitenden Körpern durch Eigenfrequenzänderung von Schwingungskreisen, gekennzeichnet durch mehrere untereinander lose gekoppelte Systeme, welche schwingungsfähig und auf die erregende Frequenz abgestimmt sind, derart, daß sich die erzwungene Schwingung jedes Systems gegenüber der sie induzierenden Schwingung in einem steilen Phasensprunggebiet befindet, in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Nachweis von Verschiebungen des Phasenzustandes der Systeme.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähigen Systeme in Kette gekoppelt sind und daß die Vorrichtung zum Nach-«,eis von Verschiebungen des Phasenzustandes mit dem Generator und dem letzten Kreise verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung zum 'Nachweis der Verschiebung des Phasenzustandes nach Anspruch r und 2, gekennzeichnet durch ein Entladungsrelais, an dessen Elektroden die verschiedenpltasigen Wechselspannungen liegen.