DE435255C - Einrichtung zum Nachweis von leitenden oder magnetisierbaren Koerpern durch Frequenzaenderung von Schwingungen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Nachweis von leitenden oder magnetisierbaren Körpern durch Frequenzänderung von Schwingungen. Es sind bereits Einrichtungen bekannt, um leitende oder magnetisierbare Körper, welche der unmittelbaren Beobachtung unzugänglich sind, nachzuweisen. Diese Einrichtungen dienen einerseits zum Aufsuchen unterirdischer i@Zetalladern und leitender Bodenschichten, anderseits als Alarmvorrichtung bei Annäherung von Personen an Grundstücke sowie in Betrieben 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 bzw. Selbstinduktion des felderzeugenden Kondensators bzw. der felderzeugenden Spule.
• Zum Nachweis derartiger Änderungen von Wechselstromgrößen bediente man sich bekannter Methoden. Man legte z. B. die beeinflußte Wechselstromgröße in den Zweig einer Meßbrücke oder verband sie mit einem Schwingungskreise und führte damit den Nachweis von Leitern auf Eigenfrequenzänderungen zurück. Zur Beobachtung der Eigenfrequenz brachte man den Kreis mit eines konstanten Schwingung in Resonanz oder man erregte ihn durch eine Kathodenröhre zu 'kontinuierliche-i Schwingungen, deren Frequenzänderung mit Hilfe eines Überlagerers o. dgl. festgestellt werden konnte. Ein Nachteil der Methoden, die von der .Eigenfrequenzänderung eines Schwingungssystems Gebrauch machen, liegt darin, daß die Eigenfrequenz w eines Kreises, d. h. eines aus der Selbstinduktion I, und der Kapazität C zusammengesetzten Schwingungssysterns, angenähert durch das Gesetz festgelegt ist. Dadurch ist auch die Größe einer Änderung und damit die Empfindlichkeit der Methode begrenzt.
• Nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß in mindestens zwei Schwingungssystemen, die miteinander gekoppelt und aufeinander abgestimmt sind, Schwingungen erregt werden. Dabei geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß bei Generatoren mit mehreren gekoppelten Kreisen die Kupplungsfrequenzen bzw. die Frequenz der einen tatsächlich vorhandenen Schwingung sich an bestimmten Stellen weit stärker ändert als die Eigenfrequenz eines oder mehrerer Kreise. Die Erscheinung, von welcher die Erfindung Gebrauch macht, ist aus der drahtlosen Telegraphie bekannt: z. B. die beiden Kopplungsschwingungen des Funkensenders, der Übergang zwischen den bei= den möglichen Frequenzen bei dem Zwischenkreisröhren.sender oder Poulsensender, das Mitreisen zweier gekoppelter Generatoren bei Überlagerung u. dgl.
• Wesentlich für die Erfindung ist lediglich der Umstand, daß Generatoren init"mehreren gekoppelten Schwingungskreisen Frequenzgebiete aufweisen, in denen eine mehr oder weniger sprunghafte Änderung der Schwingungsfrequenz auftritt, wenn: man die Bestimmungsgrößen eines oder mehrerer der Kreise ändert. Die Frequenzänderungen der Schwingung können nach bekannten Methoden, wahrnehmbar gemacht werden.
• Im folgenden soll die Erfindung a:i einigen einfachen Beispielen erläutert werden.
• Um den grundlegenden Unterschied der Erfindung gegenüber bisher bekannten Einrichtungen zu zeigen, sei zunächst die Wirkungsweise eines einzelnen Schwingungssystems, wie es in Abb. i dargestellt ist, beschrieben.
• Abb. I zeigt das Schwingungssystem mit Kathodengenerator i, der Kapazität 2, der Selbstinduktion q. und der Gitterrückkopplung 3. Wenn z. B. die stark streuende Selbstinduktionsspule ,4 in die Nähe leitender Gegenstände gebracht wird, so treten im System 2, 3, 4 Frequenzänderungen der Schwingung auf, die der Eigenschwingungsänderung des Kreises gleich sind. Kurve 5 im Schaubild (Abb.2) zeigt die Wellenlänge der Schwingung -als Funktion der Selbstinduktion L (Spule q. in Abh. i) gemäß der oben angegebenen Formel i, wobei ist. Es ist ersichtlich, daß die Änderung der Wellenlänge 7. für alle Werte der Selbstinduktion L die gleiche ist. Im Gegensatz hierzu steht die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Einrichtung, für die in Abb.3 ein Schaltungsbeispiel gegeben ist. In Abb. 3 sind zwei Schwingungssysteme mit einem Generator verbunden. Dem einen Schwingungssystem gehören die Selbstinduktion 6 und die Kapazität 7 an. Das andere Schwingungssystem enthält außer der Selbstinduktion 8 und der Kapazität g die Kathodenröhre io mit der Anodenbatterie ii und der Gitterrückkopplung 12. Der freie Kreis 6, 7 ist durch die veränderliche Kopplung 13 mit dem Röhrenkreis 8, 9, r2 zu einer erfindungsgemäßen Schaltung vereinigt. Die Kurve 14 des Schaubildes (Abb. 2) zeigt die Wellenlänge der in der Anordnung aufrechterhaltenen Schwingung in Abhängigkeit von der Selbstinduktion des Röhrenkreises 8, 9, 12, während Kurve 15 die Wellenlänge des freien Kreises 6, 7 in Abhä~gigkeit von der Selbstinduktion wiedergibt. Von den drei Kurven ist nur das für die Erfindung wesentliche Stück dargestellt, wobei- die wirksame Kapazität der einzelnen Systeme gleich groß angenommen wurde.
• Aus dem Schaubild (Abb. 2) ist ersichtlich, daß in einem bestimmten Bereiche der Selbstinduktionsgröße L" sich die Wellenränge der Schwingung in einer erfindungsgemäßen Anordnung wesentlich stärker mit der Selbstinduktion L ändert als diejenige eines Einzelsystems und daß die Wellenlänge, wie Kurve i5 zeigt, sogar mit zunehmender Selbstinch:iction L abnehmen kann. Die Steilheit der Kurven 14 und 15 läßt sich in der Umgebung von L, durch Änderung der Kopplung 13 oder durch Dämpfung beliebig einstellen. Bei fester Kopplung findet ein Frequenzsprung statt.
• Der entgegengesetzte Verlauf der Frequenzkurven 1:4 und 15 kann nach der Erfindung wie folgt ausgenutzt werden: Man setzt die beiden Kreise nacheinander der Beeinflussung durch die nachzuweisenden Körper aus, etwa dadurch, daß man die Selbstinduktionsspulen der beiden Kreise kreuzweise anordnet und um die Schnittachse drehen läßt. Es wechselt dann bei angenäherten Leitern Erhöhung der Frequenz mit Erniedrigung der Frequenz ab.
• Eine andere Art der Ausnutzung des »Frequenzsprunges« besteht darin, daß man von zwei Zwischenkreisgeneratoren, die miteinander einen Interferenzton bilden, gleichzeitig den Röhrenkreis des einen uni den freien Kreis des anderen der Beeinflussung aussetzt. Es wird dann durch angenäherte Leiter die Frequenz des einen Generators erhöht, die des anderen erniedrigt un1 auf diese Weise der Interferenzton gleichsinnig geändert. Verwendet man hierbei kreuzweise angeordnete Spulen, so wird der Raiun in zwei Richtungen von Kraftlinien durchsetzt. Durchschreitet eine Person dieses Spulenkreuz, so tritt unabhängig davon, ob das eine oder das andere Feld oder ob sie alle beide beeinflußt werden, stets eine gleichsinnige Tonänderung ein. Die Empfindlichkeit der Anordnung ist somit in zwei Dimensionen unabhängig von der Lage des nachzuweisenden Leiters.
• Abb. ,I gibt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der zwei SchwIngungssysteme mit Glühkathodenröhren verbunden sind und zwei Schwingungen aufrechterhalten werden. Infolge der Kopplung wird jede der beiden Schwingungen durch das Zusammenwirken der Systeme 16 und 17 bestimmt. Außerdem tritt die von der Theorie des Schwingaudions her bekannte Erscheinung des -Mitreißens derart auf, daß sowohl die Schwingung des Systems 16 diejenige des Systems 17 als auch umgekehrt die Schwingung des Systems 17 diejenige des Systems 16 mitzunehmen bestrebt ist. `Wesentlich ist wiederum die mehr oder weniger sprunghafte Frequenzänderung, die eine oder jede der beiden Schwingungen erfährt, wenn sich innerhalb gewisser Grenzen Wechselstromgrößen eines Systems ändern.
• Es ist nach der Erfindung nicht erforderlich, daß die zusammenwirkenden Schwingungssysteme angenähert die gleiche Eigenschwingung besitzen. Versuche ergaben, daß erhöhte Empfindlichkeit auch dann auftrat, wenn die Eigenschwingung gekoppelter Kreise einer Oberschwingung der aufrechterhaltenen Schwingung entspricht.
• Die Kopplung der Systeme kann induktiv, galvanisch, kapazitiv,Widerstan:dskopplung oder eine Verbindung dieser sein. Die Erfindung bedient sich nicht nur der Beeinflussung der Wechselstromgrößen, die nur einem System angehören, sondern auch der Beeinflussung gemeinsamer Größen, beispielsweise der Beeinflussung des Kopplungsgrades zweier Systeme.

Claims (5)

1. PATENT- AN SpRÜcIiE: i. Einrichtung. zum Nachweis von leitenden oder magnetisierbaren Körpern durch Frequenzänderung von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schwingungssysteme derart miteinander gekoppelt und eingestellt sind, daß durch Eigenfrequenzänderungen eines der Systeme stärkere Änderungen der Kopplungsfrequenzen bz,#v. der Frequenz der einen tatsächlich vorhandenen Schwingung auftreten.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eines der gekoppelten Schwingungssysteme mit einem Generator versehen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eines der gekoppelten Schwingungssysteme der Beeinflussung durch leitende bzw. magnetisierbare Körper ausgesetzt ist.
4. 4.. Einrichtung zum Nachweis von leitenden oder magnetisierbaren Körpern durch Frequenzänderung von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Anordnungen nach Anspruch i miteinander einen Interferenzton bilden und beide Anordnungen der Beeinflussung ausgesetzt werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis .I, gekennzeichnet durch kreuzweise Anordnung der felderzeugenden Selbstinduktionsspulen.