DE4423661A1 - Suchspulenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Suchspulenanordnung für ein in­ duktives Suchgerät.

Induktive Suchgeräte können beispielsweise zum Auffinden von Gegenständen aus elektrisch leitendem Material benutzt wer­ den, die der unmittelbaren Wahrnehmung durch den Menschen entzogen sind, weil sie sich beispielsweise im Erdboden be­ finden oder von anderen Stoffen abweichender, insbesondere geringerer elektrischer Leitfähigkeit umgeben sind. Typische Anwendungen liegen im Bereich der Minensuche und der Altla­ stendetektion. Das Suchgerät kann bei der Suche über einen abzusuchenden Bereich hinwegbewegt werden, genausogut ist es möglich, zu überprüfende Güter an einem ortsfesten Suchgerät vorbeizuführen.

Bei nach dem Wirbelstromprinzip arbeitenden Suchgeräten wird über eine mit Wechselspannung beaufschlagte Sendespule ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, das im Bereich seiner Reichweite in elektrisch leitenden Materialien Wir­ belströme induziert, von denen wiederum elektromagnetische Wechselfelder ausgehen. In einer Empfängerspulenanordnung induzieren die elektromagnetischen Wechselfelder wiederum Wechselspannungen, die in charakteristischer Weise von der relativen Position zwischen Suchgerät und Suchobjekt und der Art des Suchobjektes abhängen. Diese elektrischen Signale können in geeigneter Weise in für Menschen wahrnehmbare Si­ gnale umgewandelt und/oder Auswerteeinrichtungen zugeführt werden.

Der mit einem Suchgerät erreichbare Sucherfolg hängt einer­ seits von der Genauigkeit ab, mit der die Position des Such­ gerätes relativ zum Suchobjekt festgelegt werden kann (Orts­ auflösung). Zum anderen hängt der Sucherfolg von der Empfind­ lichkeit der Empfängerspulenanordnung insbesondere auf Verän­ derungen ab, die von sehr kleinen und/oder weiter entfernten Suchobjekten verursacht werden. Die Empfindlichkeit kann be­ einträchtigt werden durch Störpegel, wie sie beispielsweise durch die direkte Einwirkung der Sendespule auf die Empfän­ gerspulenanordnung entstehen.

Die in der EP 0 249 110 A1 beschriebene, zur Ortung von Suchobjekten einsetzbare Suchspulenanordnung für ein indukti­ ves Metallsuchgerät zeigt in einer gemeinsamen Trägerschale eine gewickelte Sendespule und innerhalb dieser mindestens zwei gegeneinander geschaltete, aus Draht gewickelte Empfän­ gerspulen, die vorzugsweise symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die relativ schwere Anordnung aus nur mit Aufwand iden­ tisch wickelbaren Einzelspulen ist wegen ihrer begrenzten Empfindlichkeit insbesondere für größere Suchobjekte geeig­ net.

Zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit von Spulendaten als Voraussetzung für eine Verbesserung der Empfindlichkeit von induktiven Spulenanordnungen ist es beispielsweise aus der EP 0 130 940 bekannt, die Spulen einer Anordnung in der Technik der gedruckten Schaltungen herzustellen, wobei die Spulen als metallischer Belag auf einer isolierenden Trägerschicht aus­ gebildet sind.

Mit dieser Technik kann sowohl die Verschaltung einzelner Spulen gegeneinander wie auch, aus der EP 0 393 387 Al be­ kannt, die Verschaltung einzelner Leiterschleifen von Spulen gegeneinander, realisiert werden. Letzteres wurde vorgeschla­ gen, um den Aufbau hoher induzierter Spannungen in Suchspu­ lenanordnungen zu vermeiden, die zum Entstehen von kapaziti­ ven Streuströmen und damit zu Empfindlichkeitsverlusten in Spulenanordnungen führen können.

Zur Verbesserung der Konstanz von Meßbedingungen ist in der EP 0 300 974 auch schon vorgeschlagen worden, Empfängerspu­ lenanordnungen auf elektronischem Wege abzugleichen, indem separat ansteuerbare Zusatz-Sendespulen vorgesehen werden, die durch Abweichung von idealen Spulengeometrien verursachte Störsignalen entgegenwirken.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine hochempfindliche Suchspu­ lenanordnung zu schaffen, die eine verbesserte Lokalisierung der Suchobjekte erlaubt. Insbesondere sollen der Suchspulen­ anordnung auch größere Flächen zeitsparend mit hoher örtli­ cher Auflösung abgesucht werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Suchspu­ lenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Eine erfindungsgemäße Suchspulenanordnung für ein induktives Suchgerät weist eine oder mehrere Sendespulen zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes und im Bereich des Magnet­ feldes angeordnet mindestens eine Empfängerspulenanordnung auf, die eine Vielzahl von Windungen aufweist, die mehrere Spulenpaare bilden. Ein Spulenpaar weist eine Vielzahl hin­ tereinander geschalteter Paare von in Differenz zueinander geschalteten und bezüglich der durch das Magnetfeld der Sen­ despule in ihnen induzierten Spannungen gleichen einzelnen Leiterschleifen auf.

Das veränderliche Magnetfeld der Sendespule bzw. der Sende­ spulen induziert zwar in jeder einzelnen Leiterschleife Spannungen, durch die erfindungsgemäße Differenzschaltung jeweils zweier bezüglich der durch das Magnetfeld in ihnen induzierten Spannungen gleichen einzelnen Leiterschleifen ist aber jedes Paar von Leiterschleifen, solange ausschließlich das Magnetfeld der Sendespule bzw. der Sendespulen in ihnen wirkt, spannungsfrei. Im Sinne der Erfindung ist eine Diffe­ renzschaltung gleichsinnig gewickelter einzelner Leiter­ schleifen äquivalent zu einer Reihenschaltung gegensinnig gewickelter einzelner Leiterschleifen. Durch die Differenz­ schaltung einzelner Leiterschleifen kann, im Gegensatz zur Differenzschaltung ganzer Spulen gegeneinander, erreicht werden, daß ein Aufbau hoher induzierter Spannungen in der Suchspulenanordnung selbst bei starkem und/oder hochfrequen­ tem Magnetfeld der Sendespule vermieden wird. Man strebt niedrige induzierte Potentiale vor allem zur Vermeidung para­ sitärer kapazitiver Streuströme an, die durch schwer kontrol­ lierbaren Abbau der Potentiale den Störpegel erhöhen und die Empfindlichkeit damit herabsetzen. Starke Magnetfelder der Sendespule können bei Suchspulen erwünscht sein, um selbst in kleinen und/oder schlecht elektrisch leitenden und/oder von dem Suchgerät weiter entfernten Suchobjekten noch Wirbel­ ströme mit detektierbaren Auswirkungen auf die Empfängerspu­ len zu induzieren. Hohe Frequenzen können u. a. wegen der zur Frequenz proportionalen Größe der induzierten Spannungen er­ wünscht sein, die wiederum die Stärke der induzierten Ströme bestimmen.

Auch ein Sendespulenbetrieb mit mehreren Frequenzen kann erwünscht sein. Mehrere Frequenzen treten zwangsläufig im möglicherweise gewünschten Impulsbetrieb auf. Insbesondere der Betrieb mit mehreren, insbesondere zwei definierten Frequenzen, kann aus Gründen der Identifizierbarkeit des Materials des Suchobjektes und aus Gründen der Diskriminier­ barkeit von Umwelteinflüssen (z. B. nasser Boden) erwünscht sein. Da wechselnde Frequenzen wechselnde Höhenniveaus der induzierten Spannungen und damit nur schwer kontrollierbare und/oder berücksichtigbare wechselnde Streustromstärken mit sich bringen, sind insbesondere auch für den Mehrfrequenzbe­ trieb Suchspulenanordnungen mit einem konstruktiv bedingten niedrigen Potentialniveau vorteilhaft.

Jedes Paar erfindungsgemäß ausgebildeter und im Magnetfeld der Sendespule bzw. der Sendespulen angeordneter Leiter­ schleifen ist durch die Art seiner Ausbildung und Anordnung vom Magnetfeld der Sendespule mechanisch entkoppelt. Damit ist auch jedes Spulenpaar, das eine Vielzahl solcher Paare einzelner Leiterschleifen aufweist, gegen das Magnetfeld mechanisch entkoppelt.

Die erfindungsgemäße Suchspulenanordnung weist mehrere sol­ cher mechanisch entkoppelter Spulenpaare auf, die gegenein­ ander versetzt und/oder verdreht angeordnet sind. Durch die Versetzung und/oder Verdrehung der Spulenpaare wird es mög­ lich, die Suchspulenanordnung beispielsweise als lateral aus­ gedehntes Feld vieler Spulenpaare aufzubauen. Lateral groß­ flächig ausgedehnte Suchspulenanordnungen erlauben es, pro Zeiteinheit größere Suchbereiche abzusuchen als mit herkömm­ lichen Suchspulenanordnungen. Werden Spulenpaare außerdem gegeneinander verdreht, so können die Vorzugsrichtungen größter bzw. minimaler Empfindlichkeit der einzelnen Spu­ lenpaare in geeigneter Weise kombiniert werden. Es kann so über ein bestimmtes Suchobjekt von verschiedenen Spulenpaaren der erfindungsgemäßen Suchspulenanordnung gleichzeitig Infor­ mation aufgenommen und zur Verarbeitung weitergeleitet wer­ den. Aus der Korrelation der Information mehrerer Spulenpaare über ein Suchobjekt kann die Lokalisierbarkeit für Suchobjek­ te erhöht werden. Außerdem kann die Möglichkeit der Identifi­ zierung eines Suchobjekts, z. B. nach Größe, Orientierung und Form, verbessert werden.

Die Spulenpaare können sich sowohl in ihren Dimensionen, als auch in der Zahl der Paare einzelner Leiterschleifen, deren Form und/oder der Art und Weise ihrer Zusammenschaltung von­ einander unterscheiden. Mit Vorteil sind die Spulenpaare der Suchspulenanordnung identisch aufgebaut, was insbesondere aus Gründen der wirtschaftlichen Fertigung und der Qualitäts­ konstanz gewünscht werden kann. Zweckmäßig ist es, wenn die einzelnen Leiterschleifen eines Paares im wesentlichen glei­ cher Flächen umfassen und spiegelsymmetrisch zu einer Spulen­ paar-Spiegelebene angeordnet sind und mit dieser in einer Spiegelebene des Magnetfeldes angeordnet sind. Vorzugsweise kann ein Spulenpaar eine zu einer die Flächen trennenden Spulenpaar-Spiegelebene symmetrische Form aufweisen, insbe­ sondere die Form eines Doppel-D mit der Spulenpaar-Spiegel­ ebene parallel zu den Rücken der D. Für die mechanische Ent­ kopplung zwischen Magnetfeld und Spulenpaar ist es dabei aus­ reichend, daß der durch die einzelnen, zu Paaren zusammenge­ schalteten Leiterschleifen tretende magnetische Fluß jeweils im wesentlichen gleich ist. Die Forderung nach Spiegelsymme­ trie des Magnetfeldes soll daher im wesentlichen im Bereich der Paare von Leiterschleifen bzw. der Spulenpaare erfüllt sein. Weiter von den Spulenpaaren entfernte Unsymmetrien können außer Betracht bleiben.

Es ist denkbar, die einzelnen Leiterschleifen als Drahtwick­ lungen auszubilden. Mit Vorteil ist die Empfängerspulenanord­ nung in der Technik der gedruckten Schaltungen aufgebaut und weist mindestens eine Trägerschicht aus elektrisch isolieren­ dem Material auf, auf der die Windungen in Form von Leiter­ bändern von nebeneinander angeordneten Leiterbahnen aus elek­ trisch leitendem Material aufgebracht sind. Die Trägerschicht kann einseitig oder beidseitig Leiterbahnen aufweisen, auch können Durchkontaktierungen für den elektrisch leitenden Wechsel von einer Seite der Trägerschicht auf eine andere Seite der Trägerschicht vorgesehen sein. Für die räumlich konzentrierte Packung möglichst vieler Leiterbahnen kann es zweckmäßig sein, mehrere Leiterbahnen aufweisende Träger­ schichten, durch geeignete Isolierungen getrennt, übereinan­ der anzuordnen (Multilayer-Technik).

Im Bereich der Empfängerspulenanordnung kann mindestens eine Abschirmung angeordnet sein, die die Ausbreitung elektrischer Felder von der Suchspulenanordnung soweit als möglich verhin­ dert, ohne die Ausbreitung magnetischer Felder zu beeinträch­ tigen. Die Abschirmung kann vorzugsweise als ein eine Viel­ zahl schmaler, insbesondere im wesentlichen parallel zueinan­ der verlaufender Leiterbahnen aufweisender, mit einem Bezugs­ potential elektrisch leitend verbindbarer, metallischer Belag auf einer elektrisch isolierenden Trägerschicht ausgebildet sein. In den zweckmäßig sehr schmalen Leiterbahnen sollen Wirbelstromverluste bis zu relativ hohen Frequenzen des ma­ gnetischen Wechselfeldes praktisch nicht auftreten, so daß eine enge Nachbarschaft von Suchspulenanordnung und Abschir­ mung möglich ist. Durch die Abschirmung können durch kapazi­ tive Ströme verursachte Störspannungen, die durch elektrische Feldgradienten bewirkt werden können, weitgehend vermieden werden.

Es ist denkbar, die Empfängerspulenanordnung für spezielle Suchaufgaben entlang einer gekrümmten oder gewinkelten Fläche auszubilden. Die Sendespule bzw. Sendespulen können ebenfalls in dieser Fläche liegen, sie können aber auch über und/oder unter der Fläche angeordnet sein. Mit Vorteil ist die Empfän­ gerspulenanordnung im wesentlichen eben ausgebildet. Die Sen­ despule bzw. die Sendespulen kann mit Vorteil im wesentli­ chen koplanar mit der Empfängerspulenanordnung angeordnet sein. Die gesamte Suchspulenanordnung kann damit als im we­ sentlichen ebene, flächige Vorrichtung ausgebildet sein, die gut für das Absuchen im wesentlichen ebener Bereiche, etwa im Bereich der Erdoberfläche, geeignet ist. Bei einer im wesent­ lichen ebenen Suchspulenanordnung, die im wesentlichen paral­ lel zur Erdoberfläche mit einem Abstand zu dieser geführt wird, können die Meßbedingungen für alle Spulenpaare der Suchspulenanordnung im wesentlichen die gleichen sein. Dies erleichtert Auswertung und Interpretation der von der Such­ spulenanordnung gelieferten Signale.

Beispielsweise im Bereich der Altlastensuche oder Minensuche in u. U. unwegsamem Gelände kann es schwierig sein, die Such­ spulenanordnung ständig in unmittelbarer Nähe zur Erdoberflä­ che zu bewegen. Bei Bewegung mit Abstand zur Oberfläche und den vermuteten Suchobjekten ist es für die Erzeugung signifi­ kanter Meßsignale zweckmäßig, die Sendespule so auszubilden, daß die Reichweite des von ihr erzeugten wirksamen Magnetfel­ des in der Größenordnung einiger 10 cm, vorzugsweise bis zu etwa 1 m in Luft beträgt. Mit Vorteil ist daher die Sende­ spule als flache, mit Draht gewickelte Spule ausgebildet. Die Drahtstärke kann mit Vorteil so gewählt sein, daß Stromstär­ ken in der Größenordnung von 1 A dauerhaft problemlos, d. h. insbesondere ohne wesentliche Erwärmung der Sendespule, fließen können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist nur eine Sendespule vorgesehen, die eine Sendespulen-Spiegelebene aufweist. Die Spulenpaare sind gegeneinander versetzt mit den Spulenpaar- Spiegelebenen in der Sendespulen-Spiegelebene angeordnet. Er­ forderlich ist wiederum lediglich, daß das von der Sendespule erzeugte Magnetfeld am Ort der Spulenpaare im wesentlichen spiegelsymmetrisch ist. Eine Sendespule kann beispielsweise in Form eines insbesondere langgestreckten Rechteckes, ggf. mit abgerundeten Ecken, ausgebildet sein. Die Spulenpaare können in Längsrichtung aufeinander folgend angeordnet sein, sie können direkt aufeinander folgen, es kann aber auch zwi­ schen benachbarten Spulenpaaren ein Abstand verbleiben, der variabel sein kann, vorzugsweise jeweils der gleiche ist.

Eine derart aufgebaute Suchspulenanordnung kann bei Bewegung quer zur Längsachse des Rechteckes, insbesondere senkrecht zu dieser, breite Bahnen absuchen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls nur eine Sendespule vorgesehen, die mehrere, eine zentrale Sendespulenachse enthaltende Sendespulen-Spiegelebenen auf­ weist. Die Spulenpaare sind gegeneinander versetzt und/oder verdreht mit den Spulenpaar-Spiegelebenen in den Sendespulen- Spiegelebenen angeordnet. Denkbar sind hier beispielsweise quadratische Sendespulen, bei denen jeweils entlang der Dia­ gonalen und der Seitenhalbierenden Spiegelebenen verlaufen. Spulenpaare, die symmetrisch zu diesen Sendespulen-Spiegel­ ebenen angeordnet sind, weisen gegeneinander Verdrehungswin­ kel auf, die einem Vielfachen von 45° entsprechen. Am Ort der zentralen Sendespulenachse können auch mehrere Spulenpaare um eine gemeinsame, mit der zentralen Sendespulenachse zusammen­ fallende Achse gegeneinander verdreht sein. Die Sendespule kann auch als anderes geradzahliges Vieleck, also beispiels­ weise als Sechseck, Achteck, Zwölfeck etc., ausgebildet sein, wobei sich jeweils die entsprechenden Verdrehungswinkel der Spulenpaare zueinander aus den Winkeln zwischen den Symme­ trieebenen der Sendespule ergeben.

Mit Vorteil kann die Sendespule kreisrund sein und damit eine unendliche Zahl von Spiegelebenen aufweisen. Spulenpaare, die mit ihrer Spulenpaar-Spiegelebene in radialer Richtung einer kreisrunden Sendespule angeordnet sind, sind ebenfalls mecha­ nisch entkoppelt. Bei einer kreisrunden Sendespule mit rota­ tionssymmetrischem Magnetfeld sind somit beliebige Verdre­ hungswinkel zwischen den Spulenpaar-Spiegelebenen möglich. Jeweils bezüglich der Drehung gleich ausgerichtete Spulen­ paare können auch in radialer Richtung gegeneinander versetzt sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist eine kreisrunde Sendespule und um die Spulenachse gegeneinander verdrehte Spulenpaare auf. Die Spulenpaare können, insbeson­ dere wenn Sendespule und Empfängerspulenanordnung nicht ko­ planar angeordnet sind, über den Bereich der Sendespule hin­ ausragen. Mit Vorteil umfaßt die Sendespule die gegeneinander verdrehten Spulenpaare, und die Spulenpaare und die Sendespu­ le sind koplanar angeordnet. Es können beispielsweise vier Spulenpaare um jeweils 45° gegeneinander verdreht sein oder drei Spulenpaare um jeweils 60°, wobei die Verdrehung um gleiche Winkel vorteilhaft, aber nicht zwingend ist. Durch die Verdrehung überlappen die Spulenpaare jeweils teilweise. Dies führt zu einer sektoriellen Empfindlichkeit der Empfän­ gerspulenanordnung.

Bevorzugt ist eine kreisrunde Sendespule mit zwei um 90° um die Spulenachse gegeneinander verdrehten Spulenpaaren, die insbesondere von der Sendespule umfaßt sind. Durch die Anord­ nung wird eine "Orthogonalsonde" geschaffen, bei der die senkrecht aufeinander stehenden Spulenpaar-Spiegelebenen die Kreisfläche in vier Segmente einteilen. Die Spulenpaar-Spie­ gelebenen sind dabei Vorzugsebenen insofern, als ein Gegen­ stand, der symmetrisch zu einer Spulenpaar-Spiegelebene liegt, bzw. ein kleiner Gegenstand, der genau auf dieser Spiegelebene liegt, in dem entsprechenden Spulenpaar gerade kein Signal erzeugt. Bezüglich eines Gegenstandes kann damit ein Spulenpaar in der Richtung senkrecht zu seiner Spiegel­ ebene zentriert werden, wobei über die Lage des Gegenstandes parallel zur Spiegelebene keine exakte Aussage gemacht werden kann. Die gleiche Zentriermöglichkeit besteht auch für das gegenüber dem ersten Spulenpaar verdrehte zweite Spulenpaar. Damit kann eine derartige Suchspulenanordnung so über einen Gegenstand zentriert werden, daß er bezüglich mehrerer, ge­ geneinander verdrehter Spulenpaare im wesentlichen symme­ trisch liegt. Dies kann dann der Fall sein, wenn der Gegen­ stand auf der Schnittlinie der Spulenpaar-Spiegelebenen liegt. Suchspulenanordnungen vom Typ der Orthogonalsonde mit einer sektoriellen Charakteristik eignen sich daher in beson­ derer Weise zur punktgenauen Suche (Pin pointing), d. h. Er­ kennung der Lage und Form von Suchteilen. Auch können Spulen­ paare so kombiniert werden, daß die Gesamtcharakteristik keine unempfindlichen Richtungen (bei einem Einzelspulenpaar entlang der Spulenpaar-Spiegelebene) aufweisen. Eine derarti­ ge Suchspule hat keinen "blinden Fleck" bzw. keine "blinde Linie".

Bei anderen Ausführungsformen ist eine Vielzahl von gegenein­ ander versetzten Sendespulen vorgesehen, deren Magnetfelder sich zumindest teilweise zu einem Gesamtmagnetfeld überlap­ pen, und bei der mehrere Spulenpaare derart im Gesamtmagnet­ feld angeordnet sind, daß die Spulenpaar-Spiegelebenen in Ebenen angeordnet sind, zu denen das Gesamtmagnetfeld lokal im wesentlichen spiegelsymmetrisch ist. Für die lokale Spie­ gelsymmetrie des Gesamtmagnetfeldes gilt das oben bereits Er­ wähnte sinngemäß. Maßgeblich ist, daß die einander zugeord­ neten Spulen eines Spulenpaares an symmetrisch äquivalenten Orten des Gesamtmagnetfeldes angeordnet sind, so daß sich in Abwesenheit einer Störung die vom Gesamtmagnetfeld in den einzelnen Leiterschleifen induzierten Spannungen gegeneinan­ der aufheben. Wichtig ist hier nicht nur die mechanische Entkopplung eines Spulenpaares gegenüber der ihr direkt be­ nachbarten und sie ggf. umfassenden Sendespule, sondern auch die mechanische Entkopplung gegenüber weiter entfernten Sen­ despulen, deren Feld am Ort des Spulenpaares noch signifikan­ te Spannungen induzieren kann.

Dieses Prinzip ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verwirklicht, bei der eine Vielzahl gleicher, ins­ besondere kreisrunder Sendespulen in gleichem Abstand zuein­ ander entlang einer Verbindungsgeraden angeordnet sind. Eine oder mehrere innere Sendespulen können zwei um 90° um die Spulenachse gegeneinander verdrehte Spulenpaare umfassen, deren eine Spulenpaar-Spiegelebene die Verbindungsgerade enthält. Es können äußere Sendespulen vorgesehen sein, die ggf. ein Spulenpaar umfassen, dessen Spulenpaar-Spiegelebene die Verbindungslinie enthält. Bei dieser Ausführungsform hat jede innere Sendespule entlang der Verbindungsgeraden näch­ ste, übernächste usw. Nachbarspulen. Durch die gleiche Aus­ bildung der Sendespule und den immer gleichen Abstand zwi­ schen ihnen hat jede innere Sendespule, im Bereich der late­ ralen Reichweite des Magnetfeldes jeder Sendespule, beidsei­ tig die gleiche Anzahl von Nachbar-Sendespulen, die zum Ge­ samtmagnetfeld im Bereich der inneren Sendespule beitragen. Dadurch entsteht das, was hier als lokale Spiegelsymmetrie des Gesamtmagnetfeldes bezeichnet wird. Im Bereich einer inneren Sendespule existiert somit nicht nur eine mit der Verbindungsgeraden zusammenfallende Spiegelebene des Gesamt­ magnetfeldes, sondern auch eine senkrecht zur Verbindungsebe­ ne ausgerichtete, in der eine Spulenpaar-Symmetrieebene an­ geordnet sein kann.

Für äußere Sendespulen, die relativ zur lateralen Reichweite der Einzelmagnetfelder auf einer Seite weniger Nachbar-Sen­ despulen haben als auf der anderen Seite, ist die lokale Symmetrie des Gesamtmagnetfeldes aufgehoben. Hier existiert lediglich eine Symmetrieebene parallel zur Verbindungsgera­ den, in der eine Spulenpaar-Spiegelebene angeordnet sein kann. Die äußeren, ggf. keine Spulenpaare aufweisenden Sen­ despulen einer solchen Anordnung können auch als Kompensa­ tions-Sendespulen bezeichnet werden, durch die für weiter innenliegende Bereiche eine lokale Symmetrie des Gesamtma­ gnetfeldes erzeugt werden kann.

Mit Vorteil kann mindestens ein Spulenpaar vorgesehen sein, das in einem Abstand oberhalb und/oder unterhalb der Empfän­ gerspulenanordnung angeordnet ist, vorzugsweise oberhalb und/oder unterhalb eines identisch ausgerichteten, vorzugsweise identischen Spulenpaares. Ein solches Spulenpaar, das eben­ falls mechanisch entkoppelt sein kann, kann zur Erzeugung von Signalen genutzt werden, die die Erzeugung von Informationen über den Abstand zwischen Suchspulenanordnung und Suchobjekt gestatten. Hierbei nutzt man aus, daß sowohl die Stärke des Magnetfeldes der Sendespule als auch das Magnetfeld der indu­ zierten Wirbelströme stark abstandsabhängig ist, etwa propor­ tional zur dritten Potenz des Abstandes. Der Unterschied der Signalstärke zwischen einem Spulenpaar in der Fläche der Emp­ fängerspulenanordnung und einem identischen, darunter oder darüber, d. h. näher oder weiter entfernt vom Suchobjekt ent­ fernt angeordneten Spulenpaar, erlaubt damit eine Abschätzung der Tiefenlage eines Suchobjektes. Durch Auswertung von Ab­ standssignalen können auch bestimmte Tiefenlagen diskrimi­ niert werden; so können beispielsweise Kleinteile (z. B. Splitter), die auf der Bodenoberfläche liegen, anhand charak­ teristischer Abstandssignale erkannt und ggf. diskriminiert werden.

Die mechanische Entkopplung erfindungsgemäßer Suchspulenan­ ordnungen setzt eine geometrisch-definierte Positionierung von Sendespulen und Spulenpaaren der Empfangsspulenanordnung voraus. Geometrische Asymmetrien würden zu Asymmetrien des Gesamtmagnetfeldes führen. Es ist daher zweckmäßig, die Sen­ despule und die Spulenpaare der Empfängerspulenanordnung geometriestabil, d. h. lage- und ausrichtungsstabil, in einem insbesondere verwindungssteifen, vorzugsweise mit Stoßdämp­ fungsmitteln ausgerüsteten Trägerelement anzuordnen. Hierbei kann die gesamte Suchspulenanordnung nach Art eines Sandwi­ ches durch nicht-leitendes Dämmaterial gegen Stöße gesichert in einem verwindungssteifen Tragegestell angeordnet sein. Die Stoßdämpfung kann insbesondere für Vorrichtungen zweckmäßig sein, die in rauhem Gelände eingesetzt und mit relativ großen Geschwindigkeiten, beispielsweise durch Fahrzeuge und/oder Führungseinrichtungen, relativ zu einer Suchoberfläche bewegt werden. Stöße könnten einerseits die Spulen an sich beschädi­ gen und andererseits die Symmetrie kurzzeitig verändern, so daß Meßsignale entstehen könnten, die nicht auf Suchobjekte zurückgehen.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehre­ ren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte und für sich schutzfähige Ausführungen darstel­ len können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf ein erfin­ dungsgemäßes Spulenpaar,

Fig. 2 eine schematische Detail-Ansicht der Ver­ schaltung einzelner Leiterschleifen im Zentralbereich des in Fig. 1 gezeigten Spulenpaares,

Fig. 3 eine Suchspulenanordnung mit langgestreckter Sendespule und mehreren gegeneinander ver­ setzten Spulenpaaren,

Fig. 4 eine Suchspulenanordnung mit quadratischer Sendespule und mehreren gegeneinander ver­ setzten und/oder verdrehten Spulenpaaren,

Fig. 5 eine Suchspulenanordnung mit kreisrunder Sendespule und zwei um 90° um die Spulenachse verdrehten Spulenpaaren (Orthogonalsonde),

Fig. 6 eine Suchspulenanordnung mit mehreren in Reihe angeordneten Sendespulen und gegeneinander versetzten und/oder verdrehten Spulenpaaren, und

Fig. 7 eine schematische Darstellung von Signalver­ läufen in Spulenpaaren, die relativ zu Suchob­ jekten bewegt werden.

In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Spulenpaar 1 gezeigt, das nach der Technik der gedruckten Schaltungen auf einer ebenen Trägerschicht aus elektrisch isolierendem Mate­ rial (nicht gezeigt, parallel zur Papierebene) angeordnet ist. Das Spulenpaar wird durch eine Leiterbahngruppe 2 gebil­ det, die sich aus einer Vielzahl im wesentlichen parallel zu­ einander verlaufender Leiterbahnen zusammensetzt (vgl. Fig. 2). Die Leiterbahngruppe 2 umfaßt im oberen Bereich eine im wesentlichen D-förmige erste Fläche 3 und im unteren Be­ reich eine im wesentlichen spiegelsymmetrisch zur ersten Flä­ che 3 angeordnete, ebenfalls D-förmige zweite Fläche 4, wobei die Flächen 3, 4 symmetrisch zur Spulenpaar-Spiegelebene 5 angeordnet sind.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des zentralen Kreu­ zungsbereiches der Leiterbahngruppe 2, wobei in der Darstel­ lung jeder durchgezogene Strich einer oberhalb der Träger­ schicht verlaufenden Leiterbahn entspricht, und jede gestri­ chelte Linie einer unterhalb der Trägerschicht verlaufenden Leiterbahn. Die Leiterbahnen auf verschiedenen Seiten der Trägerschicht werden durch mit Kreisen symbolisierte Durch­ kontaktierungen 6 miteinander elektrisch leitend verbunden.

Der Verlauf von Leiterbahnen sei im folgenden erläutert. Be­ ginnend vom Anschluß 7 verläuft die Leiterbahn 8 in Richtung des Pfeils 9 in Richtung auf den Außenumfang des Spulenpaares und von dort unter Bildung eines Kreisbogens in Richtung des Pfeiles 10 als obere äußerste Leiterbahn bis zum Eckpunkt 11 und von dort parallel zur Spulenpaar-Spiegelebene 5 zurück zum zentralen Kreuzungsbereich bis zur Durchkontaktierung 12. Jenseits der Trägerschicht verläuft das gestrichelt gezeich­ nete Leiterbahnsegment 13 bis zur Durchkontaktierung 14, durch die wieder eine elektrisch leitende Verbindung zur Oberseite der Trägerschicht erfolgt. Von der Durchkontaktie­ rung 14 verläuft die Leiterbahn 15 in Richtung des Pfeiles 16 wieder zum Umfangsbereich der Sendespule, von dort in Richtung des Pfeiles 17 als untere äußerste Leiterbahn kreis­ bogenförmig zum Eckpunkt 18 und von dort parallel zur Spulen­ paar-Spiegelebene 5 in Richtung des Pfeiles 19 zurück zum Kreuzungsbereich. Im Kreuzungsbereich überschneidet die Lei­ terbahn 15 senkrecht und ohne elektrischen Kontakt, da auf der Oberseite der Trägerschicht, das unterhalb der Träger­ schicht verlaufende Leiterbahnsegment 13 und die zu diesem parallelen Leiterbahnsegmente bis zum Eckpunkt 20, um von dort in Richtung des Pfeiles 21 bis zum Eckpunkt 22, dann kreisbogenförmig als obere innerste Leiterbahn zum Eckpunkt 23 und von dort in Richtung des Pfeiles 24 über den Eckpunkt 25 bis zur Durchkontaktierung 26 zu verlaufen. Von dort ver­ läuft die Leiterbahn auf der dem Betrachter der abgewandten Seite der Trägerschicht zur Durchkontaktierung 27, um wieder oberhalb der Trägerschicht, als Leiterbahn 28 den Beginn der unteren innersten Leiterschleife zu bilden, die in Richtung des Pfeils 29 den zentralen Kreuzungsbereich verläßt und in Richtung des Pfeils 30 zu diesem zurückkehrt, um schließlich in der Nähe des Anschlusses 7 parallel zur Leiterbahn 8 zu verlaufen, um somit die obere zweitäußerste Leiterschleife zu beginnen. Das Ende der hintereinander geschalteten, gegensin­ nig verlaufenden Leiterschleifen ist am Anschluß 31 erreicht. Über die Anschlüsse 7, 31 kann das Spulenpaar mit der Signal­ auswerteeinheit verbunden werden.

Durch die beschriebene Schaltung der Leiterschleifen werden Leiterschleifen, die gleich große, symmetrisch zur Spulen­ paar-Spiegelebene 5 angeordnete Flächen umfassen und die gegensinnig verlaufen, in Reihe geschaltet, was bezüglich des Ausgangssignals einer Differenzschaltung gleichsinnig ge­ wickelter, jeweils gleiche Flächen umfassender Leiterschlei­ fen entspricht. Durch die Zuordnung jeweils zueinander pas­ sender Leiterschleifen (z. B. obere äußerste Leiterschleifen 8 - untere äußerste Leiterschleife 15) kann das Entstehen von Störpotentialen in Magnetfeldern, die zur Spulenpaar-Spiegel­ ebene 5 symmetrisch sind, verhindert werden. Damit werden auch kapazitive Streuströme, die insbesondere zwischen eng benachbarten Leiterbahnen, zwischen denen eine Potential­ differenz besteht, entstehen könnten, wirksam verringert bzw. verhindert.

Fig. 3 zeigt eine Suchspulenanordnung 32, bei der fünf Spu­ lenpaare 33 bis 37 der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeigten Art gegeneinander versetzt derart angeordnet sind, daß ihre Spu­ lenpaar-Spiegelebenen mit der Sendespulen-Spiegelebene 38 der langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Sendespule 39 zusammenfallen. Der seitliche Abstand zwischen den Spulen­ paaren ist im gezeigten Beispiel jeweils gleich, was nicht zwingend ist. Das Magnetfeld der Sendespule 39 ist im Bereich der Spulenpaare 33 bis 37 nicht homogen, zeigt aber, wie die Sendespule 39 selbst, eine Spiegelsymmetrie zur Sendespulen- Spiegelebene 38. Damit werden in symmetrisch zueinander ange­ ordneten Leiterschleifen eines Spulenpaares, die wegen der Symmetrie des Spulenfeldes spiegelsymmetrisch äquivalente Ma­ gnetfelder umfassen, gleiche Spannungen induziert, die sich durch die Differenzschaltung der einzelnen Leiterschleifen jeweils genau aufheben. Das Feld der Sendespule 39 induziert direkt somit in der Summe in keiner der Spulenpaare 33 bis 37 eine Spannung. Da diese Entkopplung durch die Geometrie der Anordnung (Größe und Form der Leiterschleifen, der Zuordnung zueinander, Form bzw. dadurch bedingt Magnetfeld der Sende­ spule) bewirkt wird, spricht man von mechanischer Entkopplung der aus Spulenpaaren bestehenden Empfängerspulenanordnung ge­ gen die Sendespule.

In Fig. 3 ist die Sendespule 39 als aus Draht gewickelte Spule ausgebildet, die von einem rechteckigen Spulenträger getragen wird. Die Spulenpaare 33 bis 37 sind jeweils auf separaten, elektrisch isolierenden Trägern angeordnet, die durch (nicht gezeigte), vorzugsweise aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Haltemittel mit dem Trägerele­ ment der Sendespule 39 verbunden sind. Bei anderen, nicht ge­ zeigten Ausführungsformen sind mehrere Spulenpaare auf einer gemeinsamen Trägerschicht angeordnet. Da wegen des Erforder­ nisses der mechanischen Entkopplung hohe Anforderungen an die Stabilität der Geometrie der Gesamtanordnung gestellt werden, sind die Sendespulen und die Spulenpaare der Empfängerspulen­ anordnung geometriestabil zueinander befestigt. Das gesamte in Fig. 3 gezeigte Suchspulenanordnungsfeld kann dazu bei­ spielsweise nach Art eines Sandwich zwischen stabile Träger­ elemente eingebaut werden, vorzugsweise unter Zwischenschal­ tung von Stoßdämpfungsmaterial.

Ein Suchspulenanordnungsfeld der in Fig. 3 gezeigten Art kann insbesondere parallel zur Sendespulen-Spiegelebene weit aus­ gedehnt sein. Dadurch wird ein Suchspulenanordnungsfeld gro­ ßer Breite geschaffen, durch das bei Bewegung zum Beispiel in Richtung des Pfeils 40 Bereiche, die in ihrer Breite der Breite der Gesamtanordnung der Spulenpaare etwa entsprechen, abgesucht werden. Solche Suchspulenfeldanordnungen eignen sich daher insbesondere zum Absuchen großer Flächen innerhalb kurzer Zeiten. Die Dimensionen der Suchspulenanordnung können dabei der Suchaufgabe entsprechend variiert werden. Für Such­ aufgaben, bei denen diese Spulenanordnung nahe an dem zu durchsuchenden Bereich entlanggeführt werden kann, können schwache Magnetfelder ausreichen. In einem solchen Fall kann die Sendespule auch in der Technik der gedruckten Schaltungen auf einer isolierenden Trägerschicht ausgebracht sein. Sende­ spule und Empfängerspulenanordnung können auch auf einer ge­ meinsamen Trägerschicht in der Technik der gedruckten Schal­ tungen aufgebracht sein. Größere Reichweiten des Magnetfeldes der Sendespule können vorzugsweise durch gewickelte Sendespu­ len erreicht werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Suchspulenanord­ nung, bei der innerhalb der quadratischen Sendespule 41 meh­ rere Spulenpaare teilweise gegeneinander versetzt und/oder teilweise gegeneinander verdreht angeordnet sind. Das Magnet­ feld der im wesentlichen quadratischen Sendespule 41 weist senkrecht zur parallel zur Papieroberfläche verlaufenden Sendespulenebene vier Sendespulen-Spiegelebenen 42 bis 45 auf, wobei auf den Sendespulen-Spiegelebenen schematisch ge­ zeichnete Spulenpaare mit ihren Spulenpaar-Spiegelebenen auf den Sendespulen-Spiegelebenen angeordnet sind. Im Zentrum der Sendespule, wo die zentrale Sendespulenachse durch die Schnittlinie der Sendespulen-Spiegelebene festgelegt ist, sind vier Spulenpaare um die Sendespulenachse jeweils um 45° gegeneinander verdreht angeordnet. Bei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform sind auch die auf den Sendespulen- Spiegelebenen 43 und 45 liegenden Zwischenräume zwischen je­ weils vier benachbarten Spulenpaaranordnungen mit kleineren Spulenpaaren ausgefüllt. Am Beispiel der Ausführungsform in Fig. 4 wird deutlich, daß mit der mechanischen Entkopplung auch größere, ausgedehnte Flächen im wesentlichen flächenfül­ lend mit Spulenpaaren bestückt sein können, was bei relativer Bewegung einer Suchspulenanordnung eine großflächige, im we­ sentlichen lückenlose Suche erlaubt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit einer kreisrunden, ge­ wickelten Sendespule 47, die zwei um 90° um die zentrale Sen­ despulenachse 48 verdrehte Suchspulen 49, 50 vom in Fig. 1 gezeigten Typ umfaßt. Bei der gezeigten Anordnung sind je­ weils mehrere gleichorientierte Spulenpaare übereinander in Form eines Multilayers angeordnet. Insbesondere sind Spulen­ paare aufweisende Trägerschichten aufeinander aufgeklebt. Die Wirkungsweise dieser sogenannten Orthogonalsonde wird anhand von Fig. 7 erklärt werden. Bei anderen Ausführungsformen sind Spulenpaare um von 90° abweichende Winkel gegeneinander um die zentrale Spulenachse verdreht. Bei Sendespulen mit rota­ tionssymmetrischem Magnetfeld sind beliebige Drehwinkel mög­ lich, da das Magnetfeld unendlich viele, die zentrale Spulen­ achse enthaltende Spiegelebenen aufweist.

Bei der Suchspulenanordnung in Fig. 6 sind sieben identische, kreisrunde, gewickelte Sendespulen 52 bis 58 koplanar symme­ trisch zu einer senkrecht zur Papierebene ausgerichteten Ver­ bindungsebene 59 angeordnet. Die Suchspulen weisen identische Abstände zueinander auf. Sie erzeugen ein Gesamtmagnetfeld, das zur Verbindungsebene 59 spiegelsymmetrisch ist. Das Ge­ samtmagnetfeld ist auch zur Spulenfeld-Spiegelebene 60, die die Sendespule 55 halbiert, spiegelsymmetrisch.

Diese absolute Spiegelsymmetrie des Gesamtmagnetfeldes exi­ stiert beispielsweise am Ort der Sendespule 54 bzw. der in­ nerhalb dieser angeordneten, nach Art der Orthogonalsonde in Fig. 5 gegeneinander verdrehten Spulenpaaren 61 und 62 nicht. Jedoch hat die aus der Sendespule 54 und den Spulenpaaren 61, 62 bestehende Orthogonalsonde 63 symmetrisch angeordnete nächste Sendespulen 53, 55 und übernächste Sendespulen 52, 56. Sind die Sendespulen derart konfiguriert, daß ihr Magnet­ feld im Bereich drittnächster Nachbarn nur noch minimale, praktisch nicht zu induzierten Spannungen führende Beiträge liefern, so ist das wirksame Gesamtmagnetfeld zur lokalen Spiegelebene 64 durch die Orthogonalsonde 63 lokal spiegel­ symmetrisch. Damit ist insbesondere auch das Spulenpaar 62 der Orthogonalsonde 63 mechanisch voll entkoppelt.

Die mechanische Entkopplung ist selbstverständlich für alle Spulenpaare gegeben, die mit ihrer Spulenpaar-Spiegelebene in der Verbindungsebene 59, die gleichzeitig eine Spiegelebene des Gesamtmagnetfeldes ist, liegen, also beispielsweise auch das Spulenpaar 65, das der Orthogonalsonde 63 nach oben be­ nachbart ist.

Der Aufrechterhaltung der lokalen Symmetrie des Gesamtmagnet­ feldes dienen somit symmetrisch angeordneten Nachbar-Sende­ spulen, wobei die Symmetrie nur in dem Bereich gegeben sein muß, der etwa der wirksamen lateralen Reichweite des Magnet­ feldes einer Sendespule entspricht. Anders ausgedrückt: Bezogen auf den Bereich der Orthogonalsonde 63 und insbeson­ dere des Spulenpaares 62 dieser Orthogonalsonde kompensiert die äußere, leere Sendespule 52 den Magnetfeldbeitrag der zweitnächsten unteren Nachbar-Sendespule 56 völlig. Sende­ spulen, die zur lokalen Symmetrisierung des Gesamtmagnetfel­ des beitragen, werden auch als Kompensationsspulen bezeich­ net, wobei jeweils eine symmetrisch äquivalent angeordnete Sendespule eine Kompensationsspule darstellen.

Anhand von Fig. 7 kann die Funktionsweise einer Orthogonal­ sonde verdeutlicht werden, die in Bewegungsrichtung 66 über zwei metallische Gegenstände 67, 68 bzw. 69, 70 hinwegbewegt wird. Dabei entsprechen jeweils die oberen Kurven der Dia­ gramme der Ausgangsspannung der oberen Spulenpaare 71, 72 und die unteren Kurven den Ausgangsspannungen der unteren Spulenpaare 73, 74. Die unteren bzw. oberen Spulenpaare sind zur besseren Veranschaulichung voneinander weit getrennt ge­ zeichnet, die die Spulenpaare umfassende Sendespule ist nicht gezeigt. Die metallischen Gegenstände können als Quellen ma­ gnetischer Wechselfelder verstanden werden, die durch in den Gegenständen induzierte Wirbelströme erzeugt werden. Diese Magnetfelder durchdringen die Leiterschleifen der Spulenpaare und induzieren so in den Spulenpaaren die aufgezeichneten Spannungen.

Zunächst zum oberen Bild, in dem die obere Kurve 75 die Aus­ gangsspannung des Spulenpaares 71 anzeigt. Solange dieses Spulenpaar nicht im Bereich der Gegenstände 67, 68 ist, ist die Ausgangsspannung gleich Null (Bereich 76). Bei Fort­ schreiten in Richtung 66 dringt das Feld der Gegenstände 67, 68 zunächst vorwiegend durch die von den hinteren Leiter­ schleifen 77 umfaßte Fläche 78, wobei die von den vorderen Leiterschleifen 79 umfaßte Fläche 80 vom Magnetfeld nicht oder nur schwach durchdrungen wird und dementsprechend keine oder geringe Spannung liefert. Die Gesamtspannung des Spulen­ paares 71 erreicht einen maximalen relativen Wert 81. Bei weiterem Voranschreiten der Suchspulenanordnung liegen die Gegenstände 67, 68 schließlich symmetrisch auf der Spulen­ paar-Spiegelebene des oberen Spulenpaares 71, so daß die Ausgangsspannung im Bereich des Punktes 82 verschwindet. Hier kompensieren sich die in den jeweils zueinander in Dif­ ferenz geschalteten Leiterschleifen induzierten Spannungen völlig. Bei weiterem Voranschreiten induzieren schließlich die Wirbelströme in den Gegenständen 67, 68 vorwiegend in der vorderen Leiterschleife 79 Spannungen, die bis zu dem Maxi­ malwert 83 ansteigen, wobei nach vollständigem Überschreiten der Gegenstände durch das Spulenpaar die Ausgangsspannung auf Null zurückgeht.

Ein anderes Verhalten zeigt das untere Spulenpaar 73, das im wesentlichen so über die Gegenstände 67, 68 geführt wird, daß der Gegenstand 67 vorwiegend in der linken Leiterschleife 84 und der Gegenstand 68 vorwiegend in den rechten Leiterschlei­ fen 85 Spannungen induzieren. Bei Gegenständen, die symme­ trisch zur parallel zur Bewegungsrichtung 66 verlaufenden Spulenpaar-Spiegelebene des Spulenpaares 73 angeordnet sind, sind die Absolutbeträge der in den beiden zu Paaren zusammen­ geschalteten Leiterschleifen induzierten Spannungen im we­ sentlichen gleich, so daß unabhängig vom Absolutwert dieser Einzelspannungen das Gesamt-Ausgangssignal, das durch die untere Kurve 86 dargestellt ist, im wesentlichen verschwin­ det, und zwar auch dann, wenn sich die Suchspulenanordnung oberhalb der Gegenstände befindet. Die kleinen Gesamtspan­ nungen im Bereich 87 der unteren Kurven sind auf kleine Ab­ weichungen von völlig symmetrischen Versuchsbedingungen zu­ rückzuführen, genauso wie die Unterschiede in den Absolut­ werten der maximalen Spannungen 81, 83 der oberen Kurve 75.

Die Spannungskurven des unteren Diagramms entstehen sinnge­ mäß. Bemerkenswert ist hier insbesondere der Gesamtspannungs­ verlauf 86 des unteren Spulenpaares 74, der im Überschrei­ tungsbereich über die Gegenstände 69, 70, also im Bereich 88 der Kurve, nur positive Gesamt-Ausgangssignalspannungen an­ zeigt. Daraus ist unmittelbar zu entnehmen, daß das Suchob­ jekt sich während des gesamten Überschreitens durch die Such­ spulenanordnung immer überwiegend auf einer Seite der Spulen­ paar-Spiegelebene des unteren Spulenpaares 74 befindet, hier beispielsweise unterhalb der von den linken Leiterschleifen 89 umfaßten Fläche 90. Das Plateau 91 in der oberen Kurve 92 gibt einen Hinweis darauf, daß das Suchobjekt bzw. die Such­ objekte in Bewegungsrichtung gesehen ein langgestrecktes Ge­ samtmagnetfeld erzeugen. In Richtung der Verbindungslinie zwischen den Suchobjekten 67, 68 bzw. 69, 70 langgestreckte Gegenstände würden prinzipiell ähnliche Kurvenverläufe er­ zeugen, die sich jedoch in Details, wie zum Beispiel in dem Auftreten feinerer Strukturen in den Gesamtsignalkurven (siehe z. B. Bereich 93) von Kurven voneinander getrennter Gegenstände unterscheiden können.

Aus dem dargestellten einfachen Beispiel wird deutlich, daß erfindungsgemäße Suchspulenanordnungen, insbesondere auch eine Orthogonalsonde, über die Verläufe der Gesamtspannungen der einzelnen Spulenpaare sehr detaillierte Informationen über Lage und Ausrichtung von Suchobjekten relativ zur (be­ wegten) Suchspulenanordnung ermöglichen. Dies kann durch geeignete Auswerteverfahren die Identifizierbarkeit von Such­ objekten in bemerkenswerter Weise erhöhen. Zusammen mit der mit der Suchspulenanordnung ohne Probleme möglichen Suche über mehrere, insbesondere zwei verschiedene, Frequenzen des Suchspulenfeldes ist eine Suchspulenanordnung geschaffen, die Ortung und Identifizierung von Suchgegenständen schnell und genau ermöglicht. Die Möglichkeit der Anordnung hoch auflö­ sender Suchspulen zu ausgedehnten Spulenfeldern erlaubt ins­ besondere lückenlose Durchsuchung großer Bereiche in kurzen Zeiten. Dies ist insbesondere im Bereich der Altlastensanie­ rung und der Minensuche von unschätzbarem Wert.

Claims (13)

1. Suchspulenanordnung für ein induktives Suchgerät

• - mit mindestens einer Sendespule (39; 41; 47; 52-58) zur Erzeugung eines veränderlichen Magnet­ feldes,
• - mindestens einer im Bereich des Magnetfeldes an­ geordneten, eine Vielzahl von Windungen aufweisen­ den Empfängerspulenanordnung,
• - deren Windungen mehrere Spulenpaare (1; 33-37; 49, 50; 61, 62, 65; 71-74) bilden,
• - die gegeneinander versetzt und/oder verdreht an­ geordnet sind
• - wobei ein Spulenpaar eine Vielzahl hintereinander­ geschalteter Paare von in Differenz zueinander ge­ schalteten und bezüglich der durch das Magnetfeld der Sendespule in ihnen induzierten Spannungen gleichen einzelnen Leiterschleifen (8, 15, 28) aufweist.

2. Suchspulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Leiterschleifen (8, 15) eines Paares im wesentlichen gleiche Flächen (3, 4; 78, 80, 90) umfassen und spiegelsymmetrisch zu einer die Flächen trennenden, mit einer Spiegelebene (38; 42-45; 59, 60, 64) des Magnetfeldes zusammenfallenden Spulen­ paar-Spiegelebene (5) angeordnet sind, insbesondere daß das Spulenpaar (1; 33-37; 49, 50; 61, 62, 65; 71-74) eine zu der Spulenpaar-Spiegelebene (5) symmetrische Form aufweist, vorzugsweise die Form eines Doppel-D mit der Spulenpaar-Spiegelebene parallel zu den Rücken der D.

3. Suchspulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Empfängerspulenanordnung in der Technik der gedruckten Schaltungen aufgebaut ist und mindestens eine, vorzugsweise mehrere übereinander an­ geordnete Trägerschichten aus elektrisch isolierendem Material aufweist, auf der die Windungen in Form von Leiterbahngruppen (2) von nebeneinander angeordneten Leiterbahnen (8, 15, 28) aus elektrisch leitendem Mate­ rial aufgebracht sind.

4. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Emp­ fängerspulenanordnung mindestens eine Abschirmung ange­ ordnet ist, die vorzugsweise als ein eine Vielzahl schmaler Leiterbahnen aufweisender, mit einem Bezugspo­ tential elektrisch leitend verbindbarer metallischer Belag auf einer elektrisch isolierenden Trägerschicht ausgebildet ist.

5. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerspu­ lenanordnung flächenhaft, vorzugsweise eben, aus­ gebildet ist und die Sendespule (39; 41; 47; 52-58) vorzugsweise im wesentlichen koplanar mit der Empfänger­ spulenanordnung angeordnet ist.

6. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendespule (39; 41; 47; 52-58) als flache, mit Draht gewickelte Spule ausgebildet ist, wobei der Draht vorzugsweise für starken Strom geeignet ist.

7. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Sendespule (39) vorgesehen ist, die eine Sendespulen-Spiegelebene aufweist, in der die Spulenpaare (33-37) gegeneinander versetzt mit den Spulenpaar-Spiegelebenen in der Sende­ spulen-Spiegelebene angeordnet sind.

8. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Sendespule (41; 47) vorgesehen ist, die mehrere, eine zentrale Sen­ despulenachse enthaltende Sendespulen-Spiegelebenen (42-45) aufweist, insbesondere daß die Sendespule kreis­ rund ist, und daß die Spulenpaare gegeneinander versetzt und/oder verdreht mit den Spulenpaar-Spiegelebenen in den Sendespulen-Spiegelebenen angeordnet sind.

9. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisrunde Sendespule (47) und zwei um 90° um die zentrale Sende­ spulenachse (48) gegeneinander verdrehte Spulenpaare (49, 50) vorgesehen sind, die insbesondere von der Sen­ despule umfaßt sind.

10. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von gegeneinander versetzten Sendespulen (52-58) vorgese­ hen ist, deren Magnetfelder sich zumindest teilweise zu einem Gesamtmagnetfeld überlappen, und daß mehrere Spu­ lenpaare (61, 62, 65) derart im Gesamtmagnetfeld ange­ ordnet sind, daß die Spulenpaar-Spiegelebenen in Ebenen (59, 60, 64) angeordnet sind, zu denen das Gesamtmagnet­ feld lokal im wesentlichen spiegelsymmetrisch ist.

11. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl glei­ cher, insbesondere kreisrunder Sendespulen (52-58) in gleichem Abstand zueinander entlang einer Verbindungsge­ raden (59) angeordnet sind, wobei innere Sendespulen (54-56) je zwei um 90° um die Spulenachse gegeneinander verdrehte Spulenpaare (61, 62) umfassen, deren eine Spu­ lenpaar-Spiegelebene die Verbindungsgerade (59) enthält, und äußere Sendespulen (52, 58) vorgesehen sind, die ggf. ein Spulenpaar umfassen, dessen Spulenpaar-Spiegel­ ebene die Verbindungsgerade enthält.

12. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Spu­ lenpaar vorgesehen ist, das in einem Abstand oberhalb und/oder unterhalb der Empfängerspulenanordnung ange­ ordnet ist, vorzugsweise oberhalb und/oder unterhalb eines insbesondere identisch ausgerichteten identischen Spulenpaares.

13. Suchspulenanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendespule und die Spulenpaare der Empfängerspulenanordnung geometrie­ stabil an oder in einem verwindungssteifen, vorzugsweise mit Stoßdämpfungsmitteln ausgerüsteten Trägerelement an­ geordnet sind.