DE68917480T2

DE68917480T2 - Gerät zum erfassen von metallteilchen, die in einem fluid mitgeführt werden.

Info

Publication number: DE68917480T2
Application number: DE68917480T
Authority: DE
Inventors: Robert Reed; Harry Ringermacher; William Veronesi; Andrew Weise
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2009-12-23
Also published as: JPH04502513A; TR25614A; EP0451209B1; US4926120A; KR920701809A; JP2865857B2; DE68917480D1; AU635516B2; IL92887A; AR243279A1; AU656840B2; KR0150205B1; EP0451209A1; IL92887A0; WO1990007705A1; AU4848790A; AU3296393A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Teilchendetektion im allgemeinen und im spezielleren auf eine Sonde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zum Detektieren metallischer Teilchen, die in einem Fluid, insbesondere Schmieröl oder Brennstoff zur Verwendung bei Gasturbinenmotoren mitgeführt werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Zugehöriger Stand der Technik

Es sind bereits verschiedene Konstruktionen von Detektionsanordnungen bekannt, die zum Detektieren des Vorhandenseins metallischer Teilchen in einer Fluidströmung in der Lage sind. Der herkömmliche Weg zum Detektieren des Vorhandenseins metallischer Teilchen in Fluidströmungssystemen bestand in der Verwendung magnetischer Stopfen, die der Fluidströmung ausgesetzt sind und in dem Fluid mitgeführte, ferromagnetische Teilchen anziehen und festhalten. Bei der einfachsten Ausführungsform dieser Lösung muß der Stopfen periodisch aus dem System entfernt und auf das Vorhandensein ferromagnetischer Fragmente an diesem untersucht werden. Man hat festgestellt, daß das Vorhandensein von Material dieser Art in dem strömenden Fluid mit der Gesundheit bzw. Funktionstüchtigkeit des System als Ganzes korreliert ist und daher die Anzahl und die Größen der ferromagnetischen Teilchen, die aus dem Fluid gespült und über einen bestimmten Zeitraum von dem Stopfen magnetisch festgehalten wurden, eine Anzeige für diese Gesundheit schaffen. Insbesondere liefert diese Verfahrensweise Information über die Verschlechterung von Lager- und/oder Zahnradkomponenten vor dem beginnenden Auftreten eines katastrophalen Versagens solcher Komponenten.
Die Lösung mit dem magnetischen Stopfen schafft zwar die Fähigkeit zum Detektieren von Fragmentteilchen in strömenden Fluidsystemen, doch sie bildet nur eine partielle und weniger als zufriedenstellende Lösung des Problems hinsichtlich der Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Systems. Genauer gesagt muß der magnetische Stopfen aus dem System entfernt werden und visuell überprüft werden, um den Aufbau von ferromagnetischen Fragmenten zu detektieren. Dies hat den erheblichen Nachteil, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Inspektionen des magnetischen Stopfens potentiell auftretende Probleme hinsichtlich Notsituationen bei den Komponenten vollständig undetektiert bleiben können, bis es zu spät sein kann, wobei ein beträchtliches oder sogar katastrophales Versagen der betroffenen Komponente vor der für die nächste Inspektion geplanten Zeit stattfindet. Zweitens ist es zur Durchführung der Überprüfung des magnetischen Stopfens erforderlich, die Integrität des überwachten Systems zu zerstören. Dies hat bekanntermaßen in mehreren Fällen zu katastrophalen Konsequenzen geführt. Außerdem ist die magnetische Festhalteeffizienz des Stopfens weniger als 100 %, wobei sie sich mit der Teilchengröße der Fragmente ändert und durch niedrige Strömungsgeschwindigkeiten beeinträchtigt wird. Da ein Verfahren mit magnetischer Festhaltewirkung verwendet wird, lassen sich außerdem nur ferromagnetische Fragmente detektieren.
Um wenigstens einige der vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, sind weitere Entwicklungen auf diesem Gebiet zum Verbessern der Fragmentteilchen-Detektion in Fluidströmungen verfolgt worden, die zu fortschrittlicheren Ausbildungen des magnetischen Stopfens geführt haben. Eine solche Entwicklung bestand in der Ausbildung der magnetischen Stopfen mit offenen elektrischen Spalten, die nach dem Aufbau einer größeren Menge von Fragmentmaterial an diesen Stopfen elektrisch überbrückt und kurzgeschlossen werden. Dies hatte das Ziel, die Notwendigkeit für eine visuelle Überprüfung zu reduzieren oder sogar zu eliminieren und eine kontinuierliche Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Fluidsystems zu schaffen. Solche Systeme mit elektrischem Spalt bilden zwar eine Weiterentwicklung gegenüber den ursprünglichen Detektoren mit magnetischem Stopfen, doch sie leiden immer noch an bestimmten größeren Nachteilen. Da solche Systeme immer noch eine magnetische Festhaltewirkung verwenden, sind sie erkennbar nur zum Detektieren von ferromagnetischen Fragmenten in der Lage. Ein weiterer, sogar noch größerer Nachteil solcher Systeme besteht darin, daß die magnetischen Stopfen vorzugsweise kleines Fragmentmaterial im Submikronbereich aus dem strömenden Fluid sammeln, und zwar aufgrund des bei kleineren Partikeln vorhandenen, niedrigeren Moments bzw. der niedrigeren Trägheit. Doch das Submikron-Fragmentmaterial ist nicht symptomatisch für eine ungute Situation oder Probleme bei Bauteilen; es ist vielmehr ein natürlich auftretendes Phänomen, das in Verbindung mit normalem Verschleiß entsteht, den man bei jeglichem mechanischen System antrifft, bei dem sich Komponenten drehen oder anderweitig in körperlichem Kontakt miteinander relativ zueinander verlagert werden. Als Konsequenz hiervon sind die Magnetstopfen-Systeme, die zur Detektion das Konzept des elektrischen Kurzschlusses über den Spalt hinweg verwenden, anfällig für extrem hohe Fehlalarm-Raten. Dieses letztere Problem hat sich als so schwerwiegend erwiesen, daß es derzeit allgemein üblich ist, die Anordnung mit dem elektrischen Spalt nicht anzuschließen und daher auf ihre Vorteile zu verzichten und stattdessen wieder dazu zurückzukehren, sich lediglich auf das mit einer visuellen Überprüfung gekoppelte Merkmal der magnetischen Festhaltewirkung zu verlassen.
Der Wert der Überwachung der Funktionstüchtigkeit von Geräten, die eine Schmierung mit strömendem Fluid und/oder Brennstoff zufuhrsysteme verwenden, auf der Basis der charakteristischen Eigenschaften der von solchen Fluiden mitgeführten Fragmente ist in der gesamten Industrie dennoch klar erkannt worden. Diese Erkenntnis hat das Interesse bei der Entwicklung von induktiven Fragment-Detektionssystemen für diesen Zweck angespornt. Die Vorteile der Lösung mit induktiver Detektion beinhalten eine kontinuierliche mitlaufende Überwachungsfähigkeit sowie die Fähigkeit, im Prinzip nicht nur ferromagnetische, sondern auch nicht-ferromagnetische metallische Teilchen zu detektieren. Während induktive Fragment-Detektionssysteme mit Mehrwindungs-Spulen, die eine von einem zu überwachenden Fluid durchströmte Durchführung umgeben und mit Wechselstrom beaufschlagt werden, einen Fortschritt gegenüber der vorstehend genannten Lösung mit Magnetstopfen-Detektoren darstellen, besitzen sie immer noch einen grundlegenden Nachteil, nämlich daß aufgrund der dabei verwendeten Spulenausbildung die Spule und ihre zugehörige Resonanzbrückenschaltung nicht nur für die in dem Fragmentteilchen erzeugten Wirbelströmungen empfindlich sind, wobei es sich um den bei der induktiven Detektion von Fragmentteilchen verwendeten grundlegenden Mechanismus handelt, sondern auch für Veränderungen in der Dielektrizitätskonstante des den Detektionsbereich der Spule durch strömenden Fluids empfindlich sind. Diese Empfindlichkeit bzw. Sensitivität auf die Dielektrizitätskonstante des Fluids sowie auf Veränderungen in diesem führt zu einer hohen Rate falscher Anzeigen. Ein Grund hierfür besteht darin, daß das, was man bei Ölschmiersystemen häufig vorfindet, nicht nur Öl und darin mitgeführte Fragmentteilchen ist, sondern auch Schaum und kleine und sogar große eingeschlossene Luftblasen. Ein typisches Ausmaß des Einschlusses von großen Blasen (d.h. Blasen mit Durchmessern, die dem Strömungsrohrdurchmesser entsprechen) in der Strömung kann mehr als 50 % der Gesamtströmung betragen. Außerdem sind auch fein suspendierte Schmutzschleier und andere Substanzen, wie Wasser, häufig in Schmiersystem-Fluidströmen zu finden. Das Vorhandensein irgendeines oder aller dieser Arten von Einschlüssen in dem strömenden Fluid führt zu starken Veränderungen bei der Dielektrizitätskonstante des Fluids, die wiederum von den dafür empflindlichen induktiven Detektionssystemen wahrgenommen werden und dadurch die Genauigkeit der durch solche Systeme gelieferten Anzeigen nachteilig beeinflussen
Ein Versuch zum Vermeiden dieses durch eingeschlossene Luftblasen und andere dielektrische Einschlüsse verursachten Problems ist in dem britischen Patent Nr. 1 348 881 angegeben, das eine Sonde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 offenbart und bei dem eine Hochfrequenz-Brückenschaltung in Verbindung mit einem Paar von Mehrwindungs-Induktionsspulen zum Detektieren des Vorhandenseins von in dem Fluid mitgeführten Fragmentteilchen verwendet wird. Bei dem System des vorstehend genannten Patents wird die Strömung des Fluids in zwei parallele Bahnen geteilt, deren jede eine der Induktionsspulen durchströmt. Die Theorie hinter dieser Lösung bestand darin, daß große Luftblasen zum Beispiel zwischen den beiden parallelen Strömungsbahnen gleichmäßig geteilt werden, wodurch sich ein Signal ähnlicher Größe in jeder der Spulen ergibt; im Gegensatz dazu würden in dem Fluid mitgeführte metallische Fragmentteilchen nur in einer der Bahnen befördert, wodurch sich ein Signal nur von der diese spezielle Bahn umgebenden Spule ergibt. Dies sollte dann einen Mechanismus zum Differenzieren zwischen diesen beiden Effekten schaffen, d. h. den Effekt der eingeschlossenen Luftblasen auf der einen Seite und den der metallischen Fragmentteilchen auf der anderen Seite. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß aufgrund der Natur der Dinge die Luftblasen und ähnliche dielektrische Einschlüsse in Wirklichkeit nicht gleichmäßig zwischen den beiden Bahnen aufgeteilt werden, wodurch sich ein Signalpegel in dem einen Schenkel der Brückenschaltung ergibt, der den in dem anderen Schenkel selbst dann übersteigt, wenn nur dielektrische Einschlüsse und keine metallischen Teilchen eine der parallelen Bahnen durchlaufen, wodurch sich eine falsche Anzeige gibt, die sich nicht von derjenigen Anzeige unterscheiden läßt, die sich bei der Passage eines metallischen Teilchens durch dieses Detektionssystem ergibt.
Es sind auch andere Versuche unternommen worden, um das durch das Ansprechen auf Luftblasen bedingte Problem zu eliminieren, und zwar durch Verwendung von Paaren gespaltener paralleler Bahnspulen, die in Strömungsrichtung beabstandet sind. Trotz der Komplexität der Anordnungen dieses Typs hat auch dieser Versuch nicht zu einem uneingeschränkten Erfolg geführt, wie dies durch die fehlende Akzeptanz von Anordnungen dieses Typs auf dem Markt verdeutlicht wird.
Eine anschließende Entwicklung auf diesem Gebiet ist in der britischen Patentveröffentlichung Nr. 2 101 330A, veröffentlicht am 12. Januar 1983, angegeben, die ein System zum Detektieren von Teilchen in strömenden Fluiden unter Verwendung zweier induktiver Spulen offenbart, die entlang eines Abschnitts der Strömungsbahn des Fluids voneinander beabstandet sind und je einen Bereich dieses Detektionsbahnabschnitts umgeben. Wenn ferromagnetische Teilchen und andere in dem Fluid mitgeführte Einschlüsse den Detektionsbahnabschnitt durchlaufen, verursachen sie Veränderungen bei der elektrischen Impedanz dieser Spulen, und diese Veränderungen werden dann ausgewertet. Die Spulen und die Auswerteschaltung bilden zusammen eine Detektoranordnung, die im Prizip die falschen Signalanzeigen eliminieren soll, die ansprechend auf die Passage dielektrischer Ungleichmäßigkeiten durch den Detektionsbahnabschnitt erzeugt werden, und zwar durch Begrenzen des Detektionsvermögens des Systems auf einen ausgewählten Phasenwinkel, um dadurch den Einfluß von Gasblasen-Diskontinuitäten herauszufiltern. Leider hat auch dies zu dem Verlust der Fähigkeit seitens dieses Systems zum Detektieren nicht-ferromagnetischer Teilchen geführt, wodurch dieses System trotz seiner hohen Komplexität nicht wesentlich besser als die den Magnetstopfen verwendenden Systeme ist. Das induktive Fragmentdetektions-System dieses Typs ist außerdem in der Praxis immer noch mit einer hohen Fehlalarmrate behaftet, da die Gasblasen nicht exakt dasselbe Ansprechen in jeder der beiden Spulen hervorrufen. Dies ist wenigstens zum Teil auf die pulsierende Art der Strömungen zurückzuführen, wie man sie typischerweise bei Schmiersystemen antrifft.
Eine derzeitige Adaption dieses letzteren Lösungsweges besteht in der Sensys/Ferroscan-Technologie; doch auch dabei bestehen die unmittelbar zuvor erläuterten Nachteile. Andere Entwicklungen haben zu neuen Lösungswegen bei Systemen mit magnetischer Festhaltwirkung geführt. Der bemerkenswerteste dieser Lösungswege ist der Weg, der bei dem quantitativen Fragmentüberwachungs-System verwendet wird, das von der Firma Tedesco Corporation hergestellt wird; dieses System verwendet zwar eine Variation der magnetischen Festhaltetechnik, doch es hat immer noch den Nachteil, daß es auf Gasblasen reagiert, da seine Detektionseinrichtung auch für Veränderungen der Dielektrizitätskonstante in dem Hintegrundmedium des strömenden Fluids empfindlich ist. Zur Überwindung dieses Problems ist ein neues Luftblasen-Separatorsystem von der Tedesco Corporation (unter dem Warennamen oder Warenzeichen Lubriclone vermarktet) entwickelt worden, wie es in einem Artikel von F. DiPasquale mit dem Titel "Field Experience with Quantitative Debris Monitoring" (SAE-Dokument Nr. 871736, 5.-8. Oktober 1987) beschrieben ist, um Luftblasen aus dem Fluid zu entfernen, das zu dem quantitativen Fragmentmonitor des vorstehend beschriebenen Typs strömt. Die Komplexität, unverhältnismäßige Größe, die hohen Kosten und der niedrige Wirkungsgrad einer solchen Lösung überwiegen jedoch ihre Vorteile ganz deutlich.
Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Sonde und einer Anordnung für ein induktives Fragmentdetektions- und/- oder Überwachungssystem, das die Nachteile der früher vorgeschlagenen Systeme sowohl des magnetischen als auch die induktiven Typs vermeidet.
Dieses Ziel wird erreicht durch eine Sonde, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist, sowie eine Anordnung, wie sie im Anspruch 3 angegeben ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Sonde und der Anordnung der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Sonde und eine Anordnung für ein induktives Teilchendetektions- System, das für Temperaturänderungen, für Änderungen bei den dielektrischen Eigenschaften des strömenden Mediums und für Vibrationen des gesamten Systems unempfindlich ist.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung eine Sonde und eine Anordnung für ein induktives Teilchendetektions-System der in Rede stehenden Art in einer derartigen Weise, daß sich auf der Grundlage eines einzelnen Teilchens sowohl die Größe als auch der magnetische oder nicht-magnetische Charakter von in einem Fluid mitgeführten, metallischen Fragmentteilchen bestimmen läßt.
Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sonde und eine Anordnung für ein induktives Teilchendetektions-System der vorstehend genannten Art, das nicht in das Strömungssystem eindringt und somit keinen zusätzlichen Strömungswiderstand verursacht.
Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung eine Sonde und eine Anordnung für ein induktives Fragmentteilchen-Detektionssystem, das für naturgemäß auftretende Verschleiß-Fragmentteilchen im Submikron-Bereich unempfindlich ist.
Zusätzlich dazu schafft die vorliegende Erfindung eine Sonde und eine Anordnung für eine induktive Fragmentüberwachungs- und/oder Detektionssystemanordnung des vorstehend beschriebenen Typs, die eine relativ einfache Konstruktion aufweist, kostengünstig herstellbar und einfach im Gebrauch ist, und dennoch zuverlässig arbeitet.

Offenbarung der Erfindung

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen ausführlicher beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer Anordnung der vorliegenden Erfindung zum Detektieren des Vorhandenseins und der Art von metallischen Teilchen in einem strömenden Fluid;
Figur 2 eine graphische Ansicht unter Darstellung des Ansprechens der Anordnung der Figur 1 auf verschiedene metallische und nichtmetallische Einschlüsse, die in dem diese durchströmenden Fluid geführt werden; und
Figur 3 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Schaltung der vorliegenden Erfindung, die zum Bestimmen der Art eines jeglichen mitgeführten metallischen Teilchens aus dem Ansprechen der Anordnung der Figur 1 augelegt ist.

Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung

Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei mit Figur 1 derselben begonnen wird, ist zu erkennen, daß das Bezugszeichen 10 zur Bezeichnung eines rohrförmigen Sondengehäuses oder Rohrabschnitts verwendet worden ist. Der Rohrabschnitt 10, der aus einem nicht-leitenden einstückigen Material mit magnetischer Permeabilität gebildet ist, begrenzt eine Durchführung 11, die von einem Fluid durchströmt wird, das auf das Vorhandensein verschiedener Einschlüsse, wie magnetischer und nicht-magnetischer metallischer Teilchen, untersucht werden soll.
Ein Sondenelement 12 aus einem elektrisch äußerst leitfähigen Material, wie zum Beispiel Kupfer, ist derart angeordnet, daß es relativ zu der Sonde 10 stationär ist und die Durchführung 11 umfangsmäßig umschließt. Das Sondenelement 12 kann zum Beispiel in den Rohrabschnitt 10 eingebettet sein oder in diesen eingegossen sein oder um diesen herum angeordnet sein. Das Sondenelement 12 ist durch eine Einwindungs-Spule gebildet und besitzt jeweilige Randbereiche 13 und 14, die miteinander einen Spalt 15 begrenzen. Das Sondenelement 12 sollte ein Verhältnis von axialer Länge zum Durchmesser aufweisen, das größer als 1 ist. Somit kann die axiale Länge der Sonde 12 zum Beispiel 1-1/8" betragen und ihr Durchmesser kann ca. 0,71" betragen, und sie kann aus 3 mil dickem Kupferflachmaterial hergestellt sein. 1" = 1 inch = 2,54 cm und 1 mil = 10&supmin;³ inch. Es versteht sich jedoch, daß die vorstehend genannten Abmessungen, obwohl sie für eine spezielle Konstruktion der Detektionsanordnung der vorliegenden Erfindung sorgfältig ausgewählt worden sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können, solange die geänderten Abmessungen die nachfolgend erörterten Betriebskriterien erfüllen.
Bei der in Figur 1 dargestellten Sondenelementkonstruktion überlappen die Randbereiche 13 und 14 einander, und eine Kondensatoranordnung 16 ist in dem Spalt 15 angeordnet, der sich zwischen den Überlappungsbereichen der Randbereiche 13 und 14 befindet. Die Kondensatoranordnung 16 kann lediglich eine Schicht oder Platte aus dielektrischem Material beinhalten, wobei in diesem Fall die Überlappungsbereiche der Randbereiche 13 und 14 jeweilige Kondensatorplatten bilden. Jedoch ist es häufiger so, daß die Oberflächen der Überlappungsbereiche der Randbereiche 13 und 14 zur Schaffung der erforderlichen Kapazität nicht ausreichend sind. In einem solchen Fall kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Kondensatoranordnung 16 durch eine einzige mehrschichtige Kondensatorvorrichtung, oder vorzugsweise durch eine Anzahl solcher mehrschichtigen Vorrichtungen, gebildet sein, die in vorbestimmten, wie zum Beispiel im wesentlichen identischen, Intervallen entlang des Spalts 15 zwischen den Überlappungsbereichen der Randbereiche 13 und 14 des Sondenelements 12 verteilt sind. Wie dem auch sei, befindet sich die Kondensatoranordnung 16 an dem Spalt 15 und ist von der Durchführung 11 isoliert.
Wie außerdem in Figur 1 der Zeichnungen zu sehen ist, besitzen die Randbereiche 13 und 14 damit verbundene, jeweilige elektrische Zuleitungen 17 und 18. Die elektrischen Zuleitungen 17 und 18 dienen zum Zuführen von elektrischem Wechselstrom zu den Randbereichen 13 und 14. Wenn dies erfolgt, bildet das Sondenelement 12 einen parallelen Resonanzkreis mit der Kondensatoranordnung 16.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die Kapazität der Kondensatoranordnung 16 einen relativ hohen Wert. Der Wert dieser Kapazität ist in bezug auf die Induktivität des Sondenelements 12 derart gewählt, daß ein Verhältnis von Induktivität zu Kapazität in der Größenordnung von 1:4 oder sogar weniger erreicht wird. Das Sondenelement 12 und die Kondensatoranordnung 15 bilden einen Resonator, der bei Resonanz betrieben wird, wie dies im folgenden noch ausführlicher beschrieben wird. Die Resonanzeigenschaften dieses Resonators werden von den elektromagnetischen Eigenschaften von Einschlüssen beeinflußt, die in der Durchführung 11 vorhanden sind.
Aufgrund der länglichen Einwindungs-Spulenkonfiguration des Sondenelements 12 und der Lage der Kondensatoranordnung 16 an dem Spalt 15, d.h. körperlich so nahe wie möglich bei den Randbereichen 13 und 14, besitzt dieser Resonanzkreis einen hohen Q-Faktor bzw. Gütefaktor. Es versteht sich, daß beim Ändern der Abmessungen des Sondenelements 12 (und/oder der Kapazität der Kondensatoranordnung 16) zu berücksichtigende wichtige Kriterien die Erhaltung dieses hohen Q- Faktors, die Erhaltung der Gleichmäßigkeit des magnetischen Felds in dem zentralen Sondendurchführungsbereich sowie die Aufrechterhaltung eines niedrigen Verhältnisses von Induktivität zu Kapazität beinhalten.
Es ergeben sich zwei wesentliche Vorteile, wenn der durch das Sondenelement 12 und die Kondensatoranordnung 16 gebildete Resonator oder Resonanzkreis in der vorstehend beschriebenen Weise zum Detektieren von metallischen Fragmenten in Fluidströmungssystemen ausgebildet sind. Erstens besitzt der auf diese Weise erzielte Resonator einen sehr hohen Qualitätsfaktor, wobei dies bedeutet, daß die effektive elektrische Impedanz eines solchen Resonators selbst durch relativ kleine Störungen in den charakteristischen Eigenschaften des in der Durchführung 11 vorhandenen Fluids, wie sie durch mitgeführte Einschlüsse verursacht werden, stark beeinflußt wird. Diese hohe Empfindlichkeit ermöglicht die Detektion winziger metallischer Teilchen, die dann in der Durchführung 11 vorhanden sind.
Die auf diese Weise erzielte hohe Sensibilität für die elektromagnetischen Eigenschaften von Einschlüssen ist jedoch nicht ausreichend, wenn es erwünscht ist, ein vollständig funktionsfähiges und zuverlässiges System zum Detektieren von in einem Fluid mitgeführten Fragmenten zu schaffen. Wie im folgenden in Verbindung mit einem Schmiersystem mit einem rezirkuliertem flüssigen Schmiermittel, wie zum Beispiel Öl - wobei dies keine Begrenzung auf dieses spezielle Fluid bedeuten soll - erläutert wird, besteht der Grund dafür darin, daß der Inhalt einer jeglichen Passage in einem typischen Schmiersystem mit der Zeit zwischen den Extremen von im wesentlichen keinem Schmiermittel bis zu im wesentlichen des gesamten Schmiermittels bei in Betrieb befindlichem System variiert. Schmiermittel besitzen typischerweise eine Dielektrizitätskonstante in der Größenordnung von 3 relativ zu der von Luft. Das Füllen und Entleeren der Durchführung, in der die Detektion von Fragmenten stattfinden soll, verursacht somit Veränderungen in den elektromagnetischen Eigenschaften des Durchführungsinhalts, nämlich der Dielektrizitätskonstante des Inhalts der Durchführung und somit des elektrischen Verschiebungsfelds der Durchführung, indem sie das Verhalten einer jeglichen umgebenden Spule oder Resonators beeinflussen. Bei den induktiven Fragment-Detektionsanordnungen des Standes der Technik, die in der vorstehend erläuterten Weise herkömmliche Mehrwindungs-Spulenkonfigurationen verwenden, erzeugt diese Art von Fluidpegelschwankung Spulen- oder Resonator-Leistungsänderungen, die in inhärenter Weise zu falschen Angaben des Vorhandenseins von Partikeln bzw. Fragmenten führen. Im Unterschied dazu führt die Verwendung einer hohen feststehenden und isolierten Kapazität bei der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Anordnung zu dem zweiten der vorstehend genannten beiden Vorteile, nämlich daß das charakteristische Verhalten des Resonators durch diese Veränderungen bei dem in der Durchführung 11 vorhandenen elektrischen Verschiebungsfeld nur unwesentlich beeinflußt wird. Die Reduzierung dieses Effekts bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung hat eine derartige Größe, daß eine ferromagnetische Kugel mit einem Durchmesser von 0,007", die durch die Durchführung 11 mit einem Innendurchmesser von 0,75" hindurchgeführt wird, ein Signal erzeugt, dessen Größe das Dreifache eines Rauschsignals beträgt, das durch vollständiges Entleeren und Füllen der Durchführung 11 mit einen typischen Schmiermittel erzeugt wird.
Es ist somit zu erkennen, daß die Erzielung des hohen Q-Faktors bedeutet, daß bei Alternieren des den Randbereichen 13 und 14 durch die elektrischen Zuleitungen 17 und 18 zugeführten elektrischen Stroms mit einer derartigen Frequenz, daß der Resonanzkreis bei Abwesenheit jeglicher Einschlüsse in dem in der Durchführung 11 vorhandenen Fluid bei oder nahe bei Resonanzfrequenz arbeitet, eine jegliche Veränderung bei dem charakteristischen Ansprechen des Inhalts der Durchführung 11, das zum Beispiel durch das Vorhandensein metallischer Teilchen in dem die Durchführung 11 durchströmenden Fluid verursacht wird, ein Ungleichgewicht in den Betrieb dieses Resonanzkreises in einer von den elektromagnetischen Eigenschaften solcher Einschlüsse abhängigen Weise eingebracht wird. Genauer gesagt, beinflussen metallische Teilchen das durch das Sondenelement 12 erzeugte elektromagnetische Feld und somit den in dem Resonanzkreis fließenden elektrischen Strom in unterschiedlicher Weise sowie in viel größerem Ausmaß als dielektrische Teilchen oder andere dielektrische Einschlüsse, und nicht-ferromagnetische metallische Teilchen beeinflussen das elektromagnetische Feld anders als ferromagnetische metallische Teilchen, wodurch sich in jedem Fall eine andere Phasenverschiebung ergibt, während die Größe der Veränderung im großen und ganzen von der Größe des jeweiligen Teilchens oder Einschlusses abhängt. Die längliche Einwindungs-Spulenkonfiguration des Sondenelements 12 gekoppelt mit dem bei dem Resonanzkreis verwendeten niedrigen Verhältnis von Induktivität zu Kapazität führt jedoch gleichzeitig zu einer Situation, in der das elektrische Verschiebungsfeld in dem Sondenelement 12 gegenüber dem elektrischen Feld, das in dem isolierten, feststehenden Kondensatorbereich vorhanden ist, so niedrig wie möglich ist, so daß Luftblasen, die in Schmiermitteln häufig auftreten, den Betrieb des vorstehend genannten Resonanzkreises, wenn überhaupt, nur in unwesentlichem Ausmaß beinflussen.
Das Phasenverschiebungs-Ansprechen des gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Resonanzkreises auf Veränderungen bei den elektromagnetischen Eigenschaften des Inhalts der Durchführung 11 ist in Figur 2 der Zeichnungen schematisch dargestellt, wobei der Ausgangspunkt O diejenigen Bedingungen darstellt, die man antrifft, wenn die Durchführung 11 mit Schmieröl ohne jegliche Einschlüsse gefüllt ist. Wenn sich die Dielektrizitätskonstante des in der Durchführung 11 vorhandenen oder diese durchströmenden Fluids ändert, was zum Beispiel durch Austauschen des ursprünglichen dielektrischen Fluids durch ein anderes dielektrisches Fluid auftreten kann, ändern sich sowohl der relative spezifische Widerstand (R/R) und die relative Impedanz (L/L) des gesamten Resonanzkreises (der das in der Durchführung 11 vorhandene Fluid zusätzlich zu dem vorstehend genannten eigentlichen Resonanzkreis beinhaltet, der durch das Sondenelement 12 und die Kondensatoranordnung 16 gebildet ist) im allgemeinen auf dasselbe relativ kleine Ausmaß. Dies ist in Figur 1 durch den Punkt A dargestellt, der sich auf einer geraden Linie D befindet, wobei die Distanz OA das Szenarium im schlimmsten Fall darstellt, in dem das Schmieröl vollständig durch Luft ersetzt ist. Es ist zu sehen, daß die vorstehend genannte Distanz relativ klein ist. Diese Distanz wäre bei einem induktiven Fragment-Detektionssystem, das eine herkömmliche Mehrwindungs-Spule verwendet, jedoch viel größer.
Wenn ein ferromagnetisches Teilchen in die innere Durchführung 11 eintritt, die von dem Sondenelement 12 umgeben ist, ändern sich sowohl die relative Impedanz als auch der relative spezifische Widerstand in Abhängigkeit von der Größe des Teilchens, so daß sie auf einer gekrümmten Linie F liegen, die dann gilt, wenn das ferromagnetische Teilchen im wesentlichen kugelförmig ist. Zum Beispiel kann der Punkt B auf der Kurve F erreicht werden, wenn das kugelförmige ferromagnetische Teilchen einen Durchmesser von ca. 7 mil aufweist, wobei die Distanz auf der Kurve F von dem Punkt O für kleinere kugelförmige ferromagnetische Teilchen geringer und für größere kugelförmige ferromagnetische Teilchen größer ist. Für andere Formen der ferromagnetischen Teilchen gelten andere Kurven ähnlich der Kurve F, die mit dieser eine Familie bilden, doch all diese Kurven befinden sich stehts in dem ersten Quadranten der in Figur 2 gezeigten graphischen Darstellung. Es ist somit zu erkennen, daß die in dem ersten Quadranten befindlichen Werte die ferromagnetische Eigenschaft des jeweiligen Teilchens aufzeigen und daß das Ausmaß der Abweichung von dem Punkt O die Größe des jeweiligen ferromagnetischen Teilchens aufzeigt.
Wenn das in die innere Durchführung 11 des Sondenelements 12 eintretende Teilchen im Gegensatz dazu metallisch aber nicht ferromagnetisch ist, verändert sich der relative spezifische Widerstand immer noch im positiven Sinn, doch die relative Impedanz ändert sich im negativen Sinn, und zwar gemäß der repräsentativen Kurve N einer Kurvenfamilie ähnlich der vorstehend genannten, wobei sich alle Kurven dieser Familie dieses Mal stets in dem vierten Quadranten der graphischen Darstellung der Figur 2 befinden und die Distanz der jeweiligen Kurve, wie zum Beispiel N, wiederum die Größe des jeweiligen metallischen, nicht-ferromagnetischen Teilchens anzeigt. Wenn dann bestimmt worden ist, daß der Wert im vierten Quadranten liegt, muß das Teilchen somit metallisch und nicht-ferromagnetisch sein, wobei die Distanz von dem Ausgangspunkt O die Größe eines solchen Teilchens angibt.
Eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Schaltung zum Sammeln und Auswerten der vorstehenden Information ist in Figur 3 der Zeichnungen angegeben, wobei dieselben Bezugszeichen wie zuvor zur Bezeichnung entsprechender Teile (d.h. ihrer elektrischen Äquivalente) verwendet worden sind. Die Leitung 18 von dem Resonanzkreis 12 und 16 ist geerdet dargestellt, während die Leitung 17 mit einem Ende einer Transformatorwicklung 19 eines Antriebs- und Aufnahme-Transformators 20 verbunden ist. Der Transformator 20 beinhaltet außerdem eine weitere Transformatorwicklung 21, deren eines Ende geerdet ist, während ihrem anderen Ende elektrischer Wechselstrom von einem spannungsgesteuerten Oszialltor (VCO) 22 zugeführt wird. Das von der anderen Transformatorwicklung 21 erzeugte alternierende elektromagnetische Feld induziert einen entsprechend alternierenden elektrischen Strom in der einen Transformatorwicklung 19, und dieser letztere elektrische Strom treibt den Resonanzkreis 12 und 16. Die Frequenz des von dem Oszillator VCO abgegebenen elektrischen Wechselstroms ist derart, daß der Resonanzkreis 12 und 16 bei oder nahe bei der Resonanzfrequenz arbeitet.
Der elektrische Wechselstrom wird außerdem direkt einem Eingang eines ersten Mischers 23 und durch einen 90º-Phasenverschieber 24 einem Eingang eines zweiten Mischers 25 zugeführt. Eine Leitung 26 führt einen elektrischen Wechselstrom, der von der einen Spule 19 abgeleitet ist und somit den die eine Spule 19 durchfließenden und daher in den Resonanzkreis 12 und 16 hinein und aus diesem herausfließenden elektrischen Wechselstrom darstellt, einem Vorverstärker 27 zu, von wo der verstärkte elektrische Strom einem weiteren Eingang des ersten Mischers 23 sowie einem weiteren Eingang des zweiten Mischers 25 zugeführt wird, wo die jeweiligen ankommenden elektrischen Wechselströme miteinander gemischt werden, mit dem Ergebnis, daß jeweilige Fehlersignale mit Phasenübereinstimmung und mit 90º-Phasenverschiebung, die die Differenz zwischen der Ausgangsfrequenz des VCO 22 und der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises 12 und 16 wiedergeben, an den jeweiligen Ausgängen 28 und 29 der Mischer 23 und 25 erscheinen. Diese Fehlersignale werden dann durch jeweilige Tiefpaßfilter 30 und 31 gefiltert, um dadurch jeweilige Widerstands-Fehlersignale (Phasenübereinstimmung) und Reaktions-Fehlersignale (90º-Phasenverschiebung) zu erhalten.
Das Reaktions-Fehlersignal wird einem Reaktions- Fehlerverstärker 32 zugeführt, der dieses Reaktions-Fehlersignal verstärkt, und dieses verstärkte Reaktions-Fehlersignal wird dann einem Eingang des VCO 22 zugeführt, der seine Betriebsfrequenz (Ausgangsfrequenz) in Abhängigkeit von der Größe des verstärkten Reaktions-Fehlersignals verändert. In ähnlicher Weise wird das Widerstands-Fehlersignal einem Eingang eines Widerstands-Fehlerverstärkers 33 zugeführt, der dieses Widerstands-Fehlersignal verstärkt, und dieses verstärkte Widerstandsfehlersignal wird dann einem Eingang eines spannungsgesteuerten Widerstands (VCR) 34 zugeführt, der zwischen dem anderen Ende der einen Transformatorwicklung 19 und Masse angeordnet ist und dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Größe des verstärkten Widerstands-Fehlersignals ändert. Der Widerstands- und der Reaktions-Fehlerverstärker 33 und 32 sind derart ausgebildet, daß sie mit relativ hohen Zeitkonstanten arbeiten, so daß sich der Widerstand des VCR 34 und die Frequenz des VCO 22 ansprechend auf relativ langfristige Änderungen, insbesondere solchen aufgrund von Temperaturschwankungen, der Resonanzeigenschaften des Resonanzkreises und/oder der charakteristischen Eigenschaften des Inhalts der Durchführung 11, allmählich ändern. Kurzzeitige Änderungen bei solchen charakteristischen Eigenschaften, wie sie zum Beispiel durch das Hindurchtreten einzelner metallischer Teilchen durch das Innere des Sondenelements 12 verursacht werden, haben dagegen praktisch keinerlei Einfluß auf die Leistung des VCO 22 und des VCR 34.
Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter 30 und 31 werden außerdem einer Auswerteschaltung 35 zugeführt, die zum Auswerten der Reaktions- und Widerstands-Fehlersignale ausgebildet ist, um daraus die Art und die Größe eines jeglichen dann in der Durchführung 11 vorhandenen metallischen Teilchens zu bestimmen. Eine recht einfache exemplarische Ausführung der Auswerteschaltung 35 ist in Figur 3 der Zeichnungen dargestellt, doch es versteht sich, daß die Auswerteschaltung 35 auch andere Konfigurationen in Abhängigkeit von den Bedürfnissen oder den Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit aufweisen kann. Die dargestellte Ausführung der Auswerteschaltung 35 beinhaltet einen Spannungsteiler 36 und mehrere Komparatoren 37a bis 37n (wobei es sich bei n um irgendeine beliebig gewählte ganze Zahl handelt), deren jeder zwei Eingänge aufweist, von denen der eine mit einem zugehörigen Abschnitt des Spannungsteilers 36 verbunden ist, während der andere Eingang mit dem gefilterten Widerstands-Fehlersignal beaufschlagt wird, das an dem Ausgang des Tiefpaßfilters 30 erscheint. Somit vergleichen die Komparatoren 37a bis 37n die Spannung des gefilterten Widerstands-Fehlersignals mit verschiedenen Bezugsspannungspegeln, die von dem Spannungsteiler 36 abgeleitet sind, und derjenige oder diejenigen Komparatoren 37a bis 37n, bei dem bzw. denen die Spannung des gefilterten Widerstands- Fehlersignals die jeweilige Bezugsspannung übersteigt, gibt ein Ausgangssignal bzw. geben jeweilige Ausgangssignale ab, das bzw. die dann einer Treiberschaltung 38 einer beliebigen bekannten Konstruktion zugeführt werden, die eine Anzeige 39 ansteuert. Außerdem wird das an dem Ausgang des Tiefpaßfilters 32 erscheinende, gefilterte Reaktions-Fehlersignal ebenfalls der Treiberschaltung 38 zugeführt und zum entsprechenden Ansteuern der Anzeige 39 verwendet.
Es versteht sich, daß bei der in Figur 3 dargestellten Konstruktion der Auswerteschaltung 35 die Treiberschaltung 38 und die Anzeige 39 in irgendeiner allgemein bekannten Weise ausgebildet sein können, um eine numerische Anzeige des Werts des Widerstands-Fehlersignals zu schaffen, der in der unter Bezugnahme auf Figur 2 erkennbaren Weise die Größe des jeweiligen metallischen Teilchens anzeigt und ob ein solches Teilchen ferromagnetisch oder nicht-ferromagnetisch ist, sowie eine einfache Anzeige, wie zum Beispiel Ein/Aus, des Vorzeichens des Reaktions-Fehlersignals zu schaffen, um ferromagnetische metallische Teilchen von nicht-ferromagnetischen metallischen Teilchen zu unterscheiden. Es ist jedoch auch zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung auch die Schaffung anderer Konstruktionen der Auswerteschaltung 35 und/oder der Anzeige 36 ins Auge faßt, die gründlichere und/oder genauere Ergebnisse schaffen. So sind zum Beispiel die Reaktions- und Widerstands-Fehlersignale von den Ausgängen der Filter 30 und 32 einem Oszillographen für eine Aufzeichnung zugeführt worden, und die auf diese Weise aufgezeichneten Verläufe der Reaktions- und Widerstands-Fehlersignale sind miteinander verglichen und ausgewertet worden, um sowohl die Größe als auch die magnetischen Eigenschaften der jeweiligen Teilchen zu bestimmen. Selbstverständlich ist auch ins Auge gefaßt, diesen Querverweisvorgang zur Bestimmung der exakten Stelle des Ansprechens auf das jeweilige Teilchen in der graphischen Darstellung der Figur 2 zu automatisieren, um gleichzeitig damit eine exaktere Bestimmung der Eigenschaften (Größe, magnetische Eigenschaften) des jeweiligen Teilchens zu erzielen.
Es ist also zu erkennen, daß die vorstehend beschriebene elektrische Treiberschaltung den aus dem Sondenelement 12 und der Kondensatoranordnung 16 bestehenden Resonator stets bei oder sehr nahe bei Resonanzfrequenz treibt. Dies verleiht dem Fragment-Detektionssystem ein äußerst hohes Ansprechen sowie ein exaktes Anzeigen von fast momentanen oder jedenfalls recht kurzzeitigen Störungen in dem Resonatorverhalten (d.h. der Resonanzfrequenz), die durch metallische Fragmentteilchen verursacht werden, die die Durchführung 11 des Sondenelements 12 durchlaufen. Andererseits ist eine automatische und kontinuierliche Kompensation der Auswirkungen allmählicher Änderungen, wie sie zum Beispiel bei Temperaturänderungen, Altern der Systemkomponenten oder dergleichen auftreten, auf die Schwingungsfrequenz des Resonators geschaffen. Eine solche kurzfristige Störungsdetektion und langfristige Veränderungskompensation ist im wesentlichen das Ergebnis der Verwendung und des Betriebs der mit Phasenübereinstimmung und Phasenverschiebung um 90º arbeitenden Detektions- und Rückkopplungsanordnung, die eine Mochfrequenz-Brückenschaltung ansprechend auf langfristige Abweichungen bei der Resonanzfrequenz und bei dem Qualitätsfaktor Q des Resonators automatisch auf Null bringt und eine mit hoher Sensitivität erfolgende Detektion von vorübergehenden Änderungen schafft, die durch den Durchtritt metallischer Fragmentteilchen durch die Durchführung 11 verursacht werden. Mit einer tatsächlichen Ausführung des vorstehend beschriebenen Detektionssystems durchgeführte Experimente haben gezeigt, daß ein solches System eine zuverlässige Temperaturkompensation und eine ausgezeichnete Detektions-Empfindlichkeit über einen Temperaturbereich schafft (wobei tatsächlich der Bereich zwischen 15 und 120º C getestet worden ist). Der Ausgang dieses Detektionssystems oder dieser Detektionsanordnung enthält ausreichend Information in Echtzeit zum Detektieren metallischer Teilchen, zum Unterscheiden zwischen ferromagnetischen und nicht-ferromagnetischen Partikeln sowie zum wenigstens groben Bestimmen der Größen der metallischen Fragmentteilchen.
Die vorliegende Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf eine spezielle Konstruktion einer Detektionsanordnung für metallische Teilchen dargestellt und beschrieben worden, doch es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf dieses spezielle Beispiel beschränkt ist; der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist vielmehr ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche zu bestimmen.

Claims

1. Sonde zur Verwendung beim Detektieren einzelner metallischer Teilchen, die in einem in einer länglichen Durchführung (11) kontinuierlich strömenden Fluid mitgeführt werden, mit einer die Durchführung umschließenden induktiven Spule (12)

dadurch gekennzeichnet,

daß die induktive Spule (12) elektrisch als elektrischer Einwindungs-Leiter (12) konfiguriert ist, dessen in Längsrichtung der Durchführung (11) betrachtete Länge wenigstens so groß wie der Durchmesser des Leiters (12) ist und der einen Spalt (15) aufweist, der sich über die gesamte Länge des Leiters erstreckt und zwei in Längsrichtung des Leiters (12) verlaufende Bereiche (13, 14) physisch voneinander trennt; und

daß eine Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) direkt an dem Spalt (15) vorgesehen ist und elektrisch zwischen die genannten Bereiche (13, 14) des Leiters (12) geschaltet ist sowie von der Durchführung (11) isoliert ist.

2. Sonde nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (12) und die Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) einen Resonanzkreis bilden, dessen Verhältnis von Induktivität zu Kapazität einen Wert von höchstens 1:4 besitzt.

3. Anordnung zum Detektieren einzelner metallischer Teilchen, die in einem in einer länglichen Durchführung kontinuierlich fließenden Fluid mitgeführt werden, mit einer Sonde nach Anspruch 1 oder 2, die von einer von einer Steuereinrichtung gesteuerten Antriebseinrichtung (22) mit elektrischem Wechselstrom gespeist wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung (22) derart steuert, daß der von dieser gelieferte Wechselstrom eine Frequenz besitzt, die im wesentlichen der durch das Vorhandensein von Einschlüssen in dem die Durchführung (11) durchströmenden Fluid beeinflußten elektrischen Resonanzfrequenz des durch den elektrischen Leiter (12) und die Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) gebildeten elektrischen Resonators entspricht; und

daß eine Einrichtung (23 - 25, 30, 31, 37.... 37n) vorgesehen ist zum Bestimmen der Art wenigstens eines jeglichen dann in der Durchführung (11) vorhandenen metallischen Teilchens aufgrund von Schwankungen in dem elektrischen Wechselstrom, die den Einfluß des metallischen Teilchens auf die Resonanzeigenschaften wiederspiegeln.

4. Anordnung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die induktive Spule (12) durch ein Spaltrohr (12) gebildet ist, das sich um die Durchführung (11) herumerstreckt und zwei Randbereiche (13, 14) besitzt, die den Spalt (15) abgrenzen;

daß die Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) wenigstens zwei einander zugewandte Kondensatorflächen, die je mit einem der Randbereiche (13, 14) der Spule (12) elektrisch verbunden sind, sowie wenigstens eine zwischen den Kondensatorflächen angeordnete dielektrische Schicht (16) aufweist;

daß die Spule (12) und die Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) einen Resonanzkreis bilden, dessen Resonanzeigenschaften von jeglichem dann in der Durchführung (11) vorhandenen Einschluß in von den elektromagnetischen Eigenschaften des Einschlusses abhängiger Weise beeinflußt werden; und

daß die Bestimmungseinrichtung (23 - 25, 30, 31, 37.... 37n) die magnetischen Eigenschaften und die Größen von metallischen Einschlüssen aufgrund von Fehlersignalen (28, 29) bestimmt, die von der Steuereinrichtung abgegeben werden und den Einfluß solcher Einschlüsse auf die Resonanzfrequenz wiederspiegeln.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoreinrichtung eine Mehrzahl von längs des Spalts verteilten einzelnen Kondensatoren beinhaltet.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Kondensatoren um Chip-Kondensatoren handelt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Randbereiche (13, 14) der Sondenspule (12) zur Bildung jeweiliger Kondensatorplatten (13, 14) der Kondensatoreinrichtung (13, 14, 16) überlappen; und daß das dielektrische Element (16) zwischen den sich überlappenden Randbereichen (13, 14) angeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Randbereiche (13, 14) der Spule (12) überlappen; und daß das dielektrische Element (16) zwischen den sich überlappenden Randbereichen (13, 14) angeordnet ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (20, 22) zum Anlegen eines elektrischen Erregungs-Wechselfeldes an die Spule (12) aufweist; und daß die Bestimmungseinrichtung (23 - 25, 30, 31, 37a. . .37n) eine Einrichtung (23, 25) zum Mischen einer Wechselspannung des elektrischen Wechselstroms separat in Phasenübereinstimmung beziehungsweise mit 90º Phasenverschiebung mit einer das elektrische Erregungs-Wechselfeld darstellenden Wechselspannung aufweist, um bei Vorhandensein eines beliebigen metallischen Teilchens in der Durchführung (11) ein Widerstands-Fehlersignal (28) bzw. ein Reaktions-Fehlersignal (29) zu erhalten, sowie eine Einrichtung (35) zum Auswerten des Widerstands-Fehlersignals (28) und des Reaktions-Fehlersignals (29) aufweist, um daraus Informationen über die Größe und die agnetischen Eigenschaften eines solchen metallischen Teilchens zu erhalten.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen (20, 22) einen spannungsgesteuerten Oszillator (22) mit einem Steuereingang aufweist; und daß weiterhin eine Reaktionsfehler-Rückkopplungseinrichtung (24, 25, 31, 32) vorhanden ist zum Führen des Reaktions-Fehlersignals (29) auf den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators (22) zum Steuern von dessen Frequenz in der Frequenz des Resonanzkreises (12, 16) folgender Weise.

11. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Widerstand (34), der in dem Kreis mit der Sonde (12, 13, 16) angeordnet ist und einen Steuereingang aufweist, sowie durch eine Widerstandsfehler- Rückkopplungseinrichtung (26, 27, 23, 30, 33) zum Führen des Widerstands-Fehlersignals (28) auf den Steuereingang des spannungsgesteuerten Widerstands (34) zum Entgegenwirken von Veränderungen des effektiven Widerstands des Resonanzkreises (12, 16).