DE69014521T2

DE69014521T2 - Verfahren und vorrichtung mit permanentmagneten zum markieren, orten, verfolgen und identifizieren von verborgenen objekten wie vergrabenen lichtwellenleitern.

Info

Publication number: DE69014521T2
Application number: DE69014521T
Authority: DE
Inventors: Bradley Osman; John Rippingale; Erik Schonstedt; Charles Upton
Original assignee: Schonstedt Instrument Co LLC
Current assignee: Schonstedt Instrument Co LLC
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1990-02-07
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: AU624238B2; US5006806A; CA2028152C; JPH03504646A; ATE114825T1; EP0419637A4; EP0419637A1; HU903558D0; HU210084B; CA2028152A1; BR9005773A; HUT57911A; AU5434490A; WO1990010879A1; ES2024748A6; JP2690192B2; EP0419637B1; NZ232486A; KR920700407A; KR930007321B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, bei denen Permanentmagneten eingesetzt werden, um verborgene Gegenstände zu markieren, so daß die Gegenstände geortet, verfolgt und erkannt werden können. Die Erfindung betrifft insbesondere eingegrabene Lichtleitkabel und andere eingegrabene nichtleitende Gegenstände, wie beispielsweise Kabelrohre, Leitungen oder Rohre, die durch Versorgungseinrichtungen genutzt werden. Die Erfindung wird lediglich zur Veranschaulichung im Einsatz bei Kabelrohren für Lichtleitkabel beschrieben.
Viele der Lichtleitkabel, die gegenwärtig in der Erde eingegraben werden, sind vollkommen nichtleitend. Auch das Verstärkungselement ist nichtmetallisch. Leiter, die zum Suchen eines eingegrabenen Kabels eingesetzt werden könnten, werden weggelassen, um zu verhindern, daß Blitze an den Leitern entlanglaufen und das Kabel beschädigen. Das Nichtvorhandensein von Leitern führt zu Problemen, wenn es erforderlich wird, ein eingegrabenes Kabel zu orten, da für Beilauffäden von Kabeln (cable tracers) ein Leiter erforderlich ist, der ein Suchsignal trägt.
In jüngster Zeit ist vorgeschlagen worden, ein Lichtleitkabei mit Permanentmagneten zu sehen, indem die Magneten an einem Beilaufband (tracer tape) angebracht werden, das separat neben dem Kabel eingegraben wird, um die Ortung und Verfolgung von Kabeln zu erleichtern. Dieses Verfahren weist jedoch verschiedene Nachteile auf, zu denen die Möglichkeit gehört, daß das Beilaufband nicht ordnungsgemäß angebracht und somit nicht erfaßt wird, der begrenzte Abstand, in dem das Band erfaßt werden kann, und die Unmöglichkeit, das schwache Magnetfeld der Magneten von Magnetfeldern zu unterscheiden, die beispielsweise zu Eisenrohren gehören, die im gleichen Gebiet eingegraben sein können.
JP 60-82881, auf dem die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 21 beruhen, offenbart eine unterirdische Rohrleitung, die aus mit Ferrit gemischtem Kunstharz bestehen und mit einer Magnetisiereinrichtung (magnetizer) magnetisiert wird. Die Lage der Rohrleitung kann ermittelt werden, indem das von der magnetisierten Rohrleitung ausgehende magnetische Feld erfaßt wird.
Dieses Verfahren nach dem Stand der Technik kann nicht eingesetzt werden, um unterschiedliche eingegrabene Gegenstände zu identifizieren.
EP-A-0 011 536 offenbart eine Warnvorrichtung, die aus einem Kunststoffgitter besteht, das über einen eingegrabenen länglichen Gegenstand gelegt wird. Um die Erfassung des Gegenstandes zu ermöglichen, wird dem Kunststoff ein Magnetpulver beigesetzt. Das Magnetpulver ist so magnetisiert, daß es ein einheitliches und konstantes Magnetfeld über die gesamte Länge des Gitters erzeugt.
Gemäß EP-A-0 011 536 kann die Stärke des Magnetfeldes innerhalb bestimmter Grenzen verändert werden, indem der in dem Kunststoff enthaltene Anteil an Magnetmaterial verändert wird. Das Magnetfeld ist jedoch für einen bestimmten Gegenstand nach wie vor gleichmäßig und konstant, und die Stärke unterscheidet sich nur bei unterschiedlichen Objekten. Da die Stärke des Magnetfeldes mit dem Abstand abnimmt, und da somit zwei Gegenstände, die in unterschiedlichen Tiefen eingegraben sind, und unterschiedliche Anteile an Magnetmaterialien enthalten, am Boden die gleiche magnetische Feldstärke erzeugen können, kann dieses Verfahren nur in den Fällen zur Identifizierung eingesetzt werden, in denen die Tiefen der unterschiedlichen Gegenstände bekannt sind.
Andere Beispiele und Verfahren sowie Vorrichtungen zum Erfassen von eingegrabenen länglichen Gegenständen sind in US- A-3 568 626, US-A-2 854 840, US-Re.30 393, JP-A-1-54 280 sowie DE-A-3 106 661 offenbart. Keines dieses Verfahren bzw. keine dieser Vorrichtungen ermöglicht die Erkennung von unterschiedlichen eingegrabenen Gegenständen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft ein neues Verfahren sowie eine neue Vorrichtung zum Kennzeichnen, Orten, Verfolgen und Identifizieren verborgener Gegenstände, wie beispielsweise eingegrabener, nichtleitender Kabel (z.B. Lichtleitkabel) und nichtleitender Rohre, Röhren, und Kabelrohre und Leitungen. Das Verfahren und die Vorrichtung weisen die in Anspruch 1 bzw. 21 aufgeführten Merkmale auf.
Gemäß einem der allgemeinen Aspekte der Erfindung wird eine längliche Permanentvorrichtung auf einem länglichen verborgenen Gegenstand angebracht, der aufgefunden werden soll, wobei sich die Länge der Vorrichtung über die Länge des Gegenstandes erstreckt. Die Vorrichtung besteht aus einem magnetischem Material, das in dem Gegenstand verteilt ist. Das magnetische Material ist quer zu dem Gegenstand magnetisiert, so daß eine Magnetachse quer zur Länge des Gegenstandes geschaffen wird und ein Magnetfeld geschaffen wird, das über die Länge des Gegenstandes auf vorgegebene Weise schwankt. Der verborgene Gegenstand wird aufgefunden, indem die Schwankungen des Magnetfeldes erfaßt werden, dessen Stärke sich als Quadrat des Abstandes von der Vorrichtung in einer Richtung quer zur Länge des Gegenstandes erheblich verringern kann. Die längliche Permanentmagnetvorrichtung kann ein Band umfassen, dessen Breitenabmessung erheblich größer ist als seine Dickenabmessung, wobei das Band in der Richtung seiner Breite magnetisiert ist. Der Streifen kann zu einer Wendel geformt sein. Bei einer derartigen Vorrichtung ändert sich die Ausrichtung der Magnetachse an unterschiedlichen Stellen über die Länge des Gegenstandes, so daß eine Magnetfeldzeichnung entsteht, die den Gegenstand kennzeichnet.
Des weiteren kann die Vorrichtung ein Magnetfeld mit einer vorgegebenen Magnetfeldzeichnung einschließlich einer Reihe von Spitzen und Tälern an Punkten entlang einer Linie erzeugen, die im wesentlichen parallel zur Länge des Gegenstandes ist. Der Magnetfelddetektor kann an der Linie entlang bewegt werden, und erzeugt dann einen Ausgang aus dem Detektor, der den Spitzen und Tälern entspricht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen weitergehend beschrieben, die bevorzugte (beste) Ausführungen der Erfindung darstellen, wobei:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht ist, die ein einer ersten Ausführung der Erfindung zugrundeliegendes Prinzip veranschaulicht;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht ist, die ein Einsatzgebiet der Erfindung, d.h. das Orten und Verfolgen eines Lichtleitkabels darstellt;
Fig. 3A und 3B schematische Teilperspektivansichten sind, die konstruktive Abwandlungen der ersten Ausführung darstellen, während Fig. 3C und 3D entsprechende Seitenansichten sind;
Fig. 4 ein Diagramm ist, das eine Magnetfeldzeichnung darstellt, die entsprechend der ersten Ausführung der Erfindung erzeugt wird;
Fig. 5-9 schematische Teilperspektivansichten sind, die weitere konstruktive Abwandlungen der ersten Ausführung darstellen.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungen

Bevor die Erfindung ausführlich beschrieben wird, werden einige Aspekte von Permanentmagneten erläutert.
Ein herkömmlicher Stabmagnet weist ein Magnetfeld auf, das in der Nähe seiner Pole am stärksten ist. Wenn der Magnet so ausgerichtet ist, daß seine Längsachse (Magnetachse) beispielsweise vertikal ist, spricht eine Magnetfeldvektor- Meßeinrichtung an, wenn die Meßachse der Vorrichtung vertikal über dem Magneten ausgerichtet ist. Wenn der Magnet dann um 90º gedreht wird, so daß seine Längsachse in der Horizontalen liegt, fällt die Reaktion im wesentlichen auf Null, da der magnetische Vektor senkrecht zur Meßachse der Meßeinrichtung liegt. Wenn der Magnet erneut um 90º gedreht wird, so daß er gegenüber seiner Ausgangsstellung uingekehrt ist, erzeugt die Meßeinrichtung eine Reaktion, deren Polarität gegenüber der anfänglichen Reaktion umgekehrt ist. Das weitere Drehen des Magneten um 90º erzeugt erneut eine Reaktion von Null. Wenn schließlich der Magnet erneut um 90º gedreht wird, befindet sich der Magnet in seiner Ausgangsstellung und erzeugt die anfängliche Reaktion der Meßeinrichtung.
Es ist bekannt, daß, je länger der Magnet bei einer bestimmten Polstärke ist, desto größer das Feld ist, das durch die Meßeinrichtung erfaßt wird, und es ist, wie bereits angemerkt, bekannt, daß das stärkste Feld beim Ende der Magneten liegt. Jedoch ist die gemessene magnetische Feldstärke eines Stabmagneten, mit Ausnahme der hierin erläuterten Fälle eine umgekehrte kubische Funktion des Abstandes zum Magneten, d.h., sie nimmt mit der dritten Potenz des Abstandes zum Magneten ab, so daß die Verdoppelung des Abstandes eine achtfache Verringerung des Feldes bewirkt (siehe Ferromagnetism von Bozorth, Van Nostrand Company, Kap. 19, Seite 838). Daher ist, auch wenn die Meßachse der Meßvorrichtung mit der Länge des Magneten fluchtend ist, und wenn der Magnet so lang gemacht wird, wie dies innerhalb praktischer Grenzen möglich ist, der Abstand, in dem der Magnet zuverlässig durch eine praktische Magnetfeldmeßvorrichtung erfaßt werden kann, recht beschränkt.
Gemäß einem ersten Aspekt einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist mit einem zu erfassenden verborgenen Gegenstand eine Permanentmagnet-Erkennungseinrichtung mit einem Magnetfeld verbunden, das als Quadrat des Abstandes von der Vorrichtung und nicht als dritte Potenz des Abstandes abnimmt, wie dies normalerweise der Fall ist. Um den Erfassungsbereich auf ein Maximum zu vergrößern, kann die Erkennungseinrichtung so aufgebaut und angeordnet sein, daß sie eine erhebliche vertikale Komponente des Magnetfeldes zur Erfassung durch einen Magnetfelddetektor erzeugt, der stark auf diese Komponente anspricht. Die Erkennungseinrichtung ist vorzugsweise ein länglicher Streifen, der in Richtung seiner Breite magnetisiert ist (senkrecht zu seiner Dicke), und so eine Magnetachse in der Richtung der Breite bildet. Durch diesen Aufbau ist das erfaßte Magnetfeld, wenn die Breite des Streifens vertikal gehalten wird, im wesentlichen die Summe der Magnetfelder einer unendlichen Reihe von Stabmagneten. Die Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem Abstand zu dem Band wird dann durch eine Regel des umgekehrten Quadrates (inverse square law) bestimmt, so daß eine Verdoppelung des Abstandes zu einer vierfachen Verringerung des Feldes statt zu einer achtfachen Verringerung führt, wie dies bei einem einzelnen Stabmagneten der Fall ist.
Es gibt nur wenige Fälle nach dem Stand der Technik, bei denen die Beziehung zwischen dem Magnetfeld eines Permanentmagneten und dem Abstand zu dem Magneten durch eine Regel des umgekehrten Quadrates bestimmt wird. Wenn beispielsweise das Magnetfeld in der Nähe eines Pols eines sehr langen Stabmagneten an einer Stelle gemessen wird, die so weit vom gegenüberliegenden Pol entfernt ist, daß der Einfluß vom gegenüberliegenden Pol vernachlässigt werden kann, gilt eine Regel des umgekehrten Quadrates. Derartige Fälle sind jedoch von geringer Relevanz für den Einsatz von Permanentmagneten beim Orten, Verfolgen und Erkennen von eingegrabenen länglichen Gegenständen, wie beispielsweise Kabelrohren oder Rohren, die im allgemeinen horizontal verlaufen. Verfahren nach dem Stand der Technik zum magnetischen Markieren derartiger Gegenstände, um sie orten und verfolgen zu können, sind nicht in der Lage gewesen, die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, zu denen bei der ersten Ausführung eine Beziehung zwischen dem Magnetfeld und dem Abstand zu einer Permanentmagnet-Erkennungseinrichtung gehört, die durch eine Regel des umgekehrten Quadrates bestimmt wird.
Obwohl es in einigen Fällen möglich sein kann, die vertikale Ausrichtung der Magnetachse mit der Erkennungseinrichtung der Erfindung aufrechtzuerhalten, ist dies in vielen Fällen aus praktischen Gründen nicht möglich. So ist es beispielsweise, wenn ein in Breitenrichtung magnetisiertes gerades Band an einem Kabelrohr so angebracht wird, daß es sich in Längsrichtung über die Länge der Leitung an einer Seite derselben erstreckt, schwer, zu gewährleisten, daß die Breite des Bandes vertikal ist, wenn die Leitung eingegraben wird. Jedoch folgt, wie weiter unten erläutert, die Erfassung des Bandes, wenn eine ausreichende Länge des Bandes im wesentlichen vertikal bleibt, wie gewünscht, der Regel des umgekehrten Quadrats.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der ersten Ausführung der Erfindung ist es nicht erforderlich, eine vertikale Ausrichtung der Breite des Bandes über seine gesamte Länge aufrechtzuerhalten. Das Band wird im Gegenteil vorzugsweise in die Form einer länglichen Wendel gebracht, die eine Längssteigung (axiale Länge jeder Windung) aufweist, die im wesentlichen größer ist als die Querabmessungen der Wendel, so daß die Breite des Bandes über einen erheblichen Abschnitt der Länge jeder Windung der Wendel im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Wendelform weist einen wichtigen zusätzlichen Vorteil dahingehend auf, daß eine charakteristische "Magnetfeldzeichnung" entsteht, die von einem Magnetfelddetektor erfaßt wird, und die Erkennung des Magnetstreifens bestätigt. In der Praxis hat sich eine Steigung von ungefähr 12 Fuß als recht zufriedenstellend erwiesen, wenn der Effekt der Regel des umgekehrten Quadrates gewünscht wird.
In den Zeichnungen stellt Fig. 1 einen Teil eines magnetischen Bandes 10 dar, dessen Länge L horizontal verläuft und dessen Breite W vertikal verläuft. Die Breitenabmessung des Bandes ist erheblich größer als die Dicke T des Bandes und das Band ist über seine Breite W permanentmagnetisiert, so daß eine Magnetachse in der Richtung der Breite vorhanden ist und die vertikale Magnetfeldkomponente, die an einem Meßpunkt in einem Abstand "r" zum Längsmittelpunkt des Bandes erfaßt wird, auf ein Maximum vergrößert wird. In Fig. 1 ist der Meßpunkt in der Ebene des stärksten Feldes dargestellt. Das Magnetfeld ist, wie ersichtlich ist, am Meßpunkt gesehen, die Summe der Magnetfelder einer unendlich langen Reihe von Permanentmagneten, deren Magnetachsen vertikal ausgerichtet sind (in der Richtung der Breite W von Band 10).
Das Band kann ein magnetisches Band sein, das beispielsweise 1,3 cm (1/2 inch) breit und 1,6 mm (1/16 inch) dick ist, und kann beispielsweise aus einem Gemisch aus Gummi oder Kunststoff und einem Ferrit, wie beispielsweise Bariumferrit, bestehen. Derartige Bänder, die 80 Masseprozent bzw. 65 Volumenprozent magnetisches Pulver enthalten, (beispielsweise Bariumferrit und möglicherweise eine gewisse Menge Strontium) und ansonsten aus Gummi bestehen, werden in den Magnetdichtungen von Kühlschranktüren eingesetzt, sie sind jedoch im allgemeinen nicht in der Breitenrichtung des Bandes magnetisiert, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Das Band 10 in Fig. 1 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, von einem länglichen, nichtleitenden Gegenstand 12, wie beispielsweise einem Lichtleitkabel, einer Röhre, einem Rohr oder einem Kabelrohr getragen. Bei der dargestellten Form ist das Band um den Gegenstand 12 herumgewickelt und bildet eine Wendel mit langer Steigung (beispielsweise 3,7 m (12 Fuß) Steigung), so daß die Achse der Wendel über die Länge des Gegenstandes 12 verläuft. Das Band kann beispielsweise um ein Lichtleitkabel gewickelt sein, oder um eine Leitung bzw. ein Kabelrohr, in dem sich das Kabel befindet. Das Band kann beispielsweise mit Band oder Klebstoff an den Gegenstand angeklebt sein.
Anstatt ein separates Band zu schaffen, das an einem Gegenstand angebracht wird, kann ein magnetisches Band auf den Gegenstand aufgestrichen bzw. selbiger damit beschichtet werden, oder es kann in die Außenfläche des Gegenstandes (oder die Innenfläche, wenn der Gegenstand hohl ist) extrudiert bzw. geformt werden. Wenn der Gegenstand aus Kunststoff besteht, kann ein Ferrit direkt einem Kunststoffharz oder Bindemittel vor dem Extrudieren oder Formen eines Gegenstandes beigesetzt werden. Wenn das Ferrit im dem gesamten Gegenstand verteilt ist, kann es dennoch so magnetisiert werden, daß ein wendelförmiges Band mit einer Magnetachse in der Richtung seiner Breite entsteht. Der Begriff "Band" schließt auch ein, was als "Streifen" bezeichnet werden könnte. Fig. 3A und 3C stellen eine konstruktive Abwandlung dar, die einen derartigen Streifen 10' enthält, der eine Einheit mit einem länglichen Gegenstand 12' bildet. Fig. 3B und 3D stellen eine weitere Abwandlung dar, die ein Paar derartiger Streifen 10", 10"' enthält, die eine Einheit mit einem länglichen Gegenstand 12" bilden. Bei dieser Abwandlung "dreht" sich die Magnetachse N-S in aufeinanderfolgenden querliegenden Ebenen über die Länge des Gegenstandes und simuliert so ein Umfangsband, das um seine Längsachse herum verdreht ist. Diese Abwandlung veranschaulicht auch die Tatsache, daß die Erkennungseinrichtung mit mehr als ein Band bzw. einen Streifen enthalten kann. Bei allen Abwandlungen der ersten Ausführung ist die Magnetachse der Erkennungseinrichtung quer zur Länge des Gegenstandes.
Um einen eingegrabenen Gegenstand aufzufinden, der mit einer Magneterkennungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist, wird eine Magnetfeld-Meßeinrichtung bzw. ein Gradiometer 14 eingesetzt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Sämtliche derartige Einrichtungen werden von dem hier gebrauchten Begriff "Magnetfelddetektor" abgedeckt. Die Magnetortungseinrichtung GA-52 B des Abtretungsempfängers der Erfindung, die einen Nachweisgrenzwert von ungefähr 10 Gamma aufweist, ist zu diesem Zweck mit Erfolg eingesetzt worden. Der maximale Erfassungsabstand beträgt ungefähr 1,8 m (6 Fuß) für das Band in Fig. 2 (3,7 m (12 Fuß) Steigung). Der maximale Erfassungsstand ändert sich in Abhängigkeit von der Steigung der Wendel, so daß eine Steigung von 6,1 bzw. 9,1 m (20 bzw. 30 Fuß) (oder mehr) eingesetzt werden kann, um ein Auffinden in größeren Abständen zu ermöglichen, wenn dies angemessen ist.
Eine gemäß der ersten Ausführung der Erfindung erzeugte einzigartige Magnetfeldzeichnung ist in Fig. 4 dargestellt und umfaßt eine Reihe von positiven und negativen Auslenkungen (Spitzen und Täler) . Die dargestellte Magnetfeldzeichnung ist eine Ansprechkurve eines Vertikal-Gradiometers, wobei die Ordinate das Gradientfeld in Gamma und die Abszisse den Abstand in Fuß darstellt, wenn das Gradiometer am Boden über die Länge eines Kunststoffrohrs bewegt wird, das 30 Inch tief eingegraben ist und mit einer Permanentmagnet-Erkennungseinrichtung versehen ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Zeichnung wird durch die spiralförmige Windung des Bandes erzeugt, (durch die die Ausrichtung des Magnetfeldes schwankt) und hilft bei der Bestätigung der Erkennung des eingegrabenen Gegenstandes und bei der Unterscheidung des Gegenstandes von anderen Gegenständen, wie beispielsweise aus Eisen bestehenden Gas- und Wasserrohren, die willkürliche positive und negative Auslenkungen erzeugen. Das anfängliche Auffinden einer Erkennungseinrichtung gemäß der Erfindung kann durch ein "Überstreichen" des Gebietes ausgeführt werden, in dem sich die Erkennungseinrichtung befinden sollte, wobei der Magnetdetektor 14 auf herkömmliche Weise benutzt wird. Wenn an unterschiedlichen Punkten eine Reaktion zu verzeichnen ist, die die allgemeine Richtung einer Erkennungseinrichtung angibt, wird die Erkennung bestätigt, indem der Magnetdetektor über die Länge der Erkennungseinrichtung bewegt wird und die Magnetfeldzeichnung erfaßt wird.
Durch die Erfindung werden nichtleitende, eingegrabene Gegenstände, wie beispielsweise Lichtleitkabel über erhebliche Abstände leicht und zuverlässig geortet und verfolgt. Die Erfindung läßt sich wirtschaftlich ausführen und ist daher praktisch. Da das bei der Erfindung eingesetzte magnetische Band nichtleitend ist, stellen Blitzeinschläge kein Problem mehr dar. Das Band ist innert und stabil und sollte im Boden unbegrenzt haltbar sein. Wenn das Band beispielsweise durch Grabegeräte durchschnitten wird, beeinträchtigt dies die Auffindbarkeit des Bandes nicht, und der mit dem Band versehene Gegenstand kann nach wie vor geortet werden. Wenn das Band bei der Herstellung des Gegenstandes in den Gegenstand integriert oder daran abgebracht wird, stellt falsche Anbringung kein Problem mehr dar. Des weiteren schließt der Einsatz des erfindungsgemäßen magnetischen Bandes den Einsatz anderer Ortungseinrichtungen nicht aus. Das Band beeinflußt beispielsweise elektronische Markierungen oder einen herkömmlichen Draht bzw. ein leitendes Band, die in einem Graben über einem Kabel angeordnet werden, nicht.
Fig. 5-9 stellen andere konstruktive Abwandlungen der ersten Ausführung der Erfindung dar. In Fig. 5 ist ein länglicher hohler Gegenstand 12 mit einer Vielzahl von geraden magnetischen Bändern 16 versehen, wobei ihre Länge parallel zur Länge des Gegenstandes liegt. Die Bänder sind in Umfangsrichtung des Gegenstandes beabstandet und können an der Außenfläche oder der Innenfläche des Gegenstandes oder im Material des Gegenstandes vorhanden sein. Jedes Band ist magnetisiert und bildet eine Magnetachse in der Richtung seiner Breite (quer zur Länge des Gegenstandes) an beabstandeten Stellen entlang der Länge des Gegenstandes. Das Magnetisierungsmuster ist fortlaufend, so daß sich die Ausrichtung der Magnetachse der länglichen Magnet-Erkennungseinrichtung, die durch die Bänder gebildet wird, über die Länge des Gegenstandes von Position zu Position "dreht". Bei dem in Fig. 6 dargestellten Aufbau sind die Bänder, die in Fig. 5 über die gesamte Länge des Gegenstandes verlaufen, verkürzt worden und bilden einzelne magnetisierte Segmente 17.
In Fig. 17 sind Röhren 18 aus magnetischem Material an beabstandeten Stellen über die Länge des Gegenstandes vorhanden. Die Röhren, die zusammen eine längliche Magnet-Erkennungseinrichtung bilden, sind quer zur Länge des Gegenstandes magnetisiert, und die Ausrichtung der Magnetachse verschiebt sich von Röhre zu Röhre über die Länge des Gegenstandes allmählich, so daß sie sich "dreht".
In Fig. 8 werden die Röhren in Fig. 7 durch spiralförmige Bänder 20 mit kurzer Steigung ersetzt, die wie die Röhren in Fig. 7 magnetisiert sind. Zusammen bilden die Bänder eine längliche Magnet-Erkennungseinrichtung. Wenn die Windungen der Bänder eng genug sind, werden fortlaufende Röhren der in Fig. 7 dargestellten Art gebildet.
In Fig. 9 wird ein dem in Fig. 3A ähnelndes spiralförmiges Band 23 eingesetzt, das spiralförmige Band weist jedoch einen kurzen Rücklauf 24 an aufeinanderfolgenden Abschnitten über die Länge des Gegenstandes auf (wobei nur ein Rücklauf dargestellt ist).
Bei der ersten Ausführung der Erfindung wird eine Magnetfeldzeichnung, die aufeinanderfolgende Spitzen und Täler der vertikalen Magnetfeldkomponente (oder der horizontalen Feldkomponente) aufweist, durch die Tatsache erzeugt, daß sich die Ausrichtung der Magnetachse der Erkennungseinrichtung, die quer zur Länge des Gegenstandes ist, über die Länge des Gegenstandes ändert.
Obwohl bevorzugte Ausführungen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, liegt für den Fachmann auf der Hand, daß diese Ausführungen abgewandelt werden können, ohne vom Umfang abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. So kann beispielsweise, obwohl ein normales Vertikal-Gradiometer als ein Magnetfelddetektor gemäß der Erfindung eingesetzt werden kann, auch ein spezieller Magnetfelddetektor eingesetzt werden. Ein derartiger Detektor kann so aufgebaut sein, daß er andere Signale als das Signal von dem magnetischen Streifen ausschließt. Dadurch können Wechselstromsignale ausgefiltert werden. Der Magnetfelddetektor kann eine Meßergebnisanzeige haben, bei der Spitzen und Täler der Magnetfeldzeichnung Anzeigen entgegengesetzter Polarität, wie beispielsweise linke und rechte Auslenkungen der Nadel eines Meßgerätes aus einer mittigen Neutralstellung erzeugen können. Der Detektor kann so konstruiert sein, daß er sowohl auf horizontale Komponenten des Magnetfeldes als auch auf vertikale Komponenten anspricht. Wenn Vektoraddition der vertikalen und der horizontalen Signalkomponenten vorgenommen wird, kann eine Vektorsumme auf einer 360º-Kompaß-Anzeige angezeigt werden, die sich dreht, wenn die Bedienungsperson an dem Kabel entlangläuft. Durch den Erfassungsmodus kann beispielsweise ein Kabel- oder Leitungshersteller die Wahl haben, sein Produkt mit einer rechtsläufigen oder linksläufigen Wendel zu kodieren. Die Skalarsumme der vertikalen und der horizontalen Signalkomponenten kann über einen Tonausgang angezeigt werden, der unabhängig davon, ob sich die Bedienungsperson über eine Stelle an dem Kabel befindet, an der die Magnetisierung vertikal oder horizontal ist, direkt über einem eingegrabenen Kabel einen Spitzenwert aufweist. Es liegt auf der Hand, daß erfindungsgemäß Sicht- oder Tonanzeigen oder eine Kombination von beiden eingesetzt werden können. Schließlich ist die Erfindung nicht auf den Einsatz bei länglichen Gegenständen beschränkt, die in der Erde eingegraben sind; sie kann eingesetzt werden, um längliche Gegenstände aufzufinden, die auf andere Weise verborgen sind, so beispielsweise unter dem Meeresgrund befindliche Gegenstände.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln der Lage eines verborgenen, länglichen zylindrischen oder röhrenförmigen Gegenstandes (12), wobei der Gegenstand mit einer länglichen Permanentmagnetvorrichtung (10) versehen ist, deren Länge sich über die Länge des Gegenstandes erstreckt, wobei die Vorrichtung aus magnetischem Material besteht, das in dem Gegenstand verteilt ist, und die Lage des Gegenstandes mit einem Magnetfelddetektor (14) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material quer zu dem Gegenstand magnetisiert ist, so daß eine Magnetachse quer zur Länge des Gegenstandes geschaffen wird und ein Magnetfeld geschaffen wird, das über die Länge des Gegenstandes auf vorgegebene Weise schwankt, und daß die Lage des Gegenstandes ermittelt wird, indem die Schwankungen des Magnetfeldes mit dem Detektor erfaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetachse an verschiedene Positionen über die Länge des Gegenstandes verschieden ausgerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld über die Länge des Gegenstandes sich wiederholend schwankt, und daß der Detektor die sich wiederholenden Schwankungen des Magnetfeldes erfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gegenstand annähernd horizontal unterhalb der Erdoberfläche eingegraben ist, und dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor über die Erdoberfläche in einer Linie annähernd parallel zur Länge des Gegenstandes bewegt wird, um die Lage des Gegenstandes aufzufinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich wiederholenden Schwankungen des Magnetfeldes eine Reihe von Magnetfeldspitzen und -tälern entlang der Linie erzeugen, die von dem Detektor erfaßt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor von der Art ist, die entgegengesetzte Polaritätsanzeigen aufweist, die den Spitzen bzw. Tälern entsprechen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl horizontale als auch vertikale Komponenten des Magnetfeldes über die Länge des Gegenstandes sich wiederholend schwanken.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Komponenten erfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Vektorsumme der horizontalen und vertikalen Komponenten bestimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Skalarsumme der horizontalen und vertikalen Komponenten bestimmt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Handgradiometer ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Wendel mit einer Längsachse ausgeformt ist, die sich über die Länge des Gegenstandes erstreckt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Längssteigung der Wendel erheblich größer ist als die Querabmessungen der Wendel.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung in der Größenordnung von 3,66 m (12 Fuß) liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung so geformt ist, daß ihre Breitenabmessung erheblich größer ist als ihre Dickenabmessung und sie in der Richtung ihrer Breite magnetisiert ist.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material im wesentlichen nichtleitend ist.

17. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus Kunststoff besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand als eine Röhre ausgeformt ist, wobei das magnetische Material in einer Wand der Röhre verteilt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Magnetachse in Bereichen, die über die Länge des Gegenstandes beabstandet sind, im wesentlichen vertikal ist, und eine vertikale Komponente des Magnetfeldes in den Bereichen in einem Grad abnimmt, der im wesentlichen geringer ist als die dritte Potenz des Abstandes zu dem Gegenstand in einer vertikalen Richtung.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad im wesentlichen die zweite Potenz des Abstandes ist.

21. Längliche Magnetvorrichtung (10) zum magnetischen Ermitteln der Lage eines verborgenen länglichen, zylindrischen oder röhrenförmigen Gegenstandes (12), wobei die Vorrichtung magnetisches Material umfaßt, das in dem Gegenstand verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material quer zur Länge des Gegenstandes magnetisiert ist, so daß es eine Magnetachse quer zu seiner Länge aufweist, und so daß es ein Magnetfeld erzeugt, das über die Länge des Gegenstandes auf vorgegebene Weise sich wiederholend schwankt, wodurch eine charakteristische Magnetfeldzeichnung entsteht, die von einem Magnetfeldetektor (14) erfaßt werden kann, der über die Länge des Gegenstandes bewegt wird, wodurch die Lage des Gegenstandes ermittelt werden kann.

22. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Magnetachse über die Länge des Gegenstandes sich wiederholend schwankt.

23. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisierte magnetische Material einen Streifen in Form einer länglichen Wendel bildet.

24. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen im wesentlichen nichtleitend ist.

25. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel eine Längssteigung aufweist, die erheblich größer ist als die Querabmessungen der Wendel.

26. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung in der Größenordnung von 3,66 m (12 Fuß) liegt.

27. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Streifens kleiner ist als die Breite des Gegenstandes.

28. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Streifens der Breite des Gegenstandes entspricht.

29. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspurch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vielzahl beabstandeter Streifen (16 oder 17) aus magnetischem Material umfaßt, wobei sich ihre Länge über die Länge des Gegenstandes erstreckt und sie quer zu ihrer Länge magnetisiert sind.

30. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vielzahl beabstandeter Röhren (18 oder 20) aus magnetischem Material umfaßt, die koaxial zu dem Gegenstand sind und quer zu ihrer Länge magnetisiert sind.

31. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vielzahl von Streifen (16 oder 17) aus magnetischem Material umfaßt, wobei sich ihre Länge über die Länge des Gegenstandes an in Umfangsrichtung beabstandeten Positionen an dem Gegenstand erstreckt und sie quer zu ihrer Länge magnetisiert sind.

32. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen auch in Längsrichtung auf dem Gegenstand beabstandet sind.

33. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vielzahl von Röhren (18 oder 20) aus magnetischem Material umfaßt, die über die Länge des Gegenstandes beabstandet sind, und die kollineare Achsen parallel zur Länge des Gegenstandes haben, wobei jede Röhre eine Magnetachse quer zur Länge des Gegenstandes aufweist, und die Magnetachsen aufeinanderfolgender Röhren unterschiedliche Ausrichtungen haben.

34. Längliche Magnetvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß jede Röhre durch einen wendelförmigen Streifen (20) gebildet wird.