DE69616611T2

DE69616611T2 - Ferritkernmarkierung

Info

Publication number: DE69616611T2
Application number: DE69616611T
Authority: DE
Inventors: Armond D. Cosman
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-10
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2016-02-11
Also published as: EP0729040A1; ES2161961T3; US5767816A; EP0729040B1; DE69616611D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, welche elektromagnetische Signale zur Markierung und Detektion verborgener, zum Beispiel im Erdreich eingegrabener Gegenstände einsetzt, insbesondere auf passive Resonanzschwingkreise mit ferritischen Kernelementen, welche zur Detektion vergrabener Kabel und Rohrleitungen dienen.
Bei der Verlegung von Rohrleitungen, seien es Telekommunikationskabel oder Stromkabel, Gas- und Wasserleitungen, ist es wünschenswert, Einrichtungen zur Verfügung zu stellen, um die ins Erdreich eingelassenen Leitungen später einfach zu lokalisieren. Dies kann beispielsweise zur Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten erforderlich sein; andererseits kann die Lokalisierung von Leitungen dann erforderlich sein, wenn Erdbewegungsarbeiten im Umkreis bereits verlegter Rohrleitungen durchgeführt werden, um das Beschädigungsrisiko bereits verlegter Leitungen auszuschalten. Es sind bereits konventionelle Techniken bekannt, um unterirdisch verlegte Leitungen zu detektieren, so zum Beispiel solche Systeme, welche die Übertragung elektromagnetischer Signale zur Detektion verlegter Markierungseinrichtungen ausnutzen. Die Bandbreite der bisher eingesetzten Markierungseinrichtungen erstreckt sich von einfachen Eisenstangen über Permanentmagnete zu weiter ausgestalteten abfragbaren Markierungseinrichtungen. Diesen Markierungseinrichtungen ist gemeinsam, dass sie sich weitestgehend passiv verhalten, d. h. dass sie ausschließlich durch das von der überirdisch verwendeten Detektionseinrichtung emittierte Signal ansprechbar sind, wohingegen sich aktiv verhaltende Markierungseinrichtungen mit einer wie auch immer gestalteten Energiequelle, wie zum Beispiel einer Batterie ausgestattet sind. Einen Überblick über die bisher eingesetzten verschiedenen Typen von unterirdisch eingesetzten Markierungseinrichtungen sowie Markierungssystemen kann US 3,836,842 entnommen werden.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf diejenige Klasse passiver elektronischer Markierungseinrichtungen, welche eine Drahtspule (eine Induktionseinrichtung) und ein Kapazitätsglied einsetzen, um einen Resonanzschwingkreis (LC) zu erzeugen. Dieser Typ einer passiven Markierungseinrichtung verhält sich im wesentlichen wie ein Resonanzschwingkreis, der das elektromagnetische Signal absorbiert, was im wesentlichen bei oder in der Nähe der Resonanzfrequenz erfolgt und dieses Signal wieder emittiert, was mit einer exponentiell abfallenden Amplitude erfolgt. Der Gebrauch von ferritischen Stangen für die Kerne der Spulen, zur Steigerung von Q des Resonanzkreises ist bekannt und demzufolge die sich daraus ergebende Lokalisierungsreichweite. So ist zum Beispiel aus US 4,811,030 bekannt, verschiedene Spulen/Kapazitäts-Anordnungen auf identischen Kernen zu plazieren und dadurch mehr als einen Resonanzschwingkreis (LC) auf ein und demselben Kern aufzubringen, um einen Detektion einer Vielzahl von Resonanzfrequenzen zu ermöglichen.
WO 83/01306 bezieht sich auf eine Markierungseinrichtung für unterirdische Zwecke und eine neue Anwendung desselben. Die unterirdisch einzusetzende Markierungseinrichtung des Drahtspulentyps umfasst einen länglichen und schmalen zylindrischen Körper, der sich auf einfache Weise in eine Öffnung (Erdloch) weitestgehend ohne Grabungsarbeiten einbringen lässt. Der zylindrische Körper umfasst einen Resonanzschwingkreis mit einer Spule, die auf einen ferritischen Kern gewickelt ist, der den äußeren Durchmesser des zylindrischen Körpers bestimmt. Das Gehäuse des zylindrischen Körpers ist dickwandig ausgeführt, um dauerhaft gute dielektrische Bedingungen in der unmittelbaren Umgebung der Spule zu gewährleisten, ungeachtet der Einbaubedingungen, wobei das Gehäuse derart versiegelt ist, dass in seinem Inneren die dielektrischen Eigenschaften weitestgehend erhalten bleiben. Diese Markierungseinrichtung ist extrem dauerhaft und zuverlässig betreibbar und gestattet eine sehr genaue Lokalisierung eines Oberflächenpunktes oberhalb der Markierungseinrichtung. In der praktischen Anwendung ist dieser Umstand von Bedeutung für die Anwendung einer solchen Markierungseinrichtung, d. h. der Einsatz von für unterirdische Zwecke eingesetzten Markierungseinrichtungen zur Markierung von Fixpunkten bei geodätischen Anwendungen und ähnlicher Landvermessungssysteme.
Die Länge des ferritischen Kerns in einer Markierungseinrichtung ist eine erste Kenngröße in Bezug auf die Reichweite einer Markierungseinrichtung hinsichtlich des Erreichens einer höheren Reichweite. Dieser Kern kann verlängert werden. Eine Verlängerung des ferritischen Kerns geht jedoch mit dem Nachteil einher, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dieser beschädigt wird oder bricht, zunimmt, wodurch ein Luftspalt entsteht, der wiederum eine Frequenzverschiebung nach sich zieht und die effektive Reichweite der Markierungseinrichtung beeinträchtigt. Ist ein Bruch oder eine Fraktur in transversale Richtung innerhalb des ferritischen Kerns außerhalb der diesen umgebenden Spulenwindungen aufgetreten, sind die beiden Anteile des magnetischen Flusses des Kerns nicht identisch, da ein Teil des magnetischen Flusses innerhalb des Spulenabschnittes des ferritischen Kerns in der Nähe der Fraktur/Bruchstelle am anderen Ende dieser Stelle wieder in den Kern eintritt. Tritt die Fraktur-/Bruchstelle in dem Bereich des ferritischen Kerns auf, der von den Spulenwindungen überdeckt ist, sind die beiden Anteile des elektromagnetischen Flusses annähernd identisch, da der magnetische Fluss dazu tendiert, innerhalb des Luftspaltes auszuweichen und im Bereich der Bruch-/Frakturstelle auf ein dort ausgebildetes elektromagnetisches, durch die Windungen der Spule stabilisiertes Feld trifft, welches das Verlaufen des elektromagnetischen Flusses über die Fraktur-Bruchstelle unterstützt.
Der Betrieb einer Markierungseinrichtung ist daher unter idealen Bedingungen weitestgehend sichergestellt, jedoch ist dies dann nicht der Fall, wenn der ferritische Kern Belastungen ausgesetzt wird, wie sie zum Beispiel beim Verlegen, d. h. beim Eingraben der Markierungseinrichtungen auftreten. Wird die Markierungseinrichtung unter Biegebeanspruchung verlegt, wird sich der Kern in einem Abstand von der Bruchstelle neigen, auf diese Weise einen Luftspalt vergrößern. Die Folge sind Induktanzabweichungen und folglich eine Frequenzabweichung innerhalb des Resonanzschwingkreises. Eine mechanische Beanspruchung im ferritischen Kern unterhalb einer mechanischen Maximalbeanspruchung verschiebt die effektive Permeabilität ebenso, was eine Einbuße an Detektions-Reichweite zur Folge hat.
In US 3,836,842 wird die Frage des Bruchs bzw. der Biegung langer schlanker Kerne aufgeworfen. Gemäss der Lehre dieses Dokumentes werden gesinterte Ferritkerne vorgeschlagen, in denen ein gekapseltes Material eingeschlossen ist. Nach einer entsprechenden Behandlung weist dieses Material eine ähnliche Sprödigkeit auf wie der Ferritkern, so dass der Ferritkern nicht nur mechanisch verstärkt ist, sondern an diesem eine ernsthafte Belastung oder eine Beschädigung durch visuelle Inspektion des gekapselten Materials direkt ablesbar ist. Deswegen werden Käfige aus einem, eine hohe Steifigkeit aufweisenden Material vorgeschlagen, die eine Beschädigung von Markierungseinrichtungen während des Einlassens ins Erdreich verhindern, jedoch können die ferritischen Kerne schon während der Montage der Markierungseinrichtungen Schaden nehmen, wobei das Vorsehen eines dauerhaltbareren Gehäuses für die Markierungseinrichtungen oft mit einer unerwünschten Vergrößerung der Baugröße der Markierungseinrichtung sowie mit steigenden Kosten einhergeht.
Daher ist es wünschenswert, eine Markierungseinrichtung mit ferritischen Kernen zur Verfügung zu stellen, die einerseits eine größere Abmessung der ferritischen Kerne aufweist, welches zu einer entsprechenden Vergrößerung der Lokalisierungsreichweite führt, jedoch andererseits die abträglichen Effekte von Brüchen, wie sie an längeren Ferritstangen auftreten, vermeidet. Weiter ist wünschenswert, wenn solcherart gestaltete Markierungseinrichtungen auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden können.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine passive, elektronische Markierungseinrichtung bereitgestellt, die im wesentlichen zumindest zwei länglich geformte Körper eines elektromagnetischen Materials (wie zum Beispiel zylindrische Ferritstangen) umfasst, deren Enden einander derart zugewandt sind, dass zwischen diesen ein definierter Spalt herrscht. Ferner umfasst die erfindungsgemäß vorgeschlagene Markierungseinrichtung einen Resonanzschwingkreis, der seinerseits einen gewundenen Draht umfasst, der sich über beide ferromagnetische Körper innerhalb eines Abschnitts erstreckt sowie eine Kapazität, welche mit dem gewundenen Draht verbunden ist. Es sind weiterhin Einrichtungen zur Erfassung des Spaltes vorgesehen, wenn sich die ferromagnetischen Körper im Bereich des Spaltes biegen, so dass die elektrische Permeabilität über den Luftspalt im wesentlichen konstantgehalten wird. Auf diese Weise lässt sich die Reichweite und die eingestellte Frequenz der elektronischen Markierungseinrichtungen unverändert aufrechterhalten. Die Steuerungseinrichtungen zur Steuerung des Luftspaltes umfassen vorzugsweise Einrichtungen, welche die Endbereiche der ferromagnetischen Elemente gegeneinanderdrängen. Ferner können Einrichtungen vorgesehen sein, dass der erste und der zweite elektromagnetische Körper zueinander in linearer Ausrichtung gehalten werden, wobei jedoch eine Biegung der besagten ferromagnetischen Körper im Bereich des Luftspaltes ermöglicht wird. Die letztgenannte Einrichtung kann vorzugsweise die Form eines Hülsenkörpers aus Elastomermaterial annehmen, welche die Enden der ferromagnetischen Elemente im Bereich des Luftspaltes umschließt.
Die Enden der ferromagnetischen Elemente können zum Beispiel eine kegelförmig verlaufende Gestalt haben, wobei die Endbereiche einerseits in direktem Kontakt miteinander stehen können und andererseits jedoch einen mikroskopisch kleinen Luftspalt zwischen diesen einstellen. In alternativen Ausführungsvarianten können die Endbereiche im wesentlichen flach ausgestaltet sein und sich orthogonal zur Längserstreckung der ferromagnetischen Körper erstrecken. Ein kugelförmiges Element kann zwischen diesen eingeschlossen sein, welches in Kontakt mit den flachen Enden der ferromagnetischen Körper steht. Der kugelförmige Körper kann aus einem dauerfesten Material einschließlich ferromagnetischer Materialien gefertigt sein, ebenso wie dessen Fertigung aus einem nichtferromagnetischen Material, wie zum Beispiel einem Polymer, möglich ist. In einer alternativen Ausführungsvariante kann das bereits erwähnte Hülsenelement aus Elastomermaterial eingesetzt werden, wobei der kugelförmige Körper in diesem Falle einen ausreichend bemessenen Durchmesser aufweisen sollte, so dass, wenn die ferromagnetischen Elemente im Bereich des Luftspaltes ausgelenkt werden, der Hülsenkörper das kugelförmige Element umfasst und im wesentlichen in einer axial zentrierten Lage in Bezug auf die ferromagnetischen Enden hält, wobei vorzugsweise der Durchmesser des kugelförmigen Körpers gleich dem Durchmesser des zylindrischen Ferritkörpers entspricht.
In einer weiteren Ausführungsvariante, anstelle flacher Endflächen, können die stangenförmigen Körper aus ferritischen Materialien konisch verlaufende Endbereiche umfassen, in denen Ausnehmungen zur Aufnahme eines Abschnitts des kugelförmigen Körpers ausgebildet sein können. In einem weiteren Ausführungsbeispiel schließlich, können die Ausnehmungen kleiner beschaffen sein und in trapezförmigen Enden der ferritischen Körper ausgebildet werden, wobei der kugelförmige Körper in diesem Falle einen geringeren Durchmesser aufweist, der zum Beispiel weniger als die Hälfte des Durchmessers der Stangen beträgt.
Auf diese Weise lassen sich Markierungseinrichtungen von beliebiger Länge (und variabler Gestalt) bereitstellen, wenn eine derartige Verbindungstechnik (der Einsatz von hülsenförmigen Verbindungselementen) eingesetzt wird, um eine Vielzahl von ferritischen Körpern miteinander zu verbinden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante einer Markierungseinrichtung mit ferritischen Kernen gemäss der Erfindung, wobei die ferritischen Körper konisch verlaufende Endbereiche umfassen, die in direktem Kontakt miteinander stehen,
Fig. 2 eine weitere Ausführungsvariante der Markierungseinrichtung mit ferritischen Kernen gemäss der Erfindung, deren Endbereiche Ausnehmungen zur Aufnahme von Abschnitten einer gemeinsamen Kugel aufweisen,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante einer Markierungseinrichtung mit ferritischen Kernen gemäss der Erfindung, ähnlich der in Fig. 2 Dargestellten, wobei jedoch die Ausnehmungen in trapezförmig verlaufenden Endbereichen der ferritischen Körper ausgebildet sind und
Fig. 4 eine Ausführungsvariante einer Markierungseinrichtung mit ferritischen Kernen gemäss der Erfindung, wobei die Enden der ferritischen Körper flach ausgebildet sind und in Kontakt mit einem gemeinsamen Kugelkörper stehen, der durch einen Hülsenkörper aus Elastomermaterial in Position gehalten wird.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine erste Ausführungsvariante 10 einer passiven elektronischen Markierungseinrichtung gemäss der Erfindung zu entnehmen. Die Markierungseinrichtung 10 umfasst einen ersten und einen zweiten ferritischen Körper 12 bzw. 14 in Stangenform, einen Draht 16, der um die Endbereiche der beiden stangenförmigen Elemente 12 und 14 gewunden ist und eine Induktionseinrichtung bildet. Ferner ist eine Kapazität 18 vorgesehen, welche zur Induktionseinrichtung (d. h. den freien Enden des Drahtes 16) verbunden ist und einen Resonanzschwingkreis (LC-Circuit) bildet. In dieser Ausführungsvariante weisen die Enden 20 bzw. 22 der Ferritkörper 12 bzw. 14 jeweils eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, d. h. sie verlaufen konisch zulaufend oder abgeschrägt und umfassen einen flachen zentralen Abschnitt. Die Flächen stehen in direktem elektrischen Kontakt miteinander. Die Ferritkörper in Stangenform 12 bzw. 14 müssen nicht notwendigerweise aus Ferrit bestehen, sondern jedes ferromagnetische Material ist ausreichend. Die sich in Stangenform erstreckenden Ferritkörper 12 bzw. 14 erstrecken sich vorzugsweise generell in Längsrichtung, können vorzugsweise zylindrische Gestalt aufweisen und von identischer Bauart sein, so dass ein Austausch erforderlichenfalls sehr leicht vorgenommen werden kann.
Mittels konventioneller Schutzeinrichtungen, wie zum Beispiel einer Verpackung, können diese Komponenten geschützt werden, zum Beispiel mittels eines röhrenförmig beschaffenen Gehäuses aus einem dauerfesten Material wie zum Beispiel Polyethylen oder einer wasser- bzw. feuchtigkeitsbeständigen Umhüllung, wie zum Beispiel aus Epoxy- Material, das um die Baukomponenten geformt und anschließend geeignet behandelt wird. Eine solche Umhüllung bzw. Sicherheitsverpackung der Baukomponenten der Markierungseinrichtungen unterstützt das Aneinanderdrängen der Enden der in Stangenform ausgebildeten Ferritkörper 12 bzw. 14 und die Ausrichtung der in Stangenform gebildeten Ferritkörper 12 bzw. 14 in ihrer linearen Ausrichtung zueinander, wobei jedoch stets eine leichte Ausbiegung der Markierungseinrichtung gewährleistet bleibt.
Die Markierungseinrichtung 10 sowie die weiter unten beschriebenen Ausführungsvarianten können mittels konventionaller Einrichtungen detektiert werden, so zum Beispiel mittels Transceivern, die ein elektromagnetisches Signal der Resonanzfrequenz der Markierungseinrichtung emittieren und dann ein Rücklaufecho der Markierungseinrichtung 10 erwarten. Diese Einrichtungen sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die Ferritkörper 12 bzw. 14 in Stangenform mit hohen Andrückkräften aneinander angestellt sind, verbleibt zwischen diesen ein mikroskopisch kleiner Luftspalt, welcher die Betriebscharakteristik der Markierungseinrichtung 10 beeinflusst. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch wird der Luftspalt derart gesteuert, dass bei Ausbiegung der Markierungseinrichtung die elektromagnetische Permeabilität über den Luftspalt im wesentlichen konstantgehalten wird, d. h. es tritt keine Änderung erster Ordnung der Permeabilität auf. In der ersten Ausführungsvariante der elektronischen Markierungseinrichtung 10 wird der Luftspalt durch einen geeignet gewählten Winkel der konisch verjüngend aufeinander zulaufenden Endbereiche 20 bzw. 22 der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 definiert (exakte Werte siehe weiter unten). Anstelle der konisch aufeinander zulaufend sich verjüngenden Endbereiche können gerundete Endbereiche an den Ferritkörpern 12 bzw. 14 ausgebildet werden, obwohl die konisch sich verjüngend aufeinander zulaufenden Endbereiche 20 bzw. 22 die Ausrichtung der flachen Abschnitte der Enden der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 in einer horizontalen Lage zueinander begünstigen. Ist der Abstand der flach verlaufenden Zentralabschnitte der Ferritkörper 12 bzw. 14 klein im Vergleich zum Durchmesser der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14, sind die beiden stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 derart schwenkbar, dass der untere Bereich des Luftspaltes sich im gleichen Maße schließt, wie sich der obere Bereich des Luftspaltes öffnet, wodurch eine minimale Beeinträchtigung der Induktanz auftritt. Dadurch lassen sich Ferritkerne mit größerer Länge einsetzen, welche in vorteilhafter Weise eine Vergrößerung des Betriebsbereiches der Markierungseinrichtung bewirken, jedoch ohne die abträglichen Effekte, wie sie bei Brüchen längerer Stangen aus ferritischem Material auftreten können, aufzuweisen. Insbesondere können die Markierungseinrichtungen im Bereich des Luftspaltes beträchtlich ausgelenkt werden, ohne dass diese brechen. Tests haben gezeigt, dass eine derartige Auslenkung die eingestellte Frequenz nicht signifikant beeinflusst.
Da in jedem Abschnitt der Drahtwindung derselbe Strom fließt und die Windung des Drahtes 16 den Luftspalt überdeckt, hat der magnetische Fluß in den Ferritkörpern 12 bzw. 14 die Tendenz, den magnetischen Fluß innerhalb der Ferritkerne 12 bzw. 14 zu vergleichmäßigen. Daher entspricht die erste Ordnung des Magnetfeldes am Ende des einen Ferritkörpers 12 aufgrund fließenden Stromes im wesentlichen der des Feldes am Ende des anderen Ferritkörpers 14, unter der Voraussetzung, daß der Draht gleichmäßig über den Luftspalt gewickelt ist, d. h. daß die Windungsrate und Windungssteigung auf einer Seite des Luftspaltes im wesentlichen gleich ist zur Windungsrate der anderen Seite des besagten Luftspaltes. Auf diese Weise wird eine Reduktion des magnetischen Flusses durch den Luftspalt verhindert, da der durch den Luftspalt gebildete Widerstand geringer ist.
Es ist ersichtlich, daß Markierungseinrichtungen unbestimmter Länge und unterschiedlicher Gestalt mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung verwirklicht werden können, wobei durch eine geeignete Verbindungstechnik eine Vielzahl von Ferritkörpern in Stangenform 12 bzw. 14 miteinander verbunden werden können. Solche Ausführungsvarianten können zum Beispiel Toroide einschließen.
Der Darstellung gemäß Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsvariante einer Markierungseinrichtung zu entnehmen. Die Markierungseinrichtung 24 gemäß Fig. 2 umfasst einen Kugelkörper 26, mit welchem der Luftspalt zwischen den in Stangenform vorliegenden Ferritkörpern 12 bzw. 14 eingestellt ist (in der Darstellung gemäß den Fig. 2 bis 4 ist die Drahtspule 16 und die Kapazität 18 fortgelassen). In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 umfassen die Endbereiche 28 bzw. 30 der Ferritkörper 12 bzw. 14 jeweils konisch verlaufende Ausnehmungen, in welchen ein Abschnitt des Kugelkörpers 26 aufgenommen ist. In dieser Ausführungsvariante beträgt der Durchmesser des kugelförmigen Körpers 26 vorzugsweise weniger als der Durchmesser der Ferritkörper 12 bzw. 14. Eine gleichwirkende Ausführungsvariante könnte dadurch verwirklicht werden, dass lediglich an einem Ende eines Ferritkörpers eine Ausnehmung gebildet ist, während an dem anderen Ende eine Abschrägung oder ein gerundeter Abschnitt vorgesehen ist, welcher in die Ausnehmung des erstgenannten Ferritkörpers hineinragt. Jede der Konstruktionsvarianten gewährleistet dieselbe niedrige Änderung innerhalb der ersten Ordnung der Induktanz während einer Auslenkung, wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsvariante.
Eine weitere Ausführungsvariante ist in Fig. 3 dargestellt, bei der die Endbereiche 32 bzw. 34 der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 in abgeschrägter Form beschaffen sind und kleinere Ausnehmungen umfassen, die in den abgeschrägten Enden ausgebildet sind. Ein Kugelkörper 36 ist dementsprechend kleiner ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der weniger als die Hälfte des Durchmessers der Ferritkörper 12 bzw. 14 beträgt. Der Einsatz eines kleineren kugelförmigen Körpers 36 verbindet die Zentren der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 sicherer miteinander und zwingt den Schwenkpunkt der jeweiligen Achsen der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 auf die Achse dieser Körper. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß der Luftspalt durch den Kegelwinkel und die Länge beeinflußbar ist.
Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsvariante des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung zu entnehmen, in welchem ebenfalls eine Kugel 40 zum Einsatz kommt, mit welcher der Luftspalt definierbar ist. In dieser Ausführungsvariante verlaufen die Enden 42 bzw. 44 der Ferritkörper 12 bzw. 14 flach, soweit sich deren Endflächen im wesentlichen orthogonal zu den entsprechenden Achsen der stangenförmigen Ferritkörper 12 bzw. 14 erstrecken. Mittels eines Hülsenkörpers 46 aus nachgiebigem Material sind die Endbereiche der Ferritkörper 12 bzw. 14 sowie der Kugelkörper 40 umschlossen. Der Hülsenkörper aus nachgiebigem Material umfasst vorzugsweise ein dauerfestes Elastomer (EPDM®) oder ein thermoplastisches, wärmebeständiges Material. Der Hülsenkörper 46 kann ein Polyolefin umfassen und dient nicht nur dazu, die Enden der stangenförmig verlaufenden Ferritkörper 12 bzw. 14 zueinander auszurichten, sondern die Enden der Ferritkörper 12 bzw. 14 im wesentlichen in linearer Ausrichtung zu halten, wobei deren Schwenken um die Stoßfläche zwischen den Ferritkörpern 12 bzw. 14 möglich bleibt. Der Durchmesser der Kugel 14 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser der Ferritkörper 12 bzw. 14, um ein Herausbewegen der Kugel 40 aus dem Zentrum zwischen den Ferritkörpern 12 bzw. 14 bei deren Auslenkung zu vermeiden. Dies, obwohl der Durchmesser der Kugel kleiner ausgelegt werden kann als der Durchmesser der Ferritkörper 12 bzw. 14, vorausgesetzt, daß der Hülsenkörper 46 aus elastomerischem Material einen geringen Relaxationsdurchmesser aufweist und nach innen derart deformierbar ist, um die Kugel 40 zu zentrieren.
Auch der Hülsenkörper 46 aus Elastomermaterial kann optional auch bei den Ausführungsvarianten gemäß der Fig. 1 bis 3 eingesetzt werden.
Die Auslegung der verschiedenen Komponenten gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Erfindung kann beträchtlich variieren und ist abhängig von speziellem Einsatzzweck. Beispielhaft seien folgende Nährungswerte angegeben, welche sich im wesentlichen auf den Einsatz zylindrischer Ferritstangen eines Durchmessers von 10 mm beziehen. Für die Ausführungsvariante der Markierungseinrichtung 10 gemäß der Darstellung in Fig. 1 weisen die Enden der Ferritkörper 12 einen Anschrägungswinkel von 60º auf, wodurch ein flacher zentraler Abschnitt eines Durchmessers von 5 mm entsteht. Die Länge eines jeden individuellen, in Stangenform vorliegenden Ferritkörpers 12 bzw. 14 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 5 cm.
Für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsvariante einer Markierungseinrichtung 24 schließt der kegelförmige Abschnitt einen Winkel von 60º ein, wobei der Durchmesser des Kugelkörpers 26 4 mm beträgt.
In der Ausführungsvariante gemäß der Darstellung in Fig. 3 weist der Kugelkörper 36 einen Durchmesser von lediglich 2 mm auf. Die Endbereiche 32 bzw. 34 der Ferritkörper 12 bzw. 14 weisen eine Abschrägung mit Abschrägungswinkel von 60º auf, wobei die Ausnehmungen in einem Winkel von 60º ausgebildet sind.
Für die Ausführungsvariante der Markierungseinrichtung 38 gemäß Fig. 4 wird ein Durchmesser des Kugelkörpers von 10 mm angegeben, welcher im wesentlichen dem Durchmesser der Ferritkörper 12 bzw. 14, wie vorstehend beschrieben, entspricht.
Der Kapazitätswert der Kapazität 18 sowie der Drahtdurchmesser und die Windungsabstände der Wicklung können in Anlehnung an bekannte Techniken ausgewählt werden, um die erwünschte Resonanzfrequenz einzustellen.
Obwohl die Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit vier Ausführungsvarianten beschrieben worden ist, wohnt der Beschreibung kein limitierender Charakter inne. Modifikationen an den offenbarten Ausführungsvarianten sowie alternative Ausführungsvarianten des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann bei Studium der Beschreibung der Erfindung, wobei die Erfindung durch die nachfolgenden Ansprüche beansprucht wird.

Bezugszeichenliste

10 elektronische Markierungseinrichtung
12 Ferritkörper in Stangenform
14 Ferritkörper in Stangenform
16 Drahtwindung
18 Kapazität
20 Endbereich
22 Endbereich
24 alternative Ausführung Markierungseinrichtung
26 Kugelkörper
28 Endbereich
30 Endbereich
32 trapezförmiger Endbereich
34 trapezförmiger Endbereich
36 Kugel
38 weitere Ausführungsvariante Markierungseinrichtung
40 Kugel
42 flaches Ende
44 flaches Ende
46 Hülsenkörper aus Elastomermaterial

Zusammenfassung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektronischen Markierung verdeckter Gegenstände. Es sind mindestens zwei längliche Elemente aus ferromagnetischem Material vorgesehen, wobei ein erstes der ferromagnetischen Elemente (12) erste und zweite Enden und ein zweites der ferromagnetischen Elemente (14) erste und zweite Enden umfaßt und das erste Ende des ersten ferromagnetischen Elements (12) dem ersten Ende des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) derart zugeordnet ist, daß ein Spalt zwischen diesen gebildet wird. Ein elektrisch leitender Draht (16) ist um einen Abschnitt des ersten ferromagnetischen Elementes (12) und um einen Abschnitt des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) derart gewickelt, daß der gewickelte Draht eine Induktionsspule darstellt. Eine Kapazität (18) ist mit der Induktionsspule nach Art eines elektrischen Resonanzkreises verbunden, wobei der Spalt zwischen den ferromagnetischen Elementen (12, 14) durch erste Einrichtungen (20, 22, 26, 36, 40) derart gesteuert wird, daß bei Auslenkungen im Bereich des Spaltes die elektromagnetische Permeabilität im wesentlichen konstant gehalten wird.

Claims

1. Einrichtung zur elektronischen Markierung verdeckter Gegenstände mit nachfolgenden Merkmalen:

mindestens zwei länglichen Elementen aus ferromagnetischem Material, wobei ein erstes der ferromagnetischen Elemente (12) erste und zweite Enden und ein zweites der ferromagnetischen Elemente (14) erste und zweite Enden umfaßt und das erste Ende des ersten ferromagnetischen Elements (12) dem ersten Ende des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) derart zugeordnet ist, daß ein Spalt zwischen diesen gebildet ist,

- ein elektrisch leitender Draht (16) ist um einen Abschnitt des ersten ferromagnetischen Elementes (12) und um einen Abschnitt des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) gewickelt, derart, daß der gewickelte Draht eine Induktionsspule bildet,

- eine Kapazität (18) ist mit der Induktionsspule nach Art eines elektrischen Resonanzkreises verbunden, wobei der Spalt zwischen den ferromagnetischen Elementen (12, 14) durch erste Einrichtungen (20, 22, 26, 36, 40) derart gesteuert wird, daß bei Auslenkungen im Bereich des Spaltes die elektromagnetische Permeabilität im wesentlichen konstant gehalten wird.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes ferromagnetisches Element mit ersten und zweiten Enden vorgesehen ist, dessen erstes Ende in der Nähe des zweiten Endes des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) angeordnet ist, wodurch ein zweiter Spalt zwischen diesen gebildet wird und der Draht (16) um einen Abschnitt des dritten ferromagnetischen Elementes gewickelt ist und zweite Einrichtungen zur Steuerung des zweiten Spaltes vorhanden sind, während das zweite (14) und das dritte ferromagnetische Element am zweiten Spalt ausgelenkt werden, so daß die elektromagnetische Permeabilität über den zweiten Spalt im wesentlichen konstant gehalten wird.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalt- Steuereinrichtung Mittel (46) enthalten, welche das erste Ende eines ferromagnetischen Elementes (12) gegen das erste Ende des neben diesem angeordneten zweiten ferromagnetischen Elementes 14 drängen.

4. Einrichtung gemäß der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalt-Steuereinrichtung (46) die ferromagnetischen Elemente (12, 14) linear ausrichtende Mittel umfassen, die ein Ausbiegen der Elemente (12, 14) an dem Spalt oder den Spalten gestattet.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Hülse 46 aus elastischem Material umfassen, welche die ersten Enden aneinander anliegender ferromagnetischer Elemente (12, 14) und den entsprechenden Spalt umgeben.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 1, 3 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalt-Steuereinrichtung eine Kugel (26, 36, 40) enthalten, die zwischen den ersten Enden benachbarter ferromagnetischer Elemente (12, 14) in Kontakt mit diesen befindlich angeordnet ist.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (26, 36, 40) aus einem ferromagnetischen Material besteht.

8. Einrichtung gemäß der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (40) hinsichtlich des Durchmessers derart dimensioniert ist, daß bei Auslenkung der ferromagnetischen Elemente (12, 14) im Bereich des Spaltes die Hülse (46) die Kugel (40) aufnimmt und diese axial zentriert in Bezug auf die ferromagnetischen Elemente (12, 14) hält.

9. Einrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ersten Enden der ferromagnetischen Elemente (12, 14) eine kegelstumpfförmige Gestalt (20, 22) aufweist.

10. Einrichtung zur elektronischen Markierung verdeckter Gegenstände mit nachfolgenden Merkmalen:

mindestens zwei längliche Elemente (12, 14) aus ferromagnetischem Material, wobei jedes Ende mit kegelstumpfförmig verlaufenden Spitzen (20, 22) versehen ist, wobei ein erstes der ferromagnetischen Elemente (12) erste und zweite Enden aufweist und ein zweites der ferromagnetischen Elemente (14) erste und zweite Spitzen aufweist, wobei das erste Ende des ersten ferromagnetischen Elements (12) dem ersten Ende des zweiten ferromagnetischen Elements (14) derart zugeordnet ist, dass zwischen diesen ein mikroskopischer Spalt gebildet ist.

ein elektrisch leitender Draht (16) ist in einem Abschnitt des ersten ferromagnetischen Elementes (12) und um einen Abschnitt des zweiten ferromagnetischen Elementes (14) gewickelt, derart, daß der gewickelte Draht eine Induktionsspule bildet,

eine Kapazität (18) ist mit der Induktionsspule, einen elektrischen Schwingkreis bildend, zur Steuerung des Luftspaltes zwischen den kegelstumpfförmigen Spitzen (20, 22) derart verbunden, daß der Winkel der kegelstumpfförmigen Spitzen (20, 22) derart gewählt wird, daß die elektrische Permeabilität über dem Luftspalt im wesentlichen konstant gehalten wird.

11. Einrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Enden der länglichen Elemente (12, 14) einander kontaktieren.