DE7205169U

DE7205169U - SEARCH DEVICE

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Publication number: DE7205169U
Application number: DE19727205169
Authority: DE
Original assignee: GES F KERNFORSCHUNG MBH
Current assignee: GES F KERNFORSCHUNG MBH
Priority date: 1972-02-11
Filing date: 1972-02-11
Publication date: 1972-06-22

Description

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GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den lo. Februar 1972SOCIETY FOR Karlsruhe, the lo. February 1972

KERNFORSCHUNG MBH PLA 72/8 Hä/Ku. r-NUCLEAR RESEARCH MBH PLA 72/8 Hä / Ku. r-

SuchgerätLocator

Die Neuerung betrifft ein Suchgerät zum Orten eines elektrisch leitenden Stoffes durch nichtferritische, elektrisch leitende oder nichtleitende Wände hindurch mit einem Meßschwingkreis.The innovation relates to a search device for locating an electrically conductive substance through non-ferritic, electrically conductive or non-conductive walls through with a measuring oscillating circuit.

Solche elektrisch leitenden Stoffe können z.B. Metalle in festem oder flüssigem Zustand oder Flüssigkeiten wie z.B. Säuren sein. Das Meßprinzip ist bekannt aus Zeitschrift für Metallkunde 43 (1952) Seiten 163 bis 18o und beruht im wesentlichen darauf, daß ein elektrischer Schwingkreis aus einem Hochfrequenzgenerator mit einer Spannung U^ konstanter Frequenz (Resonanzfrequenz) gespeist und die über dem Kondensator des Schwingkreises abfallende durch Resonanz stark überhöhte Spannung u~ gemessen wird. Durch das hochfrequente Magnetfeld der Spule des Meßschwingkreises (Meßspule) werden in einem zu prüfenden Werkstoff, der in den Feldraum gebracht wird, wirbelströme induziert, deren Magnetfeld auf das Feld der MeßspuleSuch electrically conductive substances can be metals in solid or liquid state or liquids such as acids. The measuring principle is known from Zeitschrift für Metallkunde 43 (1952) pages 163 to 18o and is essentially based on the fact that an electrical Resonant circuit from a high frequency generator with a voltage U ^ constant frequency (resonance frequency) fed and the The voltage u ~ which drops across the capacitor of the resonant circuit and which is greatly increased by resonance is measured. Due to the high frequency Magnetic field of the coil of the measuring oscillating circuit (measuring coil) are in a material to be tested, which is brought into the field space, Eddy currents induced, their magnetic field on the field of the measuring coil

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zurückwirkt und den Meschwingkreis dämpft, so daß die am Kondensator liegende Resonanzspannung reduziert wird. Eine hohe Empfindlichkeit wird erreicht, wenn der Quotient aus Resonanzspannung U_ und der dem Schwingkreis zugeführten Spannung U,, die Schwingkreisgüte, möglichst groß ist, weil dann in dem Feldraum der Meßspule eingebrachte Meßobjekte große Änderungen der Resonanzspannung U₂ bewirken können. Die Eindringtiefe des hochfrequenten Magnetfeldes in das Meßobjekt ist abhängig von der relativen Permeabilität und dem spezifischen Widerstand und kann durch Einstellen der Frequenz variiert werden.acts back and attenuates the oscillating circuit, so that the resonance voltage across the capacitor is reduced. A high sensitivity is achieved when the quotient of the resonance voltage U_ and the voltage U ,, the resonance circuit quality supplied to the resonant circuit is as large as possible, because then objects to be measured introduced into the field space of the measuring coil can cause _{large changes in the resonance voltage U 2.} The depth of penetration of the high-frequency magnetic field into the measurement object depends on the relative permeability and the specific resistance and can be varied by adjusting the frequency.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bekannte Einrichtungen der genannten Art so zu verbessern, daß mit möglichst geringem Aufwand eine optimale Anpassung der Meßeinrichtung an unterschiedliche Geometriebedingungen des Meßobjektes und deren Einsatz auch als mobiles Betriebsmeßgerät an schwer zugänglichen Stellen eines Röhren- und Gefäßsystems möglich ist.The innovation is based on the task of known facilities of the to improve said type so that with the least possible effort an optimal adaptation of the measuring device to different Geometry conditions of the test object and their use as a mobile operating measuring device in hard-to-reach places in a tube and vascular system is possible.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Enden des die Spule des Meßschwingkreises aufnehmenden u-förmigen Hochfrequenzkernes abnehmbare Polschuhe angeordnet sind, deren gegenseitiger Abstand zum Anpassen an Meßobjekte unterschiedlicher Geometrie einstellbar ist. Dadurch wird es möglich, insbesondere auch Meßobjekte mit kreisförmigem Querschnitt und unterschiedlichem Durchmesser im wesentlichen zwischen den Polschuhen anzuordnen.This object is achieved according to the invention in that at the ends of the U-shaped high-frequency core accommodating the coil of the measuring oscillating circuit, removable pole pieces are arranged, their mutual Distance for adapting to measurement objects of different geometry is adjustable. This makes it possible, in particular Objects to be measured with a circular cross-section and different diameters are to be arranged essentially between the pole pieces.

Für die Lösung dieser Aufgabe hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Spule des MeßSchwingkreises mit dem Hochfrequenzkern und den Polschuhen zu einer Einheit (Meßkopf) zusammenzufassen und diesen Meßkopf von den anderen Bauelementen des Suchgerätes (Basisgerät) räumlich abtrennbar anzuordnen und nur die Meßspule über eine flexible Versorgungsleitung mit dem Basisgerät zu verbinden. Dadurch wird es möglich, auch an schwer zugänglichen Stellen z.B. in Betriebsanlagen der Chemie- oder Kerntechnik Messungen auszuführen und dennoch an dsm Basisgerät in normaler Arbeitshöhe Einstellungen und Ablesungen vorzunehmen.For the solution of this problem it has also proven to be advantageous to connect the coil of the measuring oscillating circuit with the high-frequency core and to combine the pole pieces into a unit (measuring head) and to separate this measuring head from the other components of the locator (base unit) to be arranged spatially separable and only to connect the measuring coil to the base unit via a flexible supply line. Through this it becomes possible to carry out measurements even in hard-to-reach places, e.g. in chemical or nuclear engineering plants Nevertheless, settings and readings can be made on the dsm base unit at normal working height.

Das Anpassen des Meßkopfes an Meßobjekte unterschiedlicher Geometrie wird dadurch wesentlich vereinfacht, daß die Stirnflächen der Schenkel des u-förmigen Hochfrequenzkernes zu dessen Symmetrieachse hin geneigt sind und jeder Polschuh unabhängig von dem anderen beim Einstellen in der Ebene der Stirnfläche seines Schenkels bewegbar ist, und daß mindestens die einander zugewandten Enden der Polschuhe so verjüngt sind, daß auch bei rohrförmigen Meßobjekten ein wesentliches Teil des sich im Raum zwischen den Polschuhen ausbreitenden Magnetfeldes den vom Rohr umschlossenen Innenraum erreicht.The adaptation of the measuring head to measuring objects of different geometries is thereby significantly simplified that the end faces of the legs of the U-shaped high-frequency core to its axis of symmetry are inclined towards and each pole piece is independent of the other when adjusting in the plane of the end face of its leg is movable, and that at least the mutually facing ends of the pole pieces are tapered so that even with tubular objects to be measured an essential part of the magnetic field spreading in the space between the pole pieces the inner space enclosed by the tube achieved.

Dabei kann es vorteilhaft sein, die Polschuhe in der senkrecht zur Auflagefläche liegenden Ebene derart zu verjüngen, daß sich eine stumpfe Schneide in etwa 1/3 der Höhe der Polschuhe oberhalb der Auflagefläche bildet und in der Ebene der Auflagefläche durch symmetrische Verjüngung der Polschuhe eine andere stumpfe Schneide gebildet ist.It can be advantageous to place the pole pieces in the perpendicular to Support surface lying level to taper in such a way that a blunt cutting edge in about 1/3 of the height of the pole pieces above the Forms support surface and in the plane of the support surface by symmetrical Tapering of the pole pieces another blunt cutting edge is formed.

Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, die Spule des Meßschwingkreises mit dem Hochfrequenzkern in einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuse anzuordnen, dessen eine Stirnseite von der Mitte aus nach beiden Seiten geradlinig ansteigt und in einer Führungsnut die Polschuhe aufnimmt. Werden nämlich die Polschuhe abgenommen, so ergibt sich eine große Auflagefläche aus zwei unter einem stumpfen Winkel liegenden Teilflächen, die z.B. das Anlegen des Meßkopfes an eine Behälterwand ermöglichen.It has also proven to be useful to use the coil of the measuring oscillating circuit to be arranged with the high-frequency core in a housing preferably made of plastic, one end of which is from the center rises in a straight line to both sides and receives the pole shoes in a guide groove. Namely the pole pieces removed, the result is a large contact surface made up of two sub-surfaces located at an obtuse angle, which e.g. allow the measuring head to a container wall.

Jeder Polschuh wird in der Führungsnut durch eine Feder gehalten, die den Polschuh von drei Seiten umschließt und mit seiner vierten Seite auf den Nutengrund und die in der gleichen Ebene liegende Stirnfläche des Hochfrequenzkernes preßt.Each pole piece is held in the guide groove by a spring which surrounds the pole piece on three sides and with its fourth Side on the bottom of the groove and the face of the high-frequency core lying in the same plane presses.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the innovation is shown in the drawing and is described in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 Hand-Suchgerät,Fig. 1 hand search device,

Fig. 2 Schaltung des Hand-SuchgerStesFig. 2 Circuit of the hand search device

7205~16⁴922.6.727205 ~ 16 ⁴ 922.6.72

Das Hand-Suchgerät besteht aus dem Basisgerät 1 und dem Meßkopf 2, der an die obere Stirnseite 3 des Kunst stoff-Gehäuses 4 so angeschlossen ist, daß.er im Bedarfsfall leicht abgetrennt werden kann und nur die Spule 5 des Meßschwingkreises über ein flexibles Kabel elektrisch mit dem Basisgerät verbunden ist. Die Spule 5 ist auf einen u-förmigen Hochfrequenzkern 6 gewickelt. Beide Bauelemente werden von.einem Kunststoff-Gehäuse 7 aufgenommen, dessen Stirnseite 8 von der Mitte aus ansteigend einen stumpfen Winkel bildet und durch Kunststoffplatten 9 abgeschlossen ist. Jede der beiden Platten 9 ist in ihrer Mitte mit einer in Längsrichtung verlaufenden Nut Io versehen und besitzt im Bereich der Nut eine Bohrung, durch die je ein Schenkel des u-förmigen Hochfrequenzkernes 6 geführt und in der Ebene des Nutengrundes plan geschliffen ist. In jeder Nut Io ist ein Polschuh 11 verstellbar und abnehmbar angeordnet und durch eine Feder 12 gehaltert. Zwischen den Enden der Polschuhe, die in vorbestimmter Weise verjüngt sind, kann das Meßobjekt 13 eingesetzt werden, wobei der Abstand der Polschuhe der Geometrie des Meßobjektes entsprechend eingestellt wird. Es ist auch möglich, die Polschuhe und die Federn abzunehmen und den Meßkopf an größere Meßobjekte, z.B. Behälter, anzulegen. In der Frontplatte des Basisgerätes 1 ist ein Gleichstrom-Mikroamperemeter zum indirekten Messen der Resonanzspannung angeordnet. Mit dem Potentiometer 15 kann die Empfindlichkeit dadurch eingestellt werden, daß der Arbeitspunkt der Eingangsverstärkerstufe so verschoben wird, daß nur die Spitzen größerer Sinuskurven durchgelassen werden. Am Instrument macht sich das durch deutlich beginnenden Abfall des Zeigeranschlages bemerkbar.The handheld locator consists of the base unit 1 and the measuring head 2, connected to the upper end face 3 of the plastic housing 4 is that.er can easily be separated if necessary and only the coil 5 of the resonant circuit via a flexible cable is electrically connected to the base unit. The coil 5 is wound on a U-shaped high frequency core 6. Both components are taken from.einem plastic housing 7, the end face of which 8, rising from the center, forms an obtuse angle and is closed off by plastic plates 9. Either of the two Plate 9 is provided in its center with a longitudinally extending groove Io and has a bore in the area of the groove, through each of which one leg of the U-shaped high-frequency core 6 is guided and ground flat in the plane of the groove base. A pole piece 11 is adjustable and removable in each groove Io and is held by a spring 12. Between the ends the pole pieces, which are tapered in a predetermined manner, can DUT 13 are used, the distance between the pole pieces being adjusted according to the geometry of the DUT. It is It is also possible to remove the pole pieces and the springs and to place the measuring head on larger objects to be measured, e.g. containers. In the front panel of the basic device 1 is a direct current micro-ammeter arranged for indirect measurement of the resonance voltage. With the Potentiometer 15, the sensitivity can be adjusted by shifting the operating point of the input amplifier stage so that that only the peaks of larger sinusoids are allowed through. This is done on the instrument by a clearly beginning drop in the Noticeable pointer stop.

Mit dem Drehknopf 16 wird der Drehkondensator 17 des MeßSchwingkreises so eingestellt, daß Resonanz eintritt. Mit dem Potentiometer 18, das parallel zum Mikroamperemeter 14 geschaltet ist, kann der Zeigeranschlag des Mikroamperemeters optimiert werden. Im Handgriff 19 ist eine Batterie 2o angeordnet und durch eine Schraubkappe 21 gehalten, die mit dem Schalter 22 auf die Meßeinrichtung geschaltet wird. An der rechten Seite des Basisgerätes sind Steckerbuchsen 23 für den Anschluß eines Summers, an der linken Seite Steckerbuchsen 24 für den Anschluß eines Schreibers angeordnet.With the rotary knob 16, the rotary capacitor 17 of the measuring oscillating circuit adjusted so that resonance occurs. With the potentiometer 18, which is connected in parallel to the micro-ammeter 14, can the pointer stop of the micro-ammeter can be optimized. In the handle 19, a battery 2o is arranged and by a Screw cap 21 held with the switch 22 on the measuring device is switched. On the right side of the base unit there are sockets 23 for connecting a buzzer to the left side sockets 24 arranged for the connection of a recorder.

Die elektronischen Bauelemente, deren Schaltung in Fig. 2 dargestellt ist, sind auf einer Plattine im Gehäuse des Basisgerätes angeordnet. Die im Oszillator 25 erzeugte Hochfrequenzenergie wird mit dem Kondensator 26 auf den Meßschwingkreis 27 übertragen, der im wesentlichen aus der Spule 5 und dem einstellbaren Kondensator 17 besteht. Die Resonanzspannung wird mit dem Kondensator 28 ausgekoppelt und auf die hochohmige Eingangselektrode eines als Verstärker 29 geschalteten Feldeffekttransistors 3o übertragen, dessen Arbeitspunkt mit dem Potentiometer 15 einstellbar ist. Das verstärkte Signal wird niederohmig an die Anzeigeeinheit 31 gegeben.The electronic components, the circuit of which is shown in FIG are arranged on a plate in the housing of the base unit. The high frequency energy generated in the oscillator 25 is transmitted with the capacitor 26 to the resonant circuit 27, which consists essentially of the coil 5 and the adjustable capacitor 17 exists. The resonance voltage is generated with the capacitor 28 decoupled and transmitted to the high-resistance input electrode of a field effect transistor 3o connected as an amplifier 29, the working point of which can be set with the potentiometer 15. The amplified signal is given to the display unit 31 with low resistance.

Der Meßschwingkreis kann durch Kondensatoren 32 und 33, die mit an der linken Seite des Basisgerätes angeordneten Schaltern 34 und 35 schaltbar sind, modifiziert und an bestimmte Anwendungsfälle angepaßt werden.The resonant circuit can by capacitors 32 and 33, which are connected to the left side of the base unit arranged switches 34 and 35 are switchable, modified and adapted to certain applications will.

Die mit der Neuerung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein handliches Meßgerät entwickelt wurde, das betriebsmäßig auch an schwer zugänglichen Stellen von Röhren- oder Gefäßsystemen eindeutige Messungen ermöglicht, ohne daß Eingriffe in das zu überwachende System notwendig sind. Es können z.B. PegelständeThe advantages achieved with the innovation are, in particular, that a handy measuring device has been developed that is operationally enables clear measurements even in difficult-to-access areas of pipe or vascular systems without interfering with what is to be monitored System are necessary. For example, water levels

flüssiger Metalle oder anderer stromleitender Flüssigkeiten kontrolliert oder in Rohrleitungen eingefrorenes Natrium aufgespürt werden. Dabei wird der Meßeffekt dadurch günstig beeinflußt, daß die Rückkoppelung zwischen Meßspule und Meßobjekt mit Hilfe einstellbarer und abnehmbarer Polschühe optimiert wird.liquid metals or other conductive liquids controlled or sodium frozen in pipelines to be tracked down. The measuring effect is favorably influenced by the fact that the feedback between the measuring coil and the measuring object is also included The help of adjustable and removable pole pieces is optimized.

Claims

SOCIETY FOR Karlsruhe, the lo. February 1972 NUCLEAR RESEARCH MBH PLA 72/8 Hä / Ku. Protection claims;

1. Locating device for locating an electrically conductive substance through non-ferritic, electrically conductive or non-conductive walls through with a measuring oscillating circuit, characterized in that at the ends of the measuring ring receiving the coil of the measuring ring u-shaped high frequency core detached..ijare pole pieces arranged are whose mutual spacing can be adjusted to adapt to measurement objects of different geometry.

2. Detection device for locating an electrically conductive substance through non-ferritic, electrically conductive or non-conductive walls through with a measuring oscillating circuit, characterized in that the coil of the measuring oscillating circuit with the high-frequency core and the Pole pieces are combined to form a unit (measuring head) and that this measuring head is separated from the other components of the locator (Base device) is arranged spatially separable and only the measuring coil via a flexible supply line with the base device connected is.

3. Search device according to claim 1 and 2, characterized in that the end faces of the legs of the U-shaped high-frequency core are inclined towards its axis of symmetry and each pole piece is movable independently of the other when adjusting in the plane of the end face of its leg.

4. Search device according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that at least the "facing ends of the pole shoes" are tapered so that even with tubular objects to be measured A substantial part of the magnetic field spreading in the space between the pole pieces affects the interior space enclosed by the tube achieved.

5. Search device according to claim 4, characterized in that the pole pieces in the plane lying perpendicular to the support surface in this way are tapered that a blunt cutting edge in about 1/3 of the

7205163m.6-.727205163m.6-.72

Height of the pole pieces above the contact surface and in Another blunt edge is formed on the plane of the contact surface by symmetrical tapering of the pole shoes,

6. Search device according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the coil of the resonant circuit with de.n The high-frequency core is arranged in a housing preferably made of plastic, one end face of which from the center rises in a straight line on both sides and receives the pole pieces in a guide groove.

7. Search device according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that each pole piece is held in the guide groove by a spring.

8. Search device according to claim 6, characterized in that the spring encloses the pole piece on three sides and with its fourth side on the groove base and the one lying in the same plane The end face of the high frequency core presses.