DE961367C

DE961367C - Vorrichtung zum Feststellen und Anzeigen von magnetischen oder magnetisierbaren Koerpern aus hochpermeablem Material nach dem Induktionsverfahren

Info

Publication number: DE961367C
Application number: DEE9127A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Feher; Dr Dr H C Heinrich Hecht
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1954-06-16
Filing date: 1954-06-16
Publication date: 1957-04-04

Description

Vorrichtung zum Feststellen und Anzeigen von magnetischen oder magnetisierbaren Körpern aus hochpermeablem Material nach dem Induktionsverfahren Es ist bekannt, zur Feststellung und Anzeige von mabnetischen oder magnetisierbaren und leitenden Körpern durch Wechselstrom erregte Induktionsspulen zu verwenden. Diese können z. B. zur Ermittlung von metallischen, auf dem Meeres' boden befindlichen Gegenständen über das aI>zusuchende Gebiet hinwegbewegt werden. Falls es sich um die Feststellung beweglicher Körper handelt, können die Spulen auch fest aufgestellt werden.
Sie zeigen dann bei genügender Annäherung der magnetischen oder magnetisierbaren Körper deren Anwesenheit durch Anderung ihrer Selbstinduktion an. Es ist bekannt, solche Verfahren auch zur Ermittlung von Erzen in der Erdrinde dder zur Ermittlung von Personen, die entsprechendes Material bei sich tragen, zu verwenden.
Bei den bekannten Verfähren liegt die Meßschleife entweder in einem Zweig einer Meßbrücke, oder sie bildet einen Teil eines abgestimmten Schwingungskreises. In beiden Fällen läßt sich die durch die Nähe eines Körpers aus hochpermeablem Material verursachte Änderung der Selbstinduktion bzw. des Wirkwiderstandes der Induktionsspule in an sich bekannter Weise messen.
Es ist auch bekannt, daß zur Erzielung einer möglichst hohen Empfindlichkeit die Größe der Induktionsschleife etwa dem Abstand des zu ermittelnden Körpers entsprechen muß.
Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, daß sich eine besonders gute Wirkung dann ergibt, wenn die Kreisfrequenz des zur Messung benutzten Wechselstroms unterhalb der Resonanzfrequenz des aus Induktionsschleife und Zuleitung gebildeten Kreises und oberhalb des Wertes RIL liegt, wobei R den Wirkwiderstand und L die Induktivität dieses Kreises darstellt.
Die verwendete Meßfrequenz soll also nach oben und nach unten begrenzt werden. Die obere Grenze ergibt sich daraus, daß bei Überschreiten der Resonanzfrequenz sich eine Änderung des Wertes von L nur wenig auf den Betrag der Impedanz auswirkt, so daß Anderungen der Induktion nicht mehr genau meßbar sind. Die zweite Forderung, daß die Selbstinduktion oberhalb des Wertes R/L liegen soll, folgt daraus, daß bei zu kleinen Werten der Frequenz der Blindwiderstand zu klein gegenüber dem Wirkwiderstand des Kreises wird; auch in diesem Falle sind die Änderungen der Selbstinduktion nicht mehr genau meßbar.
Es ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Meßfrequenz 5 Hz beträgt. Legt man eine größere Induktionsschleife von etwa I0.20 m bei einem Kupferquerschnitt von 4 qmm zugrunde, so ergibt sich ein Wirkwiderstand R von etwa 0,1 Ohm und ein Wert der Selbstinduktion von etwa o,ooi H. Der Wert R/L würde dann etwa I000 sein. Man sieht aus diesen Angaben, daß bei Verwendung eines normalenKupferquerschnittes viel höhere Frequenzen verwendet werden müssen, als dies bei bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Es ließe sich zwar der Wert von R/L noch stark herabsetzen, jedoch müßte man dann zwecks Herabsetzung des ohmschen Widerstandes sehr große Kupferquerschnitte wählen, die sich aber aus wirtschaftlichen und auch aus praktischen Gründen verbieten.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird eine mit Wechselstrom erregte Induktionsschleife benutzt, deren Linearabmessung ungefähr gleich der zu erwartenden Linearabmessung der festzustellenden Körper ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Induktionsschleifen mit verschiedenen Abmessungen vorgesehen, die wahlweise an eine bestimmte Meßvorrichtung anschaltbar sind. Es ist auf diese Weise möglich, die Größe eines in der Nähe der Spulen befindlichen Körpers abzuschätzen. Fährt z. B. ein Schiff über zwei konzentrisch angeordnete Schleifen, deren eine im Durchmesser der Länge des Schiffes entspricht, während die andere wesentlich größer ist, so ist der zeitliche Verlauf des Meßwertes in beiden Fällen grundsätzlich verschieden.
Während im ersten Falle eine Anzeigefunktion entsteht, die nach einem anfänglichen Anstieg einen nahezu konstanten Wert hat und dann wieder abfällt, ergibt sich bei Verwendung der zu großen Schleife eine Kurve mit einer Einsattelung, derart, daß zwei getrennte Maxima entstehen. Aus einem solchen Verlauf kann geschlossen werden, daß der angezeigte Körper eine kleinere Dimension hat, als es dem Durchmesser der Schleife entspricht.
Zur Messung wird vorzugsweise die Brückenmethode verwendet, wobei die Induktionsspule in einem Zweig der Brücke und eine abgleichbare Abgleichspule in einem anderen Zweig liegt. Es kann dann in an sich bekannter Weise die Änderung der Selbstinduktion der Brücke bestimmt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Phasenvergleichsmessung. Hierbei wird zwei gegenüberliegenden Punkten der Brücke eine Wechselspannung konstanter Frequenz zugeführt, während an den beiden anderen, gegenüberliegenden Punkten der Brücke die gegenüber der Eingangsspannung in der Phase verschobene Meßspannung abgenommen wird. Durch Phasenvergleich der beiden Spannungen ergibt sich in an sich bekannter Weise die Größe der Verstimmung der Meßbrücke. Im Ruhestand ist die Brücke derart abgeglichen, daß die beiden Vergleichsspannungen in der Phase übereinstimmen.
Um bei dieser Meßanordnung eine Verstimmung der zur Messung benutzten Induktionsspule gegenüber der Vergleichsspule durch äußere Einflüsse, beispielsweise durch verschiedene Temperatur der Spulen, auszugleichen, empfiehlt es sich, die Induktionsspule und die Vergleichsspule in Nachbarschaft anzuordnen.
PATENTANSPRÜCE: I. Vorrichtung zum Feststellen und Anzeigen von magnetischen oder magnetisierbaren Körpern aus hochpermeablem Material nach dem Induktionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisfrequenz des zur Messung benutzten Wechseistromes unterhalb der Resonanzfrequenz des aus Induktionsschleife und Zuleitung gebildeten Kreises und oberhalb des Wertes RIL liegt, wobei R den Wirkwiderstand und L die Induktivität dieses Kreises darstellt.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Wechselstrom erregte Induktionsschleife benutzt wird, deren Linearabmessung ungefähr gleich der zu erwartenden Linearabmessung der festzustellenden Körper ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Induktionsschleifen mit verschiedenen Abmessungen im Meßkreise vorgesehen sind, die wahlweise an eine gemeinsame Meßvorrichtung anschaltbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßanordnung eine Brückenschaltung vorgesehen ist, in welche die Induktionsschleife und eine abgleichbare Vergleichsspule in verschiedenen Zweigen eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsschleife und die Vergleichs spule in naher Nachbarschaft bzw. derart angeordnet sind; daß Schwankungen der Temperatur des umgebenden Raumes gleichmäßig auf beide Spulen einwirken.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 483 417.