EP0024307B1 - Einrichtung zur Kompensation des magnetischen Störfeldes eines Objektes mittels einer magnetischen Eigenschutzanlage - Google Patents

Einrichtung zur Kompensation des magnetischen Störfeldes eines Objektes mittels einer magnetischen Eigenschutzanlage Download PDF

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EP0024307B1
EP0024307B1 EP19800104270 EP80104270A EP0024307B1 EP 0024307 B1 EP0024307 B1 EP 0024307B1 EP 19800104270 EP19800104270 EP 19800104270 EP 80104270 A EP80104270 A EP 80104270A EP 0024307 B1 EP0024307 B1 EP 0024307B1
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EP
European Patent Office
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probe
arrangement according
field
compensation
probes
Prior art date
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EP19800104270
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EP0024307A1 (de
Inventor
Walter Dr. Nissen
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines
    • B63G9/06—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines for degaussing vessels

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a magnetometer is known from US-A-2752564, in which two cores provided with cores for detecting the magnetic field and two halves of the secondary winding of a transformer fed by an oscillator each form a bridge arm. In the absence of an external magnetic field, the bridge provides no output signal. In the other case, the bridge output via an amplifier, a rectifier and an output amplifier in a coil will generate such a current that the field it produces is of the same size and opposite to the field to be measured.
  • a measuring device in the coil feed line can display the coil current or the field strength directly.
  • a magnetic self-protection system is not dealt with here.
  • MES magnetic self-protection systems
  • three field measuring probes are provided outside the magnetic interference range of the ship, preferably on a non-magnetic mast tip, which control the excitation of power amplifiers via a field measuring device, which in turn supply currents for the compensation windings of the system.
  • the three field measuring probes should be arranged individually or preferably together rotatably and the field measuring devices and power amplifiers should be equipped with special devices for negative feedback and thus for uninterrupted self-monitoring of the entire system.
  • DE-C-977 846 shows that the geometrical interference field gradients arising from the ship and occurring in the associated probe pairs are used to control the MES windings. This method should enable automatic self-compensation in the manner of a closed control loop.
  • the polarity of the measurement effect can be used to determine the direction of the magnetic field strength of an inhomogeneous magnetic field, e.g. B. the own field of a ship, if it is known to which side of the probe the absolute amounts of the magnetic field strength decrease or increase.
  • an inhomogeneous magnetic field e.g. B. the own field of a ship
  • a differential field probe can be used to compensate for the magnetic self-field 1 of an object 2 according to FIG. 1.
  • the arrangement of a differential field probe 3 is shown in this example.
  • the probe is located away from object 2 to be compensated. It is attached approximately in the radial direction to object 2. This «being away» from the magnetic center of gravity already fulfills the condition mentioned above due to the distance law for the magnetic field of the object.
  • a polarity reversal of the stray field results in a clear polarity reversal of the probe effect at the deflection of the magnetometer display instrument 4, as shown in FIG. 2, even if the probe can only detect components of the object's own field.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device with which automatic compensation of interference fields is ensured.
  • Probes of this type are known as so-called Forester probes are known and described, for example, in DE-B-1 182 739.
  • the gradients here are particularly large due to the magnetic distance laws, which means that the accuracy requirements do not have to be very great.
  • the influence of magnetic inhomogeneities of the object is particularly disruptive, e.g. B. in ships, the structures, frames, devices, etc.
  • FIGS. 1 and 2 show the arrangement of a differential field probe in the magnetic earth field
  • FIGS. 3 and 4 show the coupling of the probe to the compensation winding
  • FIG. 5 shows a rotatable differential field probe
  • 6 shows a possibility of reducing the number of probes
  • FIGS. 7 to 9 show further examples for reducing the number of probes.
  • the probe and the compensation winding are coupled to one another in such a way that the measuring effect of the probe 3 at the output of a magnetometer 5 is integrated via an integration element 6, for example an electronic integration element, an integration amplifier or a computer.
  • the output signal of the integration element is then supplied to a power element 7 as electrical voltage.
  • a DC power amplifier can be used for this.
  • the power element 7 supplies the current for a compensation winding 8 (MES winding) with which the magnetometer electronics 5 to 7 are permanently connected in such a way that the magnetic field generated, or a component thereof, is directed opposite the measured field.
  • MES winding compensation winding 8
  • Such a combination can be used to compensate for an object 2 and / or parts of an object wherever the compensation of a specific stray field component is considered necessary.
  • components 9, 10 and 1'1 are provided for the X, Y and Z directions.
  • a device for the practical design of the device is improved in such a way that the features of the A10 are used.
  • two non-magnetic ball bearings 13 and 14 and a hydraulic, pneumatic or electric motor, preferably a synchronous motor, are provided.
  • the probe can also be rotated by hand, with wind power or by means of the travel current. Because of the inevitable misalignment of the two antiparallel sensors 15 and 16, which are shown exaggeratedly crooked in the figure, both sensors produce a more or less large reciprocal effect.
  • the two interference effects are usually of different sizes and are out of phase with one another. Both alternating effects subtract after the usual switching of magnetometers.
  • Slip rings 17 (mercury slip rings), inductive or capacitive transmitters or radio transmitters can be used to forward the measurement signals from the rotating probe. In this case it is advisable to use the entire electronics 18 of the magnetometer or parts thereof, e.g. miniaturized form to circulate together with the probe.
  • Torsional vibrations have the advantage that the sensors can be connected to the downstream links using cables.
  • the number of probes required to compensate for an object can be reduced. Instead of using three probes, one for each of the V, L and H windings According to the Z, X and Y directions, a single probe 19 according to FIG. 6 is sufficient if it is arranged skewed to the coil directions X, Y and Z.
  • This probe can be a fixed or rotating probe. If a component of the object to be demagnetized is of particular importance, the angular position of the probe should be approximated in this direction more than another, less important one.
  • the measurement effect resulting in this way contains the measurement effects of the X, Y and Z components as one variable.
  • Another way of making the measurement effect zero and thus the self-field of the object to be compensated is to transfer the control of the current direction for the compensation windings to special field probes which detect the direction of the self-field of the object. If e.g. B. a V, L and H winding are provided, a triple probe for the X, Y and Z directions is to be used.
  • the rotating probe is to consciously rotate a sensor in a certain direction deviating from an ideal position, and preferably by an angle that lies outside the angular tolerance of the sensors. Since the direction of the misalignment of the sensor is thus known, the resulting measurement effect of this sensor can be used to infer the field direction at the location of the sensor. The greatest measuring effect occurs with the rotating position of the probe, where the measuring direction of the sensor and the field direction come closest. However, both sensors can also be tilted in the manner described.
  • probe 20 measures the gradient of the X component, probe 21 that of the Y component, and probe 22 that of the Z component.
  • the probe base then receives exactly or only approximately a radial direction (gradient direction) to the object.
  • gradient direction a radial direction
  • the sensors in the probes in a different way. Although they are always to be installed anti-parallel, the sensors receive the direction of the corresponding field direction to be measured. All sensors can also be combined in one probe (FIG. 8), or one sensor each takes over, crooked, the function of more than one sensor (FIG.
  • the probes should be set up in a known manner, if possible, where probe zero coincides with the object's own field zero.
  • the compensation principle according to the invention only requires that the effect measured by the probe and the compensation effect caused by the compensation winding go together towards zero. A linear relationship or other established relationship need not be fulfilled.
  • the gain between the measuring effect and the compensation current is also adjustable. This can compensate for unavoidable, annoying induction effects in the vicinity of the probe.
  • a special auxiliary compensation winding can also be attached for the inductive impurity that affects the probe. Their exposure is to be determined and set by means of a magnetic measurement.
  • the magnetometer can also be equipped with a signal display in order to make it possible to detect extreme loads or faults.
  • a measuring instrument or an optical or acoustic display device can be used for this purpose. This is particularly necessary when an effect that can no longer be compensated occurs.
  • the sensor and the electronics are advantageously to be manufactured according to the modular principle.
  • the compensation described using the measurement method is predestined to protect ships from gradient mines. It can also be used for devices, engines, land vehicles, armored vehicles and for controlling the compensation of interference-free spaces and rooms or for measuring purposes.
  • the rotating probe makes it possible to dispense with the precision required in the manufacture of the probes currently customary.
  • a Hall sensor can also be used for the rotating probe.
  • the rotary probe is suitable for self-measurement, in particular it can be towed behind a ship or pulled longitudinally or transversely under the ship or attached freely or tensioned or carried out by a dinghy.
  • the measurement also benefits from the gyro effect of the rotating probe, which has to be deliberately amplified. It can be driven by the traction current via impellers. In a particularly advantageous manner the probe can be placed in the Sonardom under a ship.
  • the object's own field is created by permanent, inductive or magnetostrictive magnetism.
  • the compensation is also independent of the course and the longitude and latitude. It can be used for roll effects as well as for stamping and rolling effects. Alternating fields can also be compensated for. Any change in the own field can be compensated for independently.
  • the rotation probe can also be used to find magnetic objects, ships, submarines, etc. For this purpose, it can be used from ships, aircraft or land vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der US-A-2752564 ist ein Magnetometer bekannt, bei welchem zwei mit Kernen versehene Spulen zur Erfassung des magnetischen Feldes und zwei Hälften der Sekundärwicklung eines von einem Oszillator gespeisten Transformators je einen Brückenarm bilden. Bei Abwesenheit eines äusseren magnetischen Feldes liefert die Brücke kein Ausgangssignal. Im anderen Falle wird der Brückenausgang über einen Verstärker, einen Gleichrichter und einen Ausgangsverstärker in einer Spule einen solchen Strom erzeugen, dass das von ihm hervorgerufene Feld gleich gross und entgegengesetzt gerichtet zum zu messenden Feld ist. Ein Messgerät in der Spulenzuleitung kann den Spulenstrom oder auch direkt die Feldstärke anzeigen. Eine magnetische Eigenschutzanlage wird hierin jedoch nicht behandelt.
  • Aus der DE-C-977 727 ist eine Einrichtung zur Steuerung von magnetischen Eigenschutzanlagen (MES) gegen die Wirkung des induzierten Anteiles des magnetischen Momentes von Schiffen bekannt. Hierfür sind drei ausserhalb des magnetischen Störbereiches des Schiffes, vorzugsweise an einer unmagnetischen Mastspitze angeordnete Feldmesssonden vorgesehen, die über ein Feldmessgerät die Erregung von Leistungsverstärkern steuern, die ihrerseits Ströme für die Kompensationswicklungen der Anlage liefern. Die drei Feldmesssonden sollen einzeln oder vorzugsweise gemeinsam drehbar angeordnet und die Feldmessgeräte und Leistungsverstärker mit besonderen Einrichtungen zur Gegenkopplung und damit zur ununterbrochenen Selbstüberwachung der ganzen Anlage ausgerüstet sein.
  • Aus der DE-C-977 846 geht hervor, dass zur Steuerung der MES-Wicklungen die in den dazugehörigen Sondenpaaren auftretenden, vom Schiff herrührenden geometrischen Störfeldgradienten benutzt werden. Mit diesem Verfahren soll eine automatische Selbstkompensation nach Art eines geschlossenen Regelkreises möglich sein.
  • Schliesslich ist es aus der DE-C-977 881 auch bekannt, einzelne Störkörper innerhalb eines Fahrzeuges durch die Anbringung von sogenannten Antidipolen in der Nähe des magnetischen Schwerpunktes des Störkörpers in ihrer Wirkung nach aussen zu kompensieren. Diese nur beispielsweise genannten MES-Anlagen leiden unter dem wesentlichen Mangel, dass mit ihnen Änderungen des magnetischen Zustandes eines Objektes nicht ausreichend genau erfasst werden können, wobei folgende Änderungen genannt werden sollen:
    • 1. Änderungen des permanenten magnetischen Zustandes durch Alterung, Erschütterungen, Anbringen und Entfernen von magnetischen Teilen oder Geräten, Auswechseln von Maschinen, Waffen, Übernahme und Verschiessen von magnetischer Munition, Torpedos, Übernahme von in Blechdosen verpacktem Proviant bzw. Beseitigen der leeren Blechdosen.
    • 2. Änderung der Tauchtiefe von ferromagnetischen U-Booten.
    • 3. Rückkopplungseffekte auf die Schlingereffekte (Wirbelstromerzeugung durch Schlingern) werden nicht direkt gemessen und dementsprechend nicht exakt kompensiert. Hierzu werden schwierig zu ermittelnde Erfahrungswerte benötigt. Die Wirbelstromeffekte durch Stampf- und Rollbewegungen des Objektes bleiben unberücksichtigt.
    • 4. Die Kompensation steht nicht im direkten Zusammenhang mit dem gemessenen Eigenfeld des zu kompensierenden Objektes. Es muss jeweils vorausgesetzt werden, dass sie richtig eingestellt wird und später keine Änderung erfährt.
    • 5. Kompensation von Feldern elektrischer Fahranlagen bleibt unberücksichtigt.
    • 6. Eine Selbstvermessung bzw. Kontrolle des Eigenfeldes ist nicht möglich.
  • Mit einer Differenzfeldsonde, die normalerweise aus zwei in Basisabstand voneinander antiparallel angebrachten Magnetsensoren besteht, kann aus der Polung des Messeffektes auf die Richtung der magnetischen Feldstärke eines inhomogenen magnetischen Feldes, z. B. des Eigenfeldes eines Schiffes, geschlossen werden, wenn bekannt ist, nach welcher Seite der Sonde die Absolutbeträge der magnetischen Feldstärke abnehmen bzw. zunehmen.
  • Wird die vorstehend genannte Voraussetzung eingehalten, so kann nach Fig. 1 eine Differenzfeldsonde zum Kompensieren des magnetischen Eigenfeldes 1 eines Objektes 2 herangezogen werden. In diesem Beispiel wird die Anordnung einer Differenzfeldsonde 3 gezeigt. Hier befindet sich die Sonde vom zu kompensierenden Objekt 2 entfernt. Sie ist etwa in radialer Richtung zum Objekt 2 angebracht. Dieses «entfernt sein» vom magnetischen Schwerpunkt erfüllt bereits die obengenannte Bedingung aufgrund des Abstandsgesetzes für das magnetische Feld des Objektes.
  • Eine Umpolung des Streufeldes ergibt eine eindeutige Umpolung des Sondeneffektes am Ausschlag des Magnetometer-Anzeigeinstrumentes 4, wie in Fig. 2 gezeigt ist, auch dann, wenn die Sonde nur Komponenten des Objekt-Eigenfeldes zu erfassen vermag.
  • Ausgehend von der DE-C-977 727 liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der eine selbsttätige Kompensation von Störfeldern gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäss die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale verwendet. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Zunächst soll auf eine Schwierigkeit hingewiesen werden, die bei der Anwendung von Differenzfeldsonden bisheriger Ausführung vorhanden ist. Sonden dieser Art sind als sogenannte Förstersonden bekannt und beispielsweise in der DE-B-1 182 739 beschrieben.
  • Wird eine Sonde in der Nähe eines zu kompensierenden Objektes angebracht, so sind infolge der magnetischen Abstandsgesetze die Gradienten hier besonders gross, was bedeutet, dass die Genauigkeitsforderungen nicht sehr gross sein müssen. Jedoch ist in diesem Falle der Einfluss von magnetischen Inhomogenitäten des Objektes besonders störend, z. B. bei Schiffen die Aufbauten, Spanten, Geräte usf.
  • Je grösser aber der Abstand der Sonde vom Objekt wird, um so ähnlicher wird das an der Oberseite gemessene magnetische Eigenfeld dem an der Unterseite. Die Vergrösserung des Abstandes der Sonde vom Objekt hat jedoch eine erhebliche Verminderung des Messeffektes zur Folge. Es müssen aber Forderungen an die Messgenauigkeit von Magnetometern, z. B. zur Vermessung des magnetischen Eigenfeldes von Schiffen, gestellt werdden, die zur Zeit nicht zu erfüllen sind. Der Grund für diese relativ geringe Genauigkeit liegt darin, dass es nicht gelingt, die beiden Sensoren einer Sonde exakt antiparallel auszurichten.
  • Normalerweise ist es nicht bekannt, in welcher Richtung und um welchen Betrag die beiden Sensoren der Sonde schief stehen, und somit ist es nicht möglich, den Messeffekt von der Störgrösse zu unterscheiden. Insbesondere wirken Wärmedehnungen, mechanische Beanspruchung und Alter des Materials dejustierend.
  • Wird eine Sonde in einem homogenen Erdfeld bewegt, so dürfte sich theoretisch kein Messeffekt ergeben. Je nach räumlicher Lage der Sonde zum Erdfeld und je nach Bewegungsart treten aber Störeffekte auf, die die Lösung wichtiger Messprobleme unmöglich machen. Sie sind oft grösser als der Messeffekt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2 die Anordnung einer Differenzfeldsonde im magnetischen Erdfeld, die Fig. 3 und 4 die Kopplung der Sonde mit der Kompensationswicklung, Fig. 5 eine drehbare Differenzfeldsonde, Fig. 6 eine Möglichkeit der Verminderung der Anzahl der Sonden, und die Fig. 7 bis 9 weitere Beispiele zur Verminderung der Sondenzahl.
  • In Fig. 3 werden erfindungsgemäss Sonde und Kompensationswicklung so miteinander gekoppelt, dass der am Ausgang eines Magnetometers 5 anstehende Messeffekt der Sonde 3 über ein Integrationsglied 6, beispielsweise ein elektronisches Integrationsglied, einen Integrationsverstärker oder einen Rechner aufintegriertwird. Das Ausgangssignal des Integrationsgliedes wird dann als elektrische Spannung einem Leistungsglied 7 zugeführt. Hierfür kann ein Gleichspannungsleistungsverstärker verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Signal indirekt der Erregerwicklung eines Gleichstromgenerators zuzuführen bzw. es zur Ansteuerung von Thyristoren zu verwenden. Das Leistungsglied 7 liefert den Strom für eine Kompensationswicklung 8 (MES-Wicklung), mit der die Magnetometer-Elektronik 5 bis 7 in der Weise fest verschaltet ist, dass das erzeugte Magnetfeld, bzw. eine Komponente hiervon, dem gemessenen Feld entgegengerichtet ist.
  • Eine derartige Kombination kann zur Kompensation eines Objektes 2 und/oder von Teilen eines Objektes überall dort angebracht werden, wo die Kompensation einer bestimmten Streufeldkomponente für erforderlich angesehen wird. Im Beispiel nach Fig. 4 sind die Komponenten 9, 10 und 1'1 für die X-, Y- und Z-Richtung vorgesehen.
  • Eine Vorrichtung zur zweckmässigen Ausgestaltung der Einrichtung wird in der Weise verbessert, dass die Merkmale des A10 zur Anwendung kommen. Hierfür sind zwei amagnetische Kugellager 13 und 14 und ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Motor, vorzugsweise ein Synchronmotor, vorgesehen. Die Sonde kann aber auch von Hand, mit Windkraft oder mittels der Fahrtströmung in Umdrehung versetzt werden. Wegen der unvermeidlichen Dejustierung der beiden antiparallelen Sensoren 15 und 16, die in der Figur übertrieben schief dargestellt sind, erzeugen beide Sensoren für sich einen mehr oder weniger grossen Wechseleffekt. Üblicherweise sind die beiden Störeffekte unterschiedlich gross und gegeneinander phasenverschoben. Beide Wechseieffekte subtrahieren sich nach der üblichen Schaltung von Magnetometern. Hierdurch entsteht ein Wechseieffekt in der Form einer Wechselspannung, der sich dem eigentlichen Messeffekt überlagert. Dieser störende, symmetrische Wechseleffekt wird nun durch Dämpfungsglieder oder Filter zum Verschwinden gebracht. Somit steht der reine Messeffekt zur Verfügung. Erleichtert wird das Beseitigen des störenden Wechselfeldeffektes dadurch, dass seine Frequenz der Drehzahl der Sonde genau entspricht. Daher ist die Drehzahl so zu wählen, dass sie von der Frequenz der Messeffekte möglichst verschieden ist. Hierzu kann eine Drehzahl-Verstellvorrichtung dienen.
  • Bei einem schnellen Wechsel des Gradienten, z. B. bei Wechselfeldern, die das Objekt erzeugt, empfiehlt es sich, die infolge Schiefstellung der Sensoren 15 und 16 auftretende Störfrequenz durch Zählstufen auszuschalten.
  • Zur Weiterleitung der Messsignale von der sich drehenden Sonde können Schleifringe 17 (Quecksilberschleifringe), induktive oder kapazitive Übertrager bzw. Funksender benutzt werden. Es empfiehlt sich in diesem Fall, die gesamte Elektronik 18 des Magnetometers oder Teile davon, z.B. miniaturisierter Form, gemeinsam mit der Sonde umlaufen zu lassen.
  • Es ist aber auch denkbar, die Sonde Drehschwingungen, bevorzugt harmonische um Winkel von 360° oder auch um kleinere Winkel, ausführen zu lassen. Drehschwingungen haben den Vorteil, dass die Sensoren mittels Kabel mit den nachgeschalteten Gliedern verbunden werden können.
  • Weiterhin kann die Anzahl der zur Kompensation eines Objektes erforderlichen Sonden vermindert werden. Anstatt drei Sonden zu verwenden, je eine für die V-, L- und H-Wicklung entsprechend der Z-, X- und Y-Richtung, ist eine einzige Sonde 19 gemäss Fig. 6 ausreichend, wenn diese windschief zu den Spulenrichtungen X, Y und Z angeordnet wird. Diese Sonde kann eine feste oder rotierende Sonde sein. Kommt einer Komponente des zu entmagnetisierenden Objektes eine besondere Bedeutung zu, so ist die Winkellage der Sonde dieser Richtung mehr anzunähern, als einer anderen, weniger wichtigen. Der sich auf diese Weise ergebende Messeffekt enthält die Messeffekte der X-, Y- und Z-Komponenten als eine Grösse.
  • Eine Aufgliederung zur Steuerung der Wicklungen kann in folgender Weise vorgenommen werden:
    • Nacheinander werden alle vorhandenen Wicklungen an den Sensor angekoppelt. Es wird ein Strom auf die erste Kompensationswicklung geschaltet und mittels einer Logikschaltung die Stromrichtung sofort umgeschaltet, falls der Messeffekt hierdurch ansteigt. Fällt der Messeffekt dagegen ab, so lässt man den Strom in dieser Richtung für kurze Zeit weiterfliessen. Danach wird mit den übrigen Wicklungen entsprechend verfahren und der ganze Vorgang wiederholt, bis der Messeffekt an der Sonde Null wird. Die jeweiligen Stromgrössen können dabei laufend abnehmend vorgesehen oder die Stromflusszeiten verkürzt werden.
  • Eine andere Möglichkeit, den Messeffekt zu Null zu machen und damit das Eigenfeld des zu kompensierenden Objektes, besteht darin, die Steuerung der Stromrichtung für die Kompensationswicklungen besonderen Feldsonden zu übertragen, die die Richtung des Eigenfeldes des Objektes erfassen. Wenn z. B. eine V-, L- und H-Wicklung vorgesehen sind, ist ein Sondentripel für die X-, Y- und Z-Richtung zu verwenden.
  • Eine weitere Möglichkeit ist für die rotierende Sonde darin zu sehen, einen Sensor bewusst von einer Ideallage abweichend in einer bestimmten Richtung zu drehen, und zwar bevorzugt um einen Winkel, der ausserhalb der Winkeltoleranz der Sensoren liegt. Da somit die Richtung der Schiefstellung des Sensors bekannt ist, kann aus dem sich hieraus ergebenden Messeffekt dieses Sensors auf die Feldrichtung am Ort des Sensors geschlossen werden. Der grösste Messeffekt tritt bei der Drehstellung der Sonde auf, bei der die Messrichtung des Sensors und die Feldrichtung sich am nächsten kommen. Es können aber auch beide Sensoren in der beschriebenen Weise schief gestellt werden.
  • Es ist bekannt und vorteilhaft, einige oder alle Sonden an einem Ort, z. B. im Mast eines Schiffes, anzubringen, wie Fig. 7 zeigt. In diesem Beispiel misst die Sonde 20 den Gradienten der X-Komponente, die Sonde 21 den der Y-Komponente und die Sonde 22 den der Z-Komponente. Die Sondenbasis erhält dann genau oder auch nur ungefähr eine radiale Richtung (Gradienten-Richtung) zum Objekt. Für diesen Fall der Anwendung ist es aber notwendig, die Sensoren in den Sonden in anderer Weise anzuordnen. Sie sind zwar stets antiparallek anzubringen, jedoch erhalten die Sensoren die Richtung der entsprechenden zu vermessenden Feldrichtung. Alle Sensoren können auch in einer Sonde zusammengefasst werden (Fig. 8), oder jeweils ein Sensor übernimmt, schiefgestellt, die Funktion von mehr als einem Sensor (Fig. 9), analog dem in Fig. 6 beschriebenen Beispiel. Die Sonden sollen in bekannter Weise möglichst dort aufgestellt werden, wo Sonden-Null mit dem Eigenfeld-Null des Objektes übereinstimmen. In diesem Fall erfordert das Kompensationsprinzip nach der Erfindung lediglich, dass der von der Sonde gemessene Effekt und der von der Kompensationswicklung hervorgerufene Kompensationseffekt gemeinsam gegen Null gehen. Eine lineare Beziehung oder eine andere festgelegte Beziehung braucht nicht erfüllt zu sein.
  • Falls sich jedoch für die Aufstellung der Sonde kein Ort finden lässt, für den diese Bedingung erfüllt ist, ist eine Verstellvorrichtung vorzusehen. Hiermit wird dem Sondenmesseffekt ein einstellbarer konstanter oder feldabhängiger Effekt überlagert, der die Nulldifferenz ausgleicht.
  • Die Verstärkung zwischen Messeffekt und Kompensationsstrom ist ebenfalls verstellbar auszuführen. Hiermit können unvermeidliche, störende Induktionseffekte in der Nähe der Sonde ausgeglichen werden. Es kann aber auch eine besondere Hilfs-Kompensationswicklung für die induktiv wirkende Störstelle, die die Sonde beeinflusst, angebracht werden. Ihre Beaufschlagung ist durch eine magnetische Vermessung zu ermitteln und einzustellen.
  • Das Magnetometer kann weiterhin mit einer Signalanzeige versehen werden, um extreme Beaufschlagungen bzw. Störungen erkennbar zu machen. Hierzu kann ein Messinstrument oder eine optische bzw. akustische Anzeigeeinrichtung dienen. Insbesondere ist diese erforderlich, wenn ein nicht mehr kompensierbarer Effekt auftritt.
  • In vorteilhafter Weise sind der Sensor und die Elektronik nach dem Baukastenprinzip zu fertigen.
  • Die beschriebene Kompensation über das Messverfahren ist prädestiniert zum Schutz von Schiffen vor Gradienten-Minen. Sie ist aber auch verwendbar für Geräte, Motoren, Landfahrzeuge, gepanzerte Fahrzeuge sowie zum Steuern der Kompensierung von störfeldfreien Plätzen und Räumen bzw. für Messzwecke.
  • Die rotierende Sonde erlaubt es, auf die bei der Herstellung der zur Zeit üblichen Sonden erforderliche Präzision zu verzichten. Ausser den langgestreckten Sensoren ist für die rotierende Sonde auch zum Beispiel ein Hall-Sensor verwendbar.
  • Die Rotationssonde ist zur Selbstvermessung geeignet, insbesondere kann sie beispielsweise hinter einem Schiff hergeschleppt bzw. unter dem Schiff längs oder quer hindurchgezogen werden oderfreihängend oder verspannt angebracht oder von einem Beiboot ausgeführt werden. Beim Schleppen durch das Wasser kommt der Messung zusätzlich die Kreiselwirkung der rotierenden Sonde zugute, die bewusst zu verstärken ist. Der Antrieb kann durch den Fahrstrom über Flügelräder erfolgen. In besonders vorteilhafter Weise kann die Sonde im Sonardom unter einem Schiff angebracht werden.
  • Für eine Kompensation nach der Erfindung ist es prinzipiell ohne Bedeutung, ob das Eigenfeld des Objektes durch permanenten, induktiven oder magnetostriktiven Magnetismus entsteht. Die Kompensation ist auch unabhängig vom Kurs sowie von Längen- und Breitengrad. Sie ist sowohl für Schlinger-Effekte wie auch für Stampf- und Roll-Effekte verwendbar. Die Kompensation von Wechselfeldern ist ebenfalls möglich. Jegliche Eigenfeldänderung kann selbständig kompensiert werden. Die Rotationssonde kann auch zum Auffinden von magnetischen Objekten, von Schiffen, U-Booten usw. benutzt werden. Hierzu kann sie von Schiffen, Flugzeugen oder Landfahrzeugen aus eingesetzt werden.

Claims (19)

1. Einrichtung zur Kompensation von magnetischen Störfeldern von Objekten, vorzugsweise Schiffen, mittels störfeldgeregelter magnetischer Eigenschutzanlagen, in denen Differenzfeldsonden zur Erfassung des inhomogenen Störfeldes, Leistungsverstärker und Kompensationswicklungen der Eigenschutzanlage Regelkreise bilden, die zur Steuerung der in den Kompensationswicklungen der Anlage fliessenden Ströme verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass den Regelkreisen (3, 5-8) zusätzlich Integrationsgliedet (6) zugeordnet werden, dass einzelne Störfelder mit Einzelregelkreisen zur Kompensation versehen werden, und dass die Einzelregelkreise parallel zu einander und parallel zu der das gesamte Objekt (2) umfassenden Kompensationsanlage betrieben werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzfeldsonden (3) an Orten angebracht werden, an denen die Differenzfeldstärken dann stets Null sind, wenn die ermittelten Störfelder mittels der Kompensationswicklungen (8) auf optimale Kompensation eingestellt werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein lokaler, nur auf die Differenzfeldsonden (3) einwirkender und mittels der MES-Wicklungen (8) nicht kompensierbarer Störfelder dem Sondenmesseffekt konstante oder magnetfeldabhängige Effekte überlagert werden.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Störfelder in der Nähe der Differenzfeldsonden (3) durch besondere Hilfswicklungen kompensiert werden.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzfeldsonden (3) entfernt vom Objekt (2) angebracht werden.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden (3) und/oder die Elektronik nach dem Baukastenprinzip erstellt werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden (3) im Sonardom eines Schiffes untergebracht werden.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung auf Wasser- und Landfahrzeuge sowie auf Plätzen und in Räumen angewendet wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Differenzfeldsonden (3) eine Signaleinrichtung kombiniert wird, mit der ein Überschreiten von zulässigen Werten oder eine Störung angezeigt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Regelkreisen (3, 5-8) eine Differenzfeldsonde (12) mit zwei Sensoren (15,16) eingesetzt wird, die in der Längsachse der Sonde in einem vorgegebenen Abstand (Basis) voneinander liegen, deren Messrichtung die Richtung des magnetischen Feldes ist, und dass die Sonde (12) um ihre Längsachse drehbar angeordnet ist (Fig. 5).
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehantrieb für die Sonde (12) ein hydraulischer-pneumatischer oder elektrischer Motor dient.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine manuelle Drehung der Sonde (12) mittels Handrad, Handgriff oder Handkurbel vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb der Sonde (12) mittels Wind, Propeller oder Schalenkreuz.
14. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Wasserströmungsmotor als Drehantrieb für die Sonde (12).
15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beseitigung von durch Justierfehler hervorgerufenen sinusförmigen Messeffekten Dämpfungsglieder, Filter oder Zählstufen angeordnet sind.
16. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung der Drehzahl der Differenzfeldsonde eine Verstellvorrichtung dient.
17. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzfeldsonde (12) Drehschwingungen ausführt.
18. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (15, 16) der Differenzfeldsonde (12) gegen ihre Längsachse schief gestellt ist.
19. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass induktive, kapazitive Übertrager oder Funksender zur Übertragung der Messwerte von der sich drehenden Sonde (12) vorgesehen sind.
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