HU208744B - Device for searching magnetizable materials in building construction - Google Patents

Description

A találmány épületszerkezetekben fellelhető, abban elhelyezett mágnesezésre alkalmas anyagok, előnyösen szerkezetet erősítő acélbetétek felkutatására alkalmas berendezésre vonatkozik.

Amint az ismeretes, a vasbetonból készült mély- és magasépítményeknél a szilárdság növelésére a betonba vasszerelést, ún. vasarmatúrát helyeznek el. Természetesen vasbetétek elhelyezése megfelelő számítások alapján történik. Ezek a betétek, amelyek a vasszerelést képezik, a későbbiekben káros hatásokat válthatnak ki, például, ha a szerkezetben a vezetékek áthaladására, vagy a rögzítőelemek elhelyezésére vájatokat, furatokat képeznek ki.

Különböző ismert eljárásokkal roncsolásmentes kialakításokkal oldják meg az épületen belüli csőátvezetéseket, azok csatlakoztatását, vigyázva a vasarmatúrákra.

Valamennyi ilyen ismert eljárásnak sok hátránya van. Ezek egy része hordozható, viszonylag gazdaságosan működő készülék, amelynek pontossági megbízhatósága azonban már kétségbe vonható. Másrészt a viszonylag pontos készülékek kialakításuknál fogva annyira idomtalanok, hogy az építkezési területen alkalmazásuk nehézségekbe ütközik és költséges üzemelésük miatt gazdaságtalan az alkalmazásuk.

A találmányhoz közel álló megoldást Andreas Schaab publikálta „A betonvasalás takarásának roncsolásmentes megállapítása” című cikkben, amely a Beton- und Stahlbetonbau 84 (1989), Heft 11. számában jelent meg a 275-279. és 324-327. oldalakon. Ez az ismert berendezés egy letapogató fejből áll, amelyben egy permanens mágnes van a mágneses mező létrehozására és két - a rúdmágnes két végén, pólusán elhelyezett - mágneses mező-érzékelő helyezkedik el, amelyek a vasbetétek által megzavart mágneses mező eltéréseit érzékelik. Egy kiértékelő egység szolgál az így kapott jelek alapján a mágnesezhető anyag lokalizálására. A permanens mágnes homlokoldalával az épületszerkezetre, például vasbetonrészre, lesz felhelyezve, és a vasbetéthez közeledve megváltozik az általa gerjesztett mágneses mező. Pontosabban szólva az érzékelő fejnek a vasbetéthez való közeledése során a rúdmágnes és az épületszerkezet között fekvő érzékelőn a gerjesztés növekszik. Egy méréserősítő segítségével ez a növekedés kiértékelhető, és a betontakarás megállapítható.

A találmány elé azt a feladatot tűztük ki, hogy az előzőleg ismertetett eljárásokat összegezve, azokat továbbfejlessze és az eljárás alapján olyan berendezést valósítson meg, amellyel a mágnesezhető anyagok elhelyezkedésének pontos, biztonságos megállapítása érhető el.

A találmány a kitűzött feladat értelmében berendezés épületszerkezetekben lévő mágnesezhető anyagok, előnyösen acélarmatúrák felkutatására, amelynek az épületszerkezetben mágneses mezőt létrehozó letapogató feje és mágnesre rögzített, legalább két mágnesezhető anyag által megzavart erőtérváltozást mutató, mágneses mező érzékelője van, továbbá a mágnesezhető anyag helyzetét az érzékelők által szállított adatok alapján rögzítő, kiértékelő egysége van, ahol a mágneses erőtér érzékelői mezőlemezek, a mezőlemezek egymással különbségi (kiegyenlítő) kapcsolásban és a mágnes egyik pólusán egymás mellett vannak elhelyezve.

Egy előnyös kialakítás során a mágnes egyik pólusán több mezőlemez pár mindenkor különbségi kapcsolásban összekötött mezőlemezből van kialakítva.

Gazdaságos az az elrendezés, ahol a mezőlemezpárok egyenes mentén vannak elrendezve.

Eljárhatunk úgy is, hogy a mezőlemezpárok több, egymással párhuzamos egyenes mentén, szabályos rácsozatban vannak elhelyezve, továbbá hogy a mezőlemezpárok két mezőlemezének összekötő vonala az egyenesre merőleges.

Célszerű az a kialakítás, ahol mindegyik mezőlemez alatt egy-egy pólussaru van elhelyezve és a mezőlemezpár alatti pólussaruk össze vannak kapcsolva.

Újszerű kialakítási mód az, amikor a mágnes a mezőlemezpárt alkotó két mezőlemez közötti egyenes mentén van kettéválasztva és mezőlemezpárhoz tartozó pólussarukon közös mezőlemezhordozó van elhelyezve, és a mezőlemezpárokat alkotó mezőlemezek homlokfelületükön nagy permeabilitású szondákkal vannak kialakítva, amelyek két mezőlemez összekötő vonal mentén egymással ellentétes irányba mutatóan vannak kialakítva.

Egy előnyös kialakítás során a kiértékelő egység a mindenkori különbségértékre kapcsolt mezőlemezek adatainak értékéből differenciáló módon van kialakítva.

Gazdaságos elrendezés esetén az érzékelő, letapogató kocsi érzékelő feje a helyzetmeghatározó pályarögzítőegységgel van ellátva.

További előnyös kialakítást nyerhetünk, amikor a mezőlemezpárok kerekeken fotó, érzékelő, letapogató kocsin vannak elrendezve, amelynek keréktengelyei az egyenessel párhuzamosak és az egymással párhuzamos forgási kényszerkapcsolatban lévő két keréktengely végein egy-egy kerék van elhelyezve.

Célszerű, ha a berendezésnek forgó rés-fényrekeszes pályarögzítője van, amely legalább a kerekek egyikével kényszerkapcsolatban kialakítva.

A mágnes lehet például egy permanens mágnes vagy elektromágnes, ami váltóárammal vagy alternáló áramlökésekkel gerjeszthető. Permanens mágnes esetében egy viszonylag magas energiasűrűséget kell elérni ahhoz, hogy jól látható, erős mérési jelet kapjunk. A mező létrehozásához energia nem szükséges, ami különösen elemmel működtetett berendezés esetén előnyös. Amellett azonban a keresett anyag (pl. vasbetét) enyhe felmágneseződésével számolni kell. Ismételt mérésekkel egy ilyen hatást eliminálni lehet. Elektromágnes esetében a keresett anyag előmágnesezése minden mérés után kiolt. Elfogadható áramfelhasználást véve alapul az elsődleges mező azonban viszonylag gyenge és így a mérésmező is kicsi. A mérési jeleket ki kell választani, ami a kapcsolástechnikában többletköltséget jelent.

A mezőlemezek már általánosan ismert eszközök.

HU 208 744 Β

Mágnesesen vezérelt ellenállásokról van szó: például InSb/NiSb, melyek befolyásolhatósága a Gauss-féle effektustól függ. A félvezetőn áthaladó töltéshordozó a mágneses mező hatására a Lorentz-erő következtében oldalirányba eltérítést szenved a mágneses erőtértől függően és ez egy, a mágneses mezőtől függő ellenálláshoz vezet.

Az építőanyagban mágnesezhető anyagok, például a betonban a vasbetétek felkutatására szolgáló berendezés esetében az érzékelő fej úgy van az épületszerkezetre helyezve, hogy két mezőlemez a permanens mágnes és az épületszerkezet közé essen. így az épületszerkezet felszínén különböző pozíciókban megmérhetők a felületre merőleges mágneses mezőkomponensek, amelyeket a továbbiakban vertikális komponensekként jelölünk meg. Pontosabban szólva, a két mezőlemez két vertikális komponenst mér egyszerre. Mivel ezek egymással kiegyenlítő kapcsolásban vannak, egy mérési jelet észlelünk, amely a két mezőlemezen áthaladó vertikális komponensek közötti különbséget mutatja. Ezt a továbbiakban különbségértéknek nevezzük és például egy különbség-erősítővel kaphatjuk meg. Minden olyan helyet, ahol mérést végzünk, a különbségértékkel együtt regisztrálni kell. Ehhez még a mezőlemez elhelyezkedési irányt is rögzíteni kell, hogy a különb; ség értékeiből meghatározott mezőgradiens (a vertikális komponensek változása) az iránynak megfelelően meghatározható, illetve rögzíthető legyen.

Egy kiválasztott pálya mentén több különbség-érték összeállítása révén, figyelembe véve a fent említett irányokat is, amelyek esetenként egybeesnek a pálya irányával, a helytől függő különbségérték függvény meghatározható és ehhez csatlakozóan differenciálható. A különbség függvény nullhelye, illetve a differenciált különbség függvény maximuma megadja a mágnesezhető anyagok elhelyezkedését az épületszerkezetben.

Lehetséges egy tengely mentén több, mint két mezőlemez elhelyezése is sorbakapcsolva és középleágazással ellátva. A mindenkori vertikális komponens különbségértéke két szomszédos mezőlemezzel kerül meghatározásra. Ehhez a vég-, illetve középleágazáson jelentkező jelet mindenkor a megfelelő különbségerősítőre kell vezetni, lemezmező sorkapcsoló segítségével.

A találmánynak egy előnyös kialakítása az, amikor a mágnesnek az épületszerkezet felé eső pólusfelületén több, különbségkapcsolással összekapcsolt mezőlemez helyezkedik el.

A találmánynak egy előnyös továbbfejlesztése az is, amikor a mezőlemezpárok egy egyenes mentén vannak elhelyezve. Ez esetben előnyös, ha a mezőlemezpárt alkotó két mezőlemezt összekötő vonal merőleges erre a fent említett egyenesre. Ha ezek az egyenesen fekvő mezőlemezpárok együttesen, de az egyenesre merőlegesen el vannak tolva, mód nyílik a különbségértékek egyenkénti vagy együttes gyors leolvasására. A különböző pozíciókban lévő mezőlemezpárok egyes különbségértékeiből egy különbségfüggvény állítható össze, melynek differenciálásával a mágnesezhető anyag helyzete az épületszerkezetben meghatározható. Az egyenes eltolási iránya tehát megegyezik a már fent említett pályával.

További előnyös alakja a találmánynak az, amikor a mezőlemezpárok egymással párhuzamos egyeneseken vannak elhelyezve és így kétdimenziós, szabályos alakzatot alkotnak. Ha megfelelő számú mezőlemezpár áll rendelkezésre, akkor szükségtelen a mezőlemezpárok eltolása.

Mindegyik mezőlemezpár összekötő vonala párhuzamos lehet, de az is lehetséges, hogy ezek az összekötő vonalak különböző irányúak. Példaképpen: két csoport mezőlemezpárt alkalmazunk, amelyeknek összekötő vonala egymással 90°-ot zár be. Az ilyen különbözőképpen elhelyezett mezőlemezpárok segítségével az épületszerkezet megfelelően nagy számú irányban letapogatható úgy, hogy a szerkezetben lévő mágnesezhető anyag elhelyezkedése pontosan meghatározható legyen.

Azok a mezőlemezpárok, amelyeknek összekötő vonala egyvonalba esik, elektromosan sorbakapcsolva egy mezőlemezsort alkotnak. Eközben a mezőlemezek száma lehet páros, vagy páratlan. A mezőlemezsor mindenkori egymás mellett lévő mezőlemezeinek összekapcsolásával a kívánt különbségértékeket megkaphatjuk.

A találmánynak egy további előnyös megvalósítása szerint a mezőlemezek alatt egy-egy pólussaru van elhelyezve. Ezzel a mérendő mágneses mező a mezőlemezre koncentrálódik, ami által a mérőberendezés érzékenysége nagyobb.

A találmány szerint egy mezőlemezpár alatt a pólussaruk össze is lehetnek kötve. Az egyes pólussaruk elhelyezése a mindenkori mezőlemezen elég nehézkes, mivel a mezőlemez is és a pólussaru is meglehetősen kicsiny. így egy mezőlemezpár pólussaruja egy vékony lemezből kivitelezett összekötővel egydarabban készül és ez fekszik a mágnesen. A vékony lemezzel a mágnes csak elenyészően hosszabbodik meg, ami nem zavaró.

Egy másik igen előnyös megvalósítása szerint a mágnes a mezőlemezpárt alkotó két mezőlemez közötti vonalon meg van osztva, miközben a mezőlemezpár közös hordozóanyaga a megfelelő pólussarun fekszik. A mágnesen így egy légrés van a két mezőlemez között. Ezáltal a mágneses folyam különbsége a két mezőlemez között még nagyobb lesz és ezzel a berendezés érzékenysége is nő.

Egy további igen előnyös megvalósítása a találmány szerinti berendezésnek az, hogy a mezőlemezpár mezőlemezeinek homlokoldalára szondákat erősítenek nagy permeabilitású anyagból. Ezek a szondák egymással ellentétes irányba mutatnak és tengelyük a két mezőlemez összekötővonalába esik.

Ezek a szondák növelik az érzékenységet, mivel mezőkoncentrátorként működnek. Másrészről ezek a szondák fokozzák a poziciófelbontást, mivel ezek az egyes mezőlemezek által mért vertikális mágnesesmező komponensek maximumait tovább széthúzzák. Ennek következtében a különbségfüggvény a mágnesezhető anyag közelében meredek fel-, illetve lefutást mu3

HU 208 744 Β tat, és ebből következően ennek differenciálása során kapott függvény keskenyebb és magasabb, így a mágnesezhető anyag helyét egyszerűbben és pontosabban meg tudjuk határozni.

A mezőlemezek helyzetének mérésére a letapogató fej a pályarögzítő berendezéssel van összekötve úgy, hogy a letapogató fej és ezzel a mezőlemezpár helyzete egy kiinduló referencia ponthoz viszonyítva, pontosan meghatározható legyen. Például lehetséges, hogy amikor a letapogató fejet az épületszerkezetre helyezik, ezt a referencia pozíciót rögzítjük és egy erre alkalmas kapcsolóberendezéssel a pályarögzítőt nullára állítjuk. A letapogató fej mozgatása során a pályarögzítő megfelelő jeleket ad, amelyek a különbségértékek rögzítése során egyidejűleg a mérés helyének a referenciaponthoz való relatív helyzetét is hozzárendelik. Természetesen a referenciapontot a szerkezeten meg kell valamilyen módon jelölni.

A mezőlemezpárok előnyösen egy kocsin vannak, amelynek keréktengelyei párhuzamosak az egyenessel. Ezzel nagyon egyszerűen fel lehet kutatni az épületszerkezetben a mágnesezhető anyagok jelenlétét, mivel a kocsit csak végig kell gördíteni a szerkezet felületén. A letapogatás irányát a kocsi haladási iránya meghatározza. A letapogatást a vizsgálandó felületen több irányban is megismételhetjük, hogy ezáltal pontosabban képet kapjunk. A mágnesezhető anyagok struktúráját például képernyőn is megjeleníthetjük.

Az ismételten végiggördített kocsit egy határozott pályán kell tartani, ehhez egy vezetőhoronnyal ellátott lemezt fektetünk az épületszerkezetre. Ez a lemez lehet például egy mágnesességet nem vezető sajtolt lemez is. A pályahomyok által vannak a kocsi kerekei vezetve. A lemez helyett érdemes préseléshez használatos papírcsíkot is alkalmazni. Ezen a lemezen vagy fólián a kiinduló, referenciapozíción kívül mindegyik mérési hely is meg van jelölve. A pályahomyok úgy is kialakíthatók, hogy a kocsi különböző irányok mentén és egy irányban pedig egymás mellett párhuzamosan futó pályákon van mozgatva.

Mint ahogy a bevezetőben utaltunk rá, a mágnes lehet permanens mágnes vagy elektromágnes. Permanens mágnes esetében a mezőlemezpárok közvetlenül vagy közvetve az egyik pólusfelületre helyezhetők. Elektromágnes esetében egy megfelelő mágnesmag szolgál a pólusfelület előállítására. A mágnesmagot tekercs veszi körül, ez ugyanazt az ovális vagy négyszögletes formát és nagyságot adja, mint az a pólusfelület, ami a permanens mágnes esetében adódik. Amikor a mágnes megosztottságáról van szó, akkor értelemszerű, hogy elektromágnes esetében a mag megosztottságáról van szó.

A következőkben a találmányt rajzok segítségével közelebbről is ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti letapogató kocsi és a kiértékelő berendezés perspektivikus képe, a

2. ábra a letapogató kocsi metszete (az 1. ábrán Ilii metszési vonalon) a kocsi tengelyeire merőlegesen, illetve annak egyik oldalfalával párhuzamosan, a

3. ábra a letapogató kocsi egy részének alulnézete, amelyen egy egyenesre rendezett mezőlemezpárok találhatók (a 2. ábrán a III nyíl jelzi a nézet irányát), a

4. ábra az építőanyagban lévő mágnesezhető anyagok felkutatására szolgáló jel-folyamatok, függvények, az

5. ábra a találmány szerinti berendezés durva kapcsolási sémája, a

6. ábra az építőanyagban lévő mágnesezhető anyagok jelfolyamatai az anyag mélységének, illetve vastagságának függvényében, a

7. ábra a letapogató kocsi alulnézete perspektivikus ábrázolásban, ami két - pólussarura helyezett - mezőlemezt mutat, a

8. ábra a letapogató kocsi egy részének alulnézete perspektivikus ábrázolásban, ami két - pólussarura illesztett - olyan mezőlemezt ábrázol, amelyek nagy permeabilitású anyagból készült szondával vannak ellátva, a

9. ábra a letapogató kocsi egy részének alulnézete perspektivikusan ábrázolva, ami egy olyan mezőlemezpár környezetét mutatja, amikor a mezőlemezek egy megosztott permanens mágnesen helyezkednek el, a

10. ábra a letapogató fej, illetve kocsi alsó részének nézete, amely szabályosan és egyformán elrendezett mezőlemezpárokat mutat be, a

11. ábra a letapogató fej, illetve kocsi alsó részének nézete, amely szabályosan, de különféleképpen elrendezett mezőlemezpárokat mutat be.

Az 1. ábrán a találmány szerinti - épületszerkezetekben mágnesezhető anyagok felkutatására alkalmas berendezés kiviteli alakját látjuk. A berendezés az 1 érzékelő-letapogató kocsiból és a 3 kiértékelő egységből áll, amelyek a 2 kábellel össze vannak kötve. Az érzékelő-letapogató kocsi a 4 betonlemezen áll, amelyben a vasarmatúrát képező 5, 6 vasrudak találhatók. A 3 kiértékelő egységnek monitoija van, amely az 1 érzékelő-letapogató kocsi által detektált 5 és 6 vasrudakat képileg megjeleníti. A képfeldolgozás, illetve a kiértékelőfüggvények vezérlésére a monitornak egy sor 11,

12. 13 és 9 billentyűje van. A kezelőt a vezérlésről a képernyő szélén, a 11, 12, 13 és 9 billentyűk mellett megjelenő függvény, illetve a 11a, 12a, 13a és 9a operációs jel tájékoztatja. Ezzel lehetőség nyílik arra, hogy az alkalmazó nyelvén váljanak láthatóvá a jelek, a software-en történő átvezetés útján. A 8 billentyű alkalmas a software által kínált menü előre-hátra lapozására. A négy 10 billentyű a kurzor mozgatására szolgál a képernyőn.

A képfeldolgozó funkciók a fény, illetve kontraszt állítását szolgálják az összképben éppúgy, mint egy részlet képben (zoom-ablak). a feldolgozott résztartomány az eredeti képbe van beadva. A továbbiakban még szűrőfüggvények is rendelkezésre állnak a lokális képzavarások kisimítására. A kiértékelőfüggvényekhez a kurzor pozíciójának kijelzése és a koordináta háló megjelenítése tartozik. Ez utóbbi egy léptékszerű sablonhoz hasonlít, amelyet magára az épületszerkezetre

HU 208 744 Β helyeznek az 1 érzékelő-letapogató vezetésére. Ezzel segítik elő a mágnesezhető anyag helyzetének visszavetítését a szerkezetbe.

A 3 kiértékelő egység más - itt nem említett egységekkel, mint például nyomtatóval vagy komputerrel is össze lehet kapcsolva.

Ahhoz, hogy a 4 betonlemez vizsgálandó tartományában fellelhető armatúrát a képernyőn megjelenítsük, ezt a tartományt az 1 érzékelő-letapogató kocsival le kell tapogatni. Az 1 érzékelő-letapogató kocsi vezetéséhez egy vezetőbordákkal ellátott lemezt vagy fóliát kell az épületszerkezetre helyezni vagy ragasztani. A továbbiakban feltételezzük, hogy a vizsgálandó felület négyzetes, ennek élhosszúsága az 1 érzékelő-letapogató kocsi hosszának háromszorosa. A tartományt két egymásra merőleges irányban tapogatjuk le, hogy megfelelő pontosságú képet kapjunk az armatúrát képező 5, 6 vasrudakról. A14 vizsgálati tartomány a 3 kiértékelő egység 7 képernyőjén jelenik meg, amely kilenc 14a szaggatott vonallal elkülönítetten jelzett részre oszlik.

Az 1 érzékelő-letapogató kocsinak a 4 betonlemezre történő felhelyezése után a referenciahelyzetet beállító 9b billentyűt működtetünk, ezzel tudjuk a mérési eredmények nullponthoz viszonyított referenciahelyzetét rögzíteni. Ezután az 1 érzékelő-letapogató kocsi az első Ri irányban a 4 betonlemezen van végiggördítve, így a 7 monitoron a 14 vizsgálati tartomány bal szélén, az egymás alatt lévő résztartományok sávja végig van pásztázva. Ez a művelet a 14 vizsgálati tartomány középső és jobbszélső sávjában megismétlésre kerül, miközben az 1 érzékelő-letapogató kocsi újból az eredeti pályához képest áthelyezett pályán a 4 betonlemezre kerül. Ezután a 4 betonlemezen a 14 vizsgálati tartomány merőleges R₂ irányban kerül letapogatásra az 1 érzékelő-letapogató kocsi segítségével úgy, hogy a letapogató a 14 vizsgálati tartomány résztartományai által alkotott sorokat pásztázza végig. A résztartományok pásztázása során az 1 érzékelő-letapogató kocsi által mért adatok kiértékelésre kerülnek úgy, hogy a 4 betonlemezben található 5, 6 vasrudak helyzetét megállapítva, azokat a 7 képernyőn annak megfelelően jelenítjük meg. Természetesen a vizsgálandó 4 betonlemez felületeknek letapogatása során a fent leírt sorrendet be kell tartani, mivel a 3 kiértékelő egység ennek megfelelően van programozva. Természetesen a program módosításával a 14 vizsgálati tartomány és annak belső felosztása is megváltoztatható.

A fent leírt keresztirányú letapogatás akkor indokolt, ha a vasbetétek a letapogatás irányához képest keresztben fekszenek, ugyanis így kapunk érzékelhető mérési jeleket. Azok a vasbetétek, amelyek ferdén (kb. 45°-ig) fekszenek a letapogatás irányához képest, azok széthúzott jelet adnak, kb. a cosinus törvénynek megfelelően. Ekkor a függvényemelkedés nem meredek és így a differenciálás során alacsonyabb jelszintet kapunk. A hiányt a keresztirányú letapogatás során behozva újból egy kiértékelésre elegendő jelszintet kapunk. Azok az 5, 6 vasrudak, amelyek a letapogatás irányába esnek, nem adnak időben változó jelet és így nem érzékelhetők. Ugyanahhoz a mérési pozícióhoz a jelszint összegződik és így az aritmetrikai egységben egy háromdimenziós jelfuggvényt kapunk. Ezt szem előtt tartva, akár több letapogatási irányt is alkalmazhatunk.

Az 1 érzékelő-letapogató kocsinak a 4 betonlemezen történő egyszerű mozgatása érdekében két párhuzamos 15, 16 tengelye van, amelyek végén a 17 és 18 kerekek vannak. A 15, 16 tengelyek egymással kényszerkapcsolatban állnak, az 1 érzékelő-letapogató kocsi lehető legjobb iránytartása érdekében. Az 1 érzékelőletapogató kocsi futási iránya merőleges a 15 és 16 tengelyekre. Az R mérési irány példaképpen az Rj és R₂ irány az 1. ábrán.

A 2. ábra az 1 érzékelő-letapogató kocsi belső oldalának metszeti képét mutatja a 15 és 16 tengelyekre merőlegesen, az R mérési irány következésképpen ezen ábrán vízszintes irányú.

Ahogy látható, az érzékelő-letapogató kocsi belsejében található a résfényrekeszes 19 pályarögzítő, amely áll a forgó 20 fényrekeszből, amelynek 21 rései elektrooptikai érzékelővel vannak összekapcsolva, de ez nincs részleteiben bemutatva. A 20 fényrekesz a 22 tengelyre forgathatóan van felszerelve, amely az 1 érzékelő-letapogató kocsi oldalfalára van felerősítve. A 20 fényrekesz tárcsa a 23 toldalékkal össze van erősítve, amelyen a 24 hajtószíj fut, és ez a 25, 26 és 27 görgők közbeiktatásával a 15, 16 tengelyekhez van vezetve. Ahogy az 1 érzékelő-letapogató kocsi a 4 betonlemez felületén gördül, a 24 hajtószíj meghajtja a 20 fényrekesz tárcsáját, és ez ahhoz vezet, hogy az elektrooptikai egység az 1 érzékelő-letapogató kocsi által megtett út során a 21 rések segítségével pulzáló jeleket ad. A megfelelő pulzusjelek megszámlálása pontosan megadja az 1 érzékelő-letapogató kocsi helyzetét a referenciahelyzetből kiindulóan. A referenciahelyzet a nullázó billentyű segítségével kerül rögzítésre, ami által a számláló nulla állásba kerül. Az elektrooptikai egység állhat például egy fénydiódából és egy fotóelemből.

A 2. ábrával egyezően, a 15,16 tengelyek között az 1 érzékelő-letapogató kocsi fenekén, padlóján előnyösen a 28 permanens mágnes van elhelyezve, amelynek déli pólusa van felül, és az északi pólusa alul helyezkedik el. A 28 permanens mágnes az 1 érzékelő-letapogató kocsin elmozdulásmentesen rögzítve van, és gyakorlatilag az 1 érzékelő-letapogató kocsi teljes hosszán helyezkedik el. A 28 permanens mágnes hossza lényegesen hosszabb, mint a szélessége vagy a magassága. A 28 permanens mágnes helyettesíthető egy megfelelő elektromágnes magjával. A 28 permanens mágnes alatt, arra felerősítve helyezkedik el egy kapcsolótábla, a 29 nyomtatott áramkör, amelynek alsó felén a mindenkor két 30, 31 mezőlemezből álló, 32 mezőlemezpár van elrendezve. A 32 mezőlemezpárok a 29 nyomtatott áramkörön egy itt nem ábrázolt kapcsolási rendszer útján a 38 mikroprocesszorral vannak összekapcsolva, amely szintén a 29 nyomtatott áramkörön helyezkedik el.

Ahogy a 2. ábrán látható, a 32 mezőlemezpárok 30, 31 mezőlemezei az R mérési irány szerint egymás

HU 208 744 Β mögött, egymás után helyezkednek el. Ezen túlmenően több 32 mezőlemezpár, például tizennégy, a 29 nyomtatott áramkör alsó felén az 1 érzékelő-letapogató kocsi hosszirányában egymás mellett is - tehát a 15, 16 tengely irányában -, illetve párhuzamosan is elhelyezhető.

A 3. ábra a 32 mezőlemezpár elhelyezkedését a 29 nyomtatott áramkör alsó felén mutatja egyedileg. Itt a 29 nyomtatott áramkör alsó felének nézetéről van szó. Az R mérési irány továbbra is a 15, 16 tengelyekre merőleges irányú. így az R mérési irány egyben az 1 érzékelő-letapogató kocsi haladási iránya is. A 32 mezőlemezpárok az R mérési irányra merőlegesen egyforma távolságban vannak kialakítva, és közös egyenesen helyezkednek el. Az R mérési irány, illetve a G egyenes irányában merőlegesen a 30,31 mezőlemezek által mindenkor létrehozott 32 mezőlemezpárok egymást bizonyos távolságban követik abból a célból, hogy a 28 permanens mágnes által létrehozott mágneses mező vertikális komponenseit méljék.

Mint már említést nyert, a 28 permanens mágnes által gerjesztett vertikális komponensek változnak, amint az 1 érzékelő-letapogató kocsi a betonba ágyazott vasarmatúrát megközelít. A 30,31 mezőlemezek a vertikális komponenseket egy közel egymás mellett fekvő helyen érzékelik a 30,31 mezőlemezek elhelyezkedésének megfelelően. Mivel a 30,31 mezőlemezek a mindenkori 32 mezőlemezpárban különbségi kapcsolásban vannak, azok a vertikális komponensek különbségi értékét, változását, gradiensét jelentik. Ezek a különbségi értékek gyakorlatilag a vertikális komponensek gradiensét adják az R mérési irány szerint.

A 4. ábra az ehhez tartozó függvény-lefolyást mutatja. A KI és K2 görbék a mindenkori 32 mezőlemezpár 30, 31 mezőlemezeinek mérési értékeit mutatják, míg a K3 görbe a 32 mezőlemezpár különbségértékeit mutatja. A 4. ábrán a mindenkori függvényamplitúdó az út függvényében vannak ábrázolva. Az út az 1 mérőkocsi eltolódása az R mérési irányban. A K4 differenciálgörbe a különbségérték függvény K3 görbe differenciál függvényét mutatja.

Pontosabban szólva, az 1 érzékelő-letapogató kocsi minden eltolódási helyzetében és minden 32 mezőlemezpárjához a mérési érték tárolásra kerül. Az R mérési irány értelmében eltolt 1 érzékelő-letapogató kocsi újból felveszi a mérési értékeket a 32 mezőlemezpár útján és így tovább. Ily módon mindenkor megkapjuk a 32 mezőlemezpár által a K3 görbét, ahogy azt a 4. ábra mutatja. Az 1 érzékelő-letapogató kocsi teljes végigtolása, és ezzel a K3 görbe teljes meghatározása után a

4. ábrán láthatóan minden különbségi 32 mezőlemezpár részére a K3 görbe differenciálása révén a K4 differenciálgörbét megkapjuk. A K4 differenciálgörbe maximuma a mágnesezhető anyag, jelen esetben az 5 vasrúd helyén jelentkezik, ahogy az a 4. ábrán látható.

A 4. ábrán tehát minden 23 mezőlemezpár és minden R mérési irány szerint kerülnek a diagramok kidolgozásra, feltéve, hogy az 1 érzékelő-letapogató kocsi a 4 betonlemezen különböző RÍ, R2 irányokban kerül eltolásra. Az ilyen módon meghatározott K4 differenciálgőrbe maximumának meghatározása, kiválasztása az 1. ábrán látható 7 monitoron történő képi megjelenítés megmutatja a 4 betonlemez vasalását.

Az 5. ábra a találmány szerinti berendezés elektromos felépítésének további részleteit mutatja. Az 1 érzékelő-letapogató kocsi tizennégy 32 mezőlemezpárt tartalmaz mindenkor a két 30, 31 mezőlemezzel. Ezek két - negatív, illetve pozitív - feszültségpólus között sorba vannak kapcsolva. A 30, 31 mezőlemezek középleágazása egy 34 multiplexer 33 csatlakozására vannak kötve. A 34 multiplexer további 33 csatlakozása egy-egy további 32 mezőlemezpárral, illetve annak középleágazásával van összekapcsolva. A 34 multiplexer 35 közös csatlakozása a 36 átkapcsoló segítségével az egyes 33 csatlakozások sorban átkapcsolhatok úgy, hogy a mindenkori 32 mezőlemezpár által mért különbségérték egymás után a 37 erősítőn keresztül a 38 mikroprocesszorhoz jut. A mért különbségértékek egymás után a 37 erősítőn keresztül a 38 mikroprocesszorhoz jutnak. A mért különbségi értékek az 1 érzékelő-letapogató kocsi minden helyzetéhez a 38 mikroprocesszorban vannak tárolva, amelyhez abban egy megfelelő tároló van biztosítva. Az 1 érzékelő-letapogató kocsi mindenkori helyzetét egy, már említett 19 pályarögzítő segítségével rögzítjük. Eközben a 19 pályarögzítő által felvett pozícióadatok és a mért különbségi értékek egymáshoz rendelt módon kerülnek rögzítésre. Az 1 érzékelő-letapogató kocsi továbbtolásával az új pozíció és annak különbségi értékei kerülnek mérésre, illetve rögzítésre.

Az ilyen módon mért különbségérték mindegyike a

4. ábrán szemléltetett különbségfüggvényben van összeállítva és a 38 mikroprocesszor már az 1 érzékelő-letapogató kocsiban a K4 differenciálgörbét is előállítja. Alternatív megoldásként ez utóbbi a 3 kiértékelő egységben is meghatározható és képi megjelenítésre előkészíthető.

Amint már említést nyert, hogy az 5. ábrán látható átkapcsoló csatlakozása a 38 mikroprocesszor vezérlésével a 39 vezeték útján kerül átkapcsolásra, míg a erősítő kiegyenlítése (nullázása) a 38 mikroprocesszor által egy másik 40 vezeték révén történik. A 38 mikroprocesszorral összekapcsolt SÍ kapcsoló alkalmas az erősítés automatikus átkapcsolására a mérési tartomány túllépése esetén.

A 6. ábra a 4. ábrának megfelelő diagramokat mutatja be úgy, hogy csak K4a, K4b, K4c, K4d differenciálgörbék kerülnek ábrázolásra. A K4a differenciálgörbe 22 mm vasátmérőre vonatkozik 39 mm mélységben, a K4b differenciálgörbe 8 mm-es vasátmérő 36 mm mélységben, a K4c differenciálgörbe 22 mm-es vasátmérő 89 mm mélységben és a K4d differenciálgörbe pedig egy 8 mm átmérőjű vasrúdra vonatkozik, amely . 86 mm mélységben helyezkedik el. Az amplitúdók mindenkor a 30, 31 mezőlemez szerinti mV (millivolt) értékekben vannak ábrázolva.

Felismerhető, hogy az amplitúdók igen erősen függnek a vasrúd mélységétől, illetve a takarástól. Ezzel szemben csak gyengén változik az acélbetét átmérőtől függően. Minden betétrúd vasból készült. Az azonos mélységben elhelyezkedő vasak esetében az ábrá6

HU 208 744 Β zolt görbék viszonylag közel fekszenek egymáshoz még akkor is, ha erősen eltérő átmérőjű acélbetétről van szó. Ezzel szemben a különböző mélységben lévő vasak esetében az ábrázolt görbék távol esnek egymástól. A görbék szélessége (vagyis a függvény emelkedése, amint az érzékelőfej közeledik ahhoz a helyhez, ahol a vas elhelyezkedik, illetve szimmetrikusan a másik oldalon az esése), gyakorlatilag nem az acélbetét átmérőjétől, hanem az elhelyezkedés mélységétől függ.

Akiértékelés úgy történik, hogy először az amplitúdóból durván következtetünk a mélységre, majd a görbe szélessége alapján meghatározzuk az átmérőt. Ez utóbbi adatból még a mélységet korrigáljuk. Természetesen olyan összehasonlító görbéket is alkalmazhatunk a kiértékeléshez, amelyek ismert átmérőre és mélységre vonatkozólag nyertek megállapítást.

A 7. ábra az 1 érzékelő-letapogató kocsit ferdén alulról mutatja a 32 mezőlemezpárok környezetében. Az ábra a 30,31 mezőlemezek által alkotott 32 mezőlemezpárt kiragadva mutatja abban az esetben, amikor a 30, 31 mezőlemezek a 41, 42 pólussarukra vannak szerelve. A 41,42 pólussaruk arra szolgálnak, hogy a 28 permanens mágnes mágneses mezejét a 30, 31 mezőlemezek tartományába koncentrálják és ezzel a találmány szerinti berendezés érzékenységét növeljék. A 2. ábrából ismert 29 nyomtatott áramkör itt az áttekinthetőség érdekében nem kerül ábrázolásra, értelemszerűen a 30, 31 mezőlemezek, valamint a mindenkori 41, 42 pólussaruk között van elhelyezve. Utalnunk kell arra, hogy minden 30, 31 mezőlemez egy vezetőrészből áll, amelyik az ellenállását a mágneses erőtértől függően változtatja, valamint egy hordozóanyagból tevődik össze, amelyen ez az ellenállás nyugszik. Az ábrákon ezeket az összetevőket elkülönítve nem ábrázoltuk, az ábrák áttekinthetősége érdekében.

A 7. ábra a továbbiakban azt mutatja, hogy az R mérési irány a két 30, 31 mezőlemez összekötővonalába esik, míg a 28 permanens mágnes G egyenessel jelölt hossziránya erre merőleges. A G egyenes irányában további 32 mezőlemezpárok helyezkednek el a

7. ábrának megfelelő módon, de ezeket itt az áttekinthetőség érdekében nem ábrázoltuk.

A 7. ábra kiviteli példájától eltérően a 41,42 pólussaruk, amelyek mágnesezhető anyagból készülnek, egydarabból is készíthetők, például úgy, hogy össze vannak kötve egy keskeny lemezzel, amely a 28 permanens mágnes felé esik és azzal kontaktusban van. Ebben az esetben a 41,42 pólussarukat nem kell külön, egyenként szerelni, hanem azok párosával a 28 permanens mágnesre vannak felhelyezve, amely lényegesen egyszerűbb, mivel a 41, 42 pólussaruk viszonylag kicsik. A 8. ábra a 32 mezőlemezpár találmány szerinti további kialakítását mutatja. Közvetlenül a 30, 31 mezőlemezeken, ahol egy-egy nagy permeabilitású 43,44 szonda van elhelyezve, amelyek egymástól ellentétes irányba és az R mérési irányba, illetve ezzel ellenirányba mutató módon vannak kialakítva.

A 43, 44 szondák elhelyezése következtében a 28 permanens mágnes erőtere még erősebben hat a 30,31 mezőlemezekre és ezzel a berendezés érzékenysége tovább fokozható.

Másrészről a 43, 44 szondák arra is alkalmasak, hogy a 4. ábrán látható KI, K2 görbék maximumát széthúzzák és így a K3 különbségérték függvények meredekebb lefutást mutatnak, következésképpen a K4 differenciálgörbe keskenyebb és meredekebb, amely magasabb felbontóképességet és a mágnesezhető anyag helyzetének pontosabb meghatározását is lehetővé teszi.

A 9. ábra a 32 mezőlemezpár környezetében egy további kialakítást mutat be. Itt a 28 permanens mágnes két 28a, 28b részre van választva, amelyek között légrés van elhelyezve. A 28 permanens mágnes 28a és 28b részén alulról helyezkednek el a 41a, 41b pólussaruk, amelyek környezetében a mindenkori 30, 31 mezőlemez van kialakítva. A 30, 31 mezőlemezek egy közös 45 hordozóanyagra vannak felhordva, amely pl. kerámiaanyagú. Ez a 45 hordozóanyag a két 41a, 41b pólussarura van felfektetve. A 30, 31 mezőlemezek felső felületén helyezkednek el a 43,44 szondák, amelyek nagy permeabilitású anyagból készülnek. Ezek, ahogy azt a 8. ábra mutatja, az R mérési irányba vagy visszafelé mutató módon vannak kialakítva. Az alternatív kialakítású 41a, 41b pólussaruk a 45a, 45b nyúlványokkal megtoldva egydarabban készülnek, melyek kifelé vannak hajlítva, hogy a mezőszimmetria könynyen korrigálható legyen. A 29 nyomtatott áramkör ez esetben is a 41a, 41b pólussaruk, valamint a 45 hordozóanyag között van elhelyezve, de ezt az áttekinthetőség érdekében nem ábrázoltuk.

A 9. ábra szerinti elrendezés megemeli a mágneses fluxus különbségét a 30, 31 mezőlemezek között, amely a berendezés érzékenységét növeli. A 41a, 41b pólussaruk a 28a, 28b részek mágneses fluxusát átvezetik a közös, szigetelő kerámia 45 hordozóanyagra helyezett 30, mezőlemezeken, majd újból ki a külső mezőbe.

A 10. ábra a 32 mezőlemezpárok kétdimenziós elhelyezését mutatja. A 32 mezőlemezpárok a 29 nyomtatott áramkör egyik felén helyezkednek el, amíg a 29 permanens mágnes annak másik felén. Ez utóbbi négyzetes pólusfelülettel van kialakítva.

Példaképpen 4x4 = 16 db 32 mezőlemezpárt mutatunk be, amelyek mindegyike az R mérési irányhoz képest azonosan helyezkedik el, és egymáshoz képest egyforma távolságra fekszik szabályos rasztert képezve. Ennek az elrendezésnek az az előnye, hogy a különbségértékek megállapításához a 1 érzékelő-letapogató kocsit kisebb mértékben kell eltolni. Általában az R mérési irányban két 32 mezőlemezpámyi eltolásra van szükség. Különböző mérési irányok esetében az 1 érzékelő-letapogató kocsit úgy, mint az előzőekben, pásztázni kell. Ha a pólustartományban sok közelfekvő mezőlemezpár van egymás mellett, akkor adott körülmények között az 1 érzékelő-letapogató kocsi eltolása teljesen elhagyható. Ez esetben elegendő egy irányban mérni, ha nem az összes mágnesezhető anyagot akarjuk bemérni. Egy acél (vas) huzal, amely az R mérési irányban, azzal párhuzamosan fut, ez esetben nem deríthető fel.

HU 208 744 Β

A 10. ábra az R mérési irányban egymás mögött elrendezett 32 mezőlemezpárokhoz tartozó megfelelő számú 30, 31 mezőlemezek sorkapcsolását mutatja, az adott esetben nyolc 30, 31 mezőlemezzel, ahol vég- és középleágazások találhatók. A mérési jelek a mindenkori szomszédos 30,31 mezőlemezekből párosával kerülnek kiválasztásra. Az összes 30, 31 mezőlemez emellett azonos távolságban mutatkozik.

A 10. ábra szerinti elrendezés továbbfejlesztése látható a 11. ábrán. Itt újból 16 = 3x4, 32 mezőlemezpár szerepel, amelyek egy szabályos kétdimenziós rácsot képeznek. A mérési irány az ábra szerint váltakozik horizontális, illetve vertikális irányban a 32 mezőpárok szerint úgy, hogy itt egyszerre két mérési irány eredményét kapjuk. A két mérési irány egymásra merőleges. Ennél az elrendezésnél mindkét irányban kevés eltolás, pásztázás szükséges ahhoz, hogy a mindenkori különbségértékeket a megfelelő eltolási helyzetben megkapjuk. Ha a megfelelő számú és elég sűrűn elhelyezett 32 mezőlemezpárok állnak rendelkezésre mindkét mérési irányban, akkor horizontális és vertikális irányban is váltakozva mérve, elég mérési adatot kapunk a mérési függvények (a 4. ábrán K4 görbe) előállítására. Az is lehetséges, hogy két szomszédos mérési eredmény között interpolációval, számítási úton határozzuk meg a

4. ábra K3 görbéjének a közbeeső értékeit. A 4. ábrán látható mérési eloszlás függvény K3 görbéjét all. ábra szerinti elrendezés esetében a 32a, 32b mezőlemezpár vagy a 32c, 32d mezőlemezpár szerint is megkaphatjuk. A gyakorlatban általában több mezőlemezpár áll rendelkezésre, mint amennyi a vizsgálandó felület nagyságához szükséges.

Claims (16)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés épületszerkezetekben lévő mágnesezhető anyagok, előnyösen acélarmatúrák felkutatására, amelynek az épületszerkezetben mágneses mezőt létrehozó érzékelő feje és mágnesre rögzített, legalább a mágnesezhető anyag által megzavart erőtérváltozást mutató és mágnesmező érzékelői vannak, továbbá a mágnesezhető anyag helyzetét az érzékelők által szállított adatok alapján rögzítő kiértékelő egysége van, azzal jellemezve, hogy

   - a mágneses erőtér érzékelőiként mezőlemezek (30,31) vannak kialakítva,

   - a mezőlemezek (30, 31) egymással különbségi (kiegyenlítő) kapcsolásban a mágnes egyik pólusán, egymás mellett vannak elhelyezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mágnes egyik pólusán több mezőlemezpár (32) mindenkor különbségi kapcsolásban összekötött két mezőlemezből (30,31) van kialakítva.
3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mezőlemezpárok (32) egyenes (G) mentén vannak elrendezve.
4. 4. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mezőlemezpárok (32) több, egymással párhuzamos egyenes (G) mentén, szabályos rácsozatban vannak elhelyezve.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mezőlemezpárok (32) két mezőlemezének (30, 31) összekötő vonala az egyenesre (G) merőleges.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy mindegyik mezőlemez (30, 31) alatt egy-egy pólussaru (41, 42, 41a, 41b) van elhelyezve.
7. 7. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mezőlemezpár (32) alatti pólussaruk (41,42,41a, 41b) össze vannak kapcsolva.
8. 8. A 6. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mágnes (28) a mezőlemezpárt (32) alkotó két mezőlemez (30, 31) közötti egyenes (G) mentén van kettéválasztva, és mezőlemezpárhoz (32) tartozó pólussarukon (41a, 41b) közös hordozóanyag (45) van elhelyezve.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mezőlemezpárokat (32) alkotó mezőlemezek (30, 31) homlokfelületükön nagy permeabilitású szondákkal (43, 44) vannak kialakítva, amelyek két mezőlemez (30, 31) összekötő vonal mentén egymással ellentétes irányba mutatóan vannak kialakítva.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a kiértékelő egység (3) a mindenkori különbségértékre kapcsolt mezőlemezek (30, 31) adatainak értékéből differenciáló módon van kialakítva.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az érzékelő-letapogató kocsi (1) érzékelő feje (la) helyzetmeghatározó pályarögzítővel (19) van ellátva.
12. 12. Az 5-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy mezőlemezpárok (32) kerekeken (17, 18) fotó, érzékelő-letapogató kocsin (1) vannak elrendezve, amelynek keréktengelyei (15,16) az egyenessel (G) párhuzamosak.
13. 13. A 12. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az egymással párhuzamos forgási kényszerkapcsolatban lévő két keréktengely (15, 16) végén egy-egy kerék (17,18) van elhelyezve.
14. 14. A 12. vagy 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy forgó fényrekesszel (20) ellátott pályarögzítője (19) van, amely legalább a kerekek (15, 16) egyikével kényszerkapcsolatban van kialakítva.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mágnes permanens mágnes (28).
16. 16. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mágnes elektromágnes.