NO155025B - Magnetfoelerinnretning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for måling eller avføling av magnetiske fenomener, f.eks. magnetiske felter, gjenstander eller forstyrrelser, og angår særlig en magnet- . lokaliseringsinnretning eller et gradiometer (gradient-avfølende anordning) som omfatter mekanisk regulerbar, magnetisk kompensasjon for feilinnretning av magnetføler-elementenes geometriske akser.

Magnetlokaliseringsinnretninger eller gradiometre

med metningsbar kjerne (magnetfeltmålere) omfatter i det minste to elektrisk tilpassede feltavfølingselementer som er montert på en ikke-magnetisk konstruksjon, slik at deres magnetiske akser teoretisk sett er nøyaktig parallelle eller koaksiale. Utgangssignalene fra de to følere er anordnet slik at de motvirker hverandre. Dersom den nevnte konstruksjon orienteres i en vilkårlig retning i et ensartet magnetfelt, er de feltkomponenter som eksisterer ved hver føler, like, slik at dét ikke dannes noe utgangssignal fra følerkombinasjonen.

Dersom det finnes en magnetisk gjenstand innenfor instrumentets deteksjonsområde, blir vanligvis magnetfeltet sterkere ved den ene føler enn ved den andre, hvilket resulterer i at utgangssignalet fra den ene føler blir større enn utgangssignalet fra den andre, slik at det frembringes et netto-differansesignal som indikerer tilstedeværelsen av gjenstanden.

For fullstendig driftsnøyaktighet bør de to føleres magnetiske akser være nøyaktig innrettet med hverandre.

Den nødvendige presisjon ved sådan innretting er av størrel-sesorden 3 buesekunder dersom feilsignalet på grunn av feilinnretting av magnetaksene skal være mindre enn 1 gamma

_5

(10 gauss) i et omgivende magnetfelt på 60 000 gamma. Dersom de to føleres magnetakser ikke er nøyaktig innrettet med hverandre, vil komponenten av det omgivende magnetfelt som eksisterer langs den ene følers magnetakse, ikke være lik den magnetfeltkomponent som eksisterer langs den andre følers magnetakse. Følgelig vil forskjellen mellom de to følersignaler ikke være null, og det oppnås et falskt signal på grunn av den mekaniske feilinnretting av følerne.

Ved visse tidligere kjerite magnetf elt-gradiometre

er følernes innretting blitt oppnådd ved hjelp av mekanisk justering eller bøyning av konstruksjonselementer, f.eks.

et rør i hvilket følerne er montert. (Se f.eks. US-PS

3 050 679). Med dette arrangement kan den mekaniske spen-ning etter en viss tid bli avlastet og følerne kan bli feil-innrettet, hvilket resulterer i unøyaktigheter og behov for gjentatt justering.

En annen metode for å løse problemet med føler-feilinnretting er å forsyne innretningen med feilinnrettings-kompensasjonsanordninger. US-PS 3 488 579 beskriver et system i hvilket feilinnrettingskompensasjon frembringes elektrisk. Selv om dette system kan kompensere for feilinnretting med høy presisjon, blir omkostningene større enn hva som rettferdiggjøres når denne store nøyaktig ikke kreves.

Det er også blitt foreslått å kompensere for uved-kommende, magnetiske effekter og feilinnrettede kjerner ved tilveiebringelse av legemer av lett magnetiserbart materiale som regulerbart plasseres inntil et gradiometer. Se f.eks. US-PS 2 966 853, 3 012 191, 2 976 483, 3 487 459 og 3 757 209.

Den kompensasjonsanordning som er vist i US-PS

3 757 209, er av spesiell interesse da den omfatter et mekanisk kompensasjonsorgan som er montert på selve følerrøret uten på noen måte å være festet til følerkjernen, og som derved minimerer muligheten for frembringelse av spenninger i kjernen som medfører avfølingsfeil. Ved montering av en mekanisk kompensator på følerrøret kan anordningen dessuten benyttes sammen med en bærbar følerinnretning.

Ved en utførelse av en følerinnretning i overens-stemmelse med US-PS 3 757 209 består den mekaniske kompensator av en ikke-magnetisk ring som omgir røret og til hvilken det er festet et magnetlegeme. Ringen kan forflyttes både rundt og langs røret for å oppnå den riktige stilling av magnetlegemet, slik at optimal kompensasjon oppnås. Ved en annen utførelsesform av denne følerinnretning består den mekaniske kompensator av et ikke-magnetisk deksel som er montert på følerrørets ene ende og som har et magnetlegeme som er eksentrisk festet på dekselets innside. Vridning av dekselet inne i røret regulerer magnetlegemets stilling, hvilket muliggjør optimal følerkompensasjon. Dette arrangement er mer kompakt enn den forannevnte utførelsesform med ring, men er mindre fleksibel da det ikke finnes noen mulighet til å innstille det magnetiske kompensasjonslegemes stilling i rørets lengderetning.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en magnetfølerinnretning med en mekanisk anordning som kom-penserer for følerfeilinnretting og kombinerer både kom-pakthet og et ønskelig kompensasjonsreguleringsområde.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning av ovennevnte type ved hvilken påkjenninger på magnetkjernen eller støttekonstruksjonen for denne unngås.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en magnetfølerinnretning som omfatter et langstrakt, ikke-magnetisk rør som inneholder et par rettede magnetfelt-følerorganer som er adskilt i rørets lengderetning og har individuelle magnetakser som er tilnærmet innrettet med rørets lengdeakse, og en anordning for kompensasjon for feilinnretting av aksen av det ene eller det andre følerorgan i forhold til den nevnte lengdeakse, idet kompensasjonsanordningen omfatter et ikke-magnetisk endedeksel som er anbrakt på rørets ene ende og bærer et legeme av lett magnetiserbart materiale som strekker seg i radial retning, idet endedekselet har et parti som rager ut fra røret, hvilken innretning er kjennetegnet ved at legemet er anbrakt i en radialt forløpende boring som er dannet i det utragende parti av endedekselet, og at innretningen omfatter en anordning som tillater innstillingsbevegelser av legemet i boringens lengderetning, og en anordning som tillater periferiske innstillinger av endedekselet på røret, slik at innstillinger er legemets posisjon både i omkretsretningen og radialt i forhold til røret kan gjøres uten å fjerne endedekselet fra røret.

Ifølge oppfinnelsen er det videre tilveiebrakt en magnetfølerinnretning av den ovenfor angitte type som er kjennetegnet ved at den omfatter en platedel av ikke-magnetisk materiale som er montert på det utragende parti av endedekselet for rotasjonsinnstilling i forhold til dette, og at platedelen har en radialt forløpende boring i hvilken legemet er innstillbart radialt i forhold til røret, mens rotasjonsinnstilling av platedelen i forhold til dekselet er effektiv for å innstille legemets periferiske orientering i forhold til røret.

Med kompensasjonsanordningen ifølge oppfinnelsen

kan det foretas innstillinger både i magnetlegemets rota-sjonsretning i forhold til røret ved passende innstilling av henholdsvis endedekselet og platedelen rundt røraksen, og også i legemets radialretning fra røraksen ved forflytning av magnetlegemet inne i den radialt forløpende boring.

Det har vist seg at denne innstillingsmulighet av magnetlegemets radiale stilling i forhold til røraksen, hvilken mulighet ikke finnes ved innretningen ifølge f.eks. US-PS 3 757 209, bidrar vesentlig til fleksibiliteten av innretningen ifølge oppfinnelsen. Dessuten kan magnetlegemet gjøres tilgjengelig fra rørets innside, slik at innstil-lingene av både legemet og endedekselet henholdsvis platedelen forenkles.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et utførelseseksempel under henvisning til tegningen, der fig. 1 viser et grunnriss av en første utførelsesform av en magnetfølerinnretning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snitt gjennom innretningens ytterende, fig. 3 viser et enderiss av røret på fig. 2 med dettes hette fjernet, fig. 4 viser et snitt gjennom en del av en andre utførelse av en magnetfølerinnretning ifølge oppfinnelsen, og fig. 5 viser et enderiss av innretningen på fig. 4.

Fig. 1 viser en magnetføler- eller magnetdetektor-innretning 10, f.eks. en magnetlokaliseringsinnretning,

som utnytter en kompensasjonsanordning ifølge oppfinnelsen. Lokaliseringsinnretningen kan benyttes for lokalisering av skjulte rørledninger, en landmålers fikspunkter, etc.

og omfatter en sylindrisk kappe 12 som inneholder elektro-nikkomponenter, og et ikke-magnetisk rør 14 som inneholder

følere og som strekker seg fra kappen 12. Innretningen er bærbar ved anvendelse, og rørets 14 ytterende kan sveipes frem og tilbake over marken i en avsøkningsbevegelsesbane. Et karakteristisk signal frembringes i høretelefoner 16

når en magnetisk gjenstand lokaliseres.

Røret 14 som er dannet av ikke-magnetisk materiale, f.eks. aluminium, inneholder magnetfeltfølere A og B som er montert på en passende kjerne som på kjent måte er frik-sjonsinnpasset i røret 14. Følere av magnetfeltmåler- eller "fluxgate"-typen som er egnet for anvendelse i innretningen, er f.eks. vist i US-PS 2 981 885. Følerne og den til disse hørende elektronikk er velkjente og skal derfor ikke beskrives i detalj her. En passende føler kan f.eks. omfatte en rørformet magnetkjerne med magnetiseringsviklinger som er viklet i kjernens lengderetning, og oppfangningsviklinger som er viklet i omkretsretningen rundt kjernen. Under drift mates magnetiseringsviklingene med vekselstrøm fra en oscillator. Andre-harmoniske flukser som frembringes i føler-kjernene på grunn av virkningen av et ytre magnetfelt som virker langs kjerneaksene (parallelt med kjernens lengde) skjærer oppfangningsviklingene og frembringer andre-harmoniske utgangsspenninger i disse. Utgangsspenningene fra føleren mates differensielt til en passende måleanordning, slik at måleren vil vise null i et ensartet felt dersom følerne er avpasset til hverandre og dersom deres akser er perfekt innrettet. Dersom det imidlertid foreligger en feilinnretting av en av kjerneaksene, vil et feilsignal bli frembrakt på grunn av denne feilinnretting.

Den foreliggende oppfinnelse angår ikke den nøy-aktige montering av følerne og viklingene, og heller ikke den måte på hvilken signalene fra magnetfeltfølerne detek-teres. Det vil imidlertid være åpenbart for fagfolk på området at følerne A og B kan monteres i hovedsaken koak-sialt på en keramisk kjerne, slik som beskrevet i det forannevnte US-PS 3 487 459, hvilken kjerne deretter som vist kan presspasses inn i røret 14, idet tråder fra de respek-tive følere passerer gjennom røret 14 og inn i kappen 12 (med mulig innsetting av elektriske propp- og stikkontakt-forbindelser mellom røret og kappen), idet kappen inneholder en oscillator, forsterker, etc.

Det å oppnå en nøyaktig innretting av følernes A

og B lengdeakser, er som tidligere nevnt en dyr og trettende operasjon. Det er derfor anordnet organer for mekanisk kompensasjon for feilinnretting av føleraksene. For dette formål er røret 14 forsynt med et endedeksel 18 av ikke-magnetisk materiale, f.eks. hard, syntetisk plast, idet dette endedeksel inneholder en plugg 20 av lett magnetiserbart materiale, f.eks. nikkel-jern-legeringen Permalloy. En O-ringtetning 22 er anbrakt mellom dekselet 18 og røret

14 og tilveiebringer en motstand mot vridning av dekselet

18 slik at dekselet vil forbli i en spesiell orientering til hvilken det er dreid i forhold til røret 14.

Pluggen 20 er i form av en skrue som er inneholdt

i en gjenget boring 24 som strekker seg diametralt gjennom endedekselet. Således kan pluggens 20 radiale stilling i forhold til rørets 14 geometriske akse innstilles ved skruing av pluggen innover eller utover i forhold til boringen 24. Endedekselets 18 utside har åpninger 26 for en nøkkel eller liknende som kan benyttes for dreining av endedekselet i forhold til røret 14.

Ved bruk kan pluggens 20 stilling i forhold til følerne A og B justeres ved dreining av endedekselet 18

i røret 14, og pluggens radiale stilling i forhold til røraksen kan justeres ved skruing av pluggen i boringen 24. Disse to variable kan utnyttes for å oppnå riktig innstilling av pluggen 20 og derved oppnå optimal kompensasjon for feilinnretting av følerne A og B. Teorien for en sådan mekanisk kompensasjon skal ikke beskrives i detalj her,

men er utførlig behandlet i de nevnte US-PS 3 757 209 og 3 487 459. For å innstille kompensasjonsmekanismen og oppnå optimal kompensasjon for feilinnretting av følerne A og B, kan innretningen 10 plasseres i et ikke vist fastspen-ningsapparat, slik at den kan dreies rundt røraksen i et omgivende magnetfelt som står vinkelrett på denne akse. Dersom følernes A og B akser ikke er nøyaktig innrettet med eller parallelle med røraksen, vil et signal bli frem-

brakt når montasjen dreies om røraksen. Pluggens 20 stilling kan da justeres enten radialt i boringen 24 eller ved dreining av dekselet 18 eller begge deler i den hensikt å mini-mere det genererte signal. Når den optimale innstilling av pluggen 2 0 er oppnådd, kan denne ved hjelp av bindemiddel fikseres i boringen 24 for å hindre forflytning av pluggen, og en koppliknende hette 28 av elastisk materiale, såsom gummi, plasseres over rørets 14 ende for å omslutte både dekselet og rørenden.

En andre utførelse av magnetfølerinnretningen ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 4 og 5, og samme henvisnings-tall er benyttet for å betegne de deler som svarer til deler i den tidligere beskrevne utførelse. I dette tilfelle er røret 14 forsynt med et plastendedeksel 18a, og en O-ringtetning 22a er også her plassert mellom endedekselet og røret 14. Dekselet 18a kan i dette tilfelle være ikke-dreibart montert på rørets ende.

Den mekaniske kompensasjonsmekanisme i denne utfør-elsesfofm har form av en sylindrisk plastplatedel 30 som er dreibart montert i en utsparing i endedekselets 18a yttervegg og holdes på plass ved hjelp av konsoller 32

som er innskrudd i endedekselet ved hjelp av skruer 34. Platedelen 30 har en diametralt forløpende, gjenget boring 24a som inneholder pluggen 20a av lett magnetiserbart materiale. Platedelen 30 har ytre partier 26a og 26b som tillater dreining av platedelen i forhold til endedekselet 18a når konsollene 32 løsnes på passende måte.

Det vil innses at innstillinger i kompensasjonsmekanismen ifølge denne utførelse utføres på liknende måte som i den tidligere beskrevne utførelse. Således kan pluggen 20a skrues innover og utover i boringen 24a for justering av pluggens radiale stilling i forhold til rørets 14 akse, og kan festes ved hjelp av bindemiddel. Pluggens 20a stilling i forhold til følerne A og B kan justeres ved passende dreining av platedelen 30 i endedekselet 18a, hvoretter platedelen tiltrekkes ved hjelp av skruene 34.

Det vil innses at oppfinnelsen tilveiebringer en feilinnrettings-kompensasjonsanordning for en magnetføler-innretning, hvilken anordning tilbyr et forholdsvis bredt justeringsområde samtidig som den tilveiebringer en kompakt konstruksjon uten indre modifikasjon av avfølingsutrust-ningen, og som lett kan tilpasses til det rør som inneholder denne utrustning. Justering av kompensasjonsanordningen kan dessuten utføres i sin helhet fra rørets ytre uten at fjerning av endedekselet er nødvendig, hvilket letter anvendelsen av anordningen.

Selv om oppfinnelsen er særlig velegnet for anvendelse på bærbare gradiometre eller liknende (fig. 1), er oppfinnelsen ikke begrenset til denne utførelse, og den beskrevne kompensasjonsanordning kan anvendes på andre typer av magnetfølerinnretninger som omfatter et par magnetfølere inne i et ikke-magnetisk rør.

Claims (8)

1. Magnetfølerinnretning omfattende et langstrakt, ikke-magnetisk rør (14) som inneholder et par rettede magnetfelt-følerorganer (A,. B) som er adskilt i rørets lengderetning og har individuelle magnetakser som er tilnærmet innrettet med rørets (14) lengdeakse, og en anordning for kompensasjon for feilinnretting av aksen og av det ene eller det andre følerorgan (A hhv. B) i forhold til den nevnte lengdeakse, idet kompensasjonsanordningen omfatter et ikke-magnetisk endedeksel (18) som er anbrakt på rørets (14) ene ende og bærer et legeme (20) av lett magnetiserbart materiale som strekker seg i radial retning, idet endedekselet (18) har et parti som rager ut fra røret (14), karakterisert ved at legemet (20) er anbrakt i en radialt forløpende boring (24) som er dannet i det utragende parti av endedekselet (18), og at innretningen omfatter en anordning som tillater innstillingsbevegelser av legemet (20) i boringens (24) lengderetning, og en anordning (26) som tillater periferiske innstillinger av endedekselet (18) på røret (14), slik at innstillinger av legemets (20) posisjon både i omkretsretningen og radialt i forhold til røret (14) kan gjøres uten å fjerne endedekselet fra røret.

2. Innretning ifølge krav 1, karakter i s e r t ved at dekselet (18) har en friksjonspasning i røret (14) som tillater rotasjonsinnstilling av dekselet om den nevnte lengdeakse, for innstilling av legemets (20) periferiske orientering.

3. Innretning ifølge krav 2, karakter i s e r t ved at boringen (24) er gjenget og legemet (20) består av en gjenget plugg som er innskrudd i boringen .

4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en koppformet hette (28) som omslutter dekselet (18) og et endeparti av røret (14).

5. Magnetfølerinnretning omfattende et langstrakt, ikke-magnetisk rør (14) som inneholder et par rettede magnetfelt-feierorganer (A, B) som er adskilt i rørets lengderetning og har individuelle magnetakser som er tilnærmet innrettet med rørets (14) lengdeakse, og en anordning for kompensasjon for feilinnretting av aksen av det ene eller det andre følerorgan (A hhv. B) i forhold til den nevnte lengdeakse, idet kompensasjonsanordningen omfatter et ikke-magnetisk endedeksel (18a) som er anbrakt på rørets (14) ene ende og bærer et legeme (20a) av lett magnetiserbart materiale som strekker seg i radial retning, idet endedekselet (18a) har et parti som rager ut fra røret (14), karakterisert ved at innretningen omfatter en platedel (30) av ikke-magnetisk materiale som er montert på det utragende parti av endedekselet (18a) for rotasjonsinnstilling i forhold til dette, og at platedelen (30) har en radialt forløpende boring (24a) i hvilken legemet (20a) er innstillbart radialt i forhold til røret (14), mens rotasjonsinnstilling av platedelen i forhold til dekselet er effektiv for å innstille legemets (20a) periferiske orientering i forhold til røret.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at platedelens (30) radialt forløpende boring (24a) er gjenget, og at legemet (20a) består av en gjenget plugg som er innskrudd i boringen.

7. Innretning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at den omfatter en løsbar kon-sollanordning (32, 34) som fastgjør platedelen (30) til dekselet (18a), for rotasjonsinnstilling av platedelen i forhold til dekselet.

8. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at dekselet (18a) er ikke-dreibart anbrakt på rørets (14) nevnte, ene ende.