SE445956B - Magnetkennaranordning - Google Patents

Description

10 15 '20 25 30 35 8103541-2 « 2 Om ett magnetiskt objekt finns inom instrumentets detekteringsområde blir i allmänhet magnetfältet star- kare vid den ena kännaren än vid den andra, vilket resulterar i att utsignalen från den ena kännaren blir större än utsignalen från den andra, varigenom en nettoskillnadssignal åstadkommes, vilken indikerar närvaron av föremålet.

För fullständig driftsnoggrannhet bör de två kän- narnas magnetiska axlar vara exakt inriktade med var- andra. Den krävda precisionen vid sådan inriktning ligger i storleksordningen 3” om felsignalen på grund 'av felinriktning hos magnetaxlarna skall vara mindre än l 9ämmäö(l0_5 gauss) i ett omgivande magnetfält av 60 000 gamma. Om de två kännarnas magnetaxlar inte är exakt inriktade kommer komponenten från det omgivande magnetfält, som existerar längs den ena kännarens magnetaxel ej att vara lika med den magnetfältskompo- nent, som existerar längs den andra kännarens magnet- axel. Följaktligen kommer skillnaden mellan de två kännarsignalerna inte vara noll och en falsk signal erhålles på grund av den mekaniska felinriktningen av kännarna.

Vid vissa tidigare kända magnetfältsgradiometerar har kännarnas inriktning erhållits genom mekanisk justering eller böjning av konstruktionsdetaljer, t ex ett rör, i vilket kännarna är monterade. Se t ex ”US 3 050 679. Efter en viss tid kan vid detta arrange- mang spänningen minska och kännarna felinriktas, 'vilket resulterar i onoggrannheter och behov av åter- justering.

Ett annat försök att lösa problemet med kännar- felinriktning är att förse anordningen med felinrikt- ningskompensationsorgan. US 3 488 579 beskriver ett system, i vilket felinriktningskompensering åstad- kcmmes elektriskt. Ehuru detta system kan kompensera för felinriktning med hög precision blir kostnaderna större än vad som är motiverat, när denna stora nog- grannhet ej krävs. 10 15 20 25 30 35 8103541-2 3 Det har även föreslagits att kompensera för icke önskvärda magneteffekter och felinriktade kärnor genom användning av kroppar av lätt magnetiserbart material, vilka reglerbart placeras intill en gradio- meter. Se t ex US 2 966 853, 3 012 191, 2 976 483, 3 487 459 samt 3 757 209.

Den i US 3 757 209 nämnda kompenseringsanordningen är av speciellt intresse därför att den innefattar ett mekaniskt kompenseringsorgan, vilket är monterat på själva kännarröret utan att på något sätt vara fäst på kännarkärnan, vilket därigenom minimerar möj- ligheten till alstring av spänningar i kärnan som medför avkänningsfel. Genom montering av en mekanisk kompensator på kännarröret kan dessutom anordningen användas tillsammans med en bärbar kännaranordning.

Vid en utföringsform av kännaranordningen enligt US 3 757 209 har den mekaniska kompensatorn en icke- magnetisk ring, som omger röret,samt har en därpå fäst magnetkropp. Ringen kan förflyttas både runt och längs röret för att upprätta det korrekta läget för magnetkroppen, så att optimal kompensering upp- nås. Vid en annan utföringsform av denna kännaranordning har den mekaniska kompensatorn en icke~magnetisk kåpa, som är monterad i kännarrörets ena ände,och har en magnetkropp, som är excentriskt fäst på kåpans insida.

Vridning av kåpan inuti röret reglerar magnetkroppens position, vilket möjliggör optimal kännarkompensation.

Detta arrangemang är mer kompakt än den tidigare nämnda utföringsformen med ring men är mindre flexi- bel, eftersom det inte finns någon möjlighet att ställa in den magnetiska kompenseringskroppens läge i rörets längdriktning. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- ma en magnetkännaranordning med ett mekaniskt organ, som kompenserar för kännarfelinriktning och kombinerar både kompakthet och ett lämpligt kompensationsreglo- ringsområde. 10 15 20 25 30 35 8103541-2 4 Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkom- ma en anordning av ovan nämnda typ, vid vilken påkän- ningar på magnetkärnan eller stödkonstruktionen för denna undvikes.

Dessa ändamål uppnås enligt uppfinningen med en anordning av inledningsvis nämnd typ, vilken känneteck- nas av att den icke-magnetiska delen är en kåpa som är monterad på rörets ena ände så att en del skjuter axiellt utanför rörets fria ände, vilken del har en radiell borrning, i vilken den magnetiserbara delen är inställbar i den radiella borrningens längdriktning.

Med detta arrangemang kan inställningar göras både i den magnetiserbara delens, nedan även kallad magnet- kroppen, rotationsriktning relativt röret genom lämplig inställning av ändkåpan runt röraxeln samt även i krop- pens radialriktning från röraxeln genom förflyttning av magnetkroppen inuti den gängade borrningen.

Det har visat sig att denna inställningsmöjlighet av magnetkroppens radiella läge i förhållande till röraxeln, vilken möjlighet ej finns vid anordningen enligt t ex US 3 757 209, bidrar väsentligt till detta instruments flexibilitet. Dessutom kan magnet- kroppen göras tillgänglig från rörets utsida, vari- genom inställningarna både av kroppen och det icke- magnetiska elementet förenklas.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritning. Fig l visar en planvy över en första utföringsform av en magnetkännaranordning enligt föreliggandeuppfinning.Fig2\üsarensektiongenom an- ordningens ytterände. Fig 3 visar en ändvy av röret i fig 2 med huven borttagen. Fig 4 visar en sektion genom en del av en andra utföringsform av en magnet- kännaranordning enligt uppfinningen. Fig 5 visar en ändvy av anordningen i fig 4.

Fig l visar en magnetkännar- eller -detektoranord- Ilinq lO , t ex ett magnetlokaliseringsorgan, vilket utnyttjar kompenseringsorgan enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 8103541-2 5 Lokaliseringsorganet kan användas för lokalisering av dolda rörledningar, lantmätarens fixpunkter etc och innefattar en cylindrisk låda 12, som innefattar elektronikkomponenter, samt ett icke-magnetiskt rör 14, som innehåller kännare, vilket sträcker sig från lådanl2.

Anordningen är bärbar vid användning och rörets 14 ytterände kan svepas fram och tillbaka över marken i en avsökníngsrörelsebana. En karaktäristisk signal alstras i hörlurar 16, när ett magnetiskt föremål lokaliseras.

Det av icke-magnetiskt material, t ex aluminium, formade röret 14 innehåller magnetfältskännare A och B, som är monterade på en lämplig kärna, som på känt sätt är friktionspassad i röret l4. Kännarna är av magnet- fältsmätartyp (fluxgate), vilken är lämplig vid denna anordning,tex enligt US 2 981 885. Kännarna och den till dessa hörande elektroniken är i och för sig kända och kommer därför inte att beskrivas närmare i detalj.

En lämplig kännare kan t ex innefatta en tubulär magnetkärna med magnetiseringslindningar, som är lin- dade i kärnans längdriktning, samt upptagningslind- ningar, vilka är lindade i omkretsled runt kärnan.

Under drift matas magnetiseringslindningarna med växelström från en oscillator. Andra, harmoniska flöden, som alstras i kännarkärnorna genom inverkan av ett yttre magnetfält, verkar längs kärnaxeln (parallellt med kärnans längd, skär upptagningslindningarna och alstrar andra, harmoniska utspänningar däri. Utspän- ningarna frân kännaren matas differentierat till en lämplig mätanordning, varvid mätaren "läser" en noll- signal i ett likformigt fält, om kännarna är matchade och om deras axlar är perfekt inriktade. Om emellertid det finns en felinriktning vid en av kärnaxlarna kommer en felsignal att alstras på grund av denna fel- inriktning.

Föreliggande uppfinning avser ej monteringen av kännarna och lindningarna, ej heller det sätt, på vilket signalerna från magnetfältskännarna detekteras. lO 15 20 25 302 8103541-2 6 Det torde emellertid inses av fackmannen att kännarna A och B kan monteras huvudsakligen koaxiellt på en keramikkärna, vilket visas i US 3 487 459, vilken kärna därefter kan presspassas in i röret 14, varvid trådar från respektive kännare passerar genom röret 14 och in i lådan 12 (med ett möjligt insättande av en elektrisk uttags- och stickproppsförbindning mellan röret och lådan), vilken innehåller oscillatorn, förstärkare etc.

En exakt inriktning av kännarnas A och B längd- axlar är såsom tidigare antytts dyr och ett tråkigt arbete. Enligt uppfinningen är därför organ anordnade för mekanisk kompensation för felinriktning av kännar- axeln. I denna avsikt är röret 14 försett med en änd- kåpa l8 av icke-magnetiskt material, t ex hård syntet- plast, varvid denna ändkåpa innefattar en plugg 20 av lätt magnetiserbart material, t ex nickel-järn- legeringen Permalloy. En O-ringstätning 22 sitter mellan kåpan 18 och röret 14 och utgör ett motstånd vid vridning av kåpan 18, vilken förblir i det läge, till vilket den vrids relativt röret 14.

Pluggen 20 har formen av en i en gängad borr- ning 24 placerad skruv, vilken borrning sträcker sig diametralt genom ändkåpan. Således kan pluggens 20 radiella läge relativt rörets 14 geometriska axel in- ställas genom skruvning av pluggen inåt eller utåt relativt borrningen 24. Ändkåpans 18 utsida har öpp- ningar 26 för en nyckel eller liknande, vilken kan användas för vridning av ändkåpan relativt röret 14.

Vid användning kan pluggens 20 läge relativt kännarna A och B justeras genom vridning av ändkåpan 20 i röret 14 och pluggens radiella läge relativt rör- axeln kan justeras genom skruvning av pluggen inuti borrningen 24. Dessa två variabler kan utnyttjas för att uppnå korrekt inställning av pluggen 20 och däri- genom uppnå optimal kompensation för felinriktning av kännarna A och B. Teorin för en sådan mekanisk kompen- sation kommer inte att beskrivas i detalj och framgår io' 15 20 25 30 35 8105541-2 7 av US 3 757 209 och 3 487 459. För att ställa in kom- pensationsmekanismen och uppnå optimal kompensation för felinriktning av kännare A och B kan anordningen 10 placeras i en icke visad fixture, så att den kan vridas runt röraxeln i ett omgivande magnetfält, som är vinkelrätt mot denna axel. Om kännarnas A och B axlar inte inriktas exakt med eller parallellt med röraxeln, kommer en signal att alstras, när aggrega- tet vrids runt röraxeln. Pluggens 20 läge kan då justeras antingen radiellt i borrningen 24 eller genom vridning av kåpan 18 eller båda dessa opera- tioner i syfte att minimera den alstrade signalen.

När optimal lägesinställning av pluggen 20 åstad- kommits kan denna fixeras inuti borrningen 24 medelst bbxkmædelföratt förhindra förflyttning av pluggen,och en kopplikande huv 28 av elastiskt material, gummi, placeras över rörets 14 ände för att omsluta både kåpan och röränden.

En andra utföringsform av magnetkännaranordningen enligt föreliggande uppfinning åskådliggöres i fig 4 och 5 och samma hänvisningssiffror har använts för att beteckna de delar, som har motsvarighet i både ,den första och andra utföringsformen. I detta fall är röret 14 försett med en plaständkâpa l8a och en O-ringstätning 22a är återigen placerad mellan änd- kåpan och röret 14. Kåpan l8a kan i detta fall vara icke-vridbart monterad i rörets ände.

Den mekaniska kompensationsmekanismen vid denna utföringsform har formen av en cylindrisk plastplatta _30, vilken är vridbart monterad i en urtagning i ändkåpans l8a yttervägg och hålles på plats medelst konsoler 32, vilka är inskruvade i ändkåpan medelst skruvar 34. Plattan 30 har en diametralt sig sträc- kande, gängad borrning 24a, som innehåller pluggen 20a av lätt magnetiserbart material. Plattan 30 har yttre partier 26a och 26b, vilka tillåter vridning av plat- tan relativt ändkåpan l8a, när konsolerna 32 lossats pâ lämpligt sätt. 10 '15 20 25 30 35 8103541-2 8 Det torde inses att inställningarna i kompensa- tionsmekanismen enligt denna utföringsform utföres på ett enkelt sätt, vilket även gäller för den tidigare nämnda utföringsformen. Således kan pluggen 20a skruvas inåt och utåt i borrningen 24a för justering av pluggens radiella läge relativt rörets l4 axelcmnikan fästasmedelstbindemedel.Pluggens 20a läge relativt kännarna A och B kan justeras genom lämplig vridning av plattan 30 i ändkâpan l8a, varefter plattan åt- drages medelst skruvarna 34.

Det må påpekas att uppfinningen åstadkommer ett felinriktningskompensationsorgan för en magnetkännar- anordning, vilket organ erbjuder ett relativt brett justeringsområde samtidigt som det har kompakt form, ej hellerkravpå inre modifiering av avkänningsut- rustningen samt vilket är lätt monterbart på det rör, som innehåller denna utrustning. Dessutom kan juste- ringarna av kompensationsorganet utföras helt och hållet utifrån röret utan att man behöver ta bort ändkåpan, vilket underlättar användningen av detta organ.

Ehuru uppfinningen är speciellt lämplig för an- vändning på bärbara gradiometrar eller liknande (fig 1) är uppfinningen ej begränsad till detta utförande och det beskrivna kompensationsorganet kan användas på andra typer av magnetkännaranordningar, som inne- fattar ett par magnetkännare inuti ett icke-magnetiskt rör.

Ehuru endast föredragna utföringsformer av upp- finningen beskrivits i detalj ovan torde det inses att flera modifieringar kan göras inom ramen för bifogade patentkrav. T ex kan kompensationsorganet i ett alternativt utförande innefatta en ring, som är monterad för både längsgående rörelser och rota- tionsrörelser på röret 14, samt en radiellt sig sträc- kande, gängad borrning, som upptar en skruvplugg av magnetiskt material. Denna utföringsform ger en ytter- 8105541-2 9 ligare kompensationsaxel jämfört med de ovan be- skrivna utföringsformerna, nämligen i rörets 14 längd- riktning, men detta arrangemang är inte lika kompakt som de andra utföringsformerna.

Claims (8)

10 15 20 25 30 8105541-2 10 PATENTKRAV

1. Magnetkännaranordning med dels ett lângsträckt, icke-magnetiskt rör (14), som innehåller ett par riktade magnetfältkännarorgan (A, B), som är anordnade i röret på avstånd från varandra i rörets längdriktning och har individuella magnetiska axlar, dels ett organ för kompensering av felinriktningen av axeln för någon av magnetfältkännarorganen i förhållande till rörets längdaxel, varvid detta organ har en icke-magnetisk del, som är anbragt vid rörets ände, dels en i den icke-magnetiska delen anbringad magnetiserbar del (20; 20a), som är inställbar i radiell riktning och i omkretsriktningen gentemot rörets längdaxel utan att den icke-magnetiska delen måste tas bort från röret, varvid de magnetiska axlarna för de magnetfältkän- narorganen (A, B) i stort sett inriktas med rörets längdaxel, k ä n n e t e c k n a d av att den icke-mag- netiska delen är en kåpa (l8; l8a) som är monterad på rörets (14) ena ände så att en del skjuter axiellt utanför rörets fria ände, vilken del har en radiell borrning (24; 24a), i vilken den magnetiserbara delen (20; 20a) är inställbar i den radiella borrningens längdriktning.

2. Magnetkännaranordning enligt krav 1, t e c k n a d av att den magnetiserbara delen i den radiella borrningen (24, 24a) utgöres av en gängförsedd, k ä n n e - inskruvad plugg (20, 20a).

3. Magnetkännaranordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kåpan (18: l8a) är friktionspassad i röret (14).

4. Magnetavkännaranordning enligt något av krav 1-3, k ä n n e t e c k n a d av en huv (28), som omger kåpan (18) och ett ändparti av röret (14).

5. Magnetavkännaranordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kåpan (l8a) på utsidan LI) 10 8103541-2 ll har ett element (30), som är vridbart inplacerat i kåpan (l8a) och som har er radiell borrning (24).

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att den radiella borrningen är försedd med en gänga (24a) och att elementet (30) innefattar en gängförsedd plugg (20a), som är inskruvad i borrningen.

7. Anordning enligt patentkrav 5 eller 6, k ä n - av att lösgörbara konsolorgan (32) på kåpan (l8a) för vridinställning n e t e c k n a d fäster elementet (30) av elementet relativt kåpan.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7, k ä n n e ~ t e c k n a d av att kåpan är icke-vridbart monterad på rörets (14) ena ände.