DE4230409A1

DE4230409A1 - Vorrichtung zur Detektion von Objekten mit hoher Leitfähigkeit

Info

Publication number: DE4230409A1
Application number: DE19924230409
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Waltl
Original assignee: STN Systemtechnik Nord GmbH
Current assignee: STN Systemtechnik Nord GmbH
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1994-03-17

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Objekten mit hoher Leitfähigkeit gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung arbeitet unter Verwendung elek tromagnetischer Felder und findet in verschiedenen Indu striezweigen und Wirtschaftsbereichen dort breite Anwen dungen, wo die Suche nach Objekten mit hoher elektri scher Leitfähigkeit gewünscht wird. Eine gegenwärtig besonders bevorzugte Anwendung ist die Altlastensanie rung, die u. a. auch die Suche nach metallischen Körpern im Erdreich, nach Sondermüll in Metallfässern oder auch nach Flüssigkeiten mit hoher Leitfähigkeit wie z. B. Säuren in nichtmetallischen Behältern umfaßt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß zu den Objekten mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ohne weiteres auch nichtferromagnetische Stoffe zählen können. Als weitere bevorzugte Anwendung sei aus dem Bereich Geologie bzw. Geophysik die Magnetprospektion genannt, nämlich die Untersuchung von Schichtungen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit im Erdreich.

Bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art werden aktive Magnetsonden verwendet. Dabei erzeugt eine Sende spuleneinheit ein magnetisches Wechselfeld als Primär feld, das durch elektromagnetische Induktion in den zu detektierenden Objekten, die im Wirkungsbereich des Primärfeldes liegen, ein magnetisches Dipolmoment indu ziert. Das induzierte Dipolmoment ist dann Ursache für ein vom Objekt erzeugtes Sekundärfeld, das dann in der Empfangsspuleneinheit empfangen wird.

Die bekannten aktiven Magnetsonden werden entweder als nullgekoppelte oder als maximalgekoppelte Systeme aus geführt. Bei den nullgekoppelten Systemen besteht die Empfangsspuleneinheit aus zwei sich in ihrer Mitte mit ihren Dipolachsen rechtwinklig schneidenden Empfangs spulen, die orthogonal und symmetrisch zur Dipolachse der Sendespuleneinheit auf einem starren Sensorträger fest angeordnet sind, so daß das Primärfeld im Idealfall in den Empfangsspulen keine resultierende Wirkung hat. Bei den maximalgekoppelten Systemen liegt dagegen die Empfangsspuleneinheit mit ihrer Dipolachse auf der Di polachse der Sendespuleneinheit oder ist parallel zu dieser angeordnet, so daß - zusätzliche zum Sekundärfeld - das Primärfeld in der Empfangsspuleneinheit entspre chend stark wirkt und somit durch zusätzliche Kompensa tionswicklungen gezielt elektrisch kompensiert werden muß.

Allerdings führen speziell bei den nullgekoppelten Sy stemen bereits kleinste Abweichungen der Empfangsspulen aus der orthogonalen und symmetrischen Lage zur Sende spuleneinheit zu starken Störsignalen in der Empfangs spuleneinheit, was als Primärfeld-Effekt bezeichnet wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Abstand zwischen Sendespuleneinheit und Empfangsspulen einheit, auch als Basislänge bezeichnet, relativ klein ist; für einen universellen Einsatz der Vorrichtung sind natürlich kleine Abmaße wegen der besseren Handlichkeit und des geringen Gewichtes von Vorteil. Deshalb ist im allgemeinen die Empfangsspuleneinheit sowohl bei null gekoppelten als auch bei maximalgekoppelten Systemen mit Kompensationswicklungen versehen, durch die dort, wo keine Sekundärfeld-Effekte zu erwarten sind, in der Empfangsspuleneinheit ein Gegenfeld derart erzeugt wird, daß der Primärfeld-Effekt kompensiert wird. Auf diese Weise können statische Geometriefelder der Spulenanord nung in der Empfangsspuleneinheit bei nullgekoppelten Systemen sowie das in der Empfangsspuleneinheit wirkende Primärfeld bei maximalgekoppelten Systemen elektrisch kompensiert werden.

Während des Gebrauches der Vorrichtung kommt es jedoch aufgrund von kleinsten dynamischen Verbiegungen und Verwindungen des Sensorträgers zu Verschiebungen der Empfangsspuleneinheit aus derjenigen Position, auch "Null-Lage" genannt, heraus, auf die die elektrische Kompensation abgestimmt ist, und somit wieder zu Primär feld-Effekten. Eine erneute elektrische Kompensation während des Einsatzes der Vorrichtung ist nicht möglich, da im angezeigten Empfangssignal auch Sekundärfeld-An teile enthalten sein können. Bei jeder Bewegung des Sensorträgers kann es zu weiteren dynamischen Verbiegun gen kommen, so daß der daraus resultierende Primärfeld- Effekt schwache Sekundärfelder sogar verdecken kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß während des Gebrauches der Vorrichtung der aufgrund dynamischer Verbiegungen und Verwindungen auftretende Primärfeld- Effekt ebenfalls im wesentlichen eliminiert und somit die Detektionsschwelle auch für den dynamischen Einsatz minimiert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Da das Signal in der Empfangsspuleneinheit nach der im nutzeffektfreien Raum durchgeführten elektrischen Kom pensation im wesentlichen aus zwei Anteilen besteht, nämlich aus

1. dem aufgrund der unkontrollierbaren Verbiegung des Sensorträgers unbekannten Primärfeld-Effekt, durch den die Empfangsspuleneinheit direkt von der Sende spuleneinheit beeinflußt wird und der proportional zur Verbiegung des Sensorträgers ist, wobei der Proportionalitätsfaktor eine bekannte Gerätekon stante ist, und
2. dem unbekannten Sekundärfeld- bzw. Nutzeffekt,

gelten für die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Spuleneinheit prinzipiell die gleichen Verhältnisse, wobei man davon ausgehen kann, daß das Sekundärfeld- bzw. Nutzsignal für beide Spuleneinheiten gleich ist. Wenn nun aufgrund der starren Verbindung der zusätzli chen Spuleneinheit mit der zugehörigen Sende- oder Emp fangsspuleneinheit beide Spuleneinheiten die gleiche Verschiebung gegenüber einem gedachten Nullpunkt erfah ren, läßt sich der Primärfeld-Effekt auch bei dynami schen Verbiegungen und Verwindungen des Sensorträgers eliminieren. Diese Unterdrückung des Primärfeld-Effektes beruht, mathematisch betrachtet, auf der Lösung zweier Gleichungen, gegeben durch die Signale von den erfin dungsgemäß starr miteinander verbundenen beiden Spulen einheiten, mit zwei Unbekannten, gegeben durch die ge meinsame Verschiebung und den Sekundärfeld- bzw. Nutz effekt.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung mit ei ner Sendespule und einer Empfangs spuleneinheit, die für die Primär feld-Effekt-Berechnung durch zwei Spulenschwerpunkte approximiert wird;

Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 mit zwei Empfangsspulen bei Verbiegung des Sensorträgers;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrich tung;

Fig. 4 verschiedene Anordnungen von Sen de- und Empfangsspulen eines null gekoppelten Systems und

Fig. 5 verschiedene Anordnungen von Sen de- und Empfangsspulen eines maxi malgekoppelten Systems.

Nachfolgend wird eine Anordnung eines nullgekoppelten Systems näher erläutert, bei welcher eine einzige Sende spule und neben einem ersten Empfangsspulenkreuz noch zusätzlich ein zweites Empfangsspulenkreuz vorgesehen sind. Jedes Empfangsspulenkreuz besteht aus zwei sich mit ihren Dipolachsen rechtwinklig schneidenden Empfangsspulen, die orthogonal und symmetrisch zur Di polachse der Sendespule angeordnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird sich bei den nachfolgenden Be trachtungen auf jeweils nur eine zur Sendespule orthogo nale Empfangsspule jedes Empfangsspulenkreuzes be schränkt. Da die beiden Spulen jedes Empfangsspulenkreu zes unabhängig sind, gilt die gleiche Betrachtung je weils auch für die zweite Empfangsspule.

In Fig. 1 ist zur Festlegung der geometrischen Bezüge und Begriffe schematisch die räumliche Anordnung einer Sendespule S und einer Empfangsspuleneinheit darge stellt, wobei die Empfangsspuleneinheit durch zwei Spu lenschwerpunkte approximiert ist, an denen die Wechsel felder wirken. Die Summe der Spulenschwerpunkte ergibt das resultierende Feld für die Spule.

Mit L ist die Basislänge bezeichnet, die im Idealfalle auf dem Sensorträger den Abstand zwischen der Sendespule S einerseits und der Empfangsspuleneinheit andererseits bildet. Die Ideallage für die Empfangsspuleneinheit ist in Fig. 1 mit P bezeichnet, wobei die Empfangsspulen einheit ferner parallel zur Z-Richtung orientiert ist. Gemäß Fig. 1 ist die Empfangsspule gegenüber der Ideal lage bei P um die Differenzkoordinaten δx, δy, δz ver schoben und dabei noch um die Differenzwinkel δR, δΦ aus der orthogonalen Achse heraus verdreht ist.

Da es sich im allgemeinen in der Praxis um geringste Abweichungen handelt und somit der Differenzwinkel δR (in Bogenmaß gemessen) nur äußerst kleine Werte annimmt, kann der Primärfeld-Effekt B_P für diese Anordnung in erster Näherung durch die Gleichung

B_P = B^R · δR + B^Z · δZ (1)

beschrieben werden, wobei B^R und B^Z bekannte Funktionen sind, die im wesentlichen vom magnetischen Dipolmoment der Sendespule S sowie von der Basislänge L abhängen und somit hier Konstanten sind. Die gleiche Betrachtung läßt sich auf für eine aus zwei Empfangsspulen bestehen de Empfangseinheit verallgemeinern.

Die Sende- und Empfangsspulen sind auf einem Sensorträ ger befestigt. Die Vorrichtung wird bei Gebrauch im allgemeinen entweder getragen oder mit Hilfe von Rädern bewegt. Da der Sensorträger nicht völlig starr ist, biegt er sich bei Bewegung der Vorrichtung (z. B. während des Tragens) durch, so daß die Empfangsspuleneinheit wie in Fig. 1 gegenüber der Ideallage verschoben wird.

Der Zustand bei durchgebogenem Sensorträger ST und einer Empfangsspuleneinheit aus zwei Spulen ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Die dabei auftretenden Verbiegungen des Sensorträgers ST können in erster Näherung so ap proximiert werden, daß die Durchbiegung als Kreissegment angenommen wird.

Die Verschiebungen für die beiden dargestellten Empfangsspulen E1 und E2 setzen sich aus den Verschie bungen aufgrund statischer Geometriefehler wie z. B. Einbauungenauigkeiten, bestehend aus den Differenzen δz_S1, δz_S2 in z-Richtung und den Differenzwinkeln δR_S1, δR_S2 aus der orthogonalen Achse (vgl. hierzu Fig. 1), und den Verschiebungen durch die Verbiegung des Sensorträ gers ST, bestehend aus den Abständen δz_T1, δz_T2 gegenüber der Dipolachse der Sendespule S und den Biegewinkeln δR_T1, δR_T2, zusammen. Dabei wird angenommen, daß die Verschiebungen aufgrund statischer Geometriefehler Gerä tekonstante sind, während die durch die Durchbiegung des Sensorträgers ST entstehenden Verschiebungen sich wäh rend der Bewegung der Vorrichtung im Einsatz laufend ändern und somit dynamischer Natur sind.

Für die teilkreisförmige Durchbiegung des Sensorträgers ST gemäß Fig. 2 gelten folgende Beziehungen:

L₁ = δR_T1 · R; L₂ = δR_T2 · R (2)

wobei
L₁ die Basislänge zwischen Sender und der ersten Empfangsspule E1 und
L₂ die Basislänge zwischen Sender und der zweiten Empfangsspule E2 ist.

Es gilt:

Bei kleinen Winkeln δR_T1 und δR_T2 ergeben sich dann fol gende Näherungen:

(2) in (4) eingesetzt ergibt jeweils

a ≈ L₁; b ≈ L₂ (5)

Ferner gilt:

Bei kleinen Winkeln δR_T1, δR_T2 ergibt sich näherungsweise

(5) in (7) eingesetzt ergibt jeweils die Beziehungen

Wegen

L₂ = L₁ + d₁₂ (9)

ergibt sich unter Berücksichtigung von (2)

Die Verschiebungen aufgrund der Sensorträgerdurchbiegung (δR_T1, δR_T2, δZ_T1, δZ_T2) und der statischen Geometriefehler (δR_S1, δR_S2, δZ_S1, δZ_S2) addieren sich in erster Näherung, so daß für die Gesamtverschiebungen gilt:

Dadurch, daß die Empfangsspulen E1 und E2 starr mitein ander verbunden (z. B. vergossen) sind, handelt es sich bei den Größen δZ_S1, δZ_S2, δR_S1, δR_S2 um Gerätekonstanten.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der elektrischen Kom pensation betrachtet.

Für die Momentanwerte in den Empfangsspulen E1 und E2 in Bereichen ohne Sekundärfeld-Effekt gilt:

M₁ = B_P1 + N₁; M₂ = B_P2 + N₂ (15)

wobei es sich bei N₁, N₂ um Rauschwerte handelt.

(1) eingesetzt in (15) ergibt:

M₁ = B₁^R δR₁ + B₁^Z δZ₁ + N₁ (16)

(11), (13) in (16) eingesetzt ergibt

Daraus folgt

M₁ = P₁ δR_T1 + B₁ ^R δR_S1 + B₁^Z δZ_S1 + N₁ (18)

mit

Außerdem ergibt sich durch Einsetzen von (1) in (15)

M₂ = B₂^R δR₂ + B₂^Z δZ₂ + N₂ (20)

(12), (14) eingesetzt in (20) ergibt

Daraus folgt

M₂ = P₂ δR_T1 + B₂ ^R δR_S2 + B₂ ^Z δZ_S2 + N₂ (22)

mit

Bei P₁, P₂ handelt es sich um bekannte Gerätekonstanten. Durch Erzeugung von Gegenfeldern B_komp1, B_komp2 mit Hilfe von in den Figuren nicht näher dargestellten Kompensations wicklungen werden zunächst üblicherweise die Momentan werte M₁, M₂ minimiert, so daß nach Einschalten der Ge genfelder B_Komp1, B_Komp2 die Momentanwerte zu

M₁ ≃ N₁ (24)

M₂ ≃ N₂ (25)

werden, wobei sich unter Berücksichtigung von (18), (22) ergibt:

B_Komp1 ≃ - (P₁ δR_T1 + B₁ ^R δR_S1 + B₁ ^Z δZ_S1) (26)

B_Komp2 ≃ - (P₂ δR_T1 + B₂ ^R δR_S2 + B₂ ^Z δZ_S2) (27)

Der Zustand nach einer solchen elektrischen Kompensation entspricht also näherungsweise einem Zustand ohne Ver schiebungen δR, δz.

Wenn der Sensorträger nach der elektrischen Kompensation bewegt wird, kommt es zu erneuten Verschiebungen der Empfangsspulen E1 und E2 gegenüber der Ausgangslage, nämlich derjenigen Lage, die die Empfangsspulen E1 und E2 zum Zeitpunkt der elektrischen Kompensation innehat ten.

Für die Momentanwerte im neuen Zustand gilt dann all gemein:

M₁ = P₁ δR_T1′ + B₁ ^R δR_S1 + B₁ ^Z δZ_S1 - B_Komp1 + B_K1 + N₁ (28)

M₂ = P₂ δR_T1′ + B₂ ^R δR_S2 + B₂ ^Z δZ_S2 - B_Komp2 + B_K2 + N₂ (29)

wobei B_K1, B_K2 den auf die Empfangsspulen E1 und E2 wir kenden Sekundärfeld-Effekt repräsentieren, δR_S1, δR_S2, δZ_S1, δZ_S2 die eingeführten Gerätekonstanten sind und δR_T1′ die erneute Verschiebung aufgrund der Sensorträgerdurch biegung beschreibt.

Nach Einsetzen von (26) in (28) und (27) in (29) folgt:

M₁ = P₁ δR + B_K1 + N₁ (30)

M₂ = P₂ δR + B_K2 + N₂ (31)

mit

δR ≡ δR_T1 - δR_T1 (32)

Dies bedeutet, daß sich die statischen Geometriefehler der Empfangsspulen E1 und E2 elektrisch kompensieren lassen, während die nicht zu kontrollierenden Geometrie fehler aufgrund dynamischer Verbiegungen des Sensorträ gers durch eine solche elektrische Anfangskompensation nicht eliminiert werden können.

Nachfolgend wird nun die Kompensation des Primär-Feld effektes aufgrund von dynamischen Verbiegungen des Sen sorträgers näher erläutert.

Hierzu wird eine elektronische Schaltung verwendet, wie sie als Blockschaltbild in Fig. 3 dargestellt ist. Die empfangenen Signale der beiden Empfangsspulen E1 und E2 werden in einem Anti-Aliasing-Filter 10 gefiltert und anschließend in einem A/D-Wandler 12 in digitale Signale umgewandelt. Anschließend werden die digitalen Signale in eine Transformationseinheit 14 gegeben, in dem sie in das komplexe Basisband transformiert werden. Nach an schließender digitaler Tiefpaßfilterung in einem Tiefpaß 16 werden die Signale in einem Prozessor 18 verarbeitet und die Meßergebnisse auf einer Anzeige 20 angezeigt.

Die Momentansignale M₁, M₂ von den Empfangsspulen E1, E2 haben, als Zeitsignale geschrieben, die Form

wobei
ω die Sende/Empfangs-Kreisfrequenz,
ρ₀ die Phasenlage der Sendespule und
Φ₁ bzw. Φ₂ die Phasenverschiebung des Sekundärfeldes an der Empfangsspule E1 bzw. E2 ist und
₁, ₂, P₁, P₂ das statistische Rauschen beschreiben.

Nach Verarbeitung in den Komponenten 10 bis 14 und an schließender Tiefpaßfilterung im Tiefpaßfilter 16 erhält man von M₁ und M₂ die Realteile

Demnach liegen nach der Tiefpaßfilterung die getasteten Signale in der Form vor:

wobei es sich bei

um komplexe Rauschsignale handelt, die eine statistische Größe bilden.

Somit ist nach der digitalen Tiefpaßfilterung die Grund welle aus den Signalen eliminiert, so daß die Amplitude und Phase der Einhüllenden zur Verfügung steht.

Unter der Annahme, daß N₁ « P₁, N₂ « P₂ und N₁ « B_K1, N₂ « B_K2 ist und die Rauschsignale somit vernachlässigt werden können, erhält man

Wenn der Abstand der Empfangsspulen E1 und E2 hinrei chend klein ist, gilt:

B_K1 ≈ B_K2, Φ₁ ≈ Φ₂.

Dadurch erhält man für das Sekundärfeld-Effekt- oder Nutzsignal

Q_P kann man in geeigneter Weise wählen. Beispielsweise kann bei geeigneter Wahl der Abstände L₁ und L₂ der Emp fangsspulen E1 und E2 von der Sendespule S

Q_P ≈ 2 . . . 3

sein. Da ρ₀ im allgemeinen unbekannt ist - es handelt sich hier um eine Gerätekonstante, die keine wesentliche Rolle spielt -, kann die absolute Phase von B_K1 nicht bestimmt werden; allerdings können die Änderungen von Φ₁ ermittelt werden.

Die Berechnung der Meßwerte wird dann online für die Empfangsspulen E1 und E2 während des Einsatzes der Vor richtung von dem Prozessor 18 (vgl. Fig. 3) durchge führt, der auch weitere Datenverarbeitungsschritte aus führt, wie z. B. die Berechnung eines Peilwinkels zum detektierten Objekt, der sich aus den Quotienten der Meßwerte der gekreuzten Empfangsspulen ergibt. Dieser Peilwinkel, der sich auf den Ursprung des durch die gekreuzten Empfangsspulen definierten Koordinatensystems bezieht, zeigt an, ob das Objekt rechts oder links vom Sensorsystem liegt.

Die zuvor beschriebene Prozedur betraf die Spulenanord nung eines nullgekoppelten Systems, wie sie auch in Fig. 4a gezeigt ist, bei welcher neben einer Sendespule zwei parallel nebeneinander angeordnete Empfangsspulen kreuze vorgesehen sind, von denen jedes Empfangsspulen kreuz aus zwei sich mit ihren Dipolachsen rechtwinklig schneidenden Empfangsspulen besteht, die orthogonal und symmetrisch zur Dipolachse der Sendespule angeordnet sind, wobei die Empfangsspulenkreuze mit ihren Mittel punkten auf der Dipolachse der Sendespule liegen. Fig. 4b zeigt eine ähnliche Anordnung, welche sich jedoch von der Anordnung gemäß Fig. 4a dadurch unterscheidet, daß die beiden Empfangsspulenkreuze hintereinander angeord net sind, wobei die einen Empfangsspulen der Empfangs spulenkreuze mit ihren Dipolachsen auf einer gemeinsamen Achse liegen, die die Dipolachse der Sendespule recht winklig und in der Mitte der Sendespule schneidet. Für diese Anordnung gilt die zuvor beschriebene Prozedur in gleicher Weise; allerdings sind die jeweiligen Geräte konstanten neu zu bestimmen.

Das gleiche gilt auch für die in Fig. 5a und b gezeig ten Spulenanordnungen eines maximalgekoppelten Systems mit einer Sendespule und zwei Empfangsspulen. Bei diesen Anordnungen liegen die Sendespule und die beiden Emp fangsspulen mit ihren Dipolachsen auf einer gemeinsamen Achse (Fig. 5a) oder sind parallel nebeneinander an geordnet (Fig. 5b).

Es gibt jedoch auch Anordnungen, bei denen die Sendespu leneinheit aus zwei Sendespulen und die Empfangsspulen einheit nur aus einer Empfangsspule gebildet sind. Für solche Anordnungen, wie sie in den Fig. 4c und d sowie 5c und d gezeigt sind, gilt die zuvor getroffene Betrachtung prinzipiell in gleicher Weise. Allerdings repräsentiert hier der Wert S₁ den Meßwert bei parallel geschalteten Sendespulen, während der Wert S₂ den Meßwert für antiparallel geschaltete Sendespulen repräsentiert. Entsprechendes gilt für die Sekundärfelder B_K1 und B_K2. Bei diesen Anordnungen erfolgt die Verarbeitung somit mit Hilfe zweier durch ein kurzes Zeitintervall getrenn ter Signale, wobei für das eine Signal die beiden Sende spulen parallel und für das andere Signal antiparallel geschaltet werden, sonst aber mit einer entsprechenden Prozedur, wie zuvor beschrieben.

Fig. 4c zeigt eine Spulenanordnung eines nullgekoppel ten Systems, bei welcher die beiden Sendespulen mit ihren Dipolachsen auf einer gemeinsamen Achse liegen, zu der die beiden Empfangsspulen eines Empfangsspulenkreu zes orthogonal und symmetrisch angeordnet sind. Die in Fig. 4d gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Fig. 4c dadurch, daß die beiden Sende spulen parallel zueinander und orthogonal und symme trisch zur Dipolachse der einen Empfangsspule des Emp fangsspulenkreuzes angeordnet sind.

Fig. 5c zeigt eine Spulenanordnung mit zwei Sendespulen und einer Empfangsspule bei einem maximalgekoppelten System, wobei sämtliche Spulen mit ihren Dipolachsen auf einer gemeinsamen Achse liegen. Die in Fig. 5d darge stellte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Fig. 5c dadurch, daß alle drei Spulen parallel zueinander sowie mit ihren Dipolachsen orthogonal und symmetrisch zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.

Claims

1. Vorrichtung zur Detektion von Objekten mit hoher Leitfähigkeit, mit einer Sendespuleneinheit, einer im Abstand zur Sendespuleneinheit angeordneten Empfangs spuleneinheit für den Empfang der Signale von der Sende spuleneinheit und einer Auswerteeinrichtung zur Auswer tung eines Nutzsignalanteils aus den empfangenen Signa len, die neben dem Sekundärfeld- oder Nutzsignalanteil auch noch aufgrund von unkontrollierbaren Abweichungen der Empfangsspuleneinheit aus einer definierten Lage zur Sendespuleneinheit entstandenen, unbekannten Primärfeld effektanteil enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Spulenein heit vorgesehen ist, die entweder als zusätzliche Sende spuleneinheit mit der Sendespuleneinheit oder als zu sätzliche Empfangsspuleneinheit mit der Empfangsspulen einheit im wesentlichen starr mechanisch verbunden ist, und die Auswerteeinrichtung die Signale von der zusätz lichen Spuleneinheit zur Unterdrückung des Primärfeld effektanteils verwendet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung den Nutzsignalanteil B_K1 e^-j ^Φ ¹ unter Verwendung der Gleichung zumindest näherungsweise ermittelt, wobei
Φ₁ die Phasenverschiebung des Sekundärfeldes,
Q_P eine Gerätekonstante, die bei geeigneter Wahl der Abstände der Empfangsspuleneinheit von der Sendespuleneinheit zumindest ungefähr auf den Wert 2 gesetzt werden kann, und
S₁, S₂ die von der Empfangsspuleneinheit gemessenen und von der Auswerteeinheit ausgewerteten Meß signale sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendespuleneinheit, die Empfangsspuleneinheit und die zusätzliche Spuleneinheit auf einem gemeinsamen Träger befestigt sind.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

1) bei Verwendung der zusätzlichen Spuleneinheit als zusätzliche Sendespuleneinheit der Abstand zwischen der Sendespuleneinheit und der zusätzlichen Spulen einheit oder
2) bei Verwendung der zusätzlichen Spuleneinheit als zusätzliche Empfangsspuleneinheit der Abstand zwi schen der Empfangsspuleneinheit und der zusätzli chen Spuleneinheit

jeweils erheblich geringer als der Abstand zwischen der Sendespuleneinheit und der Empfangsspuleneinheit ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Nullkopplung zwischen Sendespuleneinheit und Empfangsspuleneinheit, wobei die Sendespuleneinheit aus einer Sendespule und die Empfangsspuleneinheit aus einem Empfangsspulenkreuz mit zwei sich mit ihren Dipolachsen rechtwinklig schneidenden Empfangsspulen besteht, die orthogonal und symmetrisch zur Dipolachse der Sendespule angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß entweder ein zusätzliches Empfangsspulenkreuz, das eben falls orthogonal und symmetrisch zur Dipolachse der Sendespule angeordnet und zum Empfangsspulenkreuz ausge richtet ist, oder eine zusätzliche Sendespule vorgesehen ist, die mit ihrer Dipolachse auf der Dipolachse der Sendespule liegt oder parallel zur Sendespule angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Maximalkopplung zwischen Sendespuleneinheit und Empfangsspuleneinheit, wobei die Sendespuleneinheit aus einer Sendespule und die Empfangsspuleneinheit aus einer Empfangsspule besteht, die mit ihrer Dipolachse auf der Dipolachse der Sendespule liegt oder parallel zur Sendespule angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine zusätzliche Empfangsspule, die mit ihrer Dipolachse auf der Dipolachse der Sendespule liegt oder parallel zur Empfangsspule angeordnet ist, oder eine zusätzliche Sendespule vorgesehen ist, die mit ihrer Dipolachse auf der Dipolachse der Sendespule liegt oder parallel zu dieser angeordnet ist.