DE19648833A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Lokalisierung und Identifizierung von im Boden versteckten Suchobjekten, insbesondere Plastikminen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Lokalisierung und Identifizierung von im Boden versteckten Suchobjekten, insbesondere PlastikminenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Lokalisierung und Identifizierung von nahe einer Bodenober
fläche oder unter einer Bodenoberfläche im Boden versteckten
Suchobjekten, die mindestens ein Teil aus einem elektrisch
leitfähigen Material, insbesondere aus Metall, aufweisen. Ein
Suchobjekt kann auch mindestens einen Körper aus im wesent
lichen elektrisch nicht leitfähigem, nicht magnetischen
Material aufweisen, an oder in dem das leitende Teil vorhan
den ist. Das Material des Körpers ist typischerweise Kunst
stoff; bevorzugte Suchobjekte sind Minen, insbesondere
Plastikminen.
Der oberflächennahe Bereich des Erdbodens ist in vielen
Regionen der Welt insbesondere in Folge von Industrialisie
rung und militärischen Aktivitäten mit Fremdkörpern belastet.
So sind beispielsweise weltweit große Landstriche mit Minen,
Blindgängern und anderem noch gefährlichen Kriegsmaterial
verseucht. Insbesondere Plastikminen, die aufgrund ihres
niedrigen Preises von vielen Kriegsparteien in bewohnten und
unbewohnten Gebieten vergraben oder verscharrt wurden,
bedeuten eine ständige Gefahr für Leib und Leben von Menschen
und Tieren.
Der Boden ist häufig auch mit Splittern, Projektilen, Patro
nenhülsen und anderen vor allem metallischen Kleinteilen wie
Nägeln, Flaschen- und Dosenverschlüssen oder dergleichen
durchsetzt und/oder bedeckt, die vergleichsweise weniger
gefährlich sind.
Plastikminen bzw. Kunststoffminen, überwiegend als Anti-
Personen-Minen konzipiert, sind besonders tückisch, da sie
nur schwer wiederauffindbar sind. Üblicherweise sind sie nahe
der Bodenoberfläche, beispielsweise im Bodenbewuchs, etwa im
Gras versteckt, meist aber in einer Tiefe von 10 bis 15 cm
vergraben. Plastikminen bestehen in der Regel im wesentlichen
aus Kunststoff. Sie können völlig metallfrei sein. Bei vielen
Plastikminen sind jedoch kleine Teile wie Zündstifte und der
gleichen aus Metall. Speziell auf Kunststoff ansprechende
Suchverfahren sind derzeit praktisch nicht verfügbar. Plas
tikminen werden daher oft mit Hilfe von Metallsonden anhand
der in ihnen vorhandenen Metallteile detektiert.
Metallfreie Minen können mittels Metallsonden nicht aufgefun
den werden. Die Effektivität der Suche nach Plastikminen mit
Hilfe von Metallsonden wird dadurch stark beeinträchtigt, daß
insbesondere empfindliche Metallsonden auf jegliche Metall
teile ansprechen, ohne das dem Suchsignal direkt zu entnehmen
ist, um welche Art von Metall es sich handelt, wie groß ein
Metallstück ist und ob es ein harmloser metallischer
Splitter, Nagel, Kronenkorken oder dergleichen oder ein
metallisches Teil einer Plastikmine ist. Nur im letzteren
Fall wären Räumungs- und/oder Entschärfungsmaßnahmen notwen
dig. Zur Steigerung der Effizienz bei der Minensuche und
Minenbeseitigung ist es daher notwendig, die Rate der Falsch
alarme (false alarm rate) zu reduzieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich
tung zu schaffen, die es ermöglichen, nahe dem Boden oder im
Boden versteckte harmlose Metallteile von insbesondere
Plastikminen zu unterscheiden. Vorzugsweise soll auch eine
Identifikation von Plastikminen nach ihrem Typ ermöglicht
werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren
mit dem Merkmal von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den
Merkmalen von Anspruch 19 vor.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst eine
Feststellung der Position des aus einem elektrisch leitfähi
gen, insbesondere metallischen Material bestehenden Teils.
Nachfolgend erfolgt eine Untersuchung eines die Position des
Teiles umgebenden Suchbereiches mit mindestens einer für das
Material des Bodens empfindlichen, ein Bodensignal erzeugen
den Bodensonde. Diese ist derart ausgebildet, daß der Körper
ein vom Bodensignal unterscheidbares Signal, vorzugsweise
praktisch kein Signal, bewirkt. Der Suchbereich, dessen
laterale Ausdehnung vorzugsweise weniger als 1 Meter beträgt,
schließt das Teil ein. Gleichzeitig mit oder zeitversetzt zu
der Untersuchung erfolgt eine ortsauflösende Auswertung des
Bodensignals.
Mit der Erfindung wird nicht versucht, eine für das Material
oder andere spezifische Eigenschaften des Körpers empfind
liche Sonde zu schaffen oder zu verwenden. Vielmehr liegt die
Erkenntnis zugrunde, daß dort, wo der Körper im Boden liegt,
kein Bodenmaterial sein kann. Ein das metallische Teil
umgebender Volumenbereich, in dem sich kein Bodenmaterial und
kein elektrisch leitfähiges Material befindet, wird mit hoher
Wahrscheinlichkeit mit elektrisch nicht leitfähigem Material,
insbesondere Kunststoff, ausgefüllt sein. Ein bodenmaterial
freier Hohlraum, also das Fehlen von Bodenmaterial in einer
definierten räumlichen Beziehung zum Ort eines metallischen
Teils wird somit als Hinweis für das Vorhandensein einer
Plastikmine genutzt. Die Umgebung des metallischen Teils kann
in im wesentlichen horizontaler und/oder in vertikaler
Richtung untersucht werden, wobei eine ausschließlich hori
zontale Untersuchung ausreichen kann.
Eine zuerst erfolgende Feststellung der Position des
metallischen Teils ermöglicht es, die laterale Ausdehnung des
mit der Bodensonde zu untersuchenden Suchbereiches auf den
Bereich unmittelbar um das Teil herum zu beschränken. Dies
kann die Flächenleistung bei der Minensuche und damit deren
Effektivität deutlich erhöhen, da gänzlich metallfreie
Bereiche des Suchbereiches keine Plastikminen mit Metalltei
len aufweisen können und daher ggf. nicht näher untersucht zu
werden brauchen. Wird jedoch vermutet, daß in einem Suchbe
reich entweder zusätzlich zu anderen Minen oder auch aus
schließlich gänzlich metallfreie Minen versteckt sind, dann
kann der Schritt der Feststellung der Position des metal
lischen Teiles auch entfallen. Der Suchbereich kann dann von
Beginn an nur mit der Bodensonde untersucht werden, ohne daß
eine Suche nach Metallteilen vorhergeht.
Für die Feststellung der Position des Teils können beliebige
Verfahren mit ausreichender Empfindlichkeit für insbesondere
metallische Materialien wie Stahl und anderen Eisenverbin
dungen verwendet werden. Beispielsweise ist der Einsatz von
Magnetfeldsonden möglich, die den Einfluß ferromagnetischer
Teile auf das Erdmagnetfeld zur Detektion der Teile aus
nutzen. Vorzugsweise erfolgt die Feststellung induktiv durch
eine Metallsonde, die mindestens eine induktive Suchspulenan
ordnung aufweist. Ein bevorzugtes Beispiel einer Suchspulen
anordnung, die eine punktgenaue Feststellung der Position
ermöglicht, ist in der DE 44 23 661 beschrieben.
Für die Untersuchung des Suchbereichs können z. B. Verfahren
eingesetzt werden, bei denen eine zwei- oder dreidimensionale
Abbildung des gesamten Suchbereiche zu einem gegebenen
Zeitpunkt erzeugt wird. Dabei wird zeitgleich von vielen,
vorzugsweise allen Orten des Suchbereiches Information
aufgenommen. Es kann beispielsweise ein abbildender, z. B. in
einer Infrarotkamera eingebauter Infrarotsensor verwendet
werden. Hierbei werden Temperaturunterschiede zwischen dem
Boden und dem mit dem Boden in der Regel nicht im thermischen
Gleichgewicht stehenden Körper nachgewiesen und ggf. sichtbar
gemacht.
Vorzugsweise erfolgt die Untersuchung durch Abrasterung bzw.
Abscannen des Suchbereiches, also durch zeitversetzte Infor
mationsgewinnung von verschiedenen Orten des Suchbereiches.
Die Abrasterung kann manuell erfolgen, indem z. B. eine Sonde
über den Suchbereich manuell hin und her bewegt wird. Vor
zugsweise erfolgt das Abrastern automatisch, was für eine
bessere Auswertbarkeit der Signale vorteilhaft ist. Das
Abscannen des Suchbereiches kann elektromagnetisch erfolgen,
z. B. infrarot-optisch oder durch ein Bodenradar (surface
penetrating radar). Auch akustische Verfahren, insbesondere
unter Verwendung von Ultraschall, sind möglich. Es ist auch
möglich, mehrere auf unterschiedlichen Prinzipien beruhende
Verfahren, deren Informationen sich vorzugsweise ergänzen, zu
kombinieren.
Vorzugsweise erfolgt die Untersuchung, insbesondere die
Abrasterung induktiv mittels einer Bodensonde, die mindestens
eine induktive Suchspulenanordnung aufweist. Diese kann wie
in der DE 44 23 661 A1 beschrieben aufgebaut sein. Bei diesem
Verfahren wird somit eine Wirbelstromsonde als Bodensonde
verwendet. Dabei wird ausgenutzt, daß in vielen Gebieten der
Erde der oberflächennahe Bereich des Erdbodens eine gewisse
elektrische Leitfähigkeit und/oder Magnetisierbarkeit be
sitzt. Diese Eigenschaften beruhen vor allem auf dem Vorhan
densein von Wasser, insbesondere Salzwasser, und/oder dem
Vorhandensein von Eisenverbindungen im Boden.
Bei der konventionellen Minensuche bewirken diese Bodeneigen
schaften in der Regel störende Hintergrundsignale, die ggf.
mit speziellen Betriebs- und Auswerteverfahren unterdrückt
werden müssen. In den Fällen der Bodensignalunterdrückung
wird jedoch die Signalempfindlichkeit verringert. Dadurch
läuft man Gefahr, daß Minen "übersehen" bzw. nicht gefunden
werden. Beispiele von Verfahren zur Unterdrückung von Umge
bungssignalen sind in der internationalen Patentanmeldung WO
87/04801 und der schwedischen Offenlegungsschrift 82 02 094-2
beschrieben. Das zugrundeliegende Prinzip kann wie folgt be
schrieben werden.
Eine in die Nähe eines zu detektierenden Suchobjektes beweg
bare induktive Suchspulenanordnung wird mit zwei verschiede
nen Erregerfrequenzen f1 und f2 betrieben. Verschiedene
Materialien wirken sich in Abhängigkeit ihrer Materialeigen
schaften (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Permeabilität) in
charakteristischer Weise auf die Impedanz der Empfängerspule
der Suchspulenanordnung aus. Die Impedanz der Empfängerspule
ändert sich für jedes Material in charakteristischer Weise
mit der Frequenz. Dies führt zu einem entsprechend veränder
ten, einer Wechselspannung entsprechenden Spulensignal der
Empfängerspule. Das Spulensignal kann als Vektor oder Zeiger
in einer komplexen Spannungsebene dargestellt werden, die auf
der X-Achse, bei Winkel 0° den Realteil des Spulensignals für
eine entsprechende Frequenz und auf der Y-Achse, bei Winkel
90°, den Imaginärteil des Spulensignals enthält. In der
Praxis können diese Signale, die einer Realspannung bzw.
Imaginärspannung entsprechen, bei analog arbeitenden Verfah
ren beispielsweise durch phasengesteuerte Gleichrichtung des
Spulensignals bezüglich des durch eine Sendespule der Such
spulenanordnung fließenden Primärstroms gebildet werden.
Die genannten Störgrößen können Störsignale erzeugen, die
mehrere 100 mal größer als ein durch das Suchobjekt erzeugtes
Nutzsignal sein können. Spannungen, die durch magnetisier
baren Boden hervorgerufen werden, liegen im wesentlichen in
Richtung der imaginären Achse; elektrisch leitfähige Umge
bungen erzeugen Störsignale im wesentlichen in Richtung der
realen Achse. Zur Unterdrückung der Störgrößen kann die Phase
für die gesteuerte Gleichrichtung senkrecht zur Störgröße
eingestellt werden, wodurch das Spulensignal auf die senk
recht zur Störgröße stehende Achse projiziert wird.
Die Störsignale weisen eine andere Frequenzabhängigkeit auf
als die Metallsignale. Metalle führen bei verschiedenen
Frequenzen zu unterschiedlichen Beiträgen zur Empfängerspu
lenspannung. Wird beispielsweise nur die Differenz der
imaginären Spannungen bei zwei verschiedenen Erregerfrequen
zen ausgewertet, so kann durch diese Differenzbildung der
Einfluß von magnetisierbarem Boden praktisch auf Null redu
ziert werden. Das Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal
steigt stark an, da durch die Differenzbildung die Haupt
störer gleichzeitig unterdrückt werden, denn das Imaginär-Differenzsignal
DIm wird in Richtung der imaginären Achse
ausgewertet und die in Richtung der Realachse liegenden
Leitfähigkeitsanteile werden unterdrückt. In ähnlicher Weise
kann auch die Differenz der Realteile DR bei zwei Frequenzen
zur Auswertung bei Unterdrückung der Bodensignale genutzt
werden. Bei diesen im Bereich der Minensuche bekannten
Zweifrequenzverfahren werden in der beschriebenen Weise
Bodensignale unterdrückt, so daß eine mit zwei Frequenzen
betriebene Suchspulenanordnung besonders empfindlich auf
Metallteile ansprechen kann, da an sich viel stärkere Boden
signale unterdrückt werden.
Die Verwendung einer induktiven Suchspulenanordnung als
Bodensonde geht einen hiervon abweichenden, neuen und unge
wöhnlichen Weg, indem das bisher in der Minensuche als Stör
signal unterdrückte Bodensignal zur Informationsgewinnung
über den Boden im Suchbereich, und damit über möglicherweise
vorhandene gefährliche Suchobjekte wie Plastikminen ausge
nutzt wird.
Zur Erzeugung eines Bodensignals mittels einer Wirbelstrom
sonde kann wie folgt verfahren werden. In einer an die
Empfängerspule angeschlossenen Signalauswerteeinrichtung
werden mindestens ein Imaginär-Differenzsignal DIm und
mindestens ein Real-Differenzsignal DR gebildet. Statt der
bisher üblichen getrennten Auswertung des einen oder des
anderen Signals, wird in der Signalauswerteeinrichtung ein
Kombinationssignal aus mindestens zwei Differenzsignalen der
Art DIm oder DR gebildet, wobei das Kombinationssignal sich
vorzugsweise von einer einfachen Linearkombination unter
scheidet. Das Kombinationssignal kann beispielsweise dem
Quotienten der Differenzsignale DIm und DR entsprechen.
Dieses Kombinationssignal ermöglicht es erstmalig, ein der
Leitfähigkeit des Materials des Suchobjektes proportionales
Leitfähigkeits-Signal zu bilden, das dem Quotienten aus
Selbstinduktivität und Widerstand des Materials des Suchob
jektes entspricht. Mit Hilfe dieses Faktors bzw. Signals kann
ein Kopplungssignal GI gebildet werden, das für die spezielle
Suchsituation (Art und Aufbau der Suchspulenanordnung,
Abstand zum Suchobjekt, Widerstand R2 und Selbstinduktivität
L2 des Suchobjekts) spezifisch ist und die magnetischen
Kopplungen zwischen Sendespule, Suchobjekt und Empfängerspule
sowie die Selbstinduktivität des Suchobjektes repräsentiert.
Das Kopplungssignal GI kann bezüglich der Imaginärachse und
der Frequenz f1 beispielsweise wie folgt gebildet werden:
GI = DIm/(G . (1/(S+1) - V212)/(S+V212))
mit G = FI1 . f1 . I11, wobei I11 die Amplitude des Primär
stroms der Komponente der ersten Frequenz f1 und FI1 ein
Verstärkungsfaktor ist, der auch gleich 1 sein kann;
S = (R2/(f1 . L2))2; V21 = f2/f1. Dieser mit keinem der
bisher bekannten Verfahren ermittelbaren Faktor GI, der in
der Signalauswerteeinrichtung einem entsprechenden analogen
oder digitalen Signal entspricht, ermöglicht es, aus einem
projizierten Gesamt-Spulensignal, das sowohl Bodensignale,
als auch Signale des Suchobjektes enthält, den durch das
metallische Suchobjekt erzeugten Anteil der Spannung für eine
gegebene Frequenz zu bestimmen. Ein derartiges projiziertes
Metallsignal kann beispielsweise bezüglich der Imaginärachse
und der Frequenz f1 wie folgt gebildet werden: UI1 = (GI/FI1)
. G . (1/S+1)). Dieser Metall-Anteil kann, ggf. nach Multi
plikation mit einem frequenzspezifischen Verstärkungsfaktor
zum Zwecke des Feinabgleichs, von dem der entsprechenden
Frequenz zugeordneten Imaginärteil oder Realteil der Gesamt
spannung substrahiert werden. Es entsteht durch Subtraktion
somit ein Bodensignal. Entsprechende Bodensignale können für
alle verwendeten Frequenzen jeweils für die imaginäre Achse
und für die reale Achse gebildet und zur Auswertung verwendet
werden.
Es kann beispielsweise bei der Minensuche Umgebungsbedingun
gen geben, bei denen die durch leitfähigen und/oder magneti
sierbaren Boden verursachten Störsignale so groß sind, daß
praktisch entweder nur Imaginär-Differenzsignale vom Typ DIm
oder nur Real-Differenzsignale vom Typ DR zur Metalldetektion
herangezogen werden können. Eine Bestimmung der Leitfähigkeit
durch Division von DIm und DR ist dann unter Umständen nicht
mehr möglich. Die Schwierigkeiten können durch Hinzufügen von
mindestens einer weiteren Frequenzkomponente des Erregerstro
mes bzw. Primärstromes entsprechend mindestens einer weiteren
diskreten Frequenz f3 behoben werden, die sich von der ersten
Frequenz f1 und von der zweiten Frequenz f2 unterscheidet.
Analog dem bereits beschriebenen Verfahren können reale und
imaginäre Projektionssignale auch bezüglich der dritten
Frequenz gebildet werden. Ein Projektionssignal kann mit
einem Multiplikations- bzw. Verstärkungsfaktor multipliziert
werden, so daß ggf. gewichtete Projektionssignale entstehen.
Zur Weiterverarbeitung werden entweder gewichtete Projek
tionssignale genutzt, die alle einem Realsignal entsprechen
oder die alle einem Imaginärsignal entsprechen. Aus Paaren
von gewichteten Projektionssignalen eines gemeinsamen Typs
(Realsignal oder Imaginärsignal) können dann z. B. ein erstes
Projektions-Differenzsignal bezüglich der Frequenzen f2 und
f1 und mindestens ein zweites Projektions-Differenzsignal
bezüglich der Frequenzen f3 und f1 gebildet werden. Mit Hilfe
der mindestens einen zusätzlichen dritten Frequenz ist es
demgemäß möglich, bezüglich eines Anteils (Realanteil oder
Imaginäranteil) jeweils zwei oder drei (bzw. noch weitere)
Projektions-Differenzsignale zu bilden.
Nach dem Dreifrequenzverfahren - und auch nach Verfahren mit
noch mehr als 3 Frequenzen - sind beispielsweise zwei ver
schiedene Signale vom Typ DIm bzw. zwei verschiedene Signale
von Typ DR erzeugbar. Diese Signale können jeweils einzeln
zur Metalldetektion und/oder Metallidentifizierung verwendet
werden und man kann beispielsweise den Kanal mit dem besseren
Nutz-Störsignalverhältnis zur weiteren Auswertung heran
ziehen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Projektions-Kombina
tionssignal gebildet wird, das durch Kombination von mindes
tens zwei Projektions-Differenzsignalen gebildet wird. Wird
das Projektions-Kombinationssignal aus dem Quotient zweier
Projektions-Differenzsignale gebildet, so ist aus dem Kombi
nationssignal wieder ein Schluß auf die Leitfähigkeit des
entsprechenden Materials möglich. Auch hieraus kann dann ein
Bodensignal abgeleitet werden.
Beim Mehrfrequenzverfahren mit mehr als zwei Frequenzen ist
mit Vorteil eine Wahl zwischen einer Auswertung in der
imaginären Richtung und einer Auswertung in der realen
Richtung möglich, so daß bei der Auswertung die Richtung
gewählt werden kann, die eine bessere Störunterdrückung
ermöglicht.
Ein Projektions-Kombinationssignal kann auch durch eine
Summierung der Beträge mindestens zweier Projektions-Diffe
renzsignale in einem Summationsglied einer analogen Schaltung
oder eines Mikroprozessors oder dergleichen gebildet werden.
Auch von Differenzsignalen vom Typ DIm, DR können Betragssig
nale gebildet und weiterverarbeitet werden.
Bei ferromagnetischen metallischen Materialien repräsentiert
der Winkel zwischen realer Achse und Spannungs-Zeiger das
Produkt aus Permeabilität und elektrischer Leitfähigkeit.
Dieser Umstand kann mit Vorteil berücksichtigt werden, wenn
mindestens eine, vorzugsweise zwei Komponenten des Primär
stromes I1 eine Niedrigfrequenz f0 haben, die kleiner als l
KHz ist, vorzugsweise zwischen 50 Hz und 500 Hz beträgt und
insbesondere bei ca. 100 Hz liegt.
Durch Verwendung von Niedrigfrequenzen können Transforma
tionssignale gewonnen werden. Mittels eines Transformations-Signals
kann eine Transformation des Spulensignals mit
ferromagnetischem Signalanteil in ein transformiertes Spulen
signal ohne diesen Anteil durchgeführt werden. Die weitere
Auswertung des transformierten Spulensignals kann dann wie
vorstehend beschrieben ausgeführt werden. Die ermittelte
Permeabilität kann als Meßwert analog und/oder digital
angezeigt werden. Über entsprechende Zuordnungstabellen kann
die Metallart direkt angezeigt werden. Diese Information kann
mit der Leitfähigkeits-Information verglichen werden, wodurch
eventuelle Mehrdeutigkeiten vermieden werden können.
Wenn keine magnetischen Störer vorhanden sind, kann eine
einzelne Niedrigfrequenz f0 ausreichen. Wenn magnetische
Störer vorhanden sind, werden vorzugsweise mindestens zwei
unterschiedliche Niedrigfrequenzen verwendet und es kann in
Analogie zum bisher Beschriebenen ein entsprechendes Imagi
när-Differenzsignal zweier Niedrigfrequenzen gebildet werden.
Störeinflüsse durch magnetisierbare Störer sind damit unter
drückt. Auch die Realteile der durch die zwei Niedrigfrequen
zen induzierten Spannungen können zur Unterdrückung von
leitfähigem Boden und Salzwasser und zur Bildung des Trans
formations-Signals herangezogen werden.
Zur Erlangung eines ortsauflösenden Bodensignales wird bei
einem bevorzugten Verfahren der Suchbereich abgerastert bzw.
abgescannt. Das Abrastern kann erfolgen, indem ein räumlich
veränderliches, in den Boden des Suchbereiches eindringendes
elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird und indem die
von dem elektrisch leitfähigen und/oder magnetisierbaren
Boden bewirkte Veränderung des Wechselfeldes nachgewiesen und
in ein mit der räumlichen Veränderung des Wechselfeldes
korreliertes, ortsauflösendes Bodensignal umgewandelt wird.
Es ist beispielsweise möglich, die Abrasterung des Such
bereiches so vorzunehmen, daß die Bodensonde relativ zum
Suchbereich, vorzugsweise im wesentlichen parallel zur
Bodenoberfläche entlang einer Suchbahn bewegt wird, die
vorzugsweise den Bereich des Teils enthält. Die Suchbahn kann
eine gerade Linie sein, entlang der die Bodensonde entweder
einmal in eine Richtung oder ggf. mehrfach hin und her bewegt
wird. Das Bodensignal liegt dann in Form eines Linien-Scans
vor, wobei die Linie endlicher Länge, vorzugsweise in ihrer
Mitte, die Position des Teils enthalten kann. Die Suchbahn
kann auch eine Linie sein, die sich aus einer Überlagerung
einer geradlinigen ersten Bewegung und einer geradlinigen, im
vorzugsweise rechten Winkel zur ersten Bewegung verlaufenden
zweiten Bewegung ergibt, wobei die Suchsonde vorzugsweise
entlang einer mäanderförmigen Suchbahn mit geraden Suchbahn
abschnitten bewegt wird. Auf dieser Weise kann eine Fläche
mit einer Vielzahl vorzugsweise paralleler, insbesondere
geradliniger Linienscans abgerastert werden. Es ist ebenfalls
möglich, daß die Suchbahn eine Linie ist, die sich aus einer
Überlagerung einer mindestens abschnittsweise geradlinigen
ersten Bewegung und einer kreisbogenförmigen, insbesondere
kreisförmigen zweiten Bewegung ergibt. Die Bodensonde kann
beispielsweise an einem linear bewegbaren, drehbegrenzten
oder voll drehbaren Rotor exzentrisch zu dessen Drehachse
angeordnet sein und/oder an dem Rotor linear, vorzugsweise
radial bewegbar sein.
Während die soeben beschriebene Abrasterung eine Bewegung
zumindest einer Sendespule bzw. Erregerspule der Bodensonde
relativ zum Suchbereich erfordert, ist es auch möglich, daß
die Untersuchung, insbesondere die Abrasterung des Suchbe
reiches derart erfolgt, daß eine Bodensonde mit einer induk
tiven Suchspulenanordnung mit mindestens zwei unabhängig
ansteuerbaren, räumlich getrennten Sendespulen und mindestens
einer Empfängerspule ortsfest zum Suchbereich positioniert
wird und daß durch geeignete Beaufschlagung der räumlich
getrennten Sendespulen in vorzugsweise periodischer Folge mit
unterschiedlichen Strömen erreicht wird, daß ein räumlich
veränderliches elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird.
Dieses hat vorzugsweise im wesentlichen gleichbleibende
Amplitude und ändert seine Richtung weitgehend kontinuierlich
mit einer der genannten Folge entsprechenden Geschwindigkeit
bzw., bei periodischer Folge, Wiederholungsfrequenz. Die vom
Boden bewirkten Veränderungen des Wechselfeldes werden durch
die Empfängerspule in ein mit der räumlichen Veränderung
korreliertes Bodensignal umgewandelt. Dieses Verfahren
ermöglicht es, daß der Suchbereich und damit die Umgebung des
metallischen Teiles von verschiedenen Richtungen "beleuchtet"
wird. Es kann z. B. ein linear hin- und her pendelndes
Wechselfeld oder, bei mindestens drei kreisförmig zueinander
angeordneten Sendespulen, ein rotierendes Erregerfeld erzeugt
werden.
Die ortsauflösende Auswertung des Bodensignals kann derart
erfolgen, daß das Bodensignal durch mindestens eine mit der
Bodensonde signalübertragend, beispielsweise durch Kabel oder
Funk verbundene Signalauswerteeinrichtung automatisch der
durch Lokalisierungsmittel festlegbaren Position der Boden
sonde oder, beim letztgenannten Verfahren, der Richtung des
sich bei stationären Sendespulen räumlich ändernden Wechsel
feldes zugeordnet wird. Das Bodensignal kann zeitgleich oder
zeitversetzt zu mindestens einer Abbildung des Suchobjektes
umgewandelt werden. Die Abbildung des Suchobjektes kann, ggf.
nach Speicherung von das ortsauflösende Bodensignal repräsen
tierenden Daten in einer vorzugsweise elektronischen Spei
chereinrichtung, auf einem tempoären, ein- oder zweidimensio
nalen Aufzeichnungsträger und/oder auf einen permanenten
flächigen Aufzeichnungsträger wie einem Blatt Papier erfol
gen, wobei der Aufzeichnungsträger eine dem Suchbereich
entsprechende Abbildungsfläche aufweisen kann. Eine Abbildung
auf einem Bildschirm, z. B. einem LCD-Bildschirm ist möglich
und bevorzugt. Die Abbildung des Suchobjektes kann auch in
einem ein- oder zweidimensionalen Feld von Leuchtdioden
erfolgen, bei denen beispielsweise die Leuchtstärke und/oder
die Farbe des Lichtes mit der Stärke des Bodensignales
korreliert ist. Wenn die Untersuchung auch Tiefeninformatio
nen liefert, kann auch eine pseudo-dreidimensionale Abbildung
des Suchbereichs erzeugt werden. Beispielsweise kann eine
Abrasterung auf verschiedene Tiefen "fokussiert" werden und
die Tiefeninformationen können jeweils ein- oder zweidimen
sional, also linien- oder scheibenweise dargestellt werden.
Eine Verstärkung des durch eine Wirbelstromsonde erzeugbaren
Bodensignals und damit eine Erhöhung des "Kontrastes"
zwischen bodengefüllten und hohlen oder kunststoffgefüllten
Volumenbereichen läßt sich dadurch erzielen, daß vor der
Untersuchung, insbesondere der Abrasterung, die elektrische
Leitfähigkeit und/oder die Magnetisierbarkeit des Bodens
erhöht wird. Insbesondere kann dies dadurch erfolgen, daß der
Boden im Suchbereich mit einer die elektrische Leitfähigkeit
und/oder die Magnetisierbarkeit des Bodens erhöhenden Flüs
sigkeit getränkt wird. Dieser Verfahrensschritt kann sowohl
vor, als auch nach Feststellung der Position des Teils
erfolgen, erfolgt jedoch vorzugsweise danach. Zur Erhöhung
der elektrischen Leitfähigkeit des Bodens kann die Flüssig
keit gelöste Mineralstoffe enthalten, insbesondere kann die
Flüssigkeit Salzwasser sein, was ggf. aus dem Meer geschöpft
werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Flüssigkeit
eine Dispersion von ferromagnetischen und/oder ferrimagneti
schen Partikeln in Wasser, insbesondere Salzwasser sein. Die
Flüssigkeit kann mit Ferritpartikeln versetztes Meerwasser
sein. Die Umwelt wird in der Regel durch derartige Flüssig
keiten nicht belastet.
Diese Bodenvorbereitung zur Kontrasterhöhung kann insbeson
dere bei im wesentlichen sandigen Böden, beispielsweise in
Wüstengegenden, die Effizienz des Verfahrens deutlich verbes
sern. Die Bodenvorbereitung kann unmittelbar vor der Unter
suchung, ggf. aber auch zeitlich weit vorher, etwa Wochen
oder Monate vor der eigentlichen Minensuche durchgeführt
werden. Sie kann insbesondere als Vorbereitung des Bodens für
die Suche nach gänzlich metallfreien Minen dienen. Der
Schritt der Feststellung der Position des metallischen Teiles
kann dann ggf. entfallen.
Das Tränken des Bodens kann vorzugsweise durch Besprühen
und/oder Begießen des Bodens mit der Flüssigkeit herbeige
führt werden. Dabei können bodengestützte Tränkeinrichtungen
eingesetzt werden, die Flüssigkeitsbehälter und Ausgußein
richtungen und ggf. Düsen oder dergleichen aufweisen. Das
Tränken des Bodens kann auch mit Hilfe eines bemannten oder
unbemannten Flugkörpers aus der Luft erfolgen. Bevorzugt ist
der Einsatz von Hubschraubern oder Flugzeugen. Insbesondere
können Feuerlöschflugzeuge eingesetzt werden, die das Wasser
der Flüssigkeit im Fluge von Flüssen, Seen oder Meeren
aufnehmen können und die ggf. mit Einrichtungen ausgerüstet
sind, die ein Versetzen des Wasser mit Salzen und/oder den
genannten magnetischen Partikeln ermöglichen.
Die Erfindung schlägt auch eine Detektionsvorrichtung zur
Lokalisierung und Identifizierung von Suchobjekten der
beschriebenen Art vor. Die Detektionsvorrichtung ist ins
besondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet. Sie weist mindestens einen Sondenträger auf, der
mindestens eine für elektrisch leitfähiges Material empfind
liche Metallsonde und mindestens eine zur Untersuchung,
vorzugsweise zur Abrasterung bzw. zum Abscannen eines das
Teil umgebenden Suchbereiches ausgebildete Bodensonde auf
weist, die ein ortsauflösendes Bodensignal erzeugt. Vor
zugsweise ist die Bodensonde relativ zum Sondenträger be
weglich. Es ist mindestens eine mit der Bodensonde signal
übertragend verbundene Signalauswerteeinrichtung zur ortsauf
lösenden Auswertung des Bodensignals vorgesehen. Die Metall
sonde weist vorzugsweise mindestens eine induktive Such
spulenanordnung auf. Obwohl die Bodensonde, wie beschrieben,
auch nach anderen als induktiven Verfahren arbeiten kann, ist
eine Bodensonde bevorzugt, die mindestens eine induktive
Suchspulenanordnung mit mindestens einer Sendespule und
mindestens einer Empfängerspule aufweist.
Die Metallsonde und die Bodensonde können ihre Aufgabe
entsprechend verschieden ausgebildet sein und sich z. B. in
Größe, Anzahl von Sende- und Empfangsspulen, Anzahl von
Leiterwindungen, Herstellungsart (z. B. Drahtwicklungen oder
gedruckte Leiterbahnen) unterscheiden. Sie können räumlich
getrennt voneinander angeordnet sein. Eine vorteilhafte
Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die induktive
Suchspulenanordnung der Metallsonde und die induktive Such
spulenanordnung der Bodensonde durch dieselbe induktive
Suchspulenanordnung gebildet sind. Diese Ausbildung kann
besonders klein und leicht sein und nutzt die Erkenntnis, daß
eine induktive Suchspulenanordnung durch unterschiedliche
Betriebsarten bzw. Auswerteverfahren für das Sondensignal
einerseits als Metallsonde und andererseits als Bodensonde
verwendbar sein kann. Dies ist durch die beschriebene Beauf
schlagung der Sendespule der Suchspulenanordnung mit mindes
tens zwei, vorzugsweise mindestens drei voneinander verschie
denen Erregerfrequenzen bzw. Sendefrequenzen und durch eine
Auswertung des an der Empfangspule anliegenden Signals in der
komplexen Spannungsebene möglich.
Eine Suchspulenanordnung kann gleichzeitig mit verschiedenen
Erregerfrequenzen beaufschlagt werden. Dazu ist die Sendespu
le der Suchspulenanordnung an einer Erregerstromquelle
angeschlossen, die zur Erzeugung von vorzugsweise sinusförmi
gem Wechselstrom einer diskreten ersten Frequenz und mindes
tens einer von der ersten Frequenz verschiedenen diskreten
zweiten Frequenz ausgebildet ist. Für den abwechselnden
Betrieb der induktiven Suchspulenanordnung als Metallsonde
einerseits und Bodensonde andererseits können entsprechende
Umschaltmittel zur Umschaltung der Signalauswerteeinrichtung
zwischen den Betriebsarten vorgesehen sein. Es ist auch
möglich, die entsprechenden Auswertungen parallel vorzunehmen
und die Ergebnisse zeitgleich oder zumindest in einer gemein
samen Abbildung abzubilden. Vorzugsweise werden drei oder
mehr als drei voneinander verschiedene Frequenzen erzeugt.
Vorzugsweise liegt mindestens eine der Frequenzen zwischen 10
und 1000 Hz, insbesondere bei ca. 100 Hz. Signale dieser
Niedrigfrequenzen können dazu verwendet werden, bei ferromag
netischen Teilen den Einfluß der Magnetisierbarkeit vom
Einfluß der elektrischen Leitfähigkeit auf das Spulensignal
zu trennen.
Eine Detektionsvorrichtung kann als Ganzes bewegt werden, um
eine Bewegung der Bodensonde zu erreichen, die in diesem Fall
fest am Sondenträger montiert sein kann. Es ist auch möglich,
daß die induktive Suchspulenanordnung der Bodensonde mindes
tens zwei räumlich voneinander getrennte Sendespulen aufweist
und daß die Erregerstromquelle so ausgebildet ist, daß die
Sendespulen in vorzugsweise periodischer Folge mit unter
schiedlichen Strömen derart angesteuert werden, daß das
resultierende elektromagnetische Wechselfeld bei im wesent
lichen gleichbleibender Amplitude seine Richtung vorzugsweise
kontinuierlich mit einer der genannten Folge entsprechenden
Wiederholungsfrequenzfrequenz ändert.
Mit Vorteil kann der Sondenträger Sondenführungsmittel
aufweisen, die zur Führung der Suchspulenanordnung der
Bodensonde relativ zum Sondenträger entlang einer im wesent
lichen parallel zur Bodenoberfläche ausrichtbaren Suchbahn
ausgebildet sind. Die Sondenführungsmittel können mindestens
eine Linearführung und/oder mindestens ein um einen Drehwin
kel von vorzugsweise 360° drehbares Drehelement aufweisen, an
der die Suchspulenanordnung der Bodensonde exzentrisch zur
senkrecht zur Bodenoberfläche ausrichtbaren Drehachse ange
ordnet ist. Das Drehelement kann beispielsweise ein scheiben
wischerähnlicher Schwenkarm mit beispielsweise auf 180°
begrenzten Drehwinkel sein oder ein voll drehbarer Rotor,
vorzugsweise in Form einer Scheibe. An dem Drehelement kann
eine vorzugsweise radial zur Drehachse verlaufende Linearfüh
rung für die Suchspulenanordnung der Bodensonde vorgesehen
sein. An einer ggf. linear bewegbaren rotierenden Scheibe
können auch in vorzugsweise gleichem radialen Abstand von der
Drehachse eine Metallsonde und eine davon getrennte Boden
sonde angeordnet sein. Diese können bei langsamem Vorschub
der der rotierenden Scheibe abwechselnd im wesentlichen die
gleiche Suchbahn entlanglaufen.
Der Sondenträger kann an einem bemannten oder unbemannten
Fahrzeug vorgesehen sein. Dies ist insbesondere bei großen
und/oder schweren Bodensonden vorteilhaft und kann insbeson
dere dann geboten sein, wenn verschiedene Detektionsverfahren
mit entsprechend umfangreicher, jeweils für die Verfahren
spezifischer, apparativer Ausstattung angewendet werden
sollen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Sonden
träger durch eine oder mehrere Personen tragbar und weist
vorzugsweise Tragehilfsmittel, insbesondere in Form mindes
tens einer am Sondenträger angebrachten Tragestange oder
dergleichen auf. Bei einer von einer einzelnen Person hand
habbaren Ausführungsform ist der Sondenträger am unteren Ende
einer Tragestange angeordnet. Das Gewicht des Sondenträgers
mit den Sonden beträgt vorzugsweise weniger als 20 kg,
insbesondere weniger als 10 kg. Seine horizontalen Maße
liegen vorzugsweise in der Größenordnung von unter einem
Meter, insbesondere bei weniger als 60 cm. Eine tragbare
Ausführung des Sondenträgers ist insbesondere dann realisier
bar, wenn Metallsonde und Bodensonde als induktive Sonden
ausgebildet sind und wenn vorzugsweise beide Sonden durch die
gleiche induktive Suchspulenanordnung gebildet werden, deren
verschiedene Betriebszustände bzw. Signalauswerteverfahren
sie einmal als Metallsonde und zum anderen als Bodensonde
wirken lassen.
Der Begriff des Sondenträgers ist weit zu fassen, so daß der
Sondenträger auch als ein geeignet geformter, die Sonden
beispielsweise an einem Fahrzeug oder an der Tragestange
haltender Halter ausgebildet sein kann. Vorzugsweise weist
der Sondenträger ein im wesentlichen geschlossenes, vorzugs
weise im Grundriß etwa rechtwinkeliges Gehäuse auf, das
vorzugsweise einen insbesondere im wesentlichen ebenen, ggf.
abnehmbaren Gehäuseboden haben kann. Die Suchspulenanordnung
ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet und damit
vor Beschädigung und/oder Verschmutzung geschützt. Innerhalb
des Gehäuses kann mindestens eine vorzugsweise parallel zum
Gehäuseboden verlaufende Linearführung vorgesehen sein, in
der die Suchspulenanordnung linear beweglich geführt ist.
Da in dem Suchbereich ggf. eine explosive druck- und/oder
kontaktempfindliche Mine liegen könnte, sollte eine unbeab
sichtigte Auslösung der Mine bei der Untersuchung des Bodens
vermieden werden. Vorzugsweise sind daher Abstützmittel zur
ortsfesten Abstützung des Sondenträgers und der Sonden in
einem Abstand oberhalb der Bodenoberfläche vorgesehen. Die
Abstützmittel sind vorzugsweise am Sondenträger angebracht.
Wenn beispielsweise der Sondenträger über den Gehäuseboden
nach unten hinausragende, vorzugsweise abnehmbare oder
abklappbare Abstützmittel zur ortsfesten Abstützung des
Gehäusebodens in einem Abstand oberhalb der Bodenoberfläche
aufweist, dann kann der Sondenträger ortsfest oberhalb des
Bodens angeordnet werden und berührt den Boden nicht. Die
Abstützmittel können vorzugsweise in Form von im Randbereich
des Gehäusebodens oder des Sondenträgers angeordneten
Wülsten, Stegen oder Füßen mit kleinflächigen Abstützflächen
ausgebildet sein. Es wird dadurch im Bereich des metallischen
Teils, und damit möglicherweise im Bereich der Mine kein
Druck ausgeübt. Außerdem bleibt der Abstand zwischen Boden
oberfläche und den Sonden während der Untersuchung konstant,
was sich auf die Reproduzierbarkeit und Auswertbarkeit der
Signale positiv auswirkt.
Die Sondenführungsmittel können mindestens einen durch einen
beispielsweise mittels einer Welle antreibbaren, parallel zu
einer Linearführung umlaufenden Riemen mit einem seitlich
abragenden Bolzen umfassen. Dieser kann in eine vorzugsweise
senkrecht zu der Linearführung verlaufende Nut an einem
Träger der Suchspulenanordnung eingreifen. Um Störeinflüsse
der Sondenführungsmittel und der Antriebsmittel auf die
Sonden zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn zumindest der
Riemen und/oder der Bolzen und/oder die Welle im wesentlichen
aus unmagnetischem, elektrisch nicht leitenden Material
bestehen, insbesondere aus Kunststoff. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn mit Ausnahme der Leiterbahnen der Suchspulenan
ordnung und der elektrischen Kabel alle Bauteile des Sonden
trägers im wesentlichen metallfrei sind.
Die Antriebsmittel für die Welle können zwar am oder im
Sondenträger angeordnet sein. Um Störungen der Sonden durch
den Antrieb zu vermeiden, kann ein Antrieb auch entfernt von
den Sonden, vorzugsweise am oberen Ende der Tragestange
vorgesehen sein und insbesondere einen Elektromotor umfassen.
Die Welle kann außen entlang der Tragestange zum Sondenträger
geführt werden. Vorzugsweise ist jedoch die Tragestange innen
hohl und die Welle verläuft vorzugsweise innerhalb der
Tragestange. Obwohl die Tragestange auch aus Metall, bei
spielsweise Aluminium sein kann, ist sie vorzugsweise aus
einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere aus
vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff. Auch dies vermeidet
Störungen insbesondere bewegter induktiver Sonden und sorgt
für geringes Gewicht der gesamten Detektionsvorrichtung.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei
die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu
mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh
rungsform der Erfindung oder auf anderen Gebieten verwirk
licht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer tragbaren
Minensuch- und Minenidentifikationsvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt des Sondenträgers der
Vorrichtung in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 eine Draufsicht im Schnitt des Sondenträgers von
Fig. 1 und 2 und
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein Anzeige- und Bedienfeld der
in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine als tragbares Minensuchgerät 1 ausgebilde
te Detektionsvorrichtung zur Lokalisierung und Indentifizie
rung von Suchobjekten gezeigt. Es kann allgemein zur Metall
suche eingesetzt werden. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die
Minensuche, insbesondere nach Plastikminen. Entsprechend
zeigt Fig. 1 ein als Plastikmine 2 ausgebildetes Suchobjekt,
das unter der Bodenoberfläche 3 im Boden 4 ca. 10 cm unter
halb der Bodenoberfläche vergraben ist. Die stark schematisch
dargestellte Plastikmine 2 hat einen im wesentlichen aus
Kunststoff bestehenden tellerförmigen Körper 5 und zentrisch
angeordnet einen metallischen, auf Druck reagierenden Zünder
6.
Das Minensuch- und Minenidentifikationsgerät 1 weist einen am
unteren Ende einer zweifach geknickten Tragestange 7 angeord
neten Sondenträger 8 auf, der mit seiner Unterseite 9 einige
cm oberhalb der Bodenoberfläche 3 gehalten ist. Die Trage
stange 7 wird durch ein innen hohles Kunststoffrohr aus
faserverstärktem PVC gebildet, das leicht und verwindungs
steif ist. Das Tragerohr 7 hat einen oberen, im wesentlichen
horizontal zu haltenden Abschnitt 10, dessen Längsachse
parallel zur ebenen Unterseite 9 des Sondenträgers 8 ver
läuft. Am hinteren Ende des oberen Tragstangenabschnittes 10
ist in einem wasserdicht abgeschlossenen Kunststoff-Gehäuse
11 ein netzunabhängig durch Batterie oder Akkumolatoren mit
Leistung versorgter Elektromotor 12 mit seiner Abtriebsachse
koaxial zur zentralen Achse 13 des oberen Abschnittes 10
befestigt. Das Gehäuse 11 enthält auch die Elektronik der
Signalauswerteeinrichtung. Eine Synchronisationseinheit 14,
die an der Abtriebswelle des Elektromotors 12 angreift, dient
zur Ermittlung der Drehstellung der Abtriebsachse.
Am vorderen Ende des oberen Abschnittes 10 ist auf der
Tragestange eine in einem wasserdichten Kunststoff-Gehäuse 15
untergebrachte Bedien- und Anzeigeeinheit 16 für das Minen
suchgerät befestigt. Ein gegen die Achse 13 in einem Winkel
von ca. 40° nach hinten geneigtes, ebenes Anzeige- und
Bedienfeld 17 (Fig. 4) ermöglicht einem Benutzer die Einstel
lung von Betriebsparametern der Minensucheinrichtung und die
Verfolgung und Kontrolle der Suchergebnisse. Die Bedien- und
Anzeigeeinheit ist durch nicht gezeigte elektrische Verbin
dungsmittel mit dem Elektromotor 12 und der im Gehäuse 11
verschmutzungssicher und feuchtedicht angeordneten Signalaus
werteelektronik verbunden.
Am vorderen Ende des oberen Abschnittes 10 schließt sich an
diesen ein im Winkel von ca. 45° schräg nach vorne verlaufen
der mittlerer Abschnitt 19 der Tragestange 7 an, an dem bei
manchen Ausführungsformen ein verstellbarer Haltegriff zum
Halten und zur besseren Führung des Minensuchgerätes ange
bracht sein kann. An das untere Ende des mittleren Abschnit
tes 19 schließt sich ein parallel zur oberen Abschnitt 10
verlaufender kurzer unterer Abschnitt 20 der Tragestange 7
an.
Wie in Fig. 2 besser zu erkennen ist, ist in eine vordere
Öffnung des unteren Abschnittes 20 der Tragestange 7 ein
zapfenförmiger Ansatz 21 eingesteckt, der an einer in der
Figur senkrechten, breiten Rückwand 22 des Sondenträgers 8
einstückig mit der Rückwand ausgebildet ist. Der Zapfen 21
wird im unteren Abschnitt 20 durch Schrauben festgehalten.
Dadurch ist der Sondenträger 8 lösbar mit der Tragestange 7
verbunden.
Die in ihrem unteren Bereich nach vorne angeschrägte, in
diesem Bereich an ihrer Oberseite Stufen aufweisende Rückwand
22 ist aus verwindungssteifem Kunststoff gefertigt und bildet
ein tragendes Element eines feuchtedicht abschließbaren
Gehäuses 23 des Sondenträgers 8. Das Gehäuse 23 weist weiter
hin eine auf der Oberseite der Rückwand 22 rechtwinklig an
dieser befestigte, nach vorne ausgerichtete obere Wandung 24
auf, an die ein schräg nach vorne verlaufender, ebener Deckel
25 anschließt. Dieser ist im gezeigten Beispiel an die obere
Wandung 24 angelenkt, kann aber auch vollständig abnehmbar
ausgebildet sein, beispielsweise kann er aufgeschraubt sein.
Durch den Deckel ist jederzeit ein leichter Zugang in den
Innenraum des Gehäuses zu schaffen, beispielsweise um Such
spulen auszuwechseln oder Reparaturen vorzunehmen. Der Deckel
25 liegt im Bereich seiner Vorderkante auf einer entsprechend
angeschrägten oberen Auflagefläche der Vorderwand 26 des
Gehäuses auf, deren Höhe geringer ist als die der Rückwand
und die mit ihrer Vorderseite parallel zur Rückwand verläuft.
Die Vorderwand 26 und die Rückwand 22 werden unten durch
einen im wesentlichen ebenen Gehäuseboden 27 verbunden. Das
Gehäuse wird seitlich durch Seitenwände abgeschlossen, von
denen in Fig. 1 und 2 nur die Innenseite der rechten
Seitenwand 28 zu erkennen ist. An der Unterseite 9 des
Gehäuses 23 sind in Fig. 2 zwei Klappfüße 29 angebracht, die
im eingeklappten Zustand im Bodenbereich des Gehäuses ver
senkt sind. Die gezeigten Klappfüße 29 sind auf der rechten
Seite 28 im Bereich der abgerundeten Ecken des Gehäuses
befestigt. Sie dienen zusammen mit den nicht sichtbaren
Klappfüßen an den gegenüberliegenden Ecken zur Abstützung des
Sondenträgers 23 auf der Bodenoberfläche 3, wodurch eine
ortsfeste Aufstellung des Gehäuses relativ zum Boden erreicht
und ein im wesentlichen gleicher Abstand zwischen Gehäuse
bzw. Suchspulenanordnung und Bodenoberfläche gewährleistet
werden kann.
Innerhalb des Gehäuses 23 ist eine induktive Suchspulenanord
nung 30 angeordnet. Die Suchspulenanordnung ist auf einen
flachen, runden Träger aus elektrisch nicht leitendem Kunst
stoff in Form von Leiterbahnen ausgebildet, die im Dick
schichtverfahren auf den Träger aufgebracht wurden. Es sind
auch Suchspulenanordnungen mit Drahtwicklungen möglich. Bei
der gezeigten Suchspulenanordnung 30 sind mehrere ebene Lagen
entsprechend elektrisch miteinander verbundener, durch elek
trisch isolierende, Kunststoffplatten vertikal getrennter
Leiterbahnen vorhanden. Wie in Fig. 3 besser zu erkennen ist,
hat die Suchspulenanordnung mit dem Träger einem im wesent
lichen kreisrunde Form, wobei an der Vorderseite und an der
Rückseite des Trägers 31 der Suchspulenanordnung Fortsätze
32, 33 ausgebildet sind, die parallel zur Vorderwand 26 bzw.
Rückwand 22 verlaufende Kanten aufweisen.
Der Träger 31 der Suchspulenanordnung greift mit seinem
vorderen Fortsatz 32 in eine zur Rückwand hin geöffnete
Führungsnut 34 der Vorderwand 26 ein. Der hintere Fortsatz 33
greift in eine entsprechend zur Vorderwand 26 hin geöffnete
Führungsnut 35 der Rückwand 22 ein. Die Führungsnuten 34, 35
bilden somit eine parallel zum Gehäuseboden 27 verlaufende
Linearführung, in der der Träger mit der Suchspulenanordnung
linear beweglich und kippfrei geführt ist. Zwischen den
Führungsnuten schwebt der Träger 31 frei in einem Abstand
oberhalb des Gehäusebodens. Dies fördert eine widerstandsarme
Bewegung des Trägers 30 in den Führungen 34, 35.
Auf dem Träger 31 ist ein senkrecht zur Trägerebene stehen
des, keilförmig nach vorne abgeschrägtes, im wesentlichen
plattenförmiges Keilelement 36 befestigt, das unter anderem
der Versteifung der Trägeranordnung dient und das im Bereich
seiner Hinterkante einen verbreitete Querschnitt aufweist. In
dem verbreiterten Abschnitt 37 ist eine senkrecht zu den
Führungsnuten 34, 35 bzw. zum Gehäuseboden 27 verlaufende,
zur Rückwand 22 hin geöffnete Führungsnut 38 ausgebildet. In
die Führungsnut 38 greift, im wesentlichen seitenspielfrei,
ein runder Kunststoffbolzen 39 ein, der fest in einer Schlau
fe steckt, die an der Außenseite eines parallel zur Rückwand
bzw. zu den Führungsnuten 34, 35 umlaufenden Zahnriemens 40
aus Gummi aufvulkanisiert ist. Der Zahnriemen 40 läuft über
achsparallel drehbare Kunststoffräder 41, 42, die auf fest
mit der Rückwand 22 verbundenen, zur Vorderwand hin gerichte
ten, seitlichen Bolzen 43, 44 drehbar gelagert sind. Parallel
zum Zahnriemen 40 verläuft auf dessen der Rückwand 22 zuge
wandten Seite ein weiterer kürzerer Zahnriemen 45. Dieser ist
auf zwei Kunststoffrädern 46, 47 geführt. Das äußere rechte
Kunststoffrad 46 ist drehfest mit dem Kunststoffrad 42
verbunden und drehbar auf dem Bolzen 44 gelagert. Das mitt
lere Rad 47 ist ein Ritzel und ist drehfest auf einem Zen
tralbolzen 48 aus Kunststoff befestigt. Der Zentralbolzen 48
ist doppelt gelagert, nämlich zum einen in einer runden
Bohrung der Rückwand 22 und zum anderen in einer parallel zur
Rückwand auf der anderen Seite des mittleren Rades 47 verlau
fenden Vorderwand 49 eines in der Aufsicht U-förmig erschei
nenden Kunststoff-Lagerteils 50 für das mittlere Rad 47. Die
Vorderwand 49 des Lagerteils 50 sitzt im wesentlichen inner
halb des durch den vorderen Zahnriemen 40 umschlossenen
Innenraums.
Der Zentralbolzen 48 ist vorderster Teil einer die Riemen
antreibenden Welle und hat einen hinteren, zylinderförmigen
Ansatz 51, der in Fig. 2 gut zu erkennen ist. Auf dem Ansatz
51 ist ein flexibles Kunststoff-Schlauchstück 52 aufgesteckt,
dessen anderes Ende auf das vordere Ende einer geraden,
runden Kunststoff-Welle 53 aufgesteckt ist. Wie in Fig. 1 gut
zu erkennen ist, ist der mittlere Abschnitt 53 der Welle ge
rade und wird im Bereich nahe seiner Enden durch jeweils ein
zylinderförmiges, mit einer zentralen runden Durchlaßöffnung
versehenes, den Innenraum der Tragestange 7 vollständig
ausfüllendes Kunststoff-Lagerelement 54 drehbar geführt. In
Fig. 1 ist weiter zu erkennen, daß auf das obere Ende der
Welle 53 ein weiteres flexibles Kunststoff-Schlauchstück 52
aufgesteckt ist, dessen anderes Ende auf das vordere Ende
eines oberen Abschnittes 55 der Welle aufgesteckt ist. Der
Wellenabschnitt 55 ist wie der Wellenabschnitt 53 aufgebaut
und im Bereich seines vorderen Endes durch ein Lagerelement
56 geführt. Das hintere Ende des oberen Abschnitts 55 der
Welle ist mittels einer Überwurfhülse 56 drehfest mit der
Abtriebswelle des Elektromotors 12 koaxial mit dieser verbun
den. Der Riementrieb der Sondenführungsmittel ist somit über
eine biegsame Welle mit dem weit entfernt von der Suchspulen
anordnung angeordneten Antrieb 12 kraftübertragend verbunden.
Bei Gebrauch des Minensuchgerätes 1 wird erforderlichenfalls
zunächst die Suchspulenanordnung 30 in die in Fig. 3 durchge
zogen gezeichnete Mittelstellung gebracht. Dieser Betriebszu
stand ist mit Hilfe der ein Lokalisierungsmittel für die
Sonde 30 bildenden Sychronisationseinheit 14 feststellbar und
kann in der Anzeige 17 angezeigt werden. In diesem Betriebs
zustand kann das Minensuchgerät wie andere Minensuchgeräte
des Standes der Technik durch einen Sondengänger verwendet
werden, indem der Sondenträger 8 in einem Abstand über der
Bodenoberfläche 3 hin- und hergeschwenkt wird, wobei der
Sondengänger langsam voranschreitet und die Anzeige 17
beobachtet. Das Minensuchgerät ist dabei so eingestellt, daß
die durch die Suchspulenanordnung 30 gebildete Wirbelstrom
sonde als Metallsonde verwendet wird. Die Anwesenheit eines
Metallstückes wird dann optisch und/oder akustisch über ent
sprechende Anzeigeeinrichtungen der Bedien- und Anzeigeein
heit 16 angezeigt, die auch einen Lautsprecher und/oder einen
Kopfhöreranschluß aufweisen kann.
Dem Signal ist allerdings zu dieser Zeit nicht zu entnehmen,
ob das Metallteil ein harmloser Kronenkorken oder dergleichen
oder ein metallisches Teil einer Plastikmine ist. Bei der
herkömmlichen Minensuche würde sich somit ggf. eine Markie
rung der verdächtigen Stelle oder ein vorsichtiges Unter
suchen des Suchbereiches durch Graben oder dergleichen
anschließen müssen. Die dadurch entstehende Zeitverzögerung
macht die Minensuche auf diese Weise ineffetiv, da die
Falschalarmrate besonders bei empfindlichen Metallsonden sehr
hoch sein kann.
Ein die Erfindung nutzendes Suchgerät vermeidet diese Nach
teile. Wird ein Metallsignal detektiert, so wird zunächst der
Sondenträger mit der vorzugsweise mittig angeordneten Such
spulenanordnung möglichst gut über der verdächtigen Stelle
zentriert. Der Sondenträger kann dann auf den Boden abgesetzt
werden, wobei die Füße 29 für eine ortsfeste Aufstellung und
einen gewissen konstanten Abstand zwischen Suchspulenanord
nung und Suchobjekt sorgen. Die Signalauswerteeinrichtung
kann derart ein- oder umgestellt werden, daß die Suchspulen
anordnung 30 als Bodensonde zur Erzeugung eines Bodensignales
verwendet werden kann. Bei Einschalten des Elektromotors 12
beginnt dessen Abtriebswelle eine Drehbewegung, die durch die
Wellenabschnitte 53, 55 und die flexibelen Zwischenstücke 52,
54 auf den Zentralbolzen 48 übertragen wird. Dessen Drehung
wird über das mittlere Rad 47 und den hinteren Zahnriemen 45
auf das äußere rechte Rad 46 und von diesem auf das an diesem
befestigte Kunststoffrad 43 übertragen, daß sich auf dem
Bolzen 44 dreht. Diese Drehbewegung überträgt sich auf den
rutschfest in entsprechende Zähne des Ritzels 42 eingreifen
den Zahnriemen 40, so daß der an diesem befestigte Bolzen 39
mit dem Zahnriemen 40 umläuft.
Ausgehend von der in Fig. 2 gezeigten Situation mit dem an
der Unterseite des Zahnriemens 40 lokalisierten Bolzen 39
bewegt sich der Bolzen beispielsweise vom Sondenträger bzw.
der Tragestange 7 aus gesehen nach links, Richtung Pfeil 57.
Da der Bolzen in die senkrechte Führungsnut 38 des Suchspu
lenträgers 31 eingreift, wird dieser ebenfalls in Richtung 57
bewegt. Erreicht der Bolzen das linke Kunststoffrad 41, so
beginnt er, um dieses nach oben umzulaufen, was eine Bewe
gungskomponente in Richtung weg vom Gehäuseboden 27 nach oben
bewirkt. Im linken Scheitelpunkt dieser Umlaufbewegung hat
der Sondenträger 31 die am weitesten links liegende linke
Außenposition 58 (gestrichelt gezeichnet) erreicht. Bei
weiterem Umlauf des Bolzens bewegt sich dieser weiter verti
kal in der Führungsnut 38 nach oben und bewegt die Suchspu
lenanordnung in die entgegengesetzte Richtung 59 bis maximal
zur rechten Außenposition 60 des Trägers der Suchspulenanord
nung. Die Drehbewegung der Welle 53 wird somit in eine
geradlinige Bewegung der als Bodensonde betriebenen Suchspu
lenanordnung abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen
umgewandelt. Auf diese Weise kann der Boden entlang der Linie
57, 59 untersucht bzw. abgerastert werden. Die Länge der
Linie entspricht im Beispiel genau dem Durchmesser des
Trägers 31.
Das Ergebnis des Linienscans kann beispielsweise in dem in
Fig. 4 gezeigten LCD-Display der Bedien- und Anzeigeeinrich
tung 17 in Form von "Überlaufkurven" dargestellt werden. Der
nur zum Zwecke der Erläuterung eingezeichnete mittlere
Linienscan 61 zeigt ein Bodensignal, wie es durch eigen im
wesentlichen homogenen Boden erzeugt wird. Die Signalstärke
des Bodensignals bleibt hier entlang der gesamten Linie im
wesentlichen konstant. Der obere Linienscan 62 repräsentiert
die Stärke des Bodensignales, wenn im Bereich der Mitte des
Linienscans ein bodenfreier Hohlraum existiert, in dem
wahrscheinlich eine Plastikmine liegt. Dabei entspricht eine
Abschwächung des Bodensignals einem Ansteigen der Linie nach
oben. Im Bereich zwischen den Punkten 63 zeigt das Bodensig
nal eine etwa symmetrisch zur Mitte verlaufende Abschwächung.
Die Punkte 63 des Beginns der Abschwächung können etwa mit
dem äußeren Rand einer Plastikmine identifiziert werden.
Zwischen den Rändern befindet sich ein bodenmaterialfreier
"Hohlraum", der durch den Kunststoff der Plastikmine gefüllt
ist. Hier ist das Bodensignal abgeschwächt. Beispielsweise
durch Umschalten der Betriebsart zurück zur Verwendung der
Suchspulenanordnung als Metallsonde kann der in Fig. 4 unten
gezeigte Linienscan 64 zur Kontrolle aufgenommen werden.
Dieses Metallsignal zeigt im Bereich des Zentrums der
zwischen den Punkten 63 vermuteten Plastikmine eine Signal
spitze 65 mit einer Halbwertsbreite, die deutlich geringer
ist als die Halbwertsbreite des Bodensignales 62 zwischen den
Punkten 63. Das Metallsignal 64 deutet auf das Vorhandensein
eines metallischen Teils in der Mitte der vermuteten Plastik
mine hin. Das durch die Überlaufkurve 62 angezeigte Fehlen
von Bodenmaterial in einer räumlich definierten Umgebung des
durch Überlaufkurve 63 angezeigten Metallstückes kann als
Hinweis auf das Vorhandensein einer Plastikmine gewertet
werden.
Handelt es sich bei dem durch Signalspitze 65 angezeigten
Metallstück um einen harmlosen Splitter, der nicht von
Kunststoff umgeben ist, so sähe das Bodensignal wie der
mittlere Linienscan 61 aus. In einem solchen Fall könnte die
Suche ohne weitere Verzögerung fortgesetzt werden. Denn das
nicht von einem bodenfreien Hohlraum umgebene Metailstück
wird als Falschalarm bezüglich der Minensuche identifizier
bar. Das Signal stammt z. B. von einem Kronenkorken.
Da mit Hilfe des beschriebenen Mehrfrequenzverfahrens auch
Signale erzeugt werden können, die der Leitfähigkeit aufge
fundener Metallstücke proportional sind, kann auch die
Leitfähigkeit entsprechend zur Anzeige gebracht werden,
beispielsweise durch eine horizontale Leuchtdiodenkette 66.
Den Leitfähigkeiten können entsprechende zur Charakterisie
rung und Identifizierung von Minen verwendbare Angaben über
das Material des Metalls (z. B. Austenitisches Eisen, Alumi
nium etc.) zugeordnet werden. Im Beispiel ist das aufgefunde
ne Metallstück ein Eisenstück. Entsprechend könnte auch die
Permeabilität des Materials angezeigt werden. Weitere aus dem
Sondensignal herleitbare Signale können dem Volumen des
aufgefundenen metallischen Suchobjektes (Leuchtdiodenkette
67) und dessen vertikaler Entfernung zur Suchspule (Leucht
diodenkette 68) entsprechen. Für die Volumenanzeige wird
ausgenutzt, daß die Stärke eines Metallsignales in charakte
ristischer Weise mit dem durch das Wechselfeld angeregten
Volumen steigt. Eine Angabe über die Tiefe eines aufgefunde
nen Suchobjektes im Boden kann beispielsweise dadurch gewon
nen werden, daß die Suchspulenanordnung vorzugsweise perio
disch etwa senkrecht zur Bodenoberfläche hin- und herbewegt
wird. Dies kann manuell oder automatisch durch entsprechende
Hebe- und Absenkeinrichtungen erfolgen. Hierbei kann ausge
nutzt werden, daß die Stärke eines durch ein Metallstück
erzeugtes Sondensignals etwa mit der sechsten Potenz des
Abstandes zwischen Suchspulenanordnung und Metallstück
abnimmt. Eine Auswertung von Leitfähigkeitsdaten für mehrere
Frequenzen kann zur Ermittlung eines Signales verwendet
werden, das die Frequenzabhängigkeit der Leitfähigkeit des
Metalles wiedergibt. Auch diese Frequenzabhängigkeit ist eine
für ein Metall charakteristische Größe und kann zur Identifi
zierung des Metalles oder zur Unterscheidung zwischen Metall
signalen und Bodensignalen verwendet werden.
Das Verfahren ist auch geeignet zur Suche nach gänzlich
metallfreien Minen. Eine Unterscheidung zu einem harmlosen
Metallteil, das z. B. als Blechscheibe ein Signal mit einer
relativ großen Halbwertsbreite erzeugen kann, die der Halb
wertsbreite eines Plastikminen-Bodensignals etwa entspricht,
kann über die Permeabiliät und die Leitfähigkeit des Metall
teils vorgenommen werden. Diese Parameter sind mit Hilfe des
Mehrfrequenzverfahrens bestimmbar. Bei einer metallfreien
Plastikmine ist das Metallsignal gleich Null und Signal 64 im
wesentlichen eine Gerade. Diese Eigenschaft kann zum Erkennen
metallfreier Plastikminen ausgenutzt werden. Es muß ledig
lich, beispielsweise durch die kontrasterhöhende Bodenvorbe
reitung mittels Tränken, sichergestellt werden, daß der Boden
eine Mindestleitfähigkeit und/oder eine Mindestpermeabilität
aufweist, damit eine Plastikmine ohne Metallanteil nicht
übersehen wird. Die Mindestpermeabilität und die Mindestleit
fähigkeit des Bodens sind jedoch dank des Mehrfrequenzverfah
rens feststellbar und berechenbar und können daher berück
sichtigt werden. Die Feststellbarkeit und Meßbarkeit der
Leitfähigkeit und der Permeabilität können auch dazu genutzt
werden, die entsprechenden pysikalischen Daten des Hohlraumes
zu bestimmen. Ein mit elektrisch nicht leitendem und nicht
magnetisierbarem Material gefüllter Hohlraum wird, im wesent
lichen wie ein materialfreier Hohlraum, eine Permeabilität
vom Wert 1 und eine verschwindende Leitfähigkeit haben. Im
Gegensatz dazu werden diese Werte bei Bodeninhomogenitäten im
allgemeinen nicht erreicht, so daß eine Mindestleitfähigkeit
und/oder Mindestpermeabilität verbleibt. Das Mehrfrequenzver
fahren ermöglicht somit auch eine Unterscheidung zwischen
schlichten Bodeninhomogenitäten und tatsächlich von Kunst
stoffmaterial gefüllten Hohlräumen.
Insgesamt ist es möglich, eine elektromagnetische Signatur
des Suchobjektes zu bestimmen. Über entsprechende Software,
die Zuordnungstabellen zu Minentypen enthalten kann, kann der
Minentyp ermittelt und ggf. angezeigt werden.
Bedienungsknöpfe 69, die an der Bedien- und Anzeigeeinheit
angeordnet sein können, können dazu verwendet werden, ent
sprechende Verstärkungsfaktoren für die beschriebenen Imagi
när- oder Realsignale so einzustellen, daß für die jeweils
gewählte Betriebsart das beste Verhältnis von Nutzsignal zu
Störsignal eingestellt werden kann. Dies kann mit Hilfe der
Anzeigeeinrichtung interaktiv erfolgen. Bei der Verwendung
beispielsweise von drei Erregerfrequenzen ist es möglich,
gleichzeitig ein Metallsignal mit optimaler Bodenunter
drückung und ein Signal mit optimaler Bodenerkennung zu
erzeugen. Die Signale könnten wie in Fig. 4 gezeigt durch
einen Bildschirm oder auch durch jeweils entsprechende
Leuchtdiodenbänder gemeinsam angezeigt werden. Die gezeigte
Darstellung ermöglicht eine schnelle räumliche Zuordnung von
Metall- und Bodensignal und das Erkennen von insbesondere
Plastikminen wird erleichtert und beschleunigt. Die Falsch
alarmrate wird drastisch herabgesetzt, denn bei Metall
stücken, die nur Signale der Art 61 und 65 erzeugen, kann die
Suche unmittelbar fortgesetzt werden.
Claims (34)
1. Verfahren zur Lokalisierung und Identifizierung von
nahe einer Bodenoberfläche oder unter einer Bodenober
fläche im Boden versteckten Suchobjekten, die mindestens
ein Teil aus elektrisch leitfähigem, insbesondere
metallischen Material und ggf. einen das Teil aufweisen
den Körper aus im wesentlichen elektrisch nicht leit
fähigem, nicht magnetischen Material, aufweisen, insbe
sondere Plastikminen, mit folgenden Schritten:
Feststellung der Position des Teils;
Untersuchung eines das Teil umgebenden Suchbereichs mittels mindestens einer für das Material des Bodens empfindlichen, ein Bodensignal erzeugenden Bodensonde;
ortsauflösende Auswertung des Bodensignals.
Feststellung der Position des Teils;
Untersuchung eines das Teil umgebenden Suchbereichs mittels mindestens einer für das Material des Bodens empfindlichen, ein Bodensignal erzeugenden Bodensonde;
ortsauflösende Auswertung des Bodensignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feststellung der Position des Teils induktiv mittels
mindestens einer Metallsonde erfolgt, die mindestens
eine induktive Suchspulenanordnung aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Untersuchung durch vorzugsweise automa
tische Abrasterung des Suchbereiches durch die Bodenson
de erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchung induktiv
erfolgt, vorzugsweise mittels einer Bodensonde mit
mindestens einer induktiven Suchspulenanordnung.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Untersuchung des Suchbe
reiches derart erfolgt, daß die Bodensonde relativ zum
Suchbereich im wesentlichen parallel zur Bodenoberfläche
entlang einer den Bereich des Teils enthaltenden Such
bahn bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bodensonde geradlinig, vorzugsweise abwechselnd in
entgegengesetzten Richtungen, bewegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Untersuchung des Suchbereiches derart erfolgt, daß
eine Bodensonde mit einer induktiven Suchspulenanordnung
mit mindestens zwei unabhängig ansteuerbaren Sendespulen
und mindestens einer Empfängerspule ortsfest zum Suchbe
reich positioniert wird, daß durch die Sendespulen ein
räumlich veränderliches, in den Boden des Suchbereichs
eindringendes elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt
wird und daß die von dem elektrisch leitfähigen und/oder
magnetisierbaren Boden bewirkten Veränderungen des
Wechselfeldes durch die Empfängerspule in ein mit der
räumlichen Veränderung des Wechselfeldes korreliertes
Bodensignal umgewandelt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des Bodensig
nals derart erfolgt, daß das Bodensignal durch minde
stens eine mit der Bodensonde signalübertragend verbun
dene Signalauswerteeinrichtung automatisch der durch
Lokalisierungsmittel festlegbaren Position der Bodenson
de oder der Ausrichtung des räumlich veränderlichen
Wechselfeldes zugeordnet wird und zu mindestens einer
Abbildung des Suchobjektes umgewandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abbildung des Suchobjektes, ggf. nach Speicherung
von das Bodensignal repräsentierenden Daten, auf einem
temporären und/oder permanenten, vorzugsweise flächigen
Aufzeichnungsträger erfolgt, der vorzugsweise eine dem
Suchbereich entsprechende Abbildungsfläche aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Untersuchung die
elektrische Leitfähigkeit und/oder die Magnetisier
barkeit des Bodens erhöht wird, insbesondere dadurch,
daß der Boden im Suchbereich mit einer die elektrische
Leitfähigkeit und/oder die Magnetisierbarkeit des Bodens
erhöhenden Flüssigkeit getränkt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flüssigkeit gelöste Mineralstoffe enthält, insbeson
dere daß die Flüssigkeit Salzwasser ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß die Flüssigkeit eine Dispersion von ferromag
netischen und/oder ferrimagnetischen Partikeln in Wasser
ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Tränken des Bodens durch Be
sprühen und/oder Begießen des Bodens mit der Flüssigkeit
erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Tränken des Bodens aus der Luft
mit Hilfe eines Flugkörpers erfolgt, vorzugsweise mit
Hilfe eines Hubschraubers oder eines Flugzeuges, insbe
sondere eines Feuerlöschflugzeuges.
15. Verwendung einer induktiven Suchspulenanordnung zur Er
zeugung eines zu einer Abbildung einer räumlichen
Verteilung von elektrisch leitfähigem und/oder mag
netisierbaren Bodenmaterial umwandelbaren Bodensignals
bei der Suche nach innerhalb des Bodens versteckten,
elektrisch nicht leitfähigen Körpern, insbesondere
Körpern von Plastikminen.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Sendespule der induktiven Suchspulenanordnung mit
Wechselstrom mit mindestens zwei, vorzugsweise mindes
tens drei unterschiedlichen diskreten Frequenzen beauf
schlagt wird.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der Frequenzen mehr als 60 KHz, insbe
sondere zwischen 80 und 160 KHz, vorzugsweise ca. 100
KHz beträgt.
18. Verwendung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens eine der Frequenzen, vorzugs
weise zwei der Frequenzen vom Typ einer Niedrigfrequenz
f0 sind, wobei f0 kleiner als 1 kHz ist, vorzugsweise
zwischen 50 und 500 Hz liegt und insbesondere bei etwa
100 Hz liegt.
19. Detektionsvorrichtung zur Lokalisierung und Identifizie
rung von nahe einer Bodenoberfläche oder unter einer
Bodenoberfläche (3) im Boden (4) versteckten Suchobjek
ten (2), die mindestens ein Teil (6) aus einem elek
trisch leitfähigen, insbesondere metallischen Material
und ggf. einen das Teil aufweisenden Körper (5) aus
einem im wesentlichen elektrisch nicht leitfähigen,
nicht magnetischen Material aufweisen, insbesondere
Plastikminen,
mit mindestens einem Sondenträger (8),
der mindestens eine für elektrisch leitfähiges Material empfindliche Metallsonde (30) und mindestens eine zur Untersuchung eines das Teil umgebenden Suchbereiches ausgebildete, ein Bodensignal erzeugenden Bodensonde (30) aufweist,
sowie mit einer mit der Bodensonde signalübertragend verbundenen Signalauswerteeinrichtung zur ortsauflösen den Auswertung des Bodensignals.
mit mindestens einem Sondenträger (8),
der mindestens eine für elektrisch leitfähiges Material empfindliche Metallsonde (30) und mindestens eine zur Untersuchung eines das Teil umgebenden Suchbereiches ausgebildete, ein Bodensignal erzeugenden Bodensonde (30) aufweist,
sowie mit einer mit der Bodensonde signalübertragend verbundenen Signalauswerteeinrichtung zur ortsauflösen den Auswertung des Bodensignals.
20. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Bodensonde zur Abrasterung des Suchbe
reiches ausgebildet ist.
21. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallsonde mindestens eine
induktive Suchspulenanordnung mit mindestens einer
Sendespule und mindestens einer Empfängerspule aufweist.
22. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodensonde (30)
mindestens eine induktive Suchspulenanordnung mit
mindestens einer Sendespule und mindestens einer Empfän
gerspule aufweist.
23. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 21 und 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die induktive Suchspulenanordnung
der Metallsonde (30) und die induktive Suchspulenanord
nung der Bodensonde (30) durch dieselbe induktive
Suchspulenanordnung gebildet sind.
24. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendespule der Such
spulenanordnung an eine Erregerstromquelle angeschlossen
ist, die zur Erzeugung von Wechselstrom einer diskreten
ersten Frequenz und mindestens einer von der ersten
Frequenz verschiedenen diskreten zweiten Frequenz
ausgebildet ist, wobei vorzugsweise mindestens drei
voneinander verschiedene Frequenzen erzeugt werden.
25. Detektionsvorrichtung nach nach einem der Ansprüche 19
bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenträger (8)
Sondenführungsmittel (34, 35) aufweist, die zur Führung
der Bodensonde relativ zum Sondenträger entlang einer im
wesentlichen parallel zur Bodenoberfläche (3) ausricht
baren Suchbahn ausgebildet sind.
26. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sondenführungsmittel mindestens eine
Linearführung (34, 35) für die Bodensonde und/oder
mindestens ein um einen Drehwinkel von vorzugsweise 360°
drehbares Drehelement, insbesondere eine Rotierscheibe,
aufweisen, an dem die Bodensonde, vorzugsweise radial
beweglich, angeordnet ist.
27. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis
26, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenträger (8)
durch eine Person tragbar ist und vorzugsweise Trage
hilfsmittel aufweist, die insbesondere eine Tragestange
(7) umfassen, die an dem Sondenträger (8) befestigt ist.
28. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis
27, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenträger (8) am
unteren Ende einer Tragestange (7) vorzugsweise lösbar
befestigt ist.
29. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis
28, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenträger (8) ein
im wesentlichen geschlossenes Gehäuse (23) mit einem
vorzugsweise ebenen Gehäuseboden (27) umfaßt, wobei
mindestens eine Suchspulenanordnung innerhalb des
Gehäuses (23) angeordnet ist.
30. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis
29, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenträger (8)
nach unten hinausragende Abstützmittel (24) zur ortsfe
sten Anbringung des Sondenträgers und der Sonden in
einem Abstand oberhalb der Bodenoberfläche aufweist,
wobei die Abstützmittel vorzugsweise im Randbereich des
Gehäuses angeordnet und vorzugsweise in Form von Wül
sten, Stegen oder Füßen ausgebildet sind.
31. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis
30, dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenführungsmittel
mindestens einen durch eine Welle (48, 52, 52', 53, 55)
antreibbaren, parallel zu der Linearführung (34, 35)
umlaufenden Riemen (40) mit einem seitlich abragenden
Bolzen (39) umfassen, der in eine quer, vorzugsweise
senkrecht zur Linearführung (34, 35) verlaufenden Nut
(38) an einem Träger (31) der Suchspulenanordnung
eingreift.
32. Detektionsvorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Riemen und/oder der Bolzen und/oder
die Welle im wesentlichen aus unmagnetischem, elektrisch
nicht leitendem Material bestehen, insbesondere aus
Kunststoff.
33. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 31 oder
32, dadurch gekennzeichnet, daß entfernt von dem Son
denträger (8), insbesondere am oberen Ende der Trage
stange (7), Antriebsmittel für die Welle vorgesehen
sind, insbesondere ein Elektromotor (21).
34. Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis
33, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragestange (7)
innen hohl ist und daß vorzugsweise die Welle innerhalb
der Tragestange von dem Antriebsmittel (12) zu dem
Sondenträger (8) verläuft.
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