DE2554039A1 - ANTENNA SYSTEM - Google Patents

ANTENNA SYSTEM

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DE2554039A1
DE2554039A1 DE19752554039 DE2554039A DE2554039A1 DE 2554039 A1 DE2554039 A1 DE 2554039A1 DE 19752554039 DE19752554039 DE 19752554039 DE 2554039 A DE2554039 A DE 2554039A DE 2554039 A1 DE2554039 A1 DE 2554039A1
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antennas
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antenna arrangement
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DE19752554039
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Mark Ian Howell
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Description

AntennensystemAntenna system

Die Erfindung bezieht sich auf Antennensysteme und betrifft
insbesondere die elektromagnetische Vermessung von unterirdischen Fehlerstellen oder Unstetigkeiten, wie Rohrleitungen
und Kabeln.The invention relates to and relates to antenna systems
in particular the electromagnetic measurement of underground faults or discontinuities such as pipelines
and cables.

Die Verwendung von Antennen für derartige Arbeiten ist bekannt, und sie werden in verschiedener Weise angewandt. Die allgemeine Theorie der Verwendung von Antennen in diesem Zusammenhang
sei zunächst kurz erläutert.The use of antennas for such work is known and applied in a variety of ways. The general theory of the use of antennas in this context
will first be briefly explained.

Die Stärke eines Signals, das von einer Antenne, beispielsweise einer Spule mit Ferritkern, von einer Strahlungsquelle bestimmter Stärke aufgenommen wird, hängt von dem Abstand d der Antenne von der Quelle und der Ausrichtung der Antenne in Bezug auf die Quelle und ihr elektromagnetisches Feld ab. Die Stärke des empfangenen Signals ist umgekehrt proportional dX, wobei der
Index χ von der Art der Quelle abhängt. Für einen endlosen Leiter, der ein zylindrisches Feld erzeugt, ist χ = 1. Für eineThe strength of a signal that is picked up by an antenna, for example a coil with a ferrite core, from a radiation source of a certain strength depends on the distance d of the antenna from the source and the orientation of the antenna in relation to the source and its electromagnetic field. The strength of the received signal is inversely proportional to d X , where the
Index χ depends on the type of source. For an endless conductor that creates a cylindrical field, χ = 1. For a

1 0 9 8 2 3 / 0 8 3 Z, 1 0 9 8 2 3/0 8 3 Z,

punktförmige Quelle, beispielsweise einen sehr kurzen Elektromagneten, ist χ = 3·point source, for example a very short electromagnet, is χ = 3

Wenn angenommen wird, daß die Quelle horizontal unter der Erde liegt und wenn die oberirdische Empfangsantenne auch horizontal ist und ihre Verbindungslinie mit der Quelle einen Winkel θ mit der Senkrechten bildet und ihre Achse in Draufsicht in einem Winkel 0 zu den elektromagnetischen Kraftlinien liegt, dann ist die Signalstärke an der Empfangsantenne proportional d x cos θ cos Φ. Wenn die Empfangsantenne senkrecht steht, ist die Sig-If it is assumed that the source is horizontally underground and if the above-ground receiving antenna is also horizontal and its line connecting the source forms an angle θ with the vertical and its axis in plan view is at an angle 0 to the electromagnetic lines of force, then is the signal strength at the receiving antenna is proportional to d x cos θ cos Φ. If the receiving antenna is vertical, the signal

■Μ Υ■ Μ Υ

nalstärke proportional d sinG.signal strength proportional to d sinG.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung zu schaffen, die auf verschiedene Arten verwendet werden kann unter Anwendung der vorstehend erwähnten Grundgesetze. In Übereinstimmung damit werden im folgenden horizontale Antennen als Cosinus- oder C-Antennen und senkrechte Antennen als Sinus- oder S-Antennen bezeichnet.The invention has for its object to provide an antenna arrangement which can be used in various ways under Application of the basic laws mentioned above. In accordance with this, in the following horizontal antennas are referred to as cosine or C antennas and vertical antennas called sine or S antennas.

Erfindungsgemäß wird eine Antennenanordnung vorgeschlagen, die eine Basis oder einen Rahmen mit einem darauf angeordneten Satz von Antennen aufweist sowie Schalter, um die Antennen selektiv zu kombinieren zwecks Bildung einer einzigen Antenne, zweier koaxialer Antennen in Gegenphase und zweier paralleler, beabstandeter Antennen in Gegenpahse, um nur einige Beispiele zu nennen.According to the invention, an antenna arrangement is proposed which has a base or a frame with a set arranged thereon of antennas and switches to selectively combine the antennas to form a single antenna, two coaxial Antennas in antiphase and two parallel, spaced antennas in antiphase, to name just a few examples.

Vorzugsweise sind zwei solche Antennensätze vorgesehen, und zwar im rechten Winkel zueinander. Dadurch bildet der eine Satz C-Antennen, während der andere S-Antennen bildet. Durch den Schalter können die beiden Antennensätze in einen Stromkreis mit Phasen-Meßfühlern eingeschaltet werden.Two such antenna sets are preferably provided, specifically at right angles to one another. Thereby the one forms a sentence C antennas while the other forms S antennas. The switch enables the two sets of antennas to be in one circuit with Phase sensors are switched on.

Die möglichen Kombinationen können wie folgt angegeben werden:The possible combinations can be specified as follows:

7098 2 3/0837098 2 3/083

C-Antenne : Eine horizontale Antenne (oder zwei koaxiale,C antenna: One horizontal antenna (or two coaxial,

in Phase liegende Antennen)antennas in phase)

S-Antenne : Eine senkrechte Antenne (oder zwei koaxiale,S antenna: One vertical antenna (or two coaxial,

in Phase liegende Antennen)antennas in phase)

CCHC-Antenne : Zwei horizontale koaxiale Antennen in Gegenphase CCHC antenna: Two horizontal coaxial antennas in antiphase

CCVP-Antenne : Zwei horizontale Antennen, vertikal beabstandet,CCVP antenna: Two horizontal antennas, vertically spaced,

parallel und in Gegenphaseparallel and in opposite phase

SSVC-Antenne : Zwei vertikale koaxiale Antennen in Gegenphase SSHP-Antenne : Zwei vertikale Antennen, horizontal beabstandet,SSVC antenna: two vertical coaxial antennas in antiphase SSHP antenna: two vertical antennas, horizontally spaced,

parallel und in Gegenphaseparallel and in opposite phase

SC-Antenne : Zwei zueinander senkrechte Antennen SCSC-Antenne : Zwei Paare von zueinander senkrechten Antennen.SC antenna: two mutually perpendicular antennas SCSC antenna: two pairs of mutually perpendicular antennas.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur elektromagnetischen überwachung oder Verwendung einer vorher beschriebenen Antennenanordnung in irgendeiner der genannten Kombinationen.The invention also relates to a method for electromagnetic monitoring or use of a previously described antenna arrangement in any of the combinations mentioned.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is hereinafter referred to described in detail on the drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antennenanordnung,Fig. 1 is a schematic side view of an inventive Antenna arrangement,

Fig. 2 ein Schaltbild eines zugehörigen Schaltkastens, undFig. 2 is a circuit diagram of an associated switch box, and

Fig. 3 bis 6 Diagramme, welche Vermessungsresultate darstellen, die mit einer solchen Antennenanordnung erhalten wurden.FIGS. 3 to 6 are diagrams showing measurement results obtained with such an antenna arrangement.

Fig. 1 zeigt einen rechteckigen Rahmen 1, der an jedem Schenkel 2 koaxiale Spulen mit Ferritkern aufweist, die Antennen 2 bis 9 bilden. Die Länge jedes Schenkels beträgt beispielsweise 50 cm. Mittels eines Schaltkastens 10 können die einzelnen Antennen zu jeder der vorher erwähnten Antennenkombinationen zusammengeschaltet werden. Das Block-Schaltbild des Schaltkastens 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Schalter SW2 bis SW9, die den Antennen 2 bis 9 zugeordnet sind, sind Zweipolschalter mit einer zentralen, neutralen Stellung. Vorzugsweise sind sie paarweise ange-1 shows a rectangular frame 1, which has 2 coaxial coils with a ferrite core on each leg, the antennas 2 to 9 form. The length of each leg is 50 cm, for example. The individual antennas can be closed by means of a switch box 10 each of the aforementioned antenna combinations can be interconnected. The block diagram of the control box 10 is shown in Fig. 2 shown. The switches SW2 to SW9 that control the antennas 2 to 9 are two-pole switches with a central, neutral position. They are preferably arranged in pairs

- 4 709823/0834 - 4 709823/0834

ordnet entsprechend den Seiten des Rahmens gemäß Pig. 1, und wenn zwei Antennen in Phase miteinander verbunden werden sollen, werden ihre Schaltarme in der gleichen Richtung (beide aufwärts oder abwärts) bewegt, während für eine gegensinnige Schaltung der eine Schaltarm nach oben und der andere nach unten bewegt wird.arranges according to the sides of the frame according to Pig. 1, and if two antennas are to be connected in phase, their switching arms are moved in the same direction (both upwards or downwards), while for an opposite shift one switching arm is moved upwards and the other downwards.

Wenn die Antennen 2 und 3 durch die Schalter SW2 und SW3 in Phase zusammengeschaltet werden, ergibt sich eine C-Antenne, während bei gegensinniger Schaltung eine CCHC-Antenne entsteht. Wenn die Antennen 4 und 5 durch die Schalter SW4 und SW5 in Phase verbunden werden, ergibt sich eine S-Antenne, während bei gegensinniger Schaltung eine SSVC-Antenne entsteht. Wenn die Antennen 2 und 3 in Phase, in Serie oder parallel geschaltet sind, ergeben sie mit den Antennen 6 und 7, die ihrerseits in Phase, in Serie oder parallel, jedoch außer Phase mit den Antennen 2 und 3 geschaltet sind, eine CCVP-Antenne, während die Antennen 4 und 5 in Phase, in Serie oder parallel, und die Antennen 8 und 9 in Phase, in Serie oder parallel, jedoch außer Phase mit den Antennen 4 und 5, eine SSHP-Antenne ergeben. Eine CCVP-Antenne ergibt sich auch unter Verwendung nur der Antennen 2 und 7 oder der Antennen 3 und 4 in Gegenphase. Gleichermaßen können SSHP-Antennen gebildet werden durch Verwendung lediglich eines gegenüberliegenden Antennenpaares 4 und 9 oder 5 und 8. Die Antennen 3 und 4 geben in Kombination eine SC-Antenne und die Kombination der Antennen 2, 3, 4 und 5 ergibt eine SCSC-Antenne, wobei die C-Elemente in Gegenphase liegen.When antennas 2 and 3 are switched together in phase by switches SW2 and SW3, a C antenna results during a CCHC antenna is created if the circuit is switched in the opposite direction. When antennas 4 and 5 are in phase by switches SW4 and SW5 are connected, the result is an S antenna, while switching in the opposite direction results in an SSVC antenna. When the antennas 2 and 3 are connected in phase, in series or in parallel, they result with the antennas 6 and 7, which in turn are in phase, in series or in parallel, but out of phase with antennas 2 and 3, a CCVP antenna, while the antennas 4 and 5 in phase, in series or parallel, and antennas 8 and 9 in phase, in series or in parallel, but out of phase with the Antennas 4 and 5 make an SSHP antenna. A CCVP antenna is also obtained using only antennas 2 and 7 or of antennas 3 and 4 in antiphase. Likewise, SSHP antennas can be formed using only one opposite one Antenna pairs 4 and 9 or 5 and 8. Antennas 3 and 4 in combination give an SC antenna and the combination of antennas 2, 3, 4 and 5 results in an SCSC antenna, with the C-elements in antiphase.

Der Rahmen 1 kann eine feste Größe haben, obgleich es vorteilhaft ist, ausziehbare Seiten vorzusehen, die beispielweise von Teleskopelementen gebildet werden, welche an den horizontalen Seiten in Fig. 1 angedeutet sind, um den Rahmen rechteckig oder quadratisch mit größerer oder kleinerer Seitenlänge zu machen.The frame 1 can be of a fixed size, although it is advantageous to provide pull-out sides, for example from Telescopic elements are formed, which are indicated on the horizontal sides in Fig. 1, around the frame or rectangular to make square with larger or smaller side length.

Die Antennen können auch einstellbar an den Schenkeln des festen oder dehnbaren Rahmens angebracht sein. Wie auf der linken Sei-The antennas can also be adjusted on the legs of the fixed or stretchable frame. As on the left side

- 5 709 8 23/0834- 5 709 8 23/0834

te von Fig. 1 dargestellt, können die Antennen durch nichtmetallische Klammern 8', 9' gehalten werden, so daß sie einfach herausgezogen und mit dem gewünschten Abstand zueinander wieder eingedrückt werden können. Die einzelnen Antennen können von Ferritelementen, beispielsweise Stäben mit 9,5 mm Durchmesser und 20 cm Länge, gebildet werden. Die Mehrfachantennen sind normalerweise mit einem nicht gezeigten Ausgangskreis verbunden, mit ihren Ferrit-Elementen in Gegenphase, deren Abstand von Mitte zu Mitte im allgemeinen zwischen 0,1 und 0,5 m liegt. Für spezielle Anwendungsfälle können auch andere Abmessungen in Erwägung gezogen werden.te shown in Fig. 1, the antennas by non-metallic Brackets 8 ', 9' are held so that they can easily be pulled out and at the desired distance from one another can be pushed in again. The individual antennas can be made of ferrite elements, such as rods 9.5 mm in diameter and 20 cm in length. the Multiple antennas are usually connected to an output circuit not shown, with their ferrite elements in Antiphase, whose center-to-center distance is generally between 0.1 and 0.5 m. For special applications other dimensions can also be considered.

Verschiedene Antennenkombinationen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Diagramme gemäß Fig. 3 bis 6 diskutiert.Various antenna combinations are discussed below with reference to the diagrams according to FIGS. 3 to 6.

Fig. 3 zeigt in den Diagrammen (a), (b) und (c) das Signal, das mit C-, CCVP- und CCHC-Antennen bei überstreichen des gleichen Erdbodenbereiches empfangen wurden. An der 4-MeterMarke lag ein Rohr oder ein Kabel 1,5 m tief, und das überstreichen erfolgte senkrecht zu ihm. Der Grund für die zwei Signale A und B, die von der CCVP-Antenne empfangen wurden, werden im folgenden beschrieben.Fig. 3 shows in the diagrams (a), (b) and (c) the signal, the one with C, CCVP and CCHC antennas when passing over the same ground area were received. At the 4-meter mark a pipe or cable lay 1.5 m deep, and the painting was done perpendicular to it. The reason for the two Signals A and B received by the CCVP antenna are described below.

Der Empfang der C-Antenne gemäß Diagramm (a) entspricht der Funktion 1/d cos Θ, während der Empfang der CCVP-Antenne gemäß Diagramm (b) der Funktion (1/d^ COsO1-IZd2COSeS), wobei die untere Antenne in einem Abstand d. von der Quelle ist und ihre Verbindungsgerade mit der Senkrechten einen Winkel Θ. einschließt, während die obere Antenne in einem Abstand dp von der Quelle ist und ihre Verbindungsgerade mit der Senkrechten einen Winkel θ? einschließt. Es ist ersichtlich, daß die Kurve des Diagramms (b) der CCVP-Antenne eine schärfere Spitze hat.The reception of the C antenna according to diagram (a) corresponds to the function 1 / d cos Θ, while the reception of the CCVP antenna according to diagram (b) corresponds to the function (1 / d ^ COsO 1 -IZd 2 COSeS), the lower Antenna at a distance d. is from the source and its straight line connecting it with the perpendicular forms an angle Θ. encloses, while the upper antenna is at a distance dp from the source and its straight line connecting it with the perpendicular makes an angle θ ? includes. It can be seen that the curve of diagram (b) of the CCVP antenna has a sharper peak.

Die CCVP-Antenne kann auch dazu verwendet werden, eine direkte Aufzeichnung der Tiefe in Metern zu geben, indem der AbstandThe CCVP antenna can also be used to give a direct record of the depth in meters by adding the distance

- 6 709823/0834 - 6 709823/0834

zwischen den Antennen der Kombination konstant gemacht wird, wie dies bei der Antennenanordnung gemäß Fig. 1 der Fall ist.is made constant between the antennas of the combination, as is the case with the antenna arrangement of FIG.

Wenn sich die Antennenanordnung senkrecht über der Strahlenquelle, beispielsweise Rohr, befindet, wird eine Antenne, beispielsweise die obere der CCVP-Kombination, ausgeschaltet und die Anzeige eines Verstärkungsmessers wird so eingestellt, daß das Meßinstrument einen Standardwert, beispielsweise volen Skalenausschlag (FSD), anzeigt. Dann wird die vorher abgeschaltete Antenne in ßegenphase wieder eingeschaltet. Die untere Antenne wird am Boden gehalten, so daß die Tiefe der Quelle gleich d. ist. Diese Antenne liefert ein Ausgangssignal EMK1, das proportional 1/d^ CoSO1 ist, und die obere Antenne liefert ein Ausgangssignal EMK?, das proportional l/dpCosö für ein zylindrisches Feld ist. Wenn die obere Antenne wieder angeschlossen ist, so geht der Ausschlag des Verstarkungsmessers um einen Betrag zurück, der proportional 1/d- Cos9? ist. Da die jedoch die Antennenanordnung senkrecht oberhalb des Rohres liegt, so ist Θ. = Θ» = θ und der Ausschlag des Verstärkungsmessers ist proportional l/d.-1/dp. Daraus ergibt sich:If the antenna arrangement is perpendicularly above the radiation source, e.g. pipe, one antenna, e.g. the upper one of the CCVP combination, is switched off and the display of a gain meter is set so that the measuring instrument shows a standard value, e.g. full scale deflection (FSD) . Then the previously switched off antenna is switched on again in the opposite phase. The lower antenna is held on the ground so that the depth of the source is equal to d. is. This antenna provides an output signal EMK 1 which is proportional to 1 / d ^ CoSO 1 , and the upper antenna provides an output signal EMK ? , which is proportional to l / dpCosö for a cylindrical field. When the upper antenna is reconnected, the amplification meter deflection is reduced by an amount that is proportional to 1 / d- Cos9 ? is. However, since the antenna arrangement is vertically above the pipe, Θ. = Θ »= θ and the amplification meter deflection is proportional to l / d.-1 / dp. This results in:

, . ,, , s EMK0
d^ = (d2 - d^)2,. ,,, s EMK 0
d ^ = (d 2 - d ^) 2

EMK1-EMK wobei (dp - d.) eine Konstante ist.EMK 1 -EMK where (dp - d.) Is a constant.

Wenn die EMK1 als Standardwert von beispielsweise 50 im Verstärkungsmesser eingestellt wird, so ergibt der kombinierte Antennenausgang einen Ausschlag von 50 - EMKp, der bei einer entsprechenden Eichung der Skala des Meßgerätes die Tiefe, z.B. in Metern, direkt angibt.If the EMK 1 is set as a standard value of, for example, 50 in the amplification meter, the combined antenna output results in a deflection of 50 - EMKp, which directly indicates the depth, e.g. in meters, when the scale of the measuring device is appropriately calibrated.

Soll die Tiefe einer punktförmigen Quelle festgestellt werden, so ist χ = 3 zu setzen. Die CCPC-Antenne kann dann die Tiefe des Punktes feststellen, wobei ein mit einer entsprechenden Skala versehenes Meßgerät verwendet wird, das im übrigen jedochIf the depth of a point source is to be determined, so χ = 3 is to be set. The CCPC antenna can then determine the depth of the point, with a corresponding Scale provided measuring device is used, but the rest

- 7 709823/08 3A- 7 709823/08 3A

genauso funktioniert wie vorstehend für ein zylindrisches Feld angegeben wurde. In diesem Fall istworks exactly as stated above for a cylindrical field. In this case it is

■»■■/■ »■■ /

(d 3 - a J) EMK2(d 3 - a J) EMK 2

- EMK2 - EMK 2

Wenn keine Korrektur durchgeführt wird, tritt bei einer CCPF-Antenne auf jeder Seite des Hauptscheitelwertes eine Krümmung der Kurve auf. Da dies zu Verwirrung bei dem Betrachter führen könnte , der den Scheitelpunkt jeder Krümmung als Signal einer eigenen Strahlungsquelle ansehen könnte,ist es wünschenswert, für eine gegebene Feldintensität die Amplitude des Ausgangssignals der oberen Antenne geringfügig kleiner zu machen als diejenige des Signals der unteren Antenne. Bei den üblicherweise vorkommenden Tiefen und mit einem senkrechten Abstand von 50 cm zwischen den Antennen sollte die obere Antenne ein Signal geben, das nur etwa 84$ des Signals der unteren Antenne beträgt, um die falschen "Scheitel" zu unterdrücken. Dies hat den Vorteil, daß die Ausgangsspannung der Antenne für ein gegebenes Signal erhöht wird, jedoch den Nachteil, daß die Interferenzunterdrückung gleichermaßen reduziert wird, da Interferenzsignale, die bei einer Anordnung mit gleicher Ausgangsleistung der Antennen vollständig unterdrückt werden, 1/5 des überhaupt nicht unterdrückten Pegels in der modifizierten Anordnung produzieren. Dies ist in Fig. 3b dargestellt, in welcher die Kurve A ausgeglichenen Antennen zugeordnet ist, während die Kurve B das entsprechende Ergebnis bei verringerter Ausgangsleistung der oberen Antenne angibt.If no correction is made, a CCPF antenna occurs on each side of the main peak a curvature of the Curve up. As this could lead to confusion for the observer, who takes the apex of each curvature as a signal of his own As a source of radiation, it is desirable for a given field intensity to determine the amplitude of the output signal of the upper antenna slightly smaller than that of the signal of the lower antenna. With the commonly occurring Deep and with a vertical distance of 50 cm between the antennas, the upper antenna should give a signal that is only about $ 84 that of the lower antenna to the to suppress false "parting". This has the advantage of increasing the output voltage of the antenna for a given signal is, however, the disadvantage that the interference suppression is equally reduced, since interference signals generated at an arrangement with the same output power of the antennas are completely suppressed, 1/5 of that not suppressed at all Produce levels in the modified arrangement. This is shown in Fig. 3b, in which curve A is balanced Antennas is assigned, while curve B shows the corresponding result with a reduced output power of the upper antenna indicates.

Die CCVP-Antennenanordnung verringert die Interferenz auf 20$ des Wertes, der bei üblichen einfachen Antennensystemen auftritt (z.B. Radio- und Autozündungsinterferenz). Diese Anordnung ermöglicht auch ein direktes Ablesen der Tiefe, wie dies vorher beschrieben wurde. Des weiteren wird die Unscharfe des Kurvenprofils beim Passieren eines Rohres oder Kabels erheblichThe CCVP antenna arrangement reduces the interference to $ 20 the value that occurs in common simple antenna systems (e.g. radio and auto ignition interference). This arrangement also enables a direct reading of the depth, as previously described. Furthermore, the blurring of the Curve profile when passing a pipe or cable

- 8 709823/0834 - 8 709823/0834

reduziert. Das Signal von der Quelle wird mit der CCVP-Antenne auf 25$ des Spitzenwertes in I.50 m reduziert gegenüber 3,5 m bei konventionellen horizontalen Antennen.reduced. The signal from the source is reduced with the CCVP antenna to 25 $ of the peak value in I.50 m compared to 3.5 m with conventional horizontal antennas.

Der Schaltkreis, der von der Antennenanordnung versorgt wird, kann so ausgebildet werden, daß er verschiedene Arbeitsweisen erm_öglicht. In einer Arbeitsweise wird ein scharfer, auf 50 Hz eingestellter Verstärker zur Auffindung von Starkstromkabeln verwendet. Bei einer anderen wird eine Breitbandverstärkung von Signalen von 8OO Hz bis 60 MHz zur Peststellung von Telefonkabeln angewandt. Keine dieser Möglichkeiten ist besonders praktikabel ohne die starken interferenzvermindernden Eigenschaften der CCVP-Antenne. Alternativ kann in dem Fall, in welchem ein äußerer Generator verwendet wird, um einem unterirdischen Kabel oder Rohr ein Signal vcn beispielsweise 3 oder 4 KHz aufzudrücken ein entsprechend programmierter Engpaßverstärker mit der Antennenanordnung verbunden werden.The circuit supplied by the antenna assembly can be made to operate in various ways enables. In one working method, a sharp, 50 Hz Set amplifier used to locate power cables. Another has a broadband gain of Signals from 800 Hz to 60 MHz for plaguing telephone cables applied. None of these possibilities is particularly practical without the strong interference-reducing properties the CCVP antenna. Alternatively, in the case where an external generator is used, an underground cable or a signal of, for example, 3 or 4 KHz to be fed to a correspondingly programmed bottleneck amplifier the antenna arrangement are connected.

Bei einer CCHC-Antenne ist der Ausgang proportional l/d.cosö.-l/dpCOsGp. Dieser Ausdruck wird zu Null, wenn die Antennenanordnung über der Strahlungsquelle zentriert wird. Dies ist bei 4 in dem Diagramm (c) von Fig. 3 dargestellt, und es ist ersichtlich, daß mit dieser Kombination eine sehr genaue Feststellung der Lage einer Strahlungsquelle erreicht werden kann.With a CCHC antenna, the output is proportional to l / d.cosö.-l / dpCOsGp. This term becomes zero when the antenna array is centered over the radiation source. This is at 4 in the diagram (c) of Fig. 3, and it can be seen that with this combination, a very accurate determination the location of a radiation source can be achieved.

In Fig. 4 sind die Ergebnisse dargestellt, die beim Passieren des gleichen Bodenbereiches wie bei Fig. 3 registriert wurden, jedoch mit S-, SSVC- und SSHP-Antennen, deren Resultate im Diagramm (a), (b) bzw. (c) wiedergegeben sind. Die S-Antenne, deren Ausgang proportional 1/d sin© ist, erzeugt einen ausgeprägten Scheitel, der an der Stelle oberhalb der Strahlungsquelle auf Null liegt. Die SSVC-Antenne, deren Ausgang proportional l/d.sinö. + l/dosin9„ ist, ist mit ihrem Ausgangssignal an dieser Stelle ebenfalls auf Null reduziert. Die SSHP-Kombination erzeugt dagegen eine andere Kennlinie. DieFIG. 4 shows the results that were registered when passing the same ground area as in FIG. 3, but with S, SSVC and SSHP antennas, the results of which are shown in diagram (a), (b) and (c ) are reproduced. The S antenna, the output of which is proportional to 1 / d sin ©, generates a pronounced vertex that is at zero at the point above the radiation source. The SSVC antenna, the output of which is proportional to l / d.sinö. + L / d o sin9 "is, is also reduced to its output signal at this point to zero. The SSHP combination, on the other hand, generates a different characteristic. the

- 9 -10 9 8 2 3/0834 - 9 -1 0 9 8 2 3/0834

AAAA

Antennen sind gegenüber allen entfernten Quellen außer Phase, jedoch zu einer zwischen ihnen liegenden Quelle in Phase. Demzufolge ist das Ausgangssignal ein Maximum, wenn die Antennenanordnung zentral über der Strahlungsquelle liegt, und dies wird durch das Diagramm (c) in Fig. 4 veranschaulicht.Antennas are out of phase with any distant source but in phase with a source between them. As a result the output signal is a maximum when the antenna arrangement is centrally located above the radiation source, and this is illustrated by diagram (c) in FIG.

Durch Mischung der S- und C-Antennen in den Kombinationen SC oder SCSC wird eine phasenempfindliche Antenne (oder besser gesagt eine Antenne, die bewirkt, daß der Verstärker oder das Meßgerät phasenempfindlich werden) erhalten. Ein typisches Ergebnis einer SC-Antenne ist in Fig. 5 gezeigt, während dasjenige einer SCSC-Antenne mit den Cosinuselementen in Gegenphase in Fig. 6 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß im letzteren Teil eine Nullanzeige an der der Quelle nähesten Stelle erhalten wird.By mixing the S and C antennas in the combinations SC or SCSC, a phase sensitive antenna (or better an antenna which causes the amplifier or the measuring device to become phase sensitive). A typical one Result of an SC antenna is shown in Fig. 5, while that an SCSC antenna with the cosine elements in antiphase is shown in FIG. It can be seen that im the latter part a zero display is obtained at the point closest to the source.

Die C- und S-Antennen allein können mittels eines einfacheren Rahmens erhalten werden, beispielsweise in Form eines I, bei dem eine oder zwei Antennen quer an jedem Ende einer einzigen Stange angebracht sind. Diese Stange ist senkrecht oder horizontal angeordnet, um eine C- oder eine S-Antenne zu bilden. Die Möglichkeit der Bildung einer SC-Antenne ist dabei nicht gegeben.The C and S antennas alone can be obtained using a simpler frame, for example in the shape of an I at with one or two antennas mounted transversely at each end of a single pole. This bar is vertical or horizontal arranged to form a C or S antenna. There is no possibility of forming an SC antenna given.

Es ist selbstverständlich nicht wesentlich, daß acht Antennen vorgesehen sind, um alle die verschiedenen beschriebenen Variationen zu ermöglichen. Beispielsweise könnte der Rahmen in seiner eigenen Ebene gedreht werden, um einige Antennen für zwei Zwecke verwendbar zu machen. Im Hinblick auf einfache Handhabung ist es jedoch vorzuziehen, den Rahmen in nur einer Lage zu verwenden, denn dann können die Schalter entsprechend den verschiedenen Betriebsmöglichkeiten auf Dauer markiert werden.It is of course not essential that eight antennas be provided to avoid all of the several variations described to enable. For example, the frame could be rotated in its own plane to accommodate some antennas to make usable for two purposes. However, for ease of use, it is preferable to have the frame in only one Able to use, because then the switches can be permanently marked according to the various operating options will.

Die Hauptvorteile einer Mehrfach-Antennen-Anordnung in elektromagnetischen Vermessungssystemen können wie folgt zusammen-The main advantages of a multiple antenna arrangement in electromagnetic Surveying systems can be combined as follows

- 10 709823/0834 - 10 709823/0834

gefaßt werden:to get nabbed:

a) Normalerweise sind die Antennen in Gegenphase miteinander verbunden, so daß kräftige elektromagnetische Interferenzsignale, die an einer verhältnism_äßig entfernten Quelle entstehen, sich am Ausgang des Systems wirksam selbst löschen. a) Usually the antennas are connected in phase opposition, so that strong electromagnetic interference signals, which arise at a relatively distant source, effectively delete themselves at the output of the system.

b) Bestimmte Anordnungen von Antennen können dazu verwendet werden, den Abstand von einer Strahlungsquelle oder die Tiefe derselben direkt auf einem entsprechend geeichten Meßgerät anzuzeigen.b) Certain arrangements of antennas can be used to determine the distance from a radiation source or the Indicate the depth of the same directly on an appropriately calibrated measuring device.

c) Bestimmte Anordnungen von Antennen können dazu verwendet werden, eine wesentlich verbesserte Unterscheidung zwischen Strahlungsquellen zu machen, die horizontal und/
oder vertikal relativ nahe beieinander liegen.c) Certain arrangements of antennas can be used to make a significantly improved distinction between radiation sources that are horizontal and /
or relatively close together vertically.

Es ist einleuchtend, daß anstelle der in Fig. 2 dargestellten Schalter viele andere Schaltanordnungen und Einrichtungen verwendet werden können, beispielsweise Drehschalter
oder auch elektronische Schalter.Obviously, instead of the switches shown in FIG. 2, many other switching arrangements and devices can be used, for example rotary switches
or electronic switches.

- Patentansprüche - 11- Claims - 11

709823/0834709823/0834

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Claims (12)

2554Q392554Q39 PatentansprücheClaims { 1.JAntennenanordnung, insbesondere zum Vermessen von unterirdischen Gegenständen, gekennzeichnet durch einen Träger oder Rahmen (1) mit einer Anzahl von Antennen (2 bis 9) und Schaltern (SW2...SW9), mittels welchen die Antennen wahlweise miteinander verbindbar sind, zwecks Bildung einer einzigen Antenne, zweier koaxialen Antennen in Gegenphase und zweier parallelen beabstandeten Antennen in Antiphase.{1.Antenna arrangement, especially for measuring underground Objects characterized by a carrier or frame (1) with a number of antennas (2 to 9) and switches (SW2 ... SW9), by means of which the antennas can optionally be connected to one another, for the purpose of formation a single antenna, two coaxial antennas in antiphase and two parallel spaced antennas in Antiphase. 2. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sätze von Antennen (2,3; 4,5) im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und durch die Schalter in einen Stromkreis mit einem Phasenfühler einschaltbar sind.2. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that two sets of antennas (2,3; 4,5) at right angles are arranged to each other, and can be switched into a circuit with a phase sensor by the switch. 3. Antennenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) rechteckig ist und daß die Antennen entlang den Seiten des Rahmens angeordnet sind.3. Antenna arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the frame (1) is rectangular and that the antennas are arranged along the sides of the frame. 4. Antennenanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen veränderbar ist.4. Antenna arrangement according to claim 3 » characterized in that the frame is changeable. 5. Antennenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen in Längsrichtung der Rahmenseiten einstellbar sind.5. Antenna arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that that the antennas are adjustable in the longitudinal direction of the frame sides. 6. Antennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen I-förmig ist, wobei die Antennen quer an den Enden des Steges des I angeordnet sind.6. Antenna arrangement according to claim 1, characterized in that the frame is I-shaped, with the antennas across the ends of the web of the I are arranged. 7- Verfahren zur elektromagnetischen Vermessung von unterirdischen Gegenständen unter Verwendung einer Antennenanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,7- Electromagnetic surveying method for underground Objects using an antenna arrangement according to one or more of the preceding claims, - 12 -- 12 - 709823/0834709823/0834 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 25540382554038 dadurch gekennzeichnet, daß für eine ausgewählte Antennenkombination der Rahmen über den Erdboden geführt wird und die kombinierte Antennenanzeige in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg aufgezeichnet wird.characterized in that for a selected antenna combination the frame is guided over the ground and the combined antenna display depending on the distance covered Way is recorded. 8. Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Antennen zu einem Paar von parallelen, beabstandeten Antennen in Gegenphase zusammengeschaltet werden und übereinander und horizontal liegen.8. The method according to claim 7> characterized in that the Antennas are interconnected to form a pair of parallel, spaced antennas in antiphase and one above the other and lie horizontally. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der oberen Antenne gegenüber mit demjenigen der unteren Antenne vermindert wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the output signal of the upper antenna opposite with that the lower antenna is reduced. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9S dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung einer unterirdischen Quelle eines Elektromagnetfeldes durch die Antennenanordnung in irgendeiner der genannten Kombinationen die Antennenanordnung auf dem Boden über der Quelle in einer Kombination der Antennen gemäß Anspruch 8 angeordnet wird, eine erste Antenne abgeschaltet und eine Anzeige von der zweiten Antenne abgenommen wird, dann die erste Antenne in Gegenphase wieder eingeschaltet wird und eine zweite Anzeige abgenommen wird, wobei das Verhältnis der zweiten Anzeige zu der ersten Anzeige eine direkte Anzeige der Tiefe der Quelle gibt.10. The method according to claim 8 or 9 S, characterized in that after detection of a subterranean source of an electromagnetic field by the antenna arrangement in any of said combinations, the antenna arrangement is arranged on the ground above the source in a combination of the antennas according to claim 8, a first antenna is turned off and a display is removed from the second antenna, then the first antenna is turned back on in antiphase and a second display is removed, the ratio of the second display to the first display giving a direct indication of the depth of the source. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anzeige auf einem Meßgerät erfolgt, das so eingestellt ist, daß es einen vollen Skalenausschlag oder einen anderen ausgewählten Ausschlag für diese Anzeige ergibt.11. The method according to claim 10, characterized in that the first display takes place on a measuring device which is so set is that it gives a full scale reading or other selected reading for that display. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte erste Antenne die obere Antenne ist.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that said first antenna is the upper antenna. 709823/0834709823/0834
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