Sonda de magnetómetro diferencial.

Sonda de magnetómetro diferencial, con un primero (11) y un segundo sensor de campo magnético (21),

queestán previstos a distancia uno del otro y que presentan respectivamente una banda de inductor (13, 23) y uninductor (12, 22), estando dispuestas las bandas de inductor (13, 23) del primero (11) y del segundo sensor decampo magnético (21) en una banda de sujeción (4) y orientadas de forma coaxial y con un dispositivo para laevaluación de simetría para las señales del primero (11) y del segundo sensor de campo magnético (21),caracterizada porque los inductores (12, 22) presentan respectivamente un arrollamiento, en particular unarrollamiento único, porque las bandas de inductor (13, 23) de cada sensor de campo magnético (11, 21) estánenvueltas por el arrollamiento del inductor (12, 22) correspondiente y porque los inductores (12, 22) están fijadosrespectivamente mediante las bandas de inductor (13, 23) en la banda de sujeción (4).

Sonda de magnetómetro diferencial

La invención se refiere a una sonda de magnetómetro diferencial con un primero y un segundo sensor de campo magnético, que están previstos uno a distancia del otro. Los sensores de campo magnético presentan respectivamente una banda de inductor y un inductor. Aquí, la banda de inductor del primer sensor de campo magnético y la banda de inductor del segundo sensor de campo magnético están dispuestas y fijadas en una banda de sujeción. Por la disposición en la banda de sujeción, las bandas de inductor están orientadas de forma coaxial. Además, la sonda de magnetómetro diferencial presenta un dispositivo para la evaluación de simetría para las señales del primero y del segundo sensor de campo magnético.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial, en el que una banda de sujeción queda sujetada en un dispositivo de sujeción amagnético sometiéndose las señales de un primer sensor de campo magnético y de un segundo sensor de campo magnético a una evaluación de simetría.

Para resolver tareas de detección típicas en la tierra o en aguas, se han impuesto sondas de magnetómetro diferencial, que se denominan también magnetómetros de saturación, a modo de un medidor diferencial de la intensidad de campo.

La base de una sonda de magnetómetro diferencial de este tipo está formada por dos inductores sensibles a campos magnéticos, que se denominan sensores de campo magnético. Éstos están dispuestos de forma coaxial con una distancia base predeterminada en un tubo de detección. Las sondas de magnetómetro se denominan también sondas diferenciales verticales. Con ellas pueden detectarse diferencias ferromagnéticas en el campo magnético terrestre. Gracias a estas interferencias es posible llegar a conclusiones respecto a objetos ferromagnéticos existentes.

Los dos sensores de campo magnético pueden estar conectados de forma diferencial en una disposición de detección genérica, de modo que las señales de los sensores de campo magnético que indican la intensidad de campo del campo electromagnético de la tierra se compensan mutuamente. Un objeto ferromagnético que se encuentra cerca del magnetómetro provoca una interferencia en el campo magnético terrestre, o el campo propio del objeto ferromagnético se sobrepone al campo terrestre. Por una aproximación de la sonda de magnetómetro al objeto ferromagnético, así como por la distancia en el espacio entre los dos sensores de campo magnético se genera una señal diferencial respecto al importe y la dirección que puede emitirse de forma óptica y acústica.

Las sondas de magnetómetro genéricas con muy sensibles. Deben resolver aproximadamente una 100.000ª parte de la intensidad total del campo terrestre. Gracias a ello son capaces de detectar intensidades de campo diferenciales del orden de los nanoteslas. Esto significa que los sensores de campo magnético deben trabajar con mucha precisión, para que se puedan determinar diferencias del orden de los nanoteslas entre las intensidades de campo medidas por dos sensores de campo magnético en la evaluación diferencial. Las sondas de magnetómetro diferencial pueden usarse, por lo tanto, para la detección de piezas ferromagnéticos que se encuentran a gran profundidad, como por ejemplo bombas. Un requisito esencial para conseguir una precisión de medición tan elevada es la llamada paralelización de los dos sensores de campo magnético.

Los sensores de campo magnético usados en sondas de magnetómetro diferencial genéricas están compuestos habitualmente por una banda de inductor y varias bobinas, que están dispuestas alrededor de la banda de inductor. La banda de inductor está hecha preferiblemente de un material magnético suave, que presenta una elevada permeabilidad magnética. Alrededor de esta banda de inductor están dispuestas las bobinas, estando previstas en la mayoría de los casos una bobina primaria y una secundaria. La banda de inductor es magnetizada por la bobina primaria mediante un campo magnético alterno hasta su saturación. Esto se llama también magnetización completa.

Debido a unos efectos de histéresis en las bandas de inductor se generan ondas armónicas, cuando actúa un campo magnético exterior, en el caso de una sonda de magnetómetro diferencial, el campo magnético terrestre, sobre los sensores de campo magnético. Estas ondas armónicas son analizadas con ayuda de la bobina secundaria. De este modo es posible obtener informaciones muy exactas acerca del campo magnético externo.

No obstante, son muy estrictos los requisitos respecto a la paralelización de las bandas de inductor. Por lo tanto, se introdujo la llamada técnica de bandas de sujeción. Esta está descrita, por ejemplo, en el documento DE 29 42 847. Aquí, las bandas de sujeción se fijan sobre o en un alambre amagnético. Este alambre propiamente dicho está sujetado. Gracias al uso de esta técnica de banda de sujeción pudo mejorarse la constancia de larga duración de las sondas de magnetómetro diferencial, puesto que pudo renunciarse a una paralelización mecánica costosa de la posición de las bandas de inductor.

Las sondas de magnetómetro diferencial basadas en esto usan sustancialmente dos transformadores de excitación cilíndricos, que están fijados de forma exactamente alineada con el soporte de la sonda, que puede estar realizado en forma de tubo o de bandeja. Los transformadores de excitación presentan respectivamente un orificio cilíndrico, por el que la banda de sujeción pasa sin contacto. En la banda de sujeción están fijadas bandas de sujeción, que están previstas en la zona de los orificios de los transformadores de excitación. El caso ideal es que no se produzca ningún contacto entre las bandas de inductor y los transformadores de excitación. Esto requiere una alta precisión en el posicionamiento de las bandas de inductor, puesto que un desajuste de la posición de la banda en el campo de excitación conduce a asimetrías eléctricas y, por lo tanto, a diferencias en los campo magnéticos detectadas erróneamente. A modo estándar, éstas no deberían presentarse en el magnetómetro diferencial, puesto que gracias a la presencia de diferencias de los campos magnéticos se reconocen los objetos a detectar.

Las sondas de magnetómetro diferencial genéricas de este tipo se conocen, por ejemplo, por los documentos DE 20 2005 009 419 U1 o US 3, 487, 459. En estas sondas se hacen grandes esfuerzos para conseguir una orientación paralela de las bandas de inductor y de las bobinas primarias y secundarias de los sensores de campo magnético, por lo que es necesaria una realización mecánica compleja.

Una mejora de los sensores de campo magnético ya se conoce por la patente europea 09 45 736 B1. Allí está descrito que es posible renunciar a bobinas secundarias y realizar los sensores de campo magnético sólo con una bobina, que puede usarse como bobina de excitación y al mismo tiempo como bobina sensora.

Por el documento DE 42 32 466 A1 se conoce una sonda de magnetómetro con dos inductores magnéticos, que están dispuestos sustancialmente de forma coaxial respecto a la carcasa de la sonda. Para conseguir una orientación paralela efectiva de los dos inductores, al menos un inductor está alojado de forma giratoria alrededor de un eje de giro dispuesto en la dirección transversal respecto al eje de la carcasa de la sonda.

En el documento DE 20 2005 020 193 U1 está descrito un generador de calibración, en el que se genera mediante bobinas de calibración un campo magnético definido en la zona directamente adyacente al sensor de campo magnético, que es medido por los sensores de campo magnético a calibrar fijados en el tubo sensor. Las bobinas de calibración están dispuestas en llamadas cabezas de ajuste, que pueden desplazarse respecto a los sensores de campo magnético fijados en el tubo sensor cilíndrico. De este modo puede generarse una densidad de flujo magnético definida para la calibración en los dos sensores de campo magnético, que puede compensarse con los campos magnéticos medidos mediante los sensores de campo magnético.

La invención tiene el objetivo de crear una sonda de magnetómetro diferencial, que presente una estructura sencilla y una elevada precisión de detección, así como un procedimiento de calibración para una sonda de magnetómetro diferencial de este tipo.

El objetivo se consigue según la invención mediante una sonda de magnetómetro diferencial con las características de la reivindicación 1 así como mediante un procedimiento par la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial con las características de la reivindicación 10.

En las reivindicaciones... [Seguir leyendo]

1. Sonda de magnetómetro diferencial, con un primero (11) y un segundo sensor de campo magnético (21) , que están previstos a distancia uno del otro y que presentan respectivamente una banda de inductor (13, 23) y un inductor (12, 22) , estando dispuestas las bandas de inductor (13, 23) del primero (11) y del segundo sensor de campo magnético (21) en una banda de sujeción (4) y orientadas de forma coaxial y con un dispositivo para la evaluación de simetría para las señales del primero (11) y del segundo sensor de campo magnético (21) , caracterizada porque los inductores (12, 22) presentan respectivamente un arrollamiento, en particular un arrollamiento único, porque las bandas de inductor (13, 23) de cada sensor de campo magnético (11, 21) están envueltas por el arrollamiento del inductor (12, 22) correspondiente y porque los inductores (12, 22) están fijados respectivamente mediante las bandas de inductor (13, 23) en la banda de sujeción (4) .

2. Sonda de magnetómetro diferencial según la reivindicación 1, caracterizada porque está prevista respectivamente una unión mecánica directa entre el inductor (12, 22) y la banda de inductor (13, 23) .

3. Sonda de magnetómetro diferencial según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo para la evaluación de simetría está realizado como dispositivo para la evaluación diferencial.

4. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el arrollamiento de los inductores (12, 22) presenta respectivamente dos conexiones (14, 15, 24, 25) , porque una conexión (14) de los arrollamientos del inductor (12) del primer sensor de campo magnético (11) está interconectada con una conexión (24) del arrollamiento del inductor (22) del segundo sensor de campo magnético (21) y porque el dispositivo para la evaluación de simetría de las señales de los sensores de campo magnético (11, 21) está conectado con la conexión (32) común de los arrollamientos y las otras dos conexiones (15, 25) de los arrollamientos para la evaluación de las señales.

5. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque está previsto un soporte de sonda (41) tubular, en particular un único soporte de sonda tubular, y porque en el soporte de sonda (41) tubular está fijada la banda de sujeción (4) .

6. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque está previsto un dispositivo para la paralelización magnética entre los dos sensores de campo magnético (11, 21) .

7. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el dispositivo para la paralelización magnética está realizado como dispositivo de calibración fina (51) y porque el dispositivo para la calibración fina (51) presenta una banda de inductor de calibración (52) .

8. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizada porque el dispositivo de calibración fina (51) está dispuesto de forma giratoria alrededor del eje longitudinal del soporte de sonda (41) en el soporte de sonda (41) y está previsto de forma desplazable en el soporte de sonda (41) .

9. Sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque la banda de inductor de calibración (52) está prevista en un ángulo respecto a la dirección longitudinal de la banda de sujeción (4) en el dispositivo de calibración fina (51) .

10. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial, en particular de una sonda de magnetómetro diferencial (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que se sujeta una banda de sujeción (4) en un dispositivo de sujeción amagnético, en el que las señales de un primer sensor de campo magnético (11) y de un segundo sensor de campo magnético (21) se someten a una evaluación de simetría, caracterizado porque los inductores (12, 22) de los sensores de campo magnético (11, 21) se desplazan en la zona de bandas de inductor (13, 23) correspondientes dispuestas en una banda de sujeción (4) en la dirección longitudinal y porque los inductores (12, 22) de los sensores de campo magnético (11, 21) se fijan en las bandas de inductor (13, 23) cuando la evaluación indica una simetría de las señales.

11. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial según la reivindicación 10, caracterizado porque se interconectan una conexión (14) de un arrollamiento del inductor (12) del primer sensor de campo magnético (11) y una conexión (24) de un arrollamiento del inductor (22) del segundo sensor de campo magnético (21) y porque se conectan las conexiones (32) interconectadas y respectivamente otra conexión (15, 25) de cada arrollamiento con la evaluación de simetría.

12. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la evaluación de simetría de las señales se realiza como evaluación diferencial.

13. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque para la evaluación de simetría de las señales se usa un puente de corriente alterna con indicación selectiva de fase.

14. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque para una calibración fina se usa un manguito de calibración (51) con una banda de inductor de calibración (52) , que se posiciona en la zona del soporte de sonda (41) de la sonda de magnetómetro diferencial, estando prevista la banda de inductor de calibración (52) en un ángulo respecto a la dirección longitudinal de la banda de sujeción (4) .

15. Procedimiento para la calibración de una sonda de magnetómetro diferencial según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque el manguito de calibración (51) se desplaza en el soporte de sonda (41) de la sonda de magnetómetro diferencial (1) y/o se gira respecto al eje longitudinal del soporte de sonda (41) hasta alcanzarse una simetría de las señales de los sensores de campo magnético (11, 21) .