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Title:
SYSTEM FOR THE CONTINUOUS MEASUREMENT OF TIME-VARIABLE ELECTRIC, MAGNETIC AND ELECTROMAGNETIC FIELDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/000944
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system for the continuous measurement of time-variable electric, magnetic and electromagnetic fields. The invention includes the methodology and platform necessary for the continuous measurement of time-variable electric, magnetic and electromagnetic fields, with the participation of one or more operators to carry out the measurement or test. Said system, method and platform are suitable for any test in which the sensor must move in a straight line and the field to be measured is not disturbed by interference from a human presence.

Inventors:
MASCARENAS PEREZ-INIGO CARLOS (ES)
Application Number:
ES2008/000350
Publication Date:
December 31, 2008
Filing Date:
May 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
UNIV CADIZ (ES)
MASCARENAS PEREZ-INIGO CARLOS (ES)
International Classes:
G01R29/08
Foreign References:
DE4342107A11995-06-14
US5923174A1999-07-13
US20010052779A12001-12-20
US5786680A1998-07-28
US20040183529A12004-09-23
JP2005045320A2005-02-17
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Claims:
REIVINDICACIONES

1.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, caracterizado porque las posibles perturbaciones sobre los campos magnéticos, eléctricos o electromagnéticos producidas por la presencia humana en las proximidades se evita colocando los elementos de medida, sobre una plataforma dotada de movimiento longitudinal, en ambos sentidos, gracias a la fuerza de tracción que puede ejercer a distancia la persona encargada de efectuar la medida, sobre uno de los extremos de cada uno de los dos cabos no metálicos que se ponen a su disposición, los cuales tras pasar por unas roldanas sujetas mediante unas líneas de enlace a puntos fijos colocados en los finales de carrera de la plataforma, se sujetan por su otro extremo a la plataforma.

2.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende: a) Una plataforma móvil, construida de material no metálico y dimensión variable, que sirve de soporte a los elementos necesarios para la realización de la medida, desplazable en ambos sentidos a lo largo de una línea recta, mediante la actuación de unos cabos fijados a la plataforma por ambos extremos, cada uno de los cuales se hacen pasar por una roldana. b) Dos cabos, también denominados líneas de remolque, de naturaleza no metálica, cada uno de los cuales se encuentran unido por uno de sus extremos a un extremo distinto de la plataforma móvil, se hacen pasar por las roldanas y su otro extremo queda disponible para que la persona encargada de la medición, mediante tracción a través de toda la línea de remolque, mueva la plataforma.

c) Dos roldanas sin elementos metálicos o con la menor presencia de los mismos, que hacen las veces de finales de carrera de la plataforma, ya que se encuentran unidas a sendos puntos fijos mediante líneas de enlace, a través de cada una de las cuales se hace pasar uno de los cables de la línea de remolque, que se encuentran unidos por un extremo a la plataforma y por el otro disponibles para que la persona encargada de la medición pueda realizar la fuerza de tracción necesaria que haga que la plataforma se desplace longitudinalmente. d) Dos líneas de enlace, una de cada roldana a un punto fijo, que sirva para posicionar éstas en un lugar adecuado para que al tirar de las líneas de remolque que pasan por ellas, la plataforma se mueva en línea recta. e) Unos elementos de medida, que se colocan sobre un soporte vertical de la plataforma, formando parte de estos elementos al menos un sensor de campos E, H ó EH y su repetidor óptico, pidiéndose dotar además de elementos adicionales que mejoren su operatividad. f) Un cable de fibra óptica de longitud adecuada, que trasmite los datos de los elementos de medida, colocados sobre la plataforma, hasta una matriz de multiplexación de datos, o hacia un ordenador personal.

3.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la plataforma cuenta con un elemento no metálico dispuesto de manera vertical que servirá de soporte del sensor de campos E, H o EH y/o su repetidor óptico mediante bridas de plástico, cinta engomada o un soporte específico para cada marca o modelo de sensor/repetidor a utilizar.

4.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para trasmitir la posición geográfica del sensor, se instala sobre la plataforma una canastilla de madera, plástico o material no metálico, donde se ubicará un receptor de navegación satelitaria GPS o GNSS.

5.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque para conseguir la perfecta alineación de la plataforma con los cables de remolque y la definición de la derrota a seguir, se dota al elemento longitudinal de la plataforma de un tintero, realizado por perforación o mediante una canastilla no metálica, para la ubicación de un compás magnético y la fijación de dos pínulas de madera o material plástico, dotadas de un hilo que las une y pasa por encima del centro de giro del compás magnético, con el fin de facilitar la medida del rumbo de la plataforma.

6.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para conseguir datos sobre la horizontalidad de la plataforma y, por lo tanto, de la verticalidad del sensor, se dota al elemento longitudinal de la plataforma de dos cimómetros semicirculares de burbuja, uno paralelo al eje longitudinal y el otro paralelo al eje transversal, ambos en el plano horizontal.

7.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicación 6, caracterizado porque los sensores de burbuja pueden ser sustituidos o complementados por un único indicador semiesférico o por transductores clinométricos o giroscópicos siempre y cuando no alteren la exactitud en la medida de los campos electromagnéticos.

8.- Sistema de medida en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, según reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para tomar simultáneamente las medidas de campos en varias frecuencias, esto es mediante distintos sensores, se puede utilizar un soporte en forma de "T" sobre el que se colocarán los diferentes sensores y una matriz de multiplexación de datos o varios medidores simultáneamente.

Description:

SISTEMA DE MEDIDA EN CONTINUO DE CAMPOS ELéCTRICOS, MAGNéTICOS Y ELECTROMAGNéTICOS VARIABLES EN EL TIEMPO.

SECTOR DE LA TéCNICA Mediciones de campos electromagnéticos, relacionados con la medida de influencia sobre o desde aparatos, componentes o interferencia de la presencia humana.

ESTADO DE LA TéCNICA

Los documentos relevantes, relativos al objeto de la búsqueda serían los siguientes:

DE 4342107. En esta invención se describe un dispositivo para el pósicionamiento de un sensor en el espacio, basado en una suspensión realizada en material no conductor, siendo el objetivo buscado evitar toda interferencia en la medición del sensor.

US 5923174. En esta invención se describe un dispositivo para la medida de la absorción de una radiación electromagnética sobre una superficie comprendiendo un transceptor electromagnético y unos mecanismos de pósicionamiento x-y-z.

US 2003/0122078. En esta invención se describe un dispositivo de medida móvil para grandes superficies y alto grado de precisión en la caracterización de campos radiantes contando para ello con una plataforma móvil. En esta invención se reconoce como medio de pósicionamiento el empleo de receptores GPS.

US 4929960. Esta invención se refiere a unos medios para la determinación de la posición esférica del pico de energía radiado, que como elemento cercano al objeto de nuestra invención cuenta entre otros, con un mástil (11) desplazable elevando por lo tanto las antenas colocadas sobre el mástil con el objeto de colocar dichas antenas sobre las regiones de posible radiación, colando para dicho pósicionamiento con un mecanismo de pósicionamiento en altura actuado por un motor.

JP 200008903. En esta invención se describe un dispositivo de medida de campos electromagnéticos, contando para ello con una plataforma de posicionamiento donde se dispone una placa de un circuito electrónico sobre el que realizar las mediciones, una antena de medición de las radiaciones emitidas por una de las caras de la placa del circuito, unos medios de conducción que permiten escanear a la antena sobre la cara de la placa del circuito.

US 6850851. Describe un equipo de medición de radiaciones radiadas por un equipo electrónico, contando entre otros elementos dicho dispositivo un sensor 23 dispuesto sobre un brazo móvil, contando por otro lado la parte fija del dispositivo con otra serie de sensores.

Como puede observarse en todos los documentos mencionados, se lleva cabo la medición de radiaciones, preferentemente electromagnéticas, mediante el empleo de un elemento móvil que se desplaza en las proximidades o en torno del equipo a medir.

Salvo en la patente US 5923174, en ningún caso se describe el empleo de una plataforma móvil, que se posiciona sobre la superficie a medir. Sin embargo en esta invención los medios de desplazamiento empleados no son iguales a los planteados en el escrito de petición de búsqueda.

Por otro lado, es de destacar que el empleo de medios receptores GPS, empleados para la medición de radiaciones, de manera que transmitan la posición del sensor en el momento de la medición es algo conocido como se muestra en la patente US 2003/0122078, también reconociéndose el empleo de señales ópticas, aunque no transmitidas mediante un cable de fibra óptica.

EXPLICACIóN DE LA INVENCIóN

El objeto de la invención consiste en un dispositivo para la medición en continuo de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo, en el que para la realización de la medición, es necesaria la participación de uno o más investigadores, que se encargan de maniobrar el desplazamiento del dispositivo de medición empleado. Siendo de especial utilidad en aquellos casos en que el sensor deba desplazarse en línea recta sin sufrir interferencia alguna de la presencia humana.

El problema técnico que el objeto de la búsqueda pretende resolver es lograr un dispositivo de medición no afectado en los valores obtenidos por la proximidad de la presencia humana. Para lograr el fin expuesto se ha desarrollado una plataforma móvil desplazable en ambos sentidos a lo largo de una linea recta. Para ello cuenta con unas roldanas sujetas en unos puntos fijos por los que se hacen pasar unos cabos, mediante los cuales se produce la tracción de la plataforma en uno u otro sentido.

La plataforma móvil será de material no metálico de dimensión longitudinal variable, que cuenta con unos medios para el giro y soporte de unas ruedas. Las ruedas presentarán unas características constructivas que evitarán que las mismas se salgan de sus ejes.

La plataforma en su centro geométrico contará con un elemento no metálico dispuesto de manera vertical que sirve de soporte al sensor de campos, E, H ó EH y/o su repetidor óptico mediante bridas de plástico, cinta engomada.

La medida obtenida por el sensor de campos, E, H, EH se transmite hacia el medidor mediante un cable de fibra óptica de dimensión adecuada para el experimento, por otro lado, con objeto de transmitir la posición geográfica del sensor, se dispone un soporte donde ubicar un receptor de navegación satelitaria GPS ó GNSS

transmitiéndose los datos por fibra óptica hacia una matriz de multiplexación de datos o hacia un ordenador personal.

También y con objeto de conseguir una perfecta alineación de la plataforma se dota a la plataforma de un compás magnético.

Finalmente para conseguir datos sobre la horizontalidad de la plataforma se la dota de dos cimómetros circulares de burbuja uno paralelo al eje longitudinal y otro al transversal.

Otra variante constructiva sería dotar a la plataforma de un soporte en forma de "T" en el caso de que se quieran tomar simultáneamente las medidas de campos en varias frecuencias.

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

Figura 1. Disposición general del sistema. En ella se distinguen:

0,- Investigadores.

1.- Punto fijo de anclaje del sistema. 2.- Líneas de enlace del punto fijo a las roldanas.

3,- Roldanas.

4.- Línea de remolque.

5.- Plataforma.

6.- Fibra óptica.

Figura 2.1. Plataforma móvil sin elementos de medida. Vista en Perfil.

Figura 2.2. Plataforma móvil sin elementos de medida. Vista en Alzado.

Figura 2.3. Plataforma móvil sin elementos de medida. Vista en Planta.

Figura 3.1. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor instalado por gravedad con su tubo de transmisión de datos en el interior del soporte o canastilla. Vista en perfil. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 3.2. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor instalado por gravedad con su tubo de transmisión de datos en el interior del soporte o canastilla. Vista en alzado. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 3.3. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor instalado por gravedad con su tubo de transmisión de datos en el interior del soporte o canastilla. Vista en planta. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 4.1. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor ubicado en el interior del soporte o canastilla. Vista en perfil. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 4.2. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor ubicado en el interior del soporte o canastilla. Vista en alzado. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 4.3. Plataforma móvil con el repetidor óptico del sensor ubicado en el interior del soporte o canastilla. Vista en planta. En ella se distinguen: 4.- Línea de remolque.

6.- Fibra óptica. 7.- Sensor E, H, EH. 8.- Repetidor óptico. 9.- Receptor GPS/GNSS. 10.- Compás Magnético.

Figura 5. Compás magnético, pínulas e hilo de lectura.

Figura 6. Cimómetro horizontal y cimómetro vertical.

Figura 7.1. Modificación en forma de "T" para la medida simultánea con dos sensores. Vista en perfil.

Figura 7.2. Modificación en forma de "T" para la medida simultánea con dos sensores. Vista en alzado.

Figura 7.3. Modificación en forma de "T" para la medida simultánea con dos sensores. Vista en planta.

MODO DE REALIZACIóN DE LA INVENCIóN

Por lo expuesto, el objeto de la búsqueda básicamente consiste en una plataforma móvil, desplazable en ambos sentidos a lo largo de una línea recta, mediante la actuación de unos cables fijados a la plataforma por ambos extremos. Sobre la plataforma se dispone un soporte de un sensor de campos E, H ó EH, su repetidor óptico. Como medios adicionales que mejoran su operatividad se encontraría, un receptor GPS, una conexión mediante cable de fibra óptica, un compás magnético para alineación, y dos cimómetros de burbuja.

La invención que aquí se presenta trata de la metodología y plataforma necesaria para la medición, en continuo, de campos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos variables en el tiempo con la utilización de uno o más investigadores para la realización de la medida o ensayo.

Este sistema, método y plataforma son aplicables a cualquier otro ensayo en el que el sensor deba desplazarse en línea recta y no ser perturbado el campo a medir por interferencia de la presencia humana.

El sistema consta de una plataforma móvil que se describirá posteriormente, dos roldanas sin elementos metálicos o con la menos presencia de los mismos y una línea o cabo de remolque de naturaleza no metálica y longitud prevista para el ensayo a realizar.

Con el fin de posicionar a las roldanas en el lugar adecuado para el experimento, se las dota de Líneas de Enlace para su amarre a uno o varios puntos fijos, según las condiciones del entorno en el que se desarrolle el experimento (Figura 1).

Utilizando la fuerza de tracción aplicada por uno de los investigadores a la línea de remolque requerida, se produce una fuerza longitudinal a través de toda la línea de remolque, motivada por la tensión de las fibras, que puede ser encauzada a través de las roldanas que se han fijado a elementos no móviles mediante pequeñas líneas de enlace.

La línea de remolque sobre la que se ejerce la tracción, producirá el movimiento de la plataforma en línea recta sin presencia humana en las proximidades, por lo que no se perturbarán los campos magnéticos, eléctricos o electromagnéticos presentes en la zona.

Mediante la otra línea de remolque se permite el retroceso de la plataforma, jalando de ella, con el fin de repetir una medida dudosa o realizar el ensayo en sentido inverso, al mismo tiempo que se puede dar tensión a ambas líneas de remolque para centrar la plataforma en su recorrido en el caso de que se haya salido del rumbo o derrota elegidos.

Para saber la distancia recorrida por la plataforma durante los experimentos, se puede grabar la distancia, por segmentos de 50 cms u otra medida cualquiera, en las líneas de remolque, bien mediante guarismos o mediante un código apropiado de colores o marcas.

La Plataforma móvil consiste en un elemento central plano no metálico de dimensión longitudinal variable, pero que para un uso normal será aproximadamente de 100 cm, 20 cm de anchura y 16 mm de grosor, al cual se fijan, mediante dos tornillos de teflón o similares no metálicos de 20 mm de diámetro y 60 de longitud, con sus tuercas y arandelas apropiadas, otros dos elementos planos no metálicos, o crucetas, de dimensión longitudinal aproximada 50 cm, 20 cm de anchura y 19 mm de grosor. A estas crucetas se le fija en cada extremo y con su eje centrado en el eje central de la cruceta, un eje de madera, teflón o cualquier elemento no metálico que hace de eje de giro de las ruedas que permiten el movimiento de la plataforma.

Las ruedas, por ejemplo de plástico, tendrán un diámetro que permita el paso sin problemas o colisiones del punto más bajo de la plataforma por el piso o suelo del recinto a medir, en general debería usarse un diámetro de rueda mínimo de 20 cm.

Para evitar que las ruedas se salgan de su eje, se utilizará un dispositivo atornillado en el mismo y cuya naturaleza no sea metálica, pudiéndose utilizar también otro tipo de elementos no metálicos con el mismo fin, como espigas pasantes y similares.

En los extremos del elemento central longitudinal, y alineados en el eje longitudinal, se realizan dos perforaciones que permitan introducir una línea o cabo no metálico que permita el remolque de la Plataforma en uno u otro sentido. Estas perforaciones serán pasantes y podrán tener diámetro variable, desde el necesario para introducir el chicote del cabo de remolque como el necesario para poder introducir la mano de los investigadores con fines de transporte del sistema (Figura 2).

En el centro de gravedad de la plataforma y sus ruedas, que debe coincidir con el punto medio del elemento central longitudinal, tanto en el eje longitudinal como transversal, se realizará una perforación de 30 mm, aproximadamente, que permitirá el paso (o fijación mediante tintero o similar) de un tubo de madera o elemento no metálico vertical de longitud L y que servirá de soporte del sensor de campos E, H o EH y/o su repetidor óptico mediante bridas de plástico, cinta engomada o un soporte específico para cada marca o modelo de sensor/repetidor a utilizar (Figura 3).

En el caso de utilizar un soporte específico se puede usar una canastilla o un tubo de plástico de diámetro interior adecuado, inferior que el diámetro del sensor en el caso de que la canastilla soporte al sensor por gravedad (figura 3) y 5 mm superior al del repetidor óptico en el caso de que la canastilla soporte al sensor y al repetidor (figura 4).

Los datos del sensor de campos E, H o EH se transmiten hacia el medidor mediante un cable de fibra óptica de dimensión adecuada para el experimento, debiendo salir por la perforación de atrás de la plataforma.

Además del dato medido se transmite la posición geográfica del sensor, ya que en el elemento longitudinal de la plataforma se instala una canastilla de madera, plástico o material no metálico donde se ubicará un receptor de navegación satelitaria GPS o GNSS y se transmiten sus datos por fibra óptica hacia una matriz de multiplexación de datos o hacia un ordenador personal (Figura 4).

Con el fin de conseguir la perfecta alineación de la plataforma con los cables de remolque y la definición de la derrota a seguir, se dota al elemento longitudinal de un tintero, realizado por perforación o mediante una canastilla no metálica, para la ubicación de un compás magnético y la fijación de dos pínulas de madera o material plástico (ver figura 5) , dotadas de un hilo que las une y pasa por encima del centro

de giro del compás magnético, con el fin de facilitar la medida del rumbo de la plataforma.

Con el fin de conseguir datos sobre la horizontalidad de la plataforma, se dota al elemento longitudinal de dos clinómetros semicirculares de burbuja (ver figura 6), uno paralelo al eje longitudinal y el otro paralelo al eje transversal, ambos en el plano horizontal. La posición de la burbuja sobre una escala graduada a propósito proporcionará datos sobre la horizontalidad de la plataforma y, por lo tanto, de la verticalidad del sensor.

Ambos sensores de burbuja pueden ser sustituidos o complementados por un único indicador semiesférico o por transductores clinométricos o giroscópicos siempre y cuando no alteren la exactitud en la medida de los campos electromagnéticos.

En el caso de que se quieran tomar simultáneamente las medidas de campos en varias frecuencias, esto es mediante distintos sensores se puede utilizar un soporte en forma de "T" (ver figura 7) y una matriz de multiplexación de datos o varios medidores simultáneamente.

En este caso, se utilizarían dos canastillas o tubos no metálicos en los extremos del elemento horizontal de la "T" dispuestas en vertical y a una distancia no superior a la de los elementos transversales o crucetas. Dicho elemento horizontal dispone de otra canastilla central, pero invertida 180° con respecto a las de sus extremidades, que se utiliza para insertar en ella el tubo vertical de la plataforma y servir de tope.