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5.3.2. Messprinzip der magnetischen Detektion

In einem ferrometallischen Kampfmittel (Objekt) wird durch das Erdfeld sowie durch extraterrestrische und anthropogene Einflüsse ein magnetisches Feld induziert (induzierte Magnetisierung), welches mit zunehmender Entfernung vom Objekt schnell abnimmt. Entsprechend der magnetischen Vorprägung kann das Objekt zusätzlich über eine remanente Magnetisierung verfügen, deren Feld ebenfalls mit zunehmender Entfernung schnell abnimmt. Die Felder von induzierter und remanenter Magnetisierung addieren sich vektoriell.

Die das Feld induzierenden Ursachen sind nicht konstant, sondern je nach Art kurz- oder langzeitig veränderlich. Diese veränderlichen und ansonsten nicht bestimmbaren Ursachen und Wirkungen (Feldvarianz) sind durch geeignete Verfahren zu eliminieren. Das Messproblem ist auf die einzige Ursache des dann als konstant anzusehenden Erdfelds zu reduzieren. Zur Lösung dieser Eliminationsaufgabe stehen folgende Verfahren zur Verfügung:

• Die Messung wird aus der Bewegung heraus mit zwei Magnetometern durchgeführt, welche in einem bestimmten Abstand übereinander angeordnet sind. Vom Messwert des absolut messenden unteren Magnetometers ist der Messwert gleicher Zeit des absolut messenden oberen Magnetometers subtrahiert. Diese Messanordnung der Differenzmessung wird Totalfeld-Gradiometer genannt.
• Die Messung wird aus der Bewegung heraus mit einem einzelnen Magnetometer durchgeführt; die Messdaten werden mit der zugehörigen Zeit gespeichert. Mit einem weiteren in bestimmter Entfernung aufgestellten Magnetometer wird die dortige magnetische Flussdichte als zeitliche Feldvarianz gemessen; die Messdaten werden mit der zugehörigen Zeit gespeichert. Im Nachgang (postprocessing) wird mit mathematischen Verfahren in vergleichender Betrachtung beider Messdaten die Feldvarianz von den Messdaten des bewegt messenden Magnetometers subtrahiert.
• Die Messung wird aus der Bewegung heraus mit zwei Magnetometern durchgeführt, welche in einem bestimmten Abstand übereinander angeordnet sind. Diese Magnetometer messen den Differenzbetrag der magnetischen Flussdichte auf einer exakten Sensorachse mit einem gerätespezifischen Basisabstand zwischen den Magnetometern. Diese Messanordnung der vektoriellen Differenzmessung wird Fluxgate-Gradiometer genannt.

Angesichts der Anforderung an Magnetometer beim Feldeinsatz einerseits und des apparativen als auch verfahrenstechnischen Aufwandes andererseits, kommen derzeit bei der Kampfmittelbeseitigung nur Gradiometer zum Einsatz.

Angesichts der Anforderung an Gradiometer beim Feldeinsatz einerseits und des Angebots geeigneter Geräte am Markt andererseits, werden in der Regel Fluxgate-Gradiometer verwendet.

5.3.3. Messdatenverortung

Alle Werte der am Messpunkt gemessenen magnetischen Flussdichte sind durch das Messgerät Magnetometer selbst oder den unmittelbar angeschlossenen Datenspeicher mit den Koordinaten des Messpunkts manipulationsfrei zu verknüpfen und unmittelbar und ohne Zeitverzug im Datenspeicher abzuspeichern. Diesem Datensatz sind auch die Bezugskoordinaten für die eindeutige Zuordnung von Lage und Ausrichtung des Detektionsfeldes oder des Bohrrasters im Raum zuzuschreiben, damit die Verknüpfung der im örtlichen Koordinatensystem des Messvorgangs ermittelten Messdaten mit den absoluten Koordinaten des Raums hergestellt werden kann.

Für die Verortung der Messdaten entlang der Bewegungsrichtung des Messmittels stehen unterschiedliche Verfahren und technische Hilfsmittel zur Verfügung:

• Beginn und Ende der Messspur werden dem Messmittel durch Schaltung des Bedieners oder durch eine im Gelände liegende Vorrichtung als Impuls mitgeteilt. Die Messdaten werden hilfsweise mit dem relativen Zeitelement einer inneren Uhr verknüpft. Nach Beendigung der Messspur wird die Länge der Messspur dem Gerät durch Eingabe mitgeteilt; das Gerät errechnet aus der Gesamtzeit und der Gesamtlänge Weginkremente, welche das Gerät den zugehörigen Messdaten selbständig zuweist und abspeichert. Die zweite Koordinate wird durch Zuweisung der Koordinate der Bewegungslinie zugeordnet. Gegebenenfalls wird eine dritte Koordinate über das Bohrlochraster zugeordnet.
• Entlang der Bewegungslinie werden Wegmessmarken ausgelegt, welche das Messgerät oder ein adaptierter Sensor erkennt. Durch unmittelbare oder mittelbare Eingabe des Messmarkenabstands errechnet das Gerät aus dem Zeitinkrement zwischen den Messmarken die den Messwerten zuzuordnende Koordinate. Die zweite Koordinate wird durch Zuweisung der Koordinate der Bewegungslinie zugeordnet. Gegebenenfalls wird eine dritte Koordinate über das Bohrlochraster zugeordnet.
• Durch Abspulen eines Fadens ab Überschreiten einer im Gelände festgelegten Null-Linie gibt ein Tachogenerator Weginkremente aus, welche das Gerät den Messwerten zuordnet. Die zweite Koordinate wird durch Zuweisung der Koordinate der Bewegungslinie zugeordnet. Gegebenenfalls wird eine dritte Koordinate über das Bohrlochraster zugeordnet.
• Die auf die Mittelsenkrechte des Messmittels bezogenen Koordinaten werden von einem DGPS-Navigator bereitgestellt und zeitgleich vom Gerät den Messdaten zugeordnet und abgespeichert.
• Die auf die Mittelsenkrechte des Messmittels bezogenen Koordinaten werden von einem Tachymeter-Navigator bereitgestellt und zeitgleich vom Gerät den Messdaten zugeordnet und abgespeichert.
• Weitere Verfahren der Messdatenverortung sind möglich. Der Auftragnehmer erbringt den technischen Nachweis.

5.3.4. Koordinatensystem

In der Kampfmittelbeseitigung wird grundsätzlich das folgende rechtwinklig-kartesische Koordinatensystem verwendet, welches der "Drei-Finger-Regel der rechten Hand" folgt:

• Die NORD-Achse (1) zeigt nach geographisch NORD.
• Die OST-Achse (2) zeigt nach geographisch OST.
• Die 3-Achse (Tiefe) steht senkrecht auf der (1)-(2)-Ebene und zeigt ungefähr in Richtung der Fallbeschleunigung zur Erdmitte.

Abbildung 2: Koordinatensystem

Das Erdfeld hat die Feldstärke T (Totalfeld), bestehend aus der vertikalen (TV) und der horizontalen (TH) Komponente. Die horizontale Komponente kann in die beiden Komponenten TNG und TOG zerlegt werden.