DE3008541A1

DE3008541A1 - Anordnung zum zuenden einer mine, insbesondere panzermine

Info

Publication number: DE3008541A1
Application number: DE19803008541
Authority: DE
Inventors: Erich 8500 Nürnberg Gerum
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-09-10
Also published as: DE3008541C2; FR2477696A1; FR2477696B1

Description

P 567
Hn/Ra

DIEHL GMBH & CO., D-8500 Nürnberg

Anordnung zum Zünden einer Mine, insbesondere Panzermine.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zünden einer mit Eigenstromversorgung versehenen Landmine, insbesondere Panzermine, in welcher die von einem Panzerfahrzeug ausgehenden Magnetfelder bzw. die von diesem hervorgerufenen Verschiebungen des Erdmagnetfeldes mittels einer Sonde erfaßt werden und über eine elektronische Schaltung das Zünden der Mine bewirken, wobei die Sonde im wesentlichen aus zwei Gruppen sich jeweils paarweise auf einer gemeinsamen Trägerplatte gegenüberliegenden Stahlbolzen oder dgl. besteht.

Zur Gewährleistung einer angemessenen Verteidigung sind Landminen eines von mehreren adäquaten Mitteln. Derartige Minen dienen unterschiedlichen taktischen, insbesondere gefechtstaktischen Erfordernissen. Eines dieser Erfordernisse ist die Bekämpfung gepanzerter Ketten- bzw. Radfahrzeuge.

Üblicherweise sind Landminen, insbesondere Panzerminen, mit Schlagbolzenzündern ausgerüstet, welche beim Überfahren durch den Druck des Fahrzeuges ausgelöst werden. Das Auslösen setzt eine vorgespannte Schlagbolzenfeder voraus. Diese wird mittels einer ausrastbaren Sperre in der Sperrstellung festgehalten.

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Schlagbolzenzünder mit vorgespannten Schlagbolzenfedern haben sich als Minenzünder als relativ ungeeignet erwiesen, weil es einerseits bei Bruch der den Schlagbolzen haltenden Sperren zu Unfällen kommen kann und andererseits, etwa bei längerer Lagerung unter feldmäßigen Bedingungen, derartige Zünder infolge Korrosion oder gar Bruch der vorgespannten Schlagbolzenfeder funktions- und damit gebrauchsunfähig werden können.

Bekannt sind desweiteren auch elektromagnetisch wirkende Zünder. Diese bestehen aus einem geschlossenen Magnetkreis mit einer im Kraftfeld dieses Kreises liegenden- Zündspule. Entweder beim Aufbau oder aber beim Zusammenbruch des Kraftfeldes schneiden dessen Kraftlinien die Windungen der Zündspule. Hierdurch wird in dieser eine Zündspannung induziert, über entsprechend ausgebildete Leitungen fließt der Zündstrom durch eine elektrische Zündpille oder dgl., welche dann ihrerseits eine Sprengkapsel initiiert. Die Sprengkapsel wirkt dabei unmittelbar oder aber im Bedarfsfalle auch über eine Übertragungsladung auf einen Sprengsatz und bringt diesen zur Entzündung.

Derartige elektromagnetische Zünder weisen in der Regel einen Permanentmagneten auf, dessen Pole mit je einem Polschuh in Verbindung stehen; die Polschuhe sind dabei über ein Joch derart miteinander verbunden, daß ein geschlossener Magnetkreis gewährleistet ist. In diesem befindet sich eine unter Kraftwirkung, etwa bei der überfahrt eines Panzerfahrzeuges, unwirksam werdende Brücke.

Wenngleich h derartige elektromagnetische Zünder unter bes uimmten gefechtstaktischen Gegebenheiten bewährt haben mögen, ist jedoch ihre Sensibilität wie auch ihre

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in der Anwendung liegende Flexibilität unter heutigen Verhältnissen zu gering.

Ähnlich verhält es sich auch bei bekannten Sonden, so etwa bei sogenannten Förster-Sonden. Diese sind zur Anwendung in Panzerminen an sich wenig geeignet, weil sowohl deren Stromverbrauch als auch deren Kosten unangemessen hoch sind. Problematisch ist ferner auch die bauliche Größe dieser Sonden, welche eine Installation in Panzerminen aufgrund des in diesen zur Verfügung stehenden geringen Bauraumes praktisch von selbst ausschließen. Auch aus Gründen notwendiger Anpassung, etwa unter dem Gesichtspunkt des Jeweils gegebenen Erdfeldes, muß für den hier angestrebten Zweck die Anwendung bekannter Sonden außer Betracht bleiben. So etwa, wenn eine geschwindigkeitsunabhängige Erfassung einer Panzersignatur zumindest erwünscht ist.

Trotz der insoweit bekannten Nachteile von Feldplatten, beispielsweise durch die nichtlineare Abhängigkeit ihres Widerstandes vom magnetischen Feld sowie durch ihre relativ starke Temperaturabhängigkeit, bietet sich dennoch deren Anwendung unter bestimmten Voraussetzungen für einen Fall wie den hier gegebenen an, weil mit derartigen Feldplatten-Anordnungen bzw. -Ausbildungen relativ kleinvolumige Schaltungsaufbauten realisierbar sind. Analoge Kriterien gelten zudem auch hinsichtlich der relativ niedrigen Kosten.

Aus allgemeiner elektrotechnischer Sicht ist es schließlich auch bekannt, beispielsweise zwei Feldplatten oder aber eine Differentialfeldplatte in einer elektronischen Schaltung anzuordnen. Hieraus ergibt sich aufgrund der bekannten Beziehung ^FP , daß

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in einer solchen Schaltung bei gegebenem Feldplattentyp ein relativ hoher Strom fließen muß, damit brauchbare Empfindlichkeitswerte erreicht werden. Auch dieser Umstand schließt an sich eine Anwendung derartiger Schaltungen in Panzerminen-Zündsystemen aus, wenn und soweit diese mit Ei^genstromversorgung arbeiten.

Angesicht der den bekannten, auf elektromagnetischer Basis arbeitenden Zündern von Panzerminen im allge seinen anhaftenden Mängeln, Nachteilen und Grenzen hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, unter Fortentwicklung dieses elektromagnetischen Prinzips ein zur Anwendung in Panzerminen geeignetes, hoch sensitives Zündsystem zu schaffen. Zugleich soll auch die mit der ersten Aufgabe in Kausalzusammenhang stehende weitere (Teil-) Aufgabe gelöst werden, unter Anwendung relativ einfacher Mittel bei möglichst niedrigem Strom eine wünschenswert hohe Magnetfeld-Empfindlichkeit zu schaffen und zu gewährleisten. Darüber hinaus soll eine derartige Schaltungsanordnung unter dem Gesichtspunkt der Massenfertigung relativ billig sein.

Die vorliegende Erfindung geht, trotz der diesen bekannten Schaltungen vorgegebenen konzeptionellen Gren zen, von einem solchen Schaltungsprinzip aus, weil, wie im einzelnen noch zu zeigen sein wird, infolge Einführung einer besonderen Impulstastung eine wesentliche Reduzierung des Feldplattenstromes zu erzielen ist. Hierdurch wiederum läßt sich erreichen, daß der Feldplattenstrom im Verhältnis zum GesamtStromverbrauch einer besonderen Auswerteschaltung nicht mehr ins Gewicht fällt und dabei dennoch eine relativ hohe Empfindlichkeit aufweist.

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Nach der vorliegenden Erfindung wird diese im Vorstehenden definierte Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens einer Bolzenhälfte, welche über eine Feldplatte mit ihrem korrespondierend ausgebildeten Gegenstück verbunden ist, ein hinsichtlich seiner Vormagnetisierung einstell- und/oder steuerbarer Magnet zugeordnet ist, und daß der Stromfluß durch die solcherart gebildete Sonde impulsweise erfolgt.

Zwei Varianten zu diesem Lösungsvorschlag lassen sich den weiteren Ansprüchen ebenso entnehmen wie auch vorteilhafte Ausgestaltungsweisen.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe von Vorteilen einher:

Abgesehen davon, daß der Aufbau der Anordnung gleichermaßen relativ einfach und kostengünstig ist, ist diese Anordnung infolge ihrer hohen Sensivität gerade zum Zünden von Landminen, insbesondere Panzerminen, hervorragend geeignet.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und mehrerer Lösungs-Varianten dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Sonde in Gestalt einer Trägerplatte mit je zwei paarweise angeordneten Stahlbolzen,

Fig. 2 eine Variante des Aufbaues nach Fig. 1 mit zwei zueinai
Stahlbolzen

zwei zueinander um 90° versetzt angeordneten

Fig. 3 eine weitere Variante des Aufbaues nach Fig. 1 mit Mitteln zur regelbaren Vormagnetisierung eines Magneten,

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Fig. 4 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie I - I, und schließlich

Fig. 5 ein Schaltbild der Gesamt-Anordnung.

Der prinzipielle Aufbau einer in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichneten Sonde ist in Fig. 1 dargestellt: Auf einer Trägerplatte 2 sind im wesentlichen zwei Gruppen sich je weils paarweise gegenüberliegender Stahlbolzen 3t 3a; 4, 4a angeordnet. Diese verjüngen sich konisch in Richtung ihrer jeweiligen axialen Berührungspunkte. Zwischen zwei zueinander koaxialen Bolzenhälften, etwa 3 und 4, ist ein Magnet 5 angeordnet. In Fig. 2 ist die aus den Bolzenhälften 3, 3a und 4, 4a sowie aus den Feldplatten 7, 7a gebildete Sonde 1 unter Einschluß eines Magneten 5 um 90° zueinander versetzt auf der Trägerplatte 2 angeordnet. Nach der Variante gemäß Fig. 3 ist der Magnet 5 beispielsweise mittels Bimetall-Streifen oder dgl. 6 einstell- und/oder steuerbar.

Die Verbindung von jeweils einem Paar Stahlbolzen 3_f 3a; 4, 4a im Bereich ihrer Konizität erfolgt nach Fig. 4 !■ wesentlichen dadurch, daß eine Feldplatte 7, 7a vertikal zwischen die Stahlbolzen 3» 3a; 4, 4a eingelegt und sodann mittels Kunststoff oder dgl. θ vergossen wird. Zua Auffüllen des Kunststoffes im Anschluß an die jeweilige Feldplatte 7 können zusätzlich noch Einlagescheiben 9 angeordnet werden.

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Die Trägerplatte 2 besteht aus einem metallischen, jedoch unmagnetischen Werkstoff, dessen Ausdehnungs-Koeffizient etwa dem der stählernen Kollektorbolzen 3, 3a; 4, 4a entspricht, mindestens aber angenähert entsprechen sollte.

Notwendigenfalles, etwa zum Zwecke einfacher Befestigung, können die Bolzen 3» 3a; 4, 4a auch in - nicht dargestellte - Pufferhülsen aus Leichtmetall, etwa Aluminium oder dgl., eingesetzt und mit diesen elastisch verklebt werden. In diesem Falle besteht die Trägerplatte 2 zweckmäßigerweise aus Kunststoff.

Die Befestigung der Bolzen 3, 3a; 4, 4a auf der Trägerplatte 2 kann auch derart erfolgen, daß diese allseitig in Kunststoff eingebettet werden, wobei zwischen Bolzen und Einbettung in Axialrichtung ein gewisses Spiel besteht und der hierdurch erforderliche Längenausgleich mittels einer jedem Bolzen zugeordneten federnden Einlage (nicht dargestellt) erfolgt.

Die Schaltung nach Fig. 5 besteht im wesentlichen aus einem Analogteil A und einem digitalen Steuerteil S.

Die Feldplattentastung erfolgt mittels eines Transistors T 1, welcher als Schalter arbeitet. Synchron mit der Feldplattentastung schaltet der Analogschalter A 1 den Punkt Y für eine bestimmte Zeit, beispielsweise alle 2,1 ms für 5 )is, an den Kondensator C 1. Der Verstärkungsgrad des OP 1 ist so abgestimmt, daß mit gegebener Empfindlichkeit der Feldplatten 7, 7a am Ausgang I eine feldproportionale Spannungsänderung, z. B. 1 mV/m0e, ansteht. Das Tastsignal ist am Ausgang I nicht mehr vorhanden; ohne besondere Maßnahmen ist das am Ausgang I anstehende Signal nicht brauchbar, da die möglichen

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Offseteffekte einschließlfah Erdfeld zu Spannungsverschiebungen führen. Diese wiederum liegen um mehrere Potenzen über dem Nutzsignal. Allein die Erdfeldkomponente, welche in hiesigen geografischen Breiten etwa 35 -j beträgt, kann j zu 450 mV erzeugen.

35 -j beträgt, kann am Ausgang I eine Verschiebung bie

Zur Abhilfe ist ein periodisch gesteuerter Ladungeverstärker (OP 2/A 2) angeordnet. Hierdurch ist ge- währleistet, daß zum einen das Erdfeld nach dem Verlegen der Mine spätestens nach der gewählten Übernahmeperiode kompensiert ist; zum anderen werden auch alle Offsetverschiebungen, Langzeitänderungen, Temperaturschwankungen oder dgl. kompensiert, welche bis zum

Ausgang I auftreten können.

Die Strecke Ausgang I - A2 - 0P2 - Ausgang II hat einen Verstärkungsfaktor, welcher bei 1 liegt, über den Widerstand R 3 wird der Grundoffset eingestellt. Für den Kondensator C 2 bietet sich vorzugsweise eine Folienausführung an.

In bestimmter zeitlicher Folge, etwa alle 134 s, wird am Ausgang II das Potential innerhalb bestimmter Zeit, etwa 25 ms, vom Ausgang I übernommen. Der Ausgang I und II bilden dabei einen Differenzausgang. Die Übernahmeperiode läßt sich im Bedarfsfall ohne Schwierigkeiten auch verlängern; wenn erforderlich auf eine Größenordnung bis zu 5 Min. Die Ladungskonstanz des Kondensators C 2 ist primär vom Leckstrom des Analogschalters A 2 abhängig.

In ungünstigstem Falle, etwa bei kleiner Panzergeschwindigkeit, kann der Übernahmeimpuls (25 ms) erst kurz vor der Zielerkennung auftreten. Bei einer beispiels-

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weisen Geschwindigkeit von 5 km/h, einer Panzerlänge von 7 m und einer Ubernahmeperiode von 15Os ergibt sich eine statistische Fehlerrate von

Fst - ? j?99 ' T^ - τ k ^rsT·· - 5 ööo - 15ö ~ ^'

Der Steuerteil S ist in C-MOS aufgebaut. Er besteht im wesentlichen aus einem Taktgeber 10, welcher direkt

•jQ das Monoflop 11 ansteuert. Die ausgangsseitigen Impulse, z. B. 5 us, steuern den Analogschalter A 1 und den Transistor T 1. Der sechzehnstufige Teiler 12, welcher mit dem Taktgeber 10 in einem IC vereinigt ist, erhöht die Taktperiode um den Faktor 65 536. Der Teilerausgang 12a steuert das Monoflop 13» welches den Ladungsverstärker OP 2 in bestimmter Zeitfolge, z. B. alle 13^ see. für 25 ms, über den Ausgang A II an den Ausgang I legt. Der Kondensator C 2 wird innerhalb der Schießzeit, z. B·. 25 ms über den Widerstand R 2 rampenförmig auf- bzw. umgeladen. Der Kondensator C 3 verhindert Spannungseinbrüche, welche sonst infolge der höhen Spitzenstrombelastung, besonders in der letzten Entladephase der Batterie, aufzutreten pflegen.

Bei gegebenen Voraussetzungen kann anstelle der insoweit beschriebenen Sonde ebenso auch eine an sich bekannte Hallsonde benutzt werden.

Bei einer mehrachsigen Anordnung der Sonde 1 entsprechend Fig. 2 lassen sich ohne weiteres auch unterschiedliche MagBtfeld-Richtungen erfassen.

Durch Mischung der beiden Signal-Komponenten, welche sich bei einer Schaltungs-Konfiguration nach Fig. 5 automatisch ergibt, ist eine Erweiterung oder Ergänzung der Schaltung entbehrlich.

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Sollen die einzelnen Signal-Komponenten in einer Anordnung nach Fig. 2 voneinander unabhängig ausgewertet
werden, so wird beispielsweise einer der beiden feldabhängigen Widerstände 7, 7a durch einen normalen
ohm'sehen Widerstand ersetzt. In einem derartigen Falle bedarf die in Fig. 5 dargestellte Schaltung der Ergänzung durch einen zweiten, gleichartigen Analogteil.

Bei einem Aufbau nach Fig. 2 besteht schließlich auch
die Möglichkeit, unter prinzipieller Belassung des Analogteils nach Fig. 5 ein Multiplexverfahren anzuwenden. Bei einem solchen werden die beiden Spannungsteiler, die je einen Feldplattenwiderstand beinhalten, in an sich
bekannter Weise zeitlich versetzt angesteuert.

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Claims

Patentansprüche

ι 1.)Anordnung zum Zünden einer mit Eigenstromversorgung versehenen Landmine, insbesondere Panzermine, in welcher die von einem Panzerfahrzeug ausgehenden Magnetfelder bzw. die von diesem hervorgerufenen Verschiebungen des Erdmagnetfeldes mittels einer Sonde erfaßt werden und über eine elektronische Schaltung das Zünden der Mine bewirken, wobei die Sonde im wesentlichen aus zwei Gruppen sich jeweils paarweise auf einer gemeinsamen Trägerplatte gegenüberliegenden Stahlbolzen oder dgl. besteht, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Bolzenhälfte (3), welche über eine Feldplatte (7) mit ihrem korrespondierend ausgebildeten Gegenstück (3) verbunden ist, ein hinsichtlich seiner Vormagnetisierung einstell- und/oder steuerbarer Magnet (5) zugeordnet ist, und daß der Stromfluß durch die solcherart gebildete Sonde (1) impulsweise erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander achsparallele Bolzenhälften (3, 4) mit ihren korrespondierend ausgebildeten, ebenfalls zueinander achsparallelen Gegenstücken (3a, 4a) über je eine Feldplatte (7> 7a) miteinander verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Bolzenhälfte (3), welche über eine Feldplatte (7) mit ihrem korrespondierend ausgebildeten Gegenstück (3a) verbunden ist, eine ebenso ausgebildete

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Bolzenanordnung (4, 4a, 7a) zugeordnet ist, deren beider Längsachsen sich unter einem Winkel von 90° schneiden.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sonde (1) bildenden Stahlbolzen (3, 3a; 4, 4a) auf einer ihnen gemeinsamen metallischen, jedoch unmagnetischen Trägerplatte (2) angeordnet sind, deren Ausdehnungs-Koeffizient etwa dem der Stahlbolzen entspricht.
5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sonde (1) bildenden Stahlbolzen (3» 3a; 4, 4a) in aus Leichtmetall, etwa Aluminium oder dgl., bestehende Pufferhülsen eingesetzt und mit diesen unlösbar, etwa durch Kleben, elastisch verbunden sind, während die Pufferhülsen ihre Befestigung auf einer Kunststoffplatte (2) haben.
6. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekenn _v zeichnet, daß die die Sonde (1) bildenden Stahlbolzen (3» 3a; 4, 4a) allseitig in Kunststoff eingebettet, insbesondere eingeschäumt sind, wobei zwischen den Bolzen und der Einbettung in Axialrichtung ein gewisses Spiel besteht und der hierdurch erforderliche Längenausgleich mittels einer jedem Bolzenpaar (3, 3a; 4, 4a) zugeordneten federnden Einlage erfolgt.
7. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldplatten (7, 7a) in unmagnetischen, die Verbindung von jeweils sich mit ihren konischen Verjüngungen paarweise gegenüberliegenden Stahlbolzen (3, 3a; 4, 4a) herstellenden Abstandsscheiben (9) angeordnet sind, wobei die Bolzen ihre verschiebbare Lagerung in einem jeweils

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röhrenartigen und einstückig ausgebildeten Guß- bzw. Spritzteil, ggf. unter Zwischenlage eines Federelementes, haben.
8. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen im Sinne der Erzielung eines hohen Ein- und Ausschaltdauer-Verhältnisses zeitlich derart eingeengten Stromfluß, daß der mittlere Stromfluß durch die Feldplatten (7, 7a) gegenüber dem gesamten Stromverbrauch der Sensor-Anordnung relativ gering ist.
9. Anordnung nach Anspruch 1 und 8, gekennzeichnet durch die Wahl einer minimal kurzen, die maximale Panzer-Fahrgeschwindigkeit noch hinreichend genau auflösenden Tastperiode.
10. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 4 bis 9, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier Feldplatten (7, 7a) in einer an sich bekannten Brückenschaltung.
11. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmige Signalspannung der Sonde (1) mittels Spitzenwert-Speicherung in eine Gleichspannung umgewandelt wird.
12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzehwert-Speicherung auf kapazitivem Wege mittels je einem Analogschalter (A 1) und einem Kondensator (C1) erfolgt.
13· Anordnung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, laß die durch Spitzenwert-Speicherung gewonntne Gleichspannung verstärkt wird und am Ausgang (I) relativ niederohmig zur Verfügung steht.

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14. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmige Signalspannung nach Verstärkung und Wandlung sowie Führung über einen Impedanzwandler am Ausgang (I) anliegt. 5
15· Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Ausgangsklemme (I) anstehende Signal eine nochmalige kapazitive und schaltbare Speicherung erfährt und nach Führung über eine einen Verstärkungsgrad von nahezu 1 aufweisende Spannungsfolgerstufe relativ niederohmig an einer zweiten Ausgangsklemme (II) erscheint.
16. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die impulsförmige Signalspannung über einen Demultiplexer einer Datenleitung zugeführt wird.
17. Anordnung, insbesondere nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogschalter (A 1) den Signal-Impuls erst nach einer relativ langen Zeit, etwa 134 see, für eine relativ kurze Zeit, etwa 25 msec, vom Ausgang (I) übernimmt.
18. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 und 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände der Feldplatten (7, 7a) aus einer hochgespannten Spannungsquelle, insbesondere aus einem DC-Wandler, ihre Versorgung erhalten.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (Impulsgenerator) ein der Feldplattensteuerung dienendes hohes Verhältnis von Ein- und Ausschaltdauer liefert.

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20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator zugleich als Taktgeber fungiert.
21. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Erfassung lediglich des Feldgradienten.
22. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Versorgung der Feldplatten-Widerstände mittels je einem Strombzw. Spannungskonstanter.

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