BR102015006039A2 - método para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal e sistema de detecção de metal - Google Patents

Abstract

método para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal e sistema de detecção de metal. o método serve para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal que é equipado com um sistema de bobina equilibrada (2) compreendendo uma bobina transmissora (21) que é conectada a uma primeira unidade transmissora (1), que provê um sinal transmissor (s1) compreendendo pelo menos uma primeira e uma segunda frequências de operação (ftx1, ftx2), e uma primeira e uma segunda bobinas receptoras (22, 23) que proveem sinais de saída (s22, s23) para uma unidade receptora (3), que serão mutuamente compensados no caso de o sistema de detecção de metal estar em equilíbrio. de acordo com a invenção, uma primeira frequência de operação (ftx1) e uma segunda frequência de operação (ftx2) são aplicadas separadamente entre si com uma frequência de monitoramento (fmon) às entradas de uma primeira e uma segunda unidades de modulação (52, 53), que proveem um primeiro e um segundo sinais de monitoramento modulados (sm1, sm2), cada qual compreendendo uma primeira ou uma segunda frequência de monitoramento modulada (fmm1, fmm2) sem uma portadora, que são aplicadas às entradas de uma unidade de soma (54), que emite um sinal de saída combinado (sm12) que compreende as duas frequências de monitoramento moduladas (fmm1, fmm2) e que é aplicada a uma bobina de monitoramento (24) que é indutivamente acoplada com pelo menos uma das bobinas receptoras (22; 23).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA MONITORAR A OPERAÇÃO DE UM SISTEMA DE DETECÇÃO DE METAL E SISTEMA DE DETECÇÃO DE METAL".

[001] A presente descrição refere-se a um método para monitorar a operação de um aparelho de detecção de metal de múltiplas frequências e a um aparelho de detecção de metal de múltiplas frequências que implementa este método.

[002] Um sistema de detecção de metal industrial é usado para detectar e rejeitar contaminação de metal indesejada. Quando adequadamente instalado e operado, ele irá ajudar a reduzir a contaminação de metal e a aperfeiçoar a segurança dos alimentos. Detectores de metal mais modernos utilizam um cabeçote de investigação compreendendo um "sistema de bobina equilibrada". Detectores deste desenho são capazes de detectar todos os tipos de contaminantes de metal incluindo aços ferroso, não ferroso e inoxidável em uma grande variedade de produtos, tais como produtos frescos e congelados.

[003] Um sistema de detecção de metal que opera de acordo com o princípio de "bobina equilibrada" compreende tipicamente três bobinas que são enroladas em uma armação não metálica, cada qual exatamente paralela com a outra. A bobina transmissora localizada no centro é energizada com uma corrente elétrica de alta frequência que gera um campo magnético. As duas bobinas em cada lado da bobina transmissora atuam como bobinas receptoras. Uma vez que as duas bobinas receptoras são idênticas e instaladas com a mesma distância a partir da bobina transmissora, uma tensão idêntica é induzida em cada uma delas. A fim de receber um sinal de saída que é zero, quando o sistema estiver em equilíbrio, as bobinas receptoras serão conectadas em série com a segunda bobina receptora apresentando um sentido inverso de enrolamento. Consequentemente, as tensões induzidas nas bobinas receptoras, que apresentam amplitude idêntica e polaridade inversa, serão reciprocamente canceladas no caso de o sistema, na ausência de contaminações metálicas, estar em equilíbrio.

[004] À medida que uma partícula de metal atravessa a disposição de bobinas, o campo de alta frequência é perturbado primeiramente perto de uma bobina receptora e depois perto da outra bobina receptora. Enquanto a partícula de metal é conduzida através das bobinas receptoras, a tensão induzida em cada bobina receptora é mudada (por nanovolts). Esta mudança no equilíbrio resulta em um sinal na saída das bobinas receptoras que pode ser processado, amplificado e subsequentemente usado para detectar a presença de contaminação de metal.

[005] Os canais de processamento de sinal dividem o sinal recebido em dois componentes separados que são afastados entre si em 90°. O vetor resultante apresenta uma magnitude e u m ângulo de fase, o que é típico para os produtos e os contaminantes que são conduzidos através das bobinas. A fim de identificar um contaminante de metal, os "efeitos dos produtos" precisam ser removidos ou reduzidos. Com o conhecimento da fase do produto, o vetor de sinal correspondente pode ser reduzido. A eliminação de sinais indesejados do espectro de sinal resulta, portanto, em uma maior sensibilidade para sinais originários dos contaminantes.

[006] A fim de obter informação acerca do tipo e do volume dos contaminantes e a fim de pelo menos parcialmente eliminar sinais in-desejado causados pelos "efeitos dos produtos" ou distúrbios, tais como vibrações, é importante que o sistema processe a amplitude de sinal e a fase de sinal precisas dos sinais medidos.

[007] No caso de ocorrem deficiências do sistema que degradam a amplitude ou a fase dos sinais processados, então, os resultados de medição, que refletem a qualidade do processo de produção, não serão mais confiáveis. Tampouco, o sistema poderá disparar um alarme, se uma contaminação estiver presente (negativa falsa). Alternativamente, o sistema poderá disparar um alarme, se uma contaminação não estiver presente (positiva falsa). Consequentemente, sistemas avançados de detecção de metal são providos com um equipamento que permita o monitoramento da operação do sistema de detecção de metal.

[008] Um método para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal é descrito em EP2439560B1. De acordo com este método, um sinal de portadora com a frequência de transmissor e um sinal de monitoramento com uma frequência de monitoramento são providos em uma unidade de modulação que suprime o sinal de portadora e que provê um sinal de monitoramento modulado, que é aplicado a uma bobina de monitoramento que é indutivamente acoplada com uma das bobinas receptoras, cujos sinais de saída são desmodulados em uma unidade de desmodulação que provê o sinal de monitoramento desmodulado, que é comparado em fase e/ou em amplitude com uma referência. No caso de um desvio entre o sinal de monitoramente desmodulado e a referência exceder um determinado valor limiar, será provido então um sinal de alarme.

[009] Em W02006/021045A1, é explicado que a operação simultânea em duas frequências permite que um sistema de detecção de metal alcance um maior desempenho tanto na discriminação alvo quanto na rejeição de sinais falsos causados pelo ambiente. Além disso, é destacado que as dificuldades encontradas na construção de detectores de metal de múltiplas frequências impediram sua proliferação, já que, para cada frequência extra acrescentada a um detector de metal convencional, inúmeras unidades de processamento teriam que ser acrescentadas, portanto, aumentando tanto o custo quanto a complexidade dos detectores.

[0010] Ademais, em vista da descrição em EP2439560B1, tal sis- tema de detecção de metal de múltiplas frequências deve também ser equipado com um sistema de monitoramento. No entanto, conforme descrito em W0200621045A1, o acréscimo de mais complexidade ao sistema de detecção de metal não seria desejável.

[0011] A presente invenção se baseia, portanto, no objetivo de prover um método para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal de múltiplas frequências bem como no objetivo de prover um sistema de detecção de metal de múltiplas frequências que opere de acordo com este método.

[0012] Particularmente, a presente invenção se baseia no objetivo de prover um método que permita detectar defeitos que impediríam o sistema de detecção de metal de corretamente detectar contaminações de produto para todas as configurações e modos de operação do sistema.

[0013] Além disso, a presente invenção se baseia no objetivo de prover um método que possa ser implementado com pouco esforço e um pequeno número de unidades de hardware adicionais. A complexidade do sistema de detecção de metal da invenção não deve aumentar proporcionalmente ao desempenho aperfeiçoado, mas deve, em vez disso, permanecer no mesmo nível.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] Os objetivos da presente invenção apresentados acima, bem como outros, são atingidos por um método aperfeiçoado para operação de um sistema de detecção de metal, como definido na reivindicação 1, e um sistema de detecção de metal que opere de acordo com este método, como definido na reivindicação 12.

[0015] O método serve para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal que é equipado com um sistema de bobina equilibrada compreendendo uma bobina transmissora que é conectada a uma primeira unidade transmissora, que provê um sinal transmissor compreendendo pelo menos uma primeira e uma segunda frequências de operação, e uma primeira e uma segunda bobina receptora que proveem sinais de saída para uma unidade receptora, que serão mutuamente compensados no caso de o sistema de detecção de metal estar em equilíbrio.

[0016] De acordo com a invenção - um primeiro sinal com uma primeira frequência de operação e um sinal de monitoramento com uma frequência de monitoramento são aplicados às entradas de uma primeira unidade de modulação que emite um primeiro sinal de monitoramento modulado compreendendo uma primeira frequência de monitoramento modulada sem uma portadora; - um segundo sinal com a segunda frequência de operação e o sinal de monitoramento com a frequência de monitoramento são aplicados às entradas de uma segunda unidade de modulação que emite um segundo sinal de monitoramento modulado compreendendo uma segunda frequência de monitoramento modulada sem uma portadora [0017] As frequências de monitoramento moduladas são sinais de banda lateral que resultam depois da modulação das frequências de operação com a frequência de monitoramento. A frequência de portadora que se refere às frequências de operação é suprimida nos sinais de monitoramento modulados.

[0018] O primeiro e o segundo sinais de monitoramento modulados são então aplicados às entradas de uma unidade de soma, que emite um sinal de saída combinado que compreende as duas frequências de monitoramento moduladas e que é aplicado a uma bobina de monitoramento que é indutivamente acoplada com pelo menos uma das bobinas receptoras, cujos sinais de saída são desmodulados em uma unidade de desmodulação, que provê, para cada uma das frequências de operação, um sinal de monitoramento desmodulado, que é individualmente comparado em fase e/ou em amplitude com uma referência, tal como o sinal de monitoramento a fim de obter informação de desempenho.

[0019] No caso de a comparação dos sinais de monitoramento desmodulados com a referência, preferivelmente, o sinal de monitoramento recebido da segunda unidade transmissora, indicar as diferenças em amplitude ou fase, então, os sinais dos produtos obtidos poderão ser consequentemente corrigidos ou, por exemplo, se um desvio exceder um determinado valor limiar, então, um alarme poderá ser disparado.

[0020] De acordo com a invenção, para cada frequência de operação, é provido um sinal de monitoramento modulado que preferivelmente consiste em uma única banda lateral é deslocada pela frequência de monitoramento a partir da frequência de operação. Qualquer configuração do sistema de detecção de metal com quaisquer frequências de operação selecionadas pode ser monitorada com precisão de modo que qualquer irregularidade possa ser detectada. O comportamento do sistema de detecção de metal é, portanto, não apenas monitorado para uma única frequência, mas para cada combinação de frequências.

[0021] Consequentemente, o método da invenção permite medir o desempenho do sistema de detecção de metal para cada frequência de operação de um par de frequências de operação selecionadas e verificar se o desempenho medido permanece dentro das especificações. Pode ser verificado se a parte transmissora e a parte receptora do sistema operam corretamente. Além disso, pode ser verificado se outros distúrbios, tais como influências do local de instalação, por exemplo, vibrações ou campos magnéticos, têm um impacto negativo sobre o processo de medição.

[0022] Além disso, o objetivo da invenção é eficiente mente atingi- do. Em uma concretização preferida, portas XOR são usadas como unidades de modulação. Desta forma, o sinal suprimido de portadora pode ser gerado mais eficiente mente para cada frequência de operação. Os sinais de monitoramento modulados gerados para cada frequência de operação são então aplicados à unidade de soma, que é preferivelmente um multiplexador que, de acordo com uma frequência de multiplexação, alternadamente comuta o primeiro sinal de monitoramento modulado e o segundo sinal de monitoramento modulado para sua saída. O sinal de saída do multiplexador, que compreende as frequências de monitoramento moduladas desejadas, pode ser amplificado e filtrado em estágios adicionais antes de ser aplicado à bobina de monitoramento. Os sinais de monitoramento modulados são entrelaçados pelo multiplexador e eficientemente integrados em um único sinal.

[0023] A unidade de soma consiste preferivelmente em portas que processam os sinais, como segue. O primeiro sinal de monitoramento modulado e o sinal de referência com a frequência de referência são aplicados às entradas de uma primeira porta apresentando uma função AND. O segundo sinal de monitoramento modulado e o sinal de referência com a frequência de referência são aplicados às entradas de uma segunda porta apresentando uma função AND. Os sinais de referência nas entradas das primeira e segunda portas são invertidos entre si, por exemplo, com a aplicação de um dos sinais via um inver-sor à porta relacionada. Os sinais de saída das primeira e segunda portas são aplicados às entradas de uma terceira porta apresentando uma função OR. Consequentemente, apenas o primeiro ou o segundo sinal de monitoramento modulado está presente nas entradas e na saída da terceira porta de cada vez.

[0024] Em uma concretização preferida adicional, as frequências de operação, a frequência de monitoramento e a frequência de multi- plexação são derivadas por divisão de uma frequência de referência comum. As frequências de operação são preferivelmente por um fator na faixa de 30 - 600 mais baixas do que a frequência de referência. Com esta medição, em todos os modos de operação, o processamento coerente de fase de sinais digitais é obtido com alta estabilidade e uma ótima precisão. As relações de divisor e a frequência de referência são selecionadas de tal modo que todas as frequências de operação desejadas possam ser geradas.

[0025] Enquanto o processo de medir o desempenho do sistema de detecção de metal é intrusivo e, portanto, muito confiável, é impedido qualquer impacto perturbador deste processo sobre o processo de medição. Para esta finalidade, os sinais introduzidos no sistema de bobina equilibrada são selecionados de tal modo que não ocorra nenhuma interferência com o processo de medição. A frequência de monitoramento é selecionada para ficar acima da faixa de frequências dos sinais do produto que são induzidos no sistema de bobina equilibrada por objetos medidos durante a operação do sistema de detecção de metal.

[0026] O desacoplamento do sinal de monitoramento do processo de medição é também conseguido com a colocação e a instalação da bobina de monitoramento, que é preferivelmente enrolada em torno de uma cauda de uma das bobinas receptoras que é conectada à placa receptora. Uma influência possivelmente remanescente do sinal de monitoramento pode ser eliminada com a calibração final do sistema de detecção de metal. Por outro lado, o processo de medição não perturbará também o processo de monitoramento, uma vez que os produtos medidos não irão percorrer através da bobina de monitoramento.

[0027] A frequência de monitoramento é selecionada na faixa de 50 Hz a 1000 Hz, preferivelmente na faixa entre 500 Hz e 700 Hz. Por exemplo, é selecionada uma frequência de 615 Hz. Preferivelmente, a frequência de monitoramento e as frequências de transmissor são selecionadas de tal modo que as frequências de transmissor, que podem ser alteradas durante a operação, sejam múltiplos de números pares da frequência de monitoramento. Nesta concretização, todo o sistema operaria com coerência de fase permitindo testes adicionais para coerência de fase na unidade de processamento de sinal.

[0028] As frequências de operação são aplicadas às unidades transmissoras com um ângulo de fase específico que permite a des-modulação precisa. Em uma concretização preferida, os sinais transmissores, que são derivados da frequência de referência e exibem um múltiplo, cada qual, da frequência de operação selecionada, são selecionáveis e aplicáveis a um dispositivo divisor, que divide cada múltiplo por um fator correspondente a fim de obter a frequência de operação selecionada. Tal unidade divisora, por exemplo, um Contador em Anel da Johnson, poderá prover deslocamentos de fase em passos de 45°, se o fator de divisão for 8. Um divisor de frequência digital adicional e deslocador de fase são descritos em US5703514A.

[0029] Os primeiro e segundo sinais de monitoramento modulados podem ser filtrados e/ou amplificados a fim de prover as frequências de monitoramento moduladas com amplitude desejada enquanto suprimem as frequências perturbadoras. Contudo, filtros e amplificadores são preferivelmente dispostos na cadeia de sinais, na qual é processado o sinal de saída combinado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] Alguns dos objetivos e vantagens da presente invenção foram mencionados, e outros irão aparecer, quando a seguinte descrição for considerada juntamente com os desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema de detecção de metal da invenção que compreende um módulo transmissor 1 que provê um primeiro sinal transmissor s1 com duas frequências de ope- ração fTxi, fTx2 aplicadas a uma bobina transmissora 21 e um segundo sinal transmissor sMi2 compreendendo duas frequências de monitoramento moduladas fMMi. fMM2 aplicadas a uma bobina de monitoramento 24; a Figura 2 mostra um diagrama de blocos do módulo transmissor 1 do sistema de detecção de metal da Figura 1 em uma concretização preferida com uma primeira unidade transmissora 13 que dispensa o primeiro sinal transmissor s1 e uma segunda unidade transmissora 5 que dispensa o segundo sinal transmissor sMi2! e a Figura 3 mostra a segunda unidade transmissora 5 da Figura 2 em uma concretização preferida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[0031] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema de detecção de metal da invenção, que compreende um módulo transmissor 1, um sistema de bobina equilibrada 2 com uma bobina transmissora 21, uma primeira e uma segunda bobinas receptoras 22, 23, e uma bobina de monitoramento 24, uma unidade receptora 3, uma unidade de processamento de sinal 4, e um sistema de computador 8 que compreende interfaces padrões, dispositivos de entrada e dispositivos de saída. A Figura 1 adicionalmente mostra um transportador 6, no qual produtos P são transferidos através da bobina transmissora 21 e através das bobinas receptoras 22, 23.

[0032] O módulo transmissor da invenção 1, que é mostrado em uma concretização preferida na Figura 2, compreende uma primeira unidade transmissora 13 que aplica um primeiro sinal transmissor s1 com duas frequências de operação fTxi, fyx2 à bobina transmissora 21 e uma segunda unidade transmissora 5 que aplica um segundo sinal transmissor ou sinal de saída combinado SM12 com duas frequências de monitoramente moduladas fMMi, Ímm2 à bobina de monitoramento 24.

[0033] O sinal transmissor s1 induz sinais s22, s23 nas bobinas receptoras idênticas 22, 23 que têm a mesma amplitude, mas polaridade inversa, desde que o sistema esteja em equilíbrio, isto é, desde que os produtos conduzidos P não sejam contaminados com metais.

[0034] No caso de um produto Pc ser contaminado com um objeto eletrocondutivo, então, os sinais s22, s23 nas bobinas receptoras idênticas 22, 23 irão mudar enquanto o produto Pc atravessa o sistema de bobina equilibrada 2.

[0035] Como resultado, as frequências de operação fTxi, frx2 induzidas nas bobinas receptoras 22, 23 são moduladas com um sinal de banda de base, cuja amplitude e frequência são dependentes da propriedade, dimensão e velocidade de percurso do objeto eletrocondutivo ou contaminação.

[0036] Dependendo das propriedades do produto Pc e da contaminação, os sinais s22, s23 induzidos nas bobinas receptoras 22, 23 serão tipicamente mudados para ambas as frequências de operação fTxi, frx2- Contudo, o impacto sobre os sinais s22, s23 não será tipicamente idêntico para cada frequência de operação ftx1, fTx2- Consequentemente, para um primeiro tipo de contaminantes, a observação da primeira frequência de operação fTxi pode ser preferível, enquanto que a observação da segunda frequência de operação fTx2 pode ser preferível para outros contaminantes.

[0037] Uma vez que o objeto eletrocondutivo não está percorrendo através da bobina de monitoramento 24, o campo magnético da bobina de monitoramento 24 não é perturbado. Interferências são adicionalmente impedidas com a colocação da bobina transmissora 24 fora da armação 20, na qual são dispostas a bobina transmissora 21 e as bobinas receptoras 22, 23. Conforme mostrado na Figura 1, a bobina de monitoramento 24 é enrolada em torno da perna da segunda bobina receptora 23 que é conectada à unidade receptora 3. Consequen- temente, os produtos P não percorrem através da bobina de monitoramento 24 e, portanto, não influenciam os sinais de monitoramento.

[0038] Os sinais de saída s22 e s23 das bobinas receptoras 22, 23 e o sinal de monitoramento modulado combinado sMi2. que foi induzido nas bobinas receptoras 22, 23, são aplicados aos enrolamentos principais com rosca central de um transformador equilibrado 31 que espelham as bobinas receptoras 22, 23. Adicionalmente, o transformador equilibrado 31 compreende dois enrolamentos secundários com rosca central idênticos, cujas caudas opostas são conectadas a um amplificador 32. Um sinal receptor sR provido pelo transformador equilibrado 31, que contém as frequências de operação fTxi, fTx2. que foram moduladas pelos produtos P ou contaminações Pc, e as frequências de monitoramento moduladas correspondentes fMMi, Ímm2. é amplificado no amplificador 32 e subsequentemente filtrado em uma unidade de filtro 33 que provê o sinal receptor amplificado e filtrado sR em uma unidade de desmodulação 34.

[0039] Na unidade de desmodulação 34, o sinal receptor sR é desmodulado com a aplicação de sinais de desmodulação sd1, sd2 com as frequências de desmodulação, isto é, as frequências de operação fTxi, fyx2) que são supridas pelo módulo transmissor 1.

[0040] Com a desmodulação do sinal receptor sR, são obtidos um primeiro sinal do produto Spi para a primeira frequência de operação fTxi e um segundo sinal do produto sP2 para a segunda frequência de operação fTx2.

[0041] Além disso, para a primeira frequência de operação fTxi, um primeiro sinal de monitoramento desmodulado sMi e, para a segunda frequência de operação fTx2, um segundo sinal de monitoramento desmodulado sM2 são obtidos. Os sinais do produto sP1 e sP2 representam as influências do produto e contaminações Pc. Os sinais de monitoramento desmodulados sMi e sM2 contêm informação acerca da con- dição do sistema de detecção de metal e das influências perturbadoras.

[0042] Os sinais do produto sP1 e sP2 e os sinais de monitoramento desmodulados sMi, sM2 providos na saída da unidade de desmodula-ção 34, preferivelmente sinais em fase e de quadratura, são enviados para uma unidade de filtro 35, que permite que os sinais desejados passem para uma unidade de ganho 36 que permite o ajuste das amplitudes dos sinais processados em um valor desejado. Subsequentemente, os sinais filtrados e calibrados são convertidos em um conversor analógico para digital 37 da forma analógica para a forma digital. Os sinais de saída do conversor de analógico para digital 37 são enviados para uma unidade de processamento de sinal 4, tal como um processador de sinal digital, que compara os sinais de monitoramento desmodulados e processados sMi e sM2 obtidos para cada frequência de operação fTxi, ίτχ2 com valores de referência. Os dados resultantes no processo de avaliação são então enviados para uma unidade de processamento de dados ou para um terminal de computador 8. No caso de os sinais de monitoramento desmodulados sMi e sM2 diferirem de uma determinada referência por mais de um limiar pré-estabelecido, então, um alarme será disparado. Alternativamente, a informação obtida dos sinais de monitoramento desmodulados smi e sM2 pode ser usada para ajustar os parâmetros aplicados ao módulo transmissor 1 ou ao estágio receptor 3.

[0043] A fim de controlar o processo de medição, o processador de sinal 4 é capaz de controlar as funções dos vários módulos providos no módulo transmissor 1 e na unidade receptora 3. Para esta finalidade, o processador de sinal 4 envia um primeiro sinal de controle c32 para a unidade ampiificadora 32, um segundo sinal de controle c33 para a primeira unidade de filtro 33, um terceiro sinal de controle c35 para a segunda unidade de filtro 35, um quarto sinal de controle c36 para a unidade de ganho 36, e um quinto sinal de controle c37 para o conversor do analógico para o digital 37. Com estes sinais de controle c32, c33, c35, c36 e c37, as características de amplificação e de filtro nas unidades receptoras individuais 32, 33, 35, 36 e 37 podem ser selecionadas ou ajustadas. Um sexto sinal de controle c11 e um sétimo sinal de controle c11 são enviados para o módulo transmissor 1, conforme descrito abaixo. Os sinais de controle mencionados podem ser providos pelo processador de sinal 4, conforme mostrado na Figura 1, ou pelo sistema de computador ou unidade de controle 8.

[0044] A Figura 2 mostra um diagrama de blocos do módulo transmissor 1 do sistema de detecção de metal mostrado na Figura 1, que compreende uma primeira unidade transmissora 13 e uma segunda unidade transmissora 5.

[0045] O módulo transmissor 1 adicionalmente compreende uma unidade de referência 11 que provê um sinal de referência sO com uma frequência de referência fREF para uma fonte de frequência 12, tal como um sintetizador de frequência que é controlado pelo sexto sinal de controle c11 recebido do processador de sinal 4 ou pela unidade de controle 8. O processador de sinal 4 ou a unidade de controle 8 pode, portanto, selecionar frequências de operação adequadas fTxi, fTx2 ou múltiplos 8fTxi, 8fTx2 das mesmas que são enviados para a primeira unidade transmissora 13 que contém uma unidade divisora 131, uma unidade de soma 132 e um amplificador de potência 133, que provê o sinal transmissor amplificado s1 para a bobina transmissora 21 do sistema de bobina equilibrada 2. A unidade divisora 131 divide os múltiplos 8fTxi, 8fTx2 da frequência de operação fTxi, frx2 por um fator correspondente a fim de obter as frequências de operação fTxi, fjx2, que são enviadas para a unidade de soma 132, que provê um único sinal com ambas as frequências de operação para o amplificador de potência 133. A unidade de soma 132 preferivelmente opera da mesma ma- neira que a unidade de soma 54 que é descrita abaixo.

[0046] O sinal de referência sO com a frequência de referência fREF é adicionalmente provido para uma unidade divisora 14, que divide a frequência de referência fREF preferivelmente por um número par, obtendo assim a frequência de monitoramento fMoN que é enviada com o sinal sM, por um lado, para a unidade de processador de sinal 4 e, por outro lado, para a segunda unidade transmissora 5 que provê um segundo sinal transmissor, isto é, o sinal de saída combinado sN12 compreendendo as duas frequências de monitoramento moduladas fMM1, Ímm2 para a bobina de monitoramento 24.

[0047] Na segunda unidade transmissora 5, é provida uma unidade divisora 51, a qual recebe e divide os múltiplos da frequência de operação 8fTxi, 8ίΤχ2 selecionada na fonte de frequência 12 por um fator correspondente a fim de obter as frequências de operação fTxi, fTx2 preferivelmente com um deslocamento de fase predefinido, com o divisor determinado 8 por um múltiplo de 45°. Um primei ro sinal correspondente s11 e um segundo sinal s12 providos pela unidade divisora 51 são então modulados com a frequência de monitoramento Ímon, como segue.

[0048] O primeiro sinal s11 com a primeira frequência de operação fTxi e o sinal de monitoramento sM com a frequência de monitoramento fMoN são aplicados às entradas de uma primeira unidade de modulação 52 que emite um primeiro sinal de monitoramento modulado sMmi compreendendo uma primeira frequência de monitoramento modulada Smmi sem uma portadora.

[0049] O segundo sinal s12 com a segunda frequência de operação fTx2 e o sinal de monitoramento sM com a frequência de monitoramento fMoN são aplicados às entradas de uma segunda unidade de modulação 53 que emite um segundo sinal de monitoramento modulado sMm2 compreendendo uma segunda frequência de monitoramento modulada sMm2 sem uma portadora.

[0050] Nesta concretização preferida, as duas unidades de modulação 52, 53 são portas XOR que proveem um primeiro e um segundo sinais de monitoramento modulados sMMi> sMM2 de acordo com o princípio de portadora suprimida de dupla bandas laterais (DSB-SC). Consequentemente, os sinais de monitoramento modulados sMmi,sMm2 compreende bandas laterais apenas, que permanecem fora da largura de banda da faixa de frequências em torno das frequências de operação moduladas fTxi, fTx2, nas quais os sinais são induzidos pelos produtos medidos e possivelmente contaminados P, Pc.

[0051] Os sinais de monitoramento modulados sMmi. sMM2 são aplicados às entradas de uma unidade de soma 54, que emite um sinal de saída combinado sMi2 que compreende as duas frequências de monitoramento moduladas íMmi e fMM2 e que é aplicado a uma unidade de processamento adicional 55, na qual o sinal de saída combinado sMi2 é filtrado e/ou amplificado, antes de ser aplicado à bobina de monitoramento 24. A unidade de processamento adicional 55 é controlada pela unidade de processamento de sinal 4 ou pela unidade de controle 8 por meio do sinal de controle ou da barra de controle c12.

[0052] A Figura 3 mostra a segunda unidade transmissora 5 da Figura 2 com a unidade de soma 54 em uma concretização preferida. A unidade de soma 54 consiste em duas portas AND 541, 542 cujas saídas são conectadas às entradas separadas de uma porta OR 543. Os sinais de monitoramento modulados sMMi,sMM2 providos pelas unidades de modulação 52, 53 ou portas XOR são aplicados à primeira entrada correspondente das portas AND 541, 542. A frequência de referência fREF é aplicada à segunda entrada da segunda porta AND 542 e via um inversor 544 à segunda entrada da primeira porta AND 541. Consequentemente, apenas uma das portas AND 541, 542 é ativada de cada vez e permite que o sinal de monitoramento modulado relaci- onado sMmi ou sMm2 atravesse via a entrada relacionada para a saída da porta OR 543. Consequentemente correspondentes ao ciclo de trabalho da frequência de referência fREF. que é preferivelmente de 50/50, os dois sinais de monitoramento modulados sMmi. sMm2 aparecem na saída da porta OR 543 e formam o sinal de saída combinado sMi2 que compreende as duas frequências de monitoramento modulado fMM1, f|V!M2· [0053] O sinal de saída combinado sMi2 é então aplicado à unidade de processamento adicional 55, que é controlada por meio do sinal de controle c12, que permite o ajuste de parâmetros de uma unidade de ganho ou amplificador 551, o ajuste de parâmetros de uma unidade de filtro 552 e o ajuste de parâmetros de um amplificador de força 553 cuja saída é conectada à bobina de monitoramento 24.

[0054] Consequentemente, com o sinal de controle c12, a segunda unidade transmissora 5 pode ser adaptada a qualquer modo de operação ou configuração de sistema do sistema de detecção de metal. O estágio de filtro 552 pode ser ajustado para eliminar frequências perturbadoras ou bandas laterais para qualquer frequência de operação selecionada fTx ou frequência de monitoramento modulada fMM.

[0055] O método da invenção foi descrito para a aplicação de duas frequências de operação fTxi, fTx2- Contudo, conforme simbolicamente mostrado na Figura 3 com as portas 5X, 5Y, 5Z, uma vantagem adicional da solução da invenção é a de que o sistema de detecção de metal da invenção pode ser facilmente expandido para usar três ou mais frequências de operação fTxi, frx2, frxN- A porta XOR 5X serviría como unidade de modulação que provê um sinal de monitoramento modulado sMMn que é aplicado à primeira entrada da porta AND 5Y, cuja segunda entrada recebe um sinal de multiplexação ou sinal de compartilhamento de tempo mux. O sinal de multiplexação mux, que sequencialmente ativaria as portas AND 541, 542, 5Y, poderia ser provido, por exemplo, por um contador em anel, tal como o contador Overbeck.

[0056] Por exemplo, para quatro portas ADN, podería ser provido um contador one-hot de 4 registros, o qual apresenta um valor de registro inicial de 1000, e gera o padrão de repetição: 1000, 0100, 0010, 0001, 1000, .... Individualmente controladas ou endereçadas por este contador, as quatro portas AND podem ser sequencialmente ativadas de modo que quatro frequências de monitoramento moduladas possam ser sequencialmente comutadas através das saídas das portas AND. As saídas das quatro portas AND poderiam ser invidualmente conectadas às entradas das duas portas OR, cujas saídas são conectadas a uma porta OR adicional. Consequentemente, as quatro frequências de monitoramento moduladas sMmi, smm2> sMM3. sMMn estão sequencialmente presentes no modo de compartilhamento de tempo na saída desta porta OR adicional. Consequentemente, as frequências de monitoramento moduladas Ímmiι^μμ2, ■■■, Ímmh podem ser geradas na segunda unidade transmissora 5 por qualquer número de frequências de operação fTxi, fTx2, ■■■. W

Claims (14)

1. Método para monitorar a operação de um sistema de detecção de metal, caracterizado pelo fato de ser equipado com um sistema de bobina equilibrada (2) que compreende uma bobina transmissora (21) que é conectada a uma primeira unidade transmissora (1), que provê um sinal transmissor (s1) compreendendo pelo menos uma primeira e uma segunda frequências de operação (fTxi, fTx2), θ uma primeira e uma segunda bobinas receptoras (22, 23) que proveem sinais de saída (s22, s23) para uma unidade receptora (3), que serão mutuamente compensados no caso de o sistema de detecção de metal estar em equilíbrio, caracterizado pelo fato de que, em uma segunda unidade transmissora (5), a) um primeiro sinal (s11) com a primeira frequência de operação (fTxi) θ um sinal de monitoramento (sM) com uma frequência de monitoramento (Ímon) são aplicados às entradas de uma primeira unidade de modulação (52) que emite um primeiro sinal de monitoramento modulado (sMMi) compreendendo uma primeira frequência de monitoramento modulada (fMMi) sem uma portadora; b) um segundo sinal (s12) com a segunda frequência de operação (fTx2) e o sinal de monitoramento (sM) com a frequência de monitoramento (íMon) são aplicados às entradas de uma segunda unidade de modulação (53) que emite um segundo sinal de monitoramento modulado (sMm2) compreendendo uma segunda frequência de monitoramento modulada (fMM2) sem uma portadora; onde os primeiro e segundo sinais de monitoramento modulados (sMmi, sMm2) são aplicados às entradas de uma unidade de soma (54), que emite um sinal de saída combinado (sMi2) que compreende duas frequências de monitoramento moduladas (íMmi. Ímm2) e que é aplicado a uma bobina de monitoramento (24) que é indutivamente acoplada com pelo menos uma das bobinas receptoras (22; 23), cujos sinais de saída (s22, s23) são desmodulados em uma unidade de desmodulação (34) que provê, para cada uma das frequências de operação (fTxi, fTx2). um sinal de monitoramento desmodulado (sMi! sM2). que é comparado em fase e/ou em amplitude com uma referência, tal como o sinal de monitoramento (sm), a fim de obter informação de desempenho que é usada para controlar o processo de medição.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a primeira unidade divisora (51) dispensar cada das frequências de operação (fTxi, fTx2) com um deslocamento de fase selecionado para as unidades de modulação (52, 53).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de as unidades de modulação (52, 53) serem portas XOR.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a unidade de soma (54) ser um multiplexador que, de acordo com uma frequência de multiplexação, comuta alterna-damente o primeiro sinal de monitoramento modulado (sMmi) β o segundo sinal de monitoramento modulado (sMm2) para sua saída.

5. Método, de acordo com uma das reivindicações 1-4, caracterizado pelo fato de as frequências de operação (fTxi, fTx2), a frequência de monitoramento (Ímon) β a frequência de multiplexação (Íref) serem derivadas por divisão de uma frequência de referência comum (Íref), β de as frequências de operação (fTxi, frx2) serem preferivelmente por um fator na faixa de 30 - 600 mais baixas do que a frequência de referência (Íref)·

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o primeiro sinal de monitoramento modulado (smm1) e, via um inversor (544), a frequência de referência (Íref) de um derivativo do mesmo, serem aplicados às entradas de uma primeira porta (541) apresentando uma função AND ou NAND, de o segundo sinal de mo- nitoramento modulado (smm2) e a frequência de referência (fREF) serem aplicados às entradas de uma segunda porta (543) apresentando uma função AND ou NAND, e de os sinais de saída das primeira e segunda portas (541, 542) serem aplicados às entradas de uma terceira porta apresentando uma função OR ou uma função NAND e suprindo o sinal de saída combinado (sM12).

7. Método, de acordo com uma das reivindicações 1-6, caracterizado pelo fato de a frequência de monitoramento (ϊΜον) ser selecionada acima da faixa de frequências dos sinais dos produtos que são induzidos no sistema de bobina equilibrada (2) por objetos medidos durante a operação do sistema de detecção de metal.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de uma unidade de referência (11) prover um sinal de frequência de referência (sO) compreendendo a frequência de referência (fREF) a uma segunda unidade divisora (14) que provê o sinal de monitoramento (sM) com a frequência de monitoramento (Ímon) na faixa entre 50 H e 1000 Hz, preferivelmente na faixa entre 500 Hz e 700 Hz.

9. Método, de acordo com uma das reivindicações 1-8, caracterizado pelo fato de uma fonte de frequência (12), tal como um sin-tetizador de frequência, que recebe a frequência de referência (Íref) em uma entrada, prover múltiplos das frequências de operação (fTxi, fTx2) selecionadas no primeiro transmissor (13) e no segundo transmissor (5).

10. Método, de acordo com uma das reivindicações 1-9, caracterizado pelo fato de o primeiro sinal de monitoramento modulado (sMmi) ser filtrado e/ou amplificado a fim de enviar a primeira frequência de monitoramento modulada (Ímmi) com uma amplitude desejada, e de o segundo sinal de monitoramento modulado (sMm2) ser filtrado e/ou amplificado a fim de enviar a segunda frequência de monitoramento modulada (Ímm2) com uma amplitude desejada.

11. Método, de acordo com uma das reivindicações 1-10, caracterizado pelo fato de o sinal de saída combinado (sMi2) ser filtrado e/ou amplificado antes de ser aplicado à bobina de monitoramento (24).

12. Sistema de detecção de metal, caracterizado pelo fato de operar, de acordo com um método, como definido em uma das reivindicações 1-11, e de ser equipado com um sistema de bobina equilibrada (2) compreendendo uma bobina transmissora (21) que é conectada a uma primeira unidade transmissora (1), que provê um sinal transmissor (s1) compreendendo pelo menos uma primeira e uma segunda frequência de operação (fTxi, frx2). e uma primeira e uma segunda bobina receptora (22, 23) que proveem sinais de saída (s22, s23) para uma unidade receptora (3), que serão mutuamente compensados no caso de o sistema de detecção de metal estar em equilíbrio, caracterizado pelo fato de que uma segunda unidade transmissora (5) é provida, na qual a) um primeiro sinal (s11) com a primeira frequência de operação (fTxi) e um sinal de monitoramento (sM) com uma frequência de monitoramento (Ímon) podem ser aplicados às entradas de uma primeira unidade de modulação (52) que emite um primeiro sinal de monitoramento modulado (sMi) compreendendo uma frequência de monitoramento modulada (fMMi) sem uma portadora; b) um segundo sinal (s12) com a segunda frequência de operação (fTx2) e o sinal de monitoramento (sM) com a frequência de monitoramento (Ímon) são aplicados às entradas de uma segunda unidade de modulação (53) que emite um segundo sinal de monitoramento modulado (sM2) compreendendo uma segunda frequência de monitoramento modulada (Ímui) sem uma portadora; onde os primeiro e segundo sinais de monitoramento modulados (sMmi, sMm2) podem ser aplicados às entradas de uma unidade de soma (54), que provê um sinal de saída combinado (sMi2) que compreende as duas frequências de monitoramento moduladas Ímm2) e que são aplicadas a uma bobina de monitoramento (24) que é induti-vamente acoplada com pelo menos uma das bobinas receptoras (22; 23), cujos sinais de saída (s22, s23) podem ser desmodulados em uma unidade de desmodulação (34) que provê , para cada uma das frequências de operação (fTxi, fTx2). um sinal de monitoramento des-modulado (sMi; sM2), que pode ser comparado por um processador de sinal (4) em fase e/ou em amplitude com uma referência, tal como o sinal de monitoramento (sM).

13. Sistema de detecção de metal,de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de as unidades de modulação (52, 53) serem portas XOR.

14. Sistema de detecção de metal, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de a unidade de soma (54) ser um multiplexador que, de acordo com uma frequência de multiple-xação (Íref). comuta alternadamente o primeiro sinal de monitoramento modulado (sMi) e o segundo sinal de monitoramento modulado (sMi) para sua saída.