CH656231A5

CH656231A5 - DEVICE FOR DETECTING METAL OBJECTS.

Info

Publication number: CH656231A5
Application number: CH2774/82A
Authority: CH
Inventors: Karl-Erik Moberg
Original assignee: Bofors Ab
Priority date: 1981-05-06
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1986-06-13
Also published as: NO821485L; BE893088A; IT8248333A0; JPS57192887A; FR2505508A1; GB2097933B; DE3217033C2; FR2505508B1; NL8201811A; IT1147941B; GB2097933A; CA1198165A; SE8102827L; SE426269B; DE3217033A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sinussignales für die Sendespule, eine Erkennung metallener Gegenstände, mit einer Spulenanord- Amplitudensteuereinrichtung für das Sinussignal, eine Rück-nung, welche eine Sendespule zur Erzeugung eines elektro- 45 kopplungsschaltung mit einer Gleichrichtereinrichtung zur magnetischen Feldes und eine Empfangsspule aufweist, die Gleichrichtung eines von der Spulenanordnung abgegebenen derart angeordnet ist, dass in der Empfangsspule eine elek- Signals und mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleich tromotorische Störungskraft induziert wird, wenn die Emp- des gleichgerichteten Signals mit einer Referenzspannung fangsspule durch das von Wirbelströmen im zu erkennenden und zur Abgabe eines vom Vergleich abhängigen Ausgangsmetallenen Gegenstand erzeugte elektromagnetische Stö- so signais an die Amplitudensteuerschaltung für das Sinus-rungsfeld beaufschlagt wird, und in der Empfangsspule eine signal. The present invention relates to a device for generating a sinusoidal signal for the transmitter coil, a detection of metal objects, with a coil arrangement amplitude control device for the sinusoidal signal, a feedback, which has a transmitter coil for generating an electrical coupling circuit with a rectifier device for the magnetic field and has a reception coil, the rectification of one emitted by the coil arrangement is arranged in such a way that an electrical signal is induced in the reception coil and, with a comparison device for comparison, tromotive interference force is induced if the received signal rectifies the reference coil with a reference voltage caused by eddy currents in the to be recognized and to emit an output metal object dependent on the comparison, electromagnetic interference signal is applied to the amplitude control circuit for the sinusoidal field, and a signal in the receiving coil.

elektromotorische Kraft durch das direkt in diese einfallende In einer ersten Ausführungsart wird das von der Emp-elektromagnetische Feld aus der Sendespule (5) induziert fangsspule abgegebene Signal zurückgeführt, welches das wird, wobei die Amplitude des durch die Sendespule aufgrund der in der Empfangsspule direkt induzierten elek- Electromotive force by the directly incident in this In a first embodiment, the signal emitted by the Emp-electromagnetic field from the transmitter coil (5) is returned, which becomes the signal, the amplitude of which is directly induced by the transmitter coil due to that in the receiver coil electrical

erzeugten Feldes konstant gehalten wird. ss tromotorischen Kraft abgegebene Signal enthält, in einer generated field is kept constant. ss tromotoric signal contained in a

Erkennungsvorrichtungen dieser Art für metallene Gegen- zweiten Ausführungsart wird ein von der Sendespule abgege-stände können z.B. in Geräten zum Nachweis metallener benes Signal zurückgeführt. Detection devices of this type for metal counterparts can be used, e.g. returned in devices for the detection of metallic ben signal.

Gegenstände in der Erde bei der geophysikalischen For- Im folgenden wird die Erfindung mit Verweis auf die schung verwendet werden, können aber auch bei elektroma- Zeichnungen genauer beschrieben. Darin zeigen Fig. 1 ein gnetischen Näherungszündern zur Auslösung der Sprengla- 60 Blockdiagramm einer ersten Ausführungsart der Erfindung dung bei einem Ladungsträger, z.B. einer Rakete, einem Pro- und Fig. 2 eine zweite Ausführungsart. Objects in the earth in geophysical research. In the following, the invention will be used with reference to the research, but can also be described in more detail in electrical drawings. 1 shows a magnetic proximity detonator for triggering the explosive glass block diagram of a first embodiment of the invention for a charge carrier, e.g. a rocket, a pro- and Fig. 2 a second embodiment.

jektil, einer Granate oder ähnlichem verwendet werden, . Das Blockdiagramm zeigt die Grundfunktionen der erfin- jectile, a grenade or the like can be used. The block diagram shows the basic functions of the invented

wenn dieser sich an einen metallenen Gegenstand in dungsgemässen Erkennungsvorrichtung. Die Vorrichtung gewissem Abstand vorbeibewegt. Bei beiden Anwendungen kann z.B. in einem Metallnachweisgerät für die geophysika-werden Signalverarbeitungseinrichtungen verwendet, zum es lische Erkundung oder in einem Näherungszünder zum Aussenden eines aktiven Ausgangssignales abhängig von der Zünden einer Sprengladung nahe eines metallenen Gegenelektromotorischen Störungskraft, welche in der Empfänger- standes (dem Ziel) verwendet werden. Beide der genannten spule wegen des metallenen Gegenstandes induziert wird. Anwendungen verwenden eine Spulenanordnung mit einer if it is attached to a metal object in the detection device according to the invention. The device moves past a certain distance. In both applications e.g. in a metal detection device for the geophysical signal processing devices are used for exploration or in a proximity detonator for sending out an active output signal depending on the detonation of an explosive charge near a metal counterelectromotive interference force which is used in the receiver position (the target). Both of the named coil is induced because of the metal object. Applications use a coil arrangement with one

Sendeeinheit in Form einer Sendespule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, welches sich nach bekannten physikalischen Gesetzen im Raum ausbreitet und mit einer Empfangseinheit in der Form einer Empfangsspule, welche so angeordnet ist, dass auf sie das elektromagnetische Feld hervorgerufen durch den metallenen Gegenstand einwirkt, wodurch eine elektromotorische Störungskraft in der Spule induziert wird. Die Empfangsspule ist auch so angeordnet, dass ein Teil des elektromagnetischen Feldes erzeugt durch die Sendespule direkt auf die Empfangsspule einwirkt und eine direkt induzierte elektromotorische Kraft bewirkt. Transmitting unit in the form of a transmitting coil for generating an electromagnetic field, which spreads in space according to known physical laws, and with a receiving unit in the form of a receiving coil, which is arranged such that the electromagnetic field caused by the metal object acts on it, thereby causing a electromotive interference is induced in the coil. The receiving coil is also arranged such that part of the electromagnetic field generated by the transmitting coil acts directly on the receiving coil and causes a directly induced electromotive force.

Durch eine Signalverarbeitungseinrichtung wird die elektromotorische Störungskraft von der direkt induzierten elektromotorischen Kraft getrennt und ein aktives Ausgangssignal erzeugt, welches nur von der elektromotorischen Störungskraft abhängig ist. A signal processing device separates the electromotive interference force from the directly induced electromotive force and generates an active output signal which is only dependent on the electromotive interference force.

Die Signalverarbeitung der elektromotorischen Störungskraft gehört nicht zu dieser Erfindung und wird deshalb hier nicht beschrieben, diesbezüglich wird auf die obenerwähnte schwedische Patentschrift Nr. 7 706 158-8 verwiesen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Sendeeinheit der Nachweisvorrichtung und enthält eine Rückkopplungsschaltung, die es ermöglicht, die Amplitude des elektromagnetischen Feldes hervorgerufen durch die Sendespule konstant zu halten. Das Blockdiagramm gezeigt in Figur 1 enthält einen Oszillator 1 zur Erzeugung eines Sinussignals X einer bestimmten Frequenz und Amplitude. Das Signal wird über eine variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2 auf eine abgestimmte Schaltung mit einem stromrückgekoppelten Verstärker 3, einem Kondensator C, einem Treiber 4 und der Sendespule 5 gegeben. Der Verstärker 3 und der Treiber 4 erzeugen den für die Sendespule 5 nötigen Strom L. Die Sendespule erzeugt dann ein elektromagnetisches Feld mit der gleichen Frequenz wie das Sinussignal X. Das Feld verbreitet sich im Raum gemäss bekannter physikalischer Gesetze, und ein Teil des Feldes wirkt auf die Empfangsspule 6 ein, die bei der Sendespule 5 oder in einem gewissen Abstand von der Sendespule 5 angeordnet ist, abhängig vom Anwendungsgebiet. Eine elektromotorische Kraft wird dann in der Empfangsspule 6 induziert und ruft ein Empfangs- Signal processing of the electromotive disturbance is not part of this invention and is therefore not described here, in this regard reference is made to the above-mentioned Swedish patent specification No. 7 706 158-8. The present invention relates to the transmitter unit of the detection device and contains a feedback circuit which makes it possible to keep the amplitude of the electromagnetic field caused by the transmitter coil constant. The block diagram shown in FIG. 1 contains an oscillator 1 for generating a sinusoidal signal X of a certain frequency and amplitude. The signal is given via a variable damping or amplification circuit 2 to a tuned circuit with a current feedback amplifier 3, a capacitor C, a driver 4 and the transmitter coil 5. The amplifier 3 and the driver 4 generate the current L required for the transmitter coil 5. The transmitter coil then generates an electromagnetic field with the same frequency as the sinusoidal signal X. The field spreads in space in accordance with known physical laws, and part of the field acts on the receiving coil 6, which is arranged at the transmitting coil 5 or at a certain distance from the transmitting coil 5, depending on the application. An electromotive force is then induced in the receiving coil 6 and calls a receiving

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signal Im hervor, das auf einen Integrator 7 und einen Gleichrichter 8 gegeben wird, wo das Signal integriert und gleichgerichtet wird. Das Signal wird dann mit einer Referenzspannung Uref verglichen, und wenn die Summe des gleichgerichteten Signals und der Referenzspannung nicht gleich Null ist, wird ein Fehlersignal erzeugt, welches durch einen Integrator 9 integriert wird, und durch das entstehende Signal Y wird die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2 für das Sinussignal X gesteuert. signal Im that is given to an integrator 7 and a rectifier 8, where the signal is integrated and rectified. The signal is then compared with a reference voltage Uref, and if the sum of the rectified signal and the reference voltage is not equal to zero, an error signal is generated which is integrated by an integrator 9, and by the resulting signal Y the variable damping or Amplification circuit 2 controlled for the sine signal X.

Das Blockdiagramm gezeigt in Figur 2 ist ähnlich zu Figur 1, aber bei dieser zweiten Ausführungsart wird das Sendespu-lenspannungssignal Is' zurückgekoppelt und durch Gleichrichter 8 gleichgerichtet. Die Rückkopplungsschaltung ist mit dem Anschlusspunkt 11 zwischen dem Kondensator C und der Sendespule 5 in der abgestimmten Schaltung verbunden. Die Empfangsspule ist hier nicht gezeigt. Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsart bezieht sich auf die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2. Bei der zweiten Ausführungsart besteht diese Schaltung aus einer Oszillatorrückkopplungsschaltung, aber ähnlich zur ersten Ausführungsart steuert auch hier das integrierte Fehlersignal Y die variable Dämpfungs- oder Verstärkungsschaltung 2. The block diagram shown in Figure 2 is similar to Figure 1, but in this second embodiment, the transmit coil voltage signal Is' is fed back and rectified by rectifier 8. The feedback circuit is connected to the connection point 11 between the capacitor C and the transmitter coil 5 in the tuned circuit. The receiving coil is not shown here. Another difference between the first and second embodiments relates to the variable damping or amplification circuit 2. In the second embodiment, this circuit consists of an oscillator feedback circuit, but similarly to the first embodiment, the integrated error signal Y controls the variable damping or amplification circuit 2 .

Es ist nicht immer notwendig, einen Integrator 7 in die Rückkopplungsschaltung aufzunehmen, und Figur 2 zeigt ein Beispiel, bei welchem kein Integrator in der Rückkopplungsschleife vorhanden ist. It is not always necessary to include an integrator 7 in the feedback circuit, and Figure 2 shows an example in which there is no integrator in the feedback loop.

Die Vorteile der vorerwähnten Schaltungen sind unter anderem, dass das Toleranzfeld der Frequenz von Oszillator 1 und der abgestimmten Schaltung vergrössert wird. Ausserdem haben Variationen des Verlustwiderstandes der Sendespule oder temperaturabhängige Variationen der Kapazität C der abgestimmten Schaltung keinen Einfluss auf die Amplitude des von der Sendespule 5 erzeugten Feldes. Durch die Gleichrichtung eines von der Spulenanordnung abgegebenen Signals ist die Vorrichtung auch unempfindlich gegenüber Phasenänderungen in den Spulen und dem Treiber 4. Die Amplitude des elektromagnetischen Feldes kann einfach durch die direkte Referenzspannung Uref gesteuert werden. The advantages of the aforementioned circuits include that the tolerance range of the frequency of oscillator 1 and the tuned circuit is increased. In addition, variations in the loss resistance of the transmitter coil or temperature-dependent variations in the capacitance C of the tuned circuit have no influence on the amplitude of the field generated by the transmitter coil 5. By rectifying a signal emitted by the coil arrangement, the device is also insensitive to phase changes in the coils and the driver 4. The amplitude of the electromagnetic field can easily be controlled by the direct reference voltage Uref.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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PATENT CLAIMS In Swedish Patent Application No. 7 706158-8

1. Device for the detection of metal objects, devices for the detection of metal counter-with a coil arrangement (5,6), which a transmitter coil (5) stands of the aforementioned type and used in an elek-for generating an electromagnetic field and a tromagnetic proximity igniter , for ignition receiving coil (6), which is arranged such that in s the charge of an explosive charge carrier, if a metallic one of the receiving coil an electromotive interference object within a defined distance, is preferably induced if the receiving coil (6) by the wise one small distance of 0.5-1.5 m is arranged in the vicinity of the eddy currents in the metallic object to be detonated. The advantage of the generated electromagnetic interference field is applied, turning of an electromagnetic field for a proximity and in the receiving coil (6) an electromotive force ignition igniter is that such a detonator triggers independently of the magnetic field of the earth due to the electromagnetic field directly entering it and is also induced independently from the transmitter coil (5), the amplitude of whether the target is made of iron or not, which is kept constant in the field generated by the transmitter coil (5) in contrast to that of magnetic proximity known in the past through an oscillator (1) to the detonators. The proximity fuse according to the aforementioned generation of a sinusoidal signal for the transmitter coil (5), a Swedish patent is mainly characterized by amplitude control device (2) for the sinusoidal signal, one characterized in that the receiver coil is arranged in front of and with feedback circuit with a rectifier device at a certain distance from the transmitter coil , (8) for the rectification of one of the coil arrangements, preferably in the front part of the charge carrier, so that the given signal (Im, L ') and with a comparison device in addition to the electromotive interference force also a (10) for comparing the rectified signal a 20 electromotive force through direct influence of the electro-reference voltage (Uref) and for the delivery of an output signal induced by the transmitter coil, which is directly dependent on the amplitude, to the amplitude control, and that the signal processing device for isolating circuit (2) for the Sinusoidal signal . Electromotive interference power from the direct

2. Device according to claim 1, characterized by an induced electromotive force and an integrator (7) and a rectifier (8) for integrating the active output signal into a charge ignition and rectifying the device detached from the coil arrangement.

given signal (Im). In geophysical exploration such as approximate

3.Device according to claim 2, characterized by firing, it is desirable to keep the amplitude of the generated electrical one further integrator (9) for the integration of the electromagnetic field constant i.e. independently emitted signal (10). 30 on frequency, temperature and various interference

4. The device according to claim 1, characterized in that factors which influence the detection device that the signal emitted by the coil arrangement can. It is therefore desirable to design the transmitter in such a way that the signal emitted by the receiving coil (6) is such that the requirement of the constant field amplitude is better met than that due to that which is directly induced in the receiving coil (6) beforehand. This also affects the signal emitted when producing electromotive force. 35 of the detection device because the tolerance

5. The device according to claim 1, characterized in claims e.g. to the transmitter coil are reduced so that the signal emitted by the coil arrangement can be a.

is from the transmitter coil (5) signal (Is'). The aim of the present invention is accordingly a

To provide detection device in which the amplitude of the

40 electromagnetic field generated by the transmitter coil can be kept constant without difficulty. According to the invention, this is achieved by an oscillator