CN102066981A - 方波传输金属探测器 - Google Patents

Abstract

一种金属探测器包括具有多个开关的传输电子设备，用于产生用于被传输线圈所传输的重复传输信号周期。所述重复传输信号周期包括至少一个高电压时段以及至少一个低电压时段，所述至少一个低电压时段之后跟随一个基本为零的电压时段。在所述低电压时段及所述基本为零的电压时段期间，传输电子设备的输出阻抗比所述传输线圈的等效串联电阻小三倍。

Description

方波传输金属探测器

技术领域

本申请涉及一种金属探测器。

相关引用

本说明书中提到了下述文献：

题为“A method and apparatus of discrimination detection usingmultiple frequencies to determine a recognizable profile of an undesirablesubstance(利用多个频率来区分检测以确定不期望的物质的可识别轮廓的方法和设备)”的美国专利No.4,942,360；

题为“Discriminating time domain conducting metal detectorutilizing multi-period rectangular transmitted pulses(利用多时段方形传输脉冲的辨别时域传导金属探测器)”的美国专利No.5,537,041；

题为“Pulse induction time domain metal detector(脉冲感应时域金属探测器)”的美国专利No.5,576,624；

题为“Rectangular-wave transmitting metal detector(方波传输金属探测器)”的美国专利申请No.11/888641；

题为“Metal detector having constant reactive transmit voltageapplied to a transmit coil(向传输线圈提供恒定反应传输电压的金属探测器)”的澳大利亚临时专利申请No.2006903737；

题为“Metal detector with improved magnetic responseapplication(具有改进的磁响应应用的检测器)”的澳大利亚临时专利申请No.2007906175；

题为“Multi-frequency metal detector having constant reactivetransmit voltage applied to a transmit coil(向传输线圈提供恒定反应传输电压的多频率金属探测器)”的国际专利申请WO 2005/047932。

在此通过引用将这些文献的整体内容并入本文。

背景技术

大多数商用金属探测器被设计用于寻找埋藏的诸如金子、硬币、宝藏、以及考古制品之类的金属目标。这些商用金属探测器中的大多数具有配置用于产生重复传输信号周期的传输电子设备，该传输电子设备的输出连接至用于传输交变磁场的传输线圈。这些商用金属探测器中的大多数具有与接收电子设备相连接的诸如接收线圈之类的磁场接收装置，接收电子设备包括信号处理及估计电子设备以给出一个指示器输出。信号处理及估计电子设备通常包括前置放大器，前置放大器的输出连接至同步解调器，同步解调器的同步解调乘法功能与传输信号同步。同步解调器的输出连接至低通滤波器或“解调滤波器”。低通滤波器的输出被进一步处理以便进行目标识别及指示。可以以模拟和/或数字方式(DSP)实现解调、低通滤波、以及进一步处理。

硬币和宝藏探测器的操作的主要模式为“辨别”模式，其中含铁的目标通常被辨别出来，而特定时间常数范围内的有色金属(non-ferrous)目标通常不被辨别出来并且被伴随有视觉显示的时间常数的音频信号所指示。为了改进时间常数估计，一些金属探测器同时地传输和接收多个频率，并且大多数是以多时段脉冲传输的形式进行。但是，脉冲感应(例如US 5,576,624)和多频率正弦波(例如US 4,942,360)同样满足要求。

一些商业可用正弦单频率传输金属探测器具有开关，该开关允许用户选择不同频率。在该探测器中的电子设备通常相对较贵。选择不同频率的能力可能是很有用的，例如在其中金块的尺寸随地点而变化从而用于探测的最佳频率也可能随之变化的金块勘探中。

在“时域”中工作的探测器包含切换电子设备，其针对各种时段将各种电压从各种电源切换至传输线圈。US 5,537,041公开了一种金属探测器，其与一些商业可用的脉冲感应金属探测器一样传输多时段脉冲并且在时域中工作。例如还可参见US 5,576,624。

发明内容

在本发明的一个广泛方面中，提供了一种金属探测器，用于探测具有金属特性的目标，所述金属探测器包括：a)具有多个开关的传输电子设备，用于产生重复传输信号周期，所述重复传输信号周期包括至少一个高电压时段以及至少一个低电压时段，所述至少一个低电压时段之后跟随一个基本为零的电压时段，其中所述高电压时段期间的平均电压和所述低电压时段期间的平均电压在极性上是相反的，并且所述高电压时段期间的平均绝对电压高于所述低电压时段期间的平均绝对电压；b)传输线圈，其连接至传输电子设备，并用于接收所述重复传输信号周期以及传输磁场，其中在所述低电压时段及所述基本为零的电压时段期间，所述传输电子设备的输出阻抗比所述传输线圈的等效串联电阻小三倍；c)接收线圈，用于接收所述至少一个低电压时段期间的接收磁场，并且提供由所述接收磁场感应出的接收信号；以及d)接收电子设备，连接至所述接收线圈，并且用于在所述至少一个低电压时段期间处理所述接收信号，以产生指示器输出信号，所述指示器输出信号包括表示传输磁场内存在具有金属特性的目标的特征。

在一种形式中，所述重复传输信号周期包括高电压时段、跟随所述高电压时段之后的低电压时段、跟随所述低电压时段之后的零电压时段、以及跟随所述零电压时段之后的另一低电压时段。

在一种形式中，所述高电压时段期间的平均电压至少是所述低电压时段期间的平均电压的负三倍。

在一种形式中，任意高电压时段期间的平均绝对电压大于约20V并低于约400V。

在一种形式中，任意低电压时段期间的平均绝对电压大于约2V并低于约20V。

在一种形式中，任意基本为零的电压时段期间的平均绝对传输线圈电流小于任意其它基本为零的电压时段之外的任意其它时段期间的平均绝对传输线圈电流的约三分之一。

在一种形式中，所述传输电子设备还具有至少一个用于产生第一电压的第一电源以及至少一个用于产生第二电压的第二电源，第一电压和第二电压具有相反的极性，其中在高电压时段期间第一电压被切换至传输线圈两端，并且在低电压时段期间第二电压被切换至传输线圈两端。

在一种形式中，第一电源包括第一电容器，其中第一电容器在所述重复传输信号周期期间被传输线圈充电和放电。

在一种形式中，对于每个重复传输信号周期，高电压时段期间施加至传输线圈的第一电压的平均电压保持基本恒定。

在本发明的另一个广泛方面中，提供了一种用于探测具有金属特性的目标的方法，所述方法包括步骤：a)利用传输电子设备产生重复传输信号周期，所述重复传输信号周期包括至少一个高电压时段以及至少一个低电压时段，所述至少一个低电压时段之后跟随一个基本为零的电压时段，其中所述高电压时段期间的平均电压和所述低电压时段期间的平均电压在极性上是相反的，并且所述高电压时段期间的平均绝对电压高于所述低电压时段期间的平均绝对电压；b)根据所产生的所述重复传输信号周期从传输线圈传输磁场，其中在所述低电压时段及所述基本为零的电压时段期间，所述传输电子设备的输出阻抗比所述传输线圈的等效串联电阻小三倍；c)接收所述至少一个低电压时段期间的接收磁场，并且提供由所述接收磁场感应出的接收信号；以及d)在所述至少一个低电压时段期间处理所述接收信号，以产生指示器输出信号，所述指示器输出信号包括表示传输磁场内存在具有金属特性的目标的信号。

下文连同附图提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述，附图以示例的方式图示了本发明的原理。虽然与这些实施例相结合地描述了本发明，但是应该理解的是，本发明并不限于任意实施例。相反，本发明的范围仅限于所附权利要求，并且本发明包括各种替换方案、改型、及等效形式。出于示例的目的，在以下说明书中描述各种特定细节，从而提供对本发明的透彻理解。可在没有这些特定细节的情况下根据权利要求实现本发明。为了简化，与本发明相关的本领域公知的技术材料未被详细描述，使得不会毫无必要地模糊本发明。

在说明书和权利要求的通篇中，除非上下文另外要求，否则术语“包括”和“具有”及其变形(例如“包含”)将被理解为暗示含有所述的元素或元素组，但是不排除任意其它元素或元素组。

本领域技术人员可以理解的是，本文中的术语“平均”被广义地解释为对一组值的最可能的值或中值的估计。对于本领域技术人员来说明显的是，可以以各种方式估计均值，例如利用算术平均、加权平均、切尾平均、求中位数等方式。选择通常取决于诸如信号特征、孤立值的可能影响等实现问题。

说明书中对任何现有技术的参考并不是也不被认为是对该现有技术形成了本领域公知常识的一部分的承认或者任何形式的建议。

为了帮助对本发明的理解，对附图标出了参考标号。

附图说明

图1示出了一个实施例的电路框图。

图2示出了适合于图1的传输信号波形和接收信号波形的示例。

图3示出了响应于图2的传输波形的针对不同目标时间常数的接收信号的示例。

具体实施方式

图1示出了金属探测器的一个实施例的电路框图，该金属探测器具有传输电子设备(4，5，6，7，8，9，10，11，12，13以及50)，传输电子设备包括切换电子设备，该切换电子设备由均由定时电子设备13所控制的开关6和开关7所组成。在操作时，重复传输信号周期包括至少一个高电压时段、至少一个低电压时段、以及至少一个基本为零的电压时段，该至少一个基本为零的电压时段紧随在该至少一个低电压时段之后，该重复传输信号周期出现在输出端4和输出端5之间；输出端4和输出端5连接至传输线圈1，传输线圈1发送形成的交变磁场。第二电源12利用第二电压输出端11和5提供低电压(第二电压)。在该示例中，第一电源50由电容器10(即第一电容器)组成，电容器10的能量由传输线圈1的反电动势(back-emf)被所述切换电子设备切换至电容器10而提供，存储电容器中的电荷随着能量在电容器10和传输线圈1之间来回传递而增大和减小，这造成了出现在电容器10上即第一电源50上的高电压(即第一电压)。当开关6选择输出端8(即电容器10)时，第一电压出现在传输线圈(随着电容器被充电和放电，传输线圈两端的第一电压将稍有变化)上。当开关6选择与开关7相连的输出端9、并且开关7选择输出端11时，第二电压出现在传输线圈上。当开关6选择开关7、而开关7选择输出端5时，大致为零的电压出现在传输线圈上(除了由于流经电阻元件的传输线圈电流而引起的电压降之外)。

假设第一电源和第二电源的输出阻抗较低，并且开关的导通电阻较低，那么传输电子设备在整个重复传输信号周期中向传输线圈呈现较低的输出阻抗。此处的“较低”阻抗特定地表示阻抗在低电压时段和零电压时段比传输线圈的等效串联电阻小例如三倍。

第一电容器10没有必要具有很高的值，从而在高电压时段期间，当第一电容器10被切换至传输线圈1时，第一电容器10上的电压可改变几个百分比，而不会使得性能显著恶化。例如，假设输出端8处的第一电压为大约180V，传输线圈1电感为0.25mH，并且高电压时段的初始时的传输线圈电流例如为3A，并且第一电容器10例如为1μF，那么在高电压时段期间，随着来自传输线圈1的能量被传递至第一电容器10并从第一电容器10传递过来，第一电容器上的电压将增大并随后减小大约6V。在此情况下，即使第一电压在重复传输信号周期中可能包括百分之几的波纹，可认为第一电压基本保持恒定，因为高电压时段期间施加给传输线圈的平均第一电压对于每个重复传输信号周期来说基本保持恒定。

并且，为了保持功效，电阻元件上的平均电压降可在低电压时段和高电压时段保持为比平均传输线圈无功电压(reactivevoltage)低。由于传输线圈无功电压典型地在高电压时段显著较高(例如180V)，并且相对于低电压时段(例如10V)具有较短的持续时间，这意味着高电压时段期间的传输电子设备的等效串联电阻(例如2Ω)实质上高于低电压时段期间的传输电子设备的等效串联电阻(例如0.25Ω)，同时保持了高功效。因此，在此情况下应当视为整个重复传输信号周期内的传输电子设备的“低阻抗”。

许多金属目标具有快速衰减期，例如小金块以及纯金链。对于脉冲感应(PI)探测器，需要在反电动势传输阻尼衰减时段之后的一段延迟之后开始接收处理(采样或同步解调)，以避免接收无功信号分量(X)，该无功信号分量会影响接地平衡。这些延迟降低了对短时间常数目标的敏感度。在整个重复传输信号周期具有较低传输信号输出阻抗的本发明的一个优势在于，PI系统中的这种反电动势衰减是不存在的，因此本发明允许高电压“反电动势类的”传输信号之后的更短的接收处理(采样或同步解调)延迟，这实现了相对于PI系统的对快速衰减目标的更高敏感度(没有X污染)。

接收电子设备(13，14，15，16，17，18，19)被调整并布置用于接收和处理来自接收线圈2的信号，接收线圈2接收一个接收磁场。接收线圈2连接至前置放大器14。前置放大器14的输出连接至同步解调器15(可选地，也可以是采样器)，定时电子设备13通过控制线路16控制同步解调器15。同步解调器15的输出18可馈至进一步处理电子设备17，进一步处理电子设备17对输出18进行低通滤波，并且这些低通滤波器的输出端的信号被进一步处理以产生指示器输出19，其中指示器输出19至少指示了受到所述交变磁场的影响的至少一些金属目标的存在，以及指示了所述金属目标的至少一些特征，例如所述金属目标的含铁特性/有色金属特性。传输线圈1和接收线圈2通常被壳装在同一线圈外壳3内。来自定时电子设备13的各种波形可由用户控制以使之适合于各种情况和可能的目标。

图2示出了重复传输信号周期的示例。高电压时段在时间20开始并且在时间21终止。低电压时段25在时间21开始并且在时间22终止。基本为零的电压时段27在时间22开始并且在时间23终止。另一低电压时段28在时间23开始并且在时间20终止。此后，序列重复。高电压时段期间施加在传输线圈两端的重复传输信号周期的电压是第一电压31。在两个低电压时段期间(时段25和28)，施加了第二电压29和32；在基本为零的电压时段27期间，施加了零电压30。为了方便表示，图2中的高电压时段期间的第一电压波形的尺寸有所缩小。第二电压的极性(图2中示出为负)与第一电压的极性(图2中示出为正)相反，并且第一电压的绝对幅度至少是第二电压的绝对幅度三倍。换言之，高电压时段期间的平均电压至少是低电压时段期间的平均电压的负三倍。

在重复传输信号周期具有暂态的高电压可以激发出高频率，从而造成了丰富的频谱，这有利于更精确的目标辨别以及对从较快时间常数目标到较小时间常数目标的相对较高的敏感度。

在高电压时段期间，传输线圈电流36初始时为负，并且向正极增大，通过零达到正峰值。该电流初始时对电容器10充电，并随后对电容器10放电。在低电压时段25期间，传输线圈电流37初始时处于正峰值，并减小至大约零，随后零电压在基本为零的电压时段27期间被施加至传输线圈1两端。传输线圈电流由此在该时段期间大约保持为零。此后，在下一个低电压时段28期间，传输线圈电流38初始时大约为零，并且其幅值负向地增大，并在该时段的结尾时达到负的峰值，此时基本序列重复。传输电流波形的形状是普通的指数函数I＝(I₀+V/R)e^-(t/T)，其中I₀是每个时段的初始的传输线圈电流，其中T＝L/R是传输线圈电路时间常数，其中L是总的有效电感分量，R是总的有效串联电阻分量，总的有效串联电阻分量包括电子设备、线缆、任何连接器以及传输线圈的电阻，V是每个时段特定施加的电动势(emf)。

对于硬币、金块和地雷位置的更有用的实际电压是当第一电压的绝对幅值大于约100V并小于约400V时，但是在约20V和约400V时之间就是有用的，并且第二电压和第四电压的绝对幅值大于约2V并小于约20V，并且重复传输信号周期的持续时间介于约0.05ms至1ms之间。

为了便于理解，假设高电压时段具有可忽略的持续时间，基本为零的电压时段以及两个低电压时段具有相同的持续时间，并且它们都等于重复传输周期的持续时间(等于持续时间为1)的1/3，传输线圈电路时间常数T＝L/R实际上无限大。在这种情况下，低电压时段25期间的时间常数τ的一阶有色金属目标给出接收线圈处的电压正比于：

[e^-2/(3τ)-e^-1/(3τ)-2/(3τ)]e^-t/τ/(1-e^-1/τ)(i)

并且，在基本为零的电压时段27期间正比于：

[1-e^-2/(3τ)-2/(3τ)e^-1/(3τ)]e^-t/τ/(1-e^-1/τ)(ii)

并且，在下一个低电压时段28期间正比于：

[e^-1/(3τ)-1-2/(3τ)e^-2/(3τ)]e^-t/τ/(1-e^-1/τ)(iii)

其中，在每个时期开始时t＝0。

图3中的接收波形40、41和42示出了相对较长的一阶时间常数有色金属目标(相对时间常数＝0.5)，同时接收波形63、64、和65示出了相对较短的一阶时间常数有色金属目标(相对时间常数＝0.1)。图3中的接收波形60、61和62示出了对一阶有色金属目标的接收响应。这基本上是“类似抗磁性地”衰减的有色金属似的信号加上磁增强无功分量。

注意，针对基本为零的电压时段27的(ii)中消除了一阶项(1/τ)，因此当与针对低电压时段25和28的(i)和(iii)进行比较时，尤其是在长时间常数目标的情况下进行比较时，得到弱的响应。所以，对于减去针对磁和无功信号(X)平衡的接收信号，这是有用的时段，其原因尤其是因为有限的传输线圈电路时间T＝L/R所造成的各个时段期间的以指数形式下降的无功传输信号。

涡流电流感应电压分量的贡献在每个时段衰减，而含铁金属目标的铁磁(“X”)分量是相反的，其在每个时段期间增长，随着磁场进入目标，涡流电流的“类似抗磁性的趋肤效应”衰减。由于接收线圈中的涡流电流感应电压信号在第一低电压时段25之后是最强的，并且涡流电流感应电压信号在第二低电压时段28结尾时是最弱的，铁磁(无功“X”)分量在第二低电压时段28结尾时是最强的。这被示出为第一低电压时段25期间或第二低电压时段28期间符号的改变，假设低电压时段具有足够长的持续时间以使得含铁X分量能够超过涡流电流信号的变化速率的“电阻”分量。图3示出了第二低电压时段28期间符号的改变的这一示例。因此，对第二低电压时段28结尾时的接收信号进行同步解调或采样，可最大程度地精确估计金属目标的含铁特性，即无功信号(X)分量。这在时间间隔66和67处被示出，并且一般，基本为零的电压时段27的后半段以及第二低电压时段28的后半段期间的同步解调或采样是最有效的。

为了最大程度地精确测量金属目标的时间常数，被测分量应该不含有相对较大的线圈磁性无功X分量，即处理后的电阻(“R”)分量应该至少近似“接地平衡”于线圈X分量。接收线圈中的差分涡流电流感应电压信号是电阻“R”分量。这可通过在第一低电压时段25期间同步解调正分量、并减去随后同步解调的分量使得纯磁X被抵消来测量。为了实现这一目的、并提取快速时间常数R分量但衰减中等的以及较长的时间常数R分量，紧跟着第一低电压时段25开始之后，较短持续时间的“正”同步解调可被加至紧跟在“正”同步解调之后的另一较短持续时间的“负”同步解调。由于第一低电压时段25期间的指数型的传输线圈无功电压函数(下降的无功电压)，第二低电压时段28期间的“负”的合成同步解调乘法因子在一个形式下大于正分量，从而确保“X”接地平衡。这可通过在基本为零的电压时段27期间补偿“正”同步解调来抵消，以保持平衡的同步解调来避免诸如1/f噪声之类的低电压分量以及由于静态磁场中的接收线圈的移动感应出的感应信号。

类似地，为了提取中等的时间常数分量但衰减较短的以及较长的时间常数分量，紧跟着较短的时间常数分量同步调制之后、或者与较短的时间常数分量同步调制具有一定的重叠，中等持续时间的“正”同步解调可被加至紧跟在中等持续时间的“正”同步解调之后的另一中等持续时间的“负”同步解调。同样，由于第一低电压时段25期间的指数型的传输线圈电流函数，同步解调在一个形式下包括来自基本为零的电压时段的平衡贡献，以确保“X”接地平衡以及平衡的同步解调，从而抑制低频率。

类似地，为了提取较长的时间常数分量，同步解调在一个形式下发生并扩展到中等分量时段之后，并且在另一个形式下，这些同步解调扩展到达第二低电压时段28的结尾。同样，基本为零的电压时段27提供平衡同步解调以及平衡解调。

这些时间常数分量之比将指示出金属目标的导电性。

由于US 11/888641给出的原因，与脉冲感应相比，该系统提供了更高的功效，并且由于US 11/888641给出的原因，该系统还提供了对长时间常数目标的更好的敏感度。本发明提供了US 11/888641的有用替换方案，以及由于仅仅一个“反电动势时段”(其中开关损失稍显显著)而提供了稍微更高的功效。出于功效目的、以及基本为零的电压时段27期间具有低无功传输电压的有用性、或者简单的同步解调平衡(接收磁平衡，请参见AU2007906175)，在一种形式下，基本为零的电压时段期间的平均绝对传输线圈电流比其它时段期间的平均绝对传输线圈电流小三分之一，其中基本为零的电压时段27期间的零电流是最简单的并且最具功效。

电子设备可被修改并配置，使得图2所示的波形可被操作人员选择，或者使得一个不同波形例如包括US 11/888641给出的两个替换方式，或者，电子设备可包括多个不同的低的负电压，发射器可在各种时段期间切换至这些不同的低的负电压，例如-5V以及-18V。对于任何波形，重复传输信号周期也可以改变，例如以等于或大于系数2的系数改变，从而使得该改变具有可清楚地注意到的有效性。

为了比较非传输时段期间的PI接收信号和图1、图2所示的系统的电阻R信号，假设(1)传输功耗(来自具有非常小的有限电阻的传输线圈)对于两者而言是相同的，(2)两者都具有相同的基本时段，(3)两者都具有相同的接收和解调增益，(4)“反电动势”时段(高电压时段)在持续时间上短到可忽略，(5)两者都具有理想的电子设备(例如实际无限大的传输线圈电路时间T＝L/R)。

PI系统针对可忽略的短反电动势时段之后的其一半的重复传输信号周期期间提供负电压，紧随其后，在非传输时段，以增益+1在四分之一个基本时段期间对接收信号进行解调，并且随后，以增益-1在剩下的四分之一个基本时段期间对接收信号进行解调。

在图1和图2所示的系统中，在第一低电压时段25(高电压时段之后的其重复传输信号周期的前三分之一)期间以增益+1解调接收信号，并且在第二低电压时段28(基本为零的电压时段27之后的基本时段的最后三分之一)期间以增益-1解调接收信号。

根据这些假设，对于长时间常数一阶有色金属目标来说，图1和图2所示的系统将渐进地得到一个信号，该信号比相应的PI系统得到的信号大64*3^1.5τ倍。因此，基本为零的电压时段27以及两个低电压时段25及28期间的解调电阻信号相对于非传输时段期间的相应的PI信号得到了对长时间常数目标的实质更大的敏感度，从而敏感度频谱实质宽于PI的敏感度频谱，这有助于检测深度以及辨别。

WO 2005/047932以及临时专利AU2006904137公开了保持传输线圈恒定无功电压的优势。图2所描述的在基本为零的电压时段27以及两个低电压时段25及28期间恒定的传输线圈无功电压的波形，在矿藏丰富的土壤中检测金子或地雷方面同样有用。这可通过对传输电子设备进行调整并布置以使得施加给传输线圈的电压至少在两个低电压时段25及28期间绝对幅值增大来实现。

本发明提供了改进的低成本金属探测器，其相对于现有方波或矩形波金属探测器，能够产生至少更强的高频分量。本发明还提供了多频率正弦波方面的改进，使得更简化、对地下含盐分量更不敏感、以及更能够辨别含铁目标和非铁目标。

与大多数CW系统相比，PI金属探测器在产生很适合于检测快速时间常数目标的宽带频率传输方面具有优势，但是具有对缓慢时间常数目标的固有的相对较差的敏感度。PI现有技术的另一问题是较差的功效。在本发明中，公开了具有类似PI特征的能够传输波形的系统，其在功效方面具有改进并且在对长时间常数目标的敏感度方面具有改进。并且，本发明具有这样的优势：不存在PI传输信号阻尼衰减，该PI传输信号阻尼衰减影响对短时间常数目标的敏感度。传输线圈在相反极性的至少两个电压之间切换，其中一个电压显著高于另一个电压，使得切换电子设备是具有功效的，并且传输磁场中的能量最大程度地被保存。传输波形还包括至少一个时段的相对较低的传输无功电压，在该时段期间，接收信号分量可被用作接收信号磁平衡的目的。并且，电子设备可相对简单并具有低成本。

Claims (10)

1.一种金属探测器，用于探测具有金属特性的目标，所述金属探测器包括：

a)具有多个开关的传输电子设备，用于产生重复传输信号周期，所述重复传输信号周期包括至少一个高电压时段以及至少一个低电压时段，所述至少一个低电压时段之后跟随一个基本为零的电压时段，其中所述高电压时段期间的平均电压和所述低电压时段期间的平均电压在极性上是相反的，并且所述高电压时段期间的平均绝对电压高于所述低电压时段期间的平均绝对电压；

b)传输线圈，其连接至传输电子设备，并用于接收所述重复传输信号周期以及传输磁场，其中在所述低电压时段及所述基本为零的电压时段期间，所述传输电子设备的输出阻抗比所述传输线圈的等效串联电阻小三倍；

c)接收线圈，用于接收所述至少一个低电压时段期间的接收磁场，并且提供由所述接收磁场感应出的接收信号；以及

d)接收电子设备，连接至所述接收线圈，并且用于在所述至少一个低电压时段期间处理所述接收信号，以产生指示器输出信号，所述指示器输出信号包括表示传输磁场内存在具有金属特性的目标的特征。

2.根据权利要求1所述的金属探测器，其中所述重复传输信号周期包括高电压时段、跟随所述高电压时段之后的低电压时段、跟随所述低电压时段之后的零电压时段、以及跟随所述零电压时段之后的另一低电压时段。

3.根据权利要求1或2所述的金属探测器，其中所述高电压时段期间的平均电压至少是所述低电压时段期间的平均电压的负三倍。

4.根据权利要求3所述的金属探测器，其中任意高电压时段期间的平均绝对电压大于约20V并低于约400V。

5.根据权利要求3所述的金属探测器，其中任意低电压时段期间的平均绝对电压大于约2V并低于约20V。

6.根据权利要求1或2所述的金属探测器，其中任意基本为零的电压时段期间的平均绝对传输线圈电流小于任意其它基本为零的电压时段之外的任意其它时段期间的平均绝对传输线圈电流的约三分之一。

7.根据权利要求1所述的金属探测器，其中所述传输电子设备还具有至少一个用于产生第一电压的第一电源以及至少一个用于产生第二电压的第二电源，第一电压和第二电压具有相反的极性，其中在高电压时段期间第一电压被切换至传输线圈两端，并且在低电压时段期间第二电压被切换至传输线圈两端。

8.根据权利要求7所述的金属探测器，其中第一电源包括第一电容器，其中第一电容器在所述重复传输信号周期期间被传输线圈充电和放电。

9.根据权利要求7或8所述的金属探测器，其中对于每个重复传输信号周期，高电压时段期间施加至传输线圈的第一电压的平均电压保持基本恒定。

10.一种用于探测具有金属特性的目标的方法，所述方法包括步骤：

a)利用传输电子设备产生重复传输信号周期，所述重复传输信号周期包括至少一个高电压时段以及至少一个低电压时段，所述至少一个低电压时段之后跟随一个基本为零的电压时段，其中所述高电压时段期间的平均电压和所述低电压时段期间的平均电压在极性上是相反的，并且所述高电压时段期间的平均绝对电压高于所述低电压时段期间的平均绝对电压；

b)根据所产生的所述重复传输信号周期从传输线圈传输磁场，其中在所述低电压时段及所述基本为零的电压时段期间，所述传输电子设备的输出阻抗比所述传输线圈的等效串联电阻小三倍；

c)接收所述至少一个低电压时段期间的接收磁场，并且提供由所述接收磁场感应出的接收信号；以及

d)在所述至少一个低电压时段期间处理所述接收信号，以产生指示器输出信号，所述指示器输出信号包括表示传输磁场内存在具有金属特性的目标的信号。

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