CN103688192B - 用于检测可导电物体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测可导电物体的装置，包括：第一和第二线圈或第一和第二线圈部分，该第一和第二线圈或者线圈部分能够同时产生具有相反极性的磁场；以及第三线圈，该第三线圈设置在相反的磁场的区域中；以及电子器件，该电子器件在给第一和第二线圈或第一和第二线圈部分供给以在时间上可变的电流形式的激励期间和/或之后，采集在第三线圈中的对激励的响应，或者在给第三线圈供给以在时间上可变的电流形式的激励期间，所述电子器件采集在第一和第二线圈或第一和第二线圈部分中的对激励的响应；从而可导电物体在存在于所述磁场之一的区域中时在所采集的对激励的响应中产生可检测的信号。

Description

用于检测可导电物体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于检测可导电物体的装置。

背景技术

由DE 41 02 542 A1已知一种感应式接近开关。该感应式接近开关包含振荡器，该振荡器产生交变磁场并且该振荡器在触发器进入到该交变场中时改变该振荡器的振荡状态，评价电路利用这点来获取用于操控负载开关的开关信号。振荡状态的可采集的改变不仅与触发器的材料典型的特性有关而且与其相对于开关的距离和位置有关。这些开关因此相对非特定地对不同的材料产生反应并且基本上仅对在该触发器与该开关之间的距离产生反应。

由DE 39 34 593 C2已知一种传感器，在该传感器中施加三角形信号到初级线圈上，从而根据电磁感应定律在次级线圈的输出端上产生具有三角信号的频率的矩形信号。该变型方案用于设计一种输出可靠信号的传感器。这通过按照三角形信号的连续的上升或下降来实现。

此外，由EP 0 936 741 A1已知一种感应式接近开关，该接近开关使用一个单独的线圈，利用该线圈借助于发送电流脉冲在要采集的物体中产生感应电压，该感应电压在该物体中引起电流，该电流在电流脉冲结束之后的衰减在线圈中感应出电压，该电压可以被相应地处理。所述发送电流脉冲在100μs至200μs之间的范围中。在该方法中，同一个线圈不仅用于产生涡流而且用于采集衰减的涡流。用于该传感器的金属壳体必须是非铁磁体的并且具有相对高的特定的电阻。

文献WO 01/71387 A1示出一种电磁式目标区分系统和一种用于检测和识别金属的方法。

DE 10 2004 047 190 A1示出一种用于定位金属对象的检测器。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种装置和一种方法，利用该装置和方法检测要采集的物体的特定的特点、如例如物体的材料特性、材料组分或大小，并且这优选(尽可能地)与在所述装置与物体之间的距离无关。

该任务利用一种如下所述的装置来解决。按照本发明的用于检测可导电物体的装置包括线圈配置结构和电子器件，所述线圈配置结构包括：a)第一线圈和第二线圈，该第一和第二线圈在在时间上可变的电流形式的激励时同时产生具有相反极性的磁场，所述磁场在设置在相反的磁场的区域内的第三线圈中对激励产生响应；或者b)第一线圈和第二线圈，在该第一线圈和第二线圈中，在第三线圈中的以在时间上可变的电流形式的激励产生对所述激励的响应；在给第一线圈和第二线圈或第三线圈供给以在时间上可变的电流形式的激励期间和/或之后，所述电子器件采集第三线圈对激励的响应或第一线圈和第二线圈对激励的响应；可导电物体在存在于所述磁场的区域中时在所采集的响应中产生可检测的信号；其特征在于，所述电子器件构成为，该电子器件在激励期间和/或在激励之后的多个不同的时间采集响应的时间曲线，并且为此在响应的时间曲线中确定最大点的和/或最小点的和/或交零点的和/或拐点的时刻和/或在最大点的和/或最小点的和/或拐点的时刻的响应和/或确定在激励开始之后预定时刻的响应。

所述装置具有两个或三个线圈，可以使用这些线圈中的一个包括两个线圈部分(这两个线圈部分以下同样称为第一和第二线圈并且称为两个线圈)的线圈或两个线圈用于产生磁场和一个线圈用于检测对以在时间上可变的电流形式的激励的响应(该响应以下称为对激励的响应并且例如能够以感应电压或衰减的形式表现)，或者相反地可以使用其中一个线圈用于产生磁场和一个包括两个线圈部分(这两个线圈部分以下同样称为第一和第二线圈并且称为两个线圈)的线圈或两个线圈用于检测对激励的响应。该装置还具有电子器件，该电子器件(特别是)在给产生磁场的线圈供给以在时间上可变的电流的形式的激励期间和/或之后采集对激励的响应。如果可导电物体位于磁场的区域内，则这在采集的对激励的响应中产生可检测的信号。根据所检测的物体的材料特性和大小，所采集的对激励响应可以具有特定的特征。由这些特征也可以推断出物体的材料、物体的材料组分、物体的材料特性和/或物体的大小。

所述第一和第二线圈可以相反地或同向地缠绕。这两个线圈可以在空间上相互分开。通过这些线圈的相应的布线连接可以产生具有相反极性的磁场。第一和第二线圈可以串联。但优选地，如果这两个线圈不包括一个线圈的两个部分，这些线圈也可以(相互独立地)由各一个电流源供电。

可导电物体在(包括第一、第二和第三线圈的)线圈系统的两侧上产生具有相反符号的信号形状，从而在两侧上消除相同的效果。在此，如下侧面分别称为正面和背面，这些侧面位于第一和第二线圈的朝向外侧的端部上。

以在时间上可变的电流形式的激励——以下也称为激励——可以构成为任意形状的脉冲束和/或正弦形状。该激励也可以包括周期性的脉冲和/或多重脉冲束。此外，激励也可以构成为周期性的振荡形状和/或非周期性的脉冲序列。此外，激励可以构成为使得该激励非跳跃式地上升和下降并且因此例如可以不构成为矩形脉冲。激励也可以以如下的形式存在，即，该激励具有跳跃式的上升、但没有展示出跳跃式的下降，或者备选地没有展示出跳跃式的上升、而展示出跳跃式的下降。

以在时间上可变的电流形式的激励优选具有跳跃式的上升和/或跳跃式的下降、如例如在矩形脉冲时。在一种优选的实施形式中，以可变的电流形式的激励具有矩形脉冲的形状并且具有在0.1ns至1ms之间、如例如在1μs至50μs之间的持续时间。在其他的实施形式中，以在时间上可变的电流的形式的激励可以表现为具有高电流强度的短的电流脉冲、例如狄拉克脉冲或者包括这样的电流脉冲。

以可变的电流形式的激励越短或所述上升或下降越短，用于对激励的响应的激励谱频率就越高并因此带宽就越宽。通过具有不同频率的部分可以特别是区分物体的不同的大小比例，而且可以推断出频率特定的材料特性并因此推断出可导电物体的组分。上升时间——在该上升时间内可以达到(跳跃式上升的)最大电流值的例如90％——和/或下降时间——在该下降时间内，电流从跳跃式下降的起始值下降到该起始值的10％——可以比0.2或0.1μs更短。

通过第一和第二线圈产生的在第三线圈中的对激励的响应的效果或通过第三线圈产生的在第一和第二线圈中的对激励的响应的效果可以完全抵消或至少部分地抵消。

优选地，这至少达90％或99％地发生。补偿效果可以是使得在不存在要检测的可导电物体时，所采集的对激励的响应基本上为零。这导致了用于检测的装置的高的敏感性，因为可导电物体的每次存在都得到与零不同的对激励的响应或者得到与对激励的参考响应不同的对激励的响应。这优选如此发生，使得各影响在正面和背面上补偿。补偿效果可以通过线圈的对称布置来达到。如果例如第三线圈对称地位于第一与第二线圈之间，则在第一和第二线圈中的产生的对以在时间上可变的电流形式的激励的响应可以抵消。但对于该装置的第三线圈非对称设置的情况，例如也可以在不存在可导电物体时通过另外的修正因子、如例如另外的线圈或者将另外的可导电物体引入到该装置中来匹配对激励的响应，从而如此调整对激励的响应的效果，使得产生前述的补偿效果。也可在出现确定的物体时将对激励的响应调整到零。

优选地，在所述第一或第二线圈之一的区域中设有金属的可导电的物体作为所述装置的组成部分，该物体能实现所产生的对激励的响应的校正或者该物体预定参考物体或该物体减小干扰轮廓的影响或者将干扰轮廓的影响校正到零。

假如采集在第一和第二线圈中产生的对激励的响应，则这两个线圈优选如此布线连接，使得对激励的响应至少部分地、优选达至少90％或99％地补偿，其中，优选该补偿如此进行，使得在不存在要检测的可导电物体时，这两个对激励的响应基本上互补为零。这可以例如针对如下类型发生，这些类型在前面结合关于在第三线圈中的对激励的响应的补偿效果被描述。

优选地在以在时间上可变的电流形式的激励期间和/或之后，在不同的时间采集所产生的对激励的响应的曲线(时间相关的采集)。因此对于每个以在时间上可变的电流形式的激励可以采集例如大于或小于5、大于或小于10、大于或小于100、大于或小于1000或者大于或小于10000或者大于或小于100000或者100000个测量值。

在一种特别优选的实施形式中，在对激励的响应的时间相关地采集的曲线中，确定采集到的对激励的响应的一个、两个、三个或更多个最大点和/或最小点和/或拐点和/或交零点(特征点)和/或其他点。作为用于评估可导电物体的检测的标准可以例如确定在最大点和/或最小点和/或拐点和/或交零点和/或其他点之间的时间间隔。这些信号具有如下的优点，即，这些信号尽可能与在装置与要检测的可导电物体之间的距离无关。

也可能的是，在此或备选地在一个或多个不同的时刻测量对激励的响应。在此，时刻可以是预定的时刻，从而可以以到特征时间、如例如发出激励的确定的时间间隔来测量对激励的响应。这例如可以简化测量，因为在一些实施形式中因此仅仅必须在特征性时刻测量对激励的响应、而不是在所有时刻测量对激励的响应。在此，各时刻可以等距地或非等距地选择。在一些实施形式中可能的是，在多个处于事先确定的时间间隔的时刻测量和/或仅仅在事先确定的时间区间内的各时刻测量。因此可以例如在灵活选择时刻时单独通过观察对激励的响应的符号而做出关于材料的结论。例如可以在灵活选择进行测量的时刻时，通过确定对激励的响应的符号对具有不同颗粒大小的材料、如钢、不锈钢和有色金属或硬金属进行区分。也通过在不同时刻考察对激励的响应可以得出所检查的物体的结论。在此，例如可以考察对激励的响应的衰减或者例如通过傅里叶变换考察频率谱和相位谱。

信号水平虽然在所检查的物体到装置具有不同距离时将是不同的，然而例如在最大点/最小点与交零点之间的时间(尽可能地)是与距离无关的。也可以为以在时间上可变的电流形式的激励确定多个特征点、如例如一个最大点和一个最小点或多个最大点或多个最小点或多个交零点。在此，可以确定在这样的特征点中的多个(在这种情况下至少三个)特征点之间的多个时间间隔和/或以在时间上可变的电流形式的激励的开始与所述多个特征点之间的时间。

也可以将从以在时间上可变的电流形式的激励的开始直至达到最大值/最小值或交零点或拐点或其他点的持续时间考虑用于表征所检测的可导电物体。

在小与大物体之间的区分以这种标准也是可能的。因此可以区分例如通过焊接飞溅滴产生的金属颗粒与大的可导电物体、如例如金属板，以便识别传感器的故障或传感器的污染。

附加或备选于这样的在时间上确定的特征，也可以考虑其他特征、如例如在最大点/最小点或拐点时的绝对值和/或在确定时刻的符号。在一些实施形式中，也可以考虑在不同的优选事先确定的时刻测量的、对激励的响应的差作为特征。

也可能的是，附加地或仅仅地采集响应的变化，这可以允许推断出，可导电物体从哪个方向(正面或侧面)向传感器面接近。在此，传感器面典型地表示传感器的正面。

在第一或第二线圈的区域中可以设有一个、两个或更多个金属的可导电的物体作为所述装置的组成部分。利用这些/这个物体，产生的对激励的响应的校正是可能的和/或参考物体的预定也是可能的。为了校正产生的对激励的响应可以例如设有螺钉或销，该螺钉或销或多或少强烈地伸入到磁场的区域中并且因此可以例如被用于产生的对激励的响应的零校正。为了零校正可以调节螺钉或销，直至产生所希望的信号(亦即例如校正到零的信号)。为了校正或零校正优选不存在要检测的可导电物体。在存在可导电干扰轮廓时(如例如通过金属机器部件所决定的，传感器被装入/安装到这些机器部件中或上)，可以利用零校正减小或消除金属干扰轮廓的影响。由此可以制造相同结构类型的传感器用于不同应用目的(装入件)，这些传感器那么可以根据使用或根据干扰轮廓仍然被校正到零。这也可以自动地通过教学以如下方式发生，即，带有干扰轮廓地存储该响应或其表征性特征并且人们随后采集与之的偏差。

也可以利用一个这样的物体创造一个参考物体，从而在存在相同或非常相似的、要检测的可导电物体时产生零信号。这例如特别是对于确定硬币的识别是有利的。仅仅当要检测的可导电物体或多或少地与预定的参考物体相同时，在施加以在时间上可变的电流形式的激励时得到零信号或预知的信号，并且在所检测的可导电物体与参考物体有偏差时得到不同于零的或与预知的信号有偏差的信号，该信号可以被相应地评价，以便区分要检测的可导电物体、亦即特别是硬币。在此，可以在不同的时间采集产生的对激励的响应，或者也仅仅在施加或断开以在时间上可变的电流形式的激励之后的确定的时间采集产生的对激励的响应。

假如参考物体设为该装置的组成部分，则只要存在如下的要检测的可导电物体，该物体与参考物体相同并且设置在用于将来的要检测的物体的测试位置中，则可以借助于螺钉或销或适合于校正的物体进行校正或零校正。

代替硬币也可以将其他可导电物体与参考物体比较。这例如涉及这样的物体，这些物体损耗或磨损并且应该采集其损耗程度或磨损状态。为此可将一个未损耗或未磨损的物体与要检查的物体比较。因此例如可以测定电极帽，由此确定损耗程度，这些电极帽被套装到焊接设备的电极上并且不时地例如通过铣削被清洁，由此所述电极帽损耗。也可以发现材料缺陷、如例如材料中的裂纹。

为了影响产生的对激励的响应也可以设有一个或多个另外的线圈，该另外的线圈例如可以用于产生零校正。这些线圈可以与第一和/或第二线圈串联或并联连接、或者分开地例如连接到一个电流源上、或者经由一个电阻或一个电路短接。

第三线圈也可以构造成两件式的，其中，第三线圈便包括两个线圈部分，例如这两个线圈部分中的一个线圈部分配设给第一线圈、而另一个线圈部分配设给第二线圈。在此，这两个线圈部分可以缠绕到一个共同的线圈体上或者每个缠绕到一个单独的线圈体上。这两个线圈部分例如串联。然而第三线圈也可构造成一件式的，亦即例如缠绕到一个线圈体上。

在一些实施形式中，第一和第二线圈可以具有一个共同的轴线，该第一和第二线圈的轴线与所述第三线圈的轴线重合，其中，第三线圈可选地居中地设置在所述第一和第二线圈之间。备选地第三线圈的轴线可以与前两个线圈的共同的轴线或各轴线或各轴线之一平行错开或者不平行。

优选地，所述装置包括金属壳体部分或者全金属壳体。由此可能的是，也将传感器应用在具有腐蚀性氛围、如例如含酸性或含碱性蒸汽的环境中。

优选地，所述装置包括金属壳体部分或者全金属壳体，其中，所述全金属壳体至少包围所述第一、第二和第三线圈，其中，所述金属壳体部分或者所述全金属壳体包括有色金属或不锈钢、或者由有色金属或不锈钢制成。

优选地，所述全金属壳体包围所述电子器件的一部分或整个电子器件。

金属壳体部分或全金属壳体可以由任意不锈钢也或者有色金属制成。检测能够穿过不锈钢也或者有色金属，其中，不存在对例如高欧姆金属的限制。传感器的正面、亦即朝向要检测物体或者说朝向其识别位置的面可以由各种不锈钢或由有色金属制成。可导电物体的检测也能够穿过这样的材料。但根据应用可能优选其中一种或其他金属作为壳体(部分)，其中，金属的选择可能与检测的类型有关并且也可能与传感器的环境条件(围绕的气体或液体、温度、压力等等)有关，例如材料CuCrZr适合于焊接飞溅滴污染传感器面的应用。这些焊接飞溅滴不保持粘附在CuCrZr上。

所述装置可以特别是构成为接近开关或构成为用于识别不同的材料、用于硬币识别或用于识别物体的耗损程度或磨损。该装置作为接近开关可以下部平齐地(unterbündig)安装，因为识别的信号可以与开关距离无关。下部平齐的安装允许良好地保护该装置以防损坏。具有直至7mm的大厚度的正面可以是有利的，以便传感器可以用作止挡面，具有如下的优点，即，显著地改善定位精确度。

按照本发明因此也可以设有一种设备、如例如一种机器，该设备或机器包括用于检测可导电物体的、下部平齐地安装的装置。

优选地，该装置构成为使得能够采集接收信号的变化，其中，通过所述变化的确定的特征可以识别材料缺陷。因此例如可以识别在材料中的裂纹。

在优选的实施形式中，所述装置的电子器件能够在优选预定的特征性时刻采集对激励的响应。所述电子器件则能够评价测量值并且也输出结果。这可以例如在一个显示器上、通过其他视觉信号例如小灯、声学信号或类似物发生。在此，测量值的评价可以在使用优选预定的评价模式和/或存储的评价标准的情况下进行，在该评价模式或这些评价标准中也可以预定可选等距或非等距的特征性时刻。

在另外的实施形式中，前述的电子器件可以附加地或取而代之地也实施另外的测量、如例如求解产生的对激励的响应的最大点和/或最小点和/或交零点和/或拐点和/或其他点的时刻，并且在评价时考虑这些测量值。在此，评价可以同样例如通过一个或者所述优选预定的评价模式和/或存储好的评价标准来实现。

预定的评价模式和/或存储的评价标准可以自动地导致分类。该分类可以例如是所检查的金属按其组分(例如钢、不锈钢或有色金属)的分类但或者导致如下分类，使得所检查的物体被分类为正常或质疑。分类的结果可以被输出或显示。

在用于检测可导电物体的方法中，将以在时间上可变的电流形式的激励施加到第一和第二线圈上，其中，这些线圈产生具有相反极性的磁场，由此采集在第三线圈中产生的对激励的响应。

取而代之地也可能的是，将以在时间上可变的电流形式的激励施加到第三线圈上并且采集在第一和第二线圈中的对激励的响应。对激励的响应优选在施加以在时间上可变的电流形式的激励期间和/或之后的时间范围内被采集用于检测可导电物体。在此，所采集的响应的评价可以包括例如所产生的电压的评价和/或在频率范围内的评价。在频率范围内的评价可以例如在对激励的响应的快速傅里叶变换(FFT)或正常的傅里叶变换之后对如此获得的数据实施。激励可以包括跳跃式的上升或跳跃式的下降、如例如以矩形脉冲的形式。

优选地，所述电子器件通过快速傅里叶变换(FFT)将在响应的频率信息和/或相位信息中的特征性变化对应于确定的材料种类。

附图说明

根据附图阐明本发明的特别的实施形式。图中：

图1a至图1b示出第一、第二和第三线圈布线连接的不同可能性；

图2示出产生的磁场；

图3示出所述装置的示意图；

图4a至图4g示出电流曲线和电压曲线；

图5示出当存在可导电物体时磁场的示意图；

图6以示意图示出该装置的一种优选的变型方案；以及

图7a、7b示出该装置的一种备选的结构形式；

图8示出该装置的传感器面的示意图。

具体实施方式

在图1a中示意性地示出了用于检测可导电物体的装置1。示出了一个第一线圈10和一个第二线圈11，该第一线圈和第二线圈通过布线连接17相互串联。这两个线圈反向地缠绕，从而从连接端13流向连接端14的电流一方面产生向右定向的磁场、而一方面产生向左定向的磁场。第一和第二线圈也可以构成为一个线圈的两个线圈部分。

在这两个线圈10和11之间的区域中设置有另一线圈12，利用该另一线圈能够采集产生的对激励的响应。该线圈可以分接(abgreifen)在连接端15和16之间。

线圈12在此设置在由能够通过线圈10和11产生的磁场贯穿的区域中。线圈10、11和12可以具有一个共同的线圈轴线和/或可以缠绕在一个共同的或多个分开的线圈体上。在一些实施形式中，线圈12可以与线圈10和11的共同的轴线错开地设置，从而线圈10和11的线圈轴线与线圈12的线圈轴线平行。在其他实施形式中，线圈12的轴线与线圈10和11的共同轴线或各轴线不平行。

在图1b中示出一种变型方案，在该变型方案中，线圈10和11同向地缠绕，然而电流通过另一布线连接18在这两个线圈中沿不同的(相反的)方向流动，从而假如电流从连接端13流向连接端14，也在此产生具有相反极性的磁场。各线圈可以相互独立地连接到一个电源上。在此，各线圈便不串联。在此，第一和第二线圈也可以构成为一个线圈的两个线圈部分。

线圈12在此同样设置在由能通过线圈10和11产生的磁场贯穿的区域中。线圈10、11和12可以具有一个共同的线圈轴线和/或可以缠绕在一个共同的或多个分开的线圈体上。在一些实施形式中，线圈12可以与线圈10和11的共同的轴线错开地设置，从而线圈10和11的线圈轴线与线圈12的线圈轴线平行。在其他实施形式中，线圈12的轴线与线圈10和11的共同轴线或各轴线不平行。

在图1a和1b中的匝数仅仅是示意性的。优选地，线圈10和11的匝数相同或者改变了不超过5％或1％。但是也可以规定如下的变型方案，在这些变型方案中，匝数差别达50％或80％。对所产生的信号的影响可以通过相应的电子补偿或通过相应的零位校准或者通过在各个线圈或线圈部分的匝数方面的差别来校准。

代替将电流置于连接端13和14上，也可以将用于产生磁场的电流置于线圈12的连接端15和16上。在这种情况下，可以在连接端13和14之间采样对激励的响应。对于线圈12的磁场能够未受阻碍地且对称地传播的情况，由于在图1a中反向的缠绕或在图1b中反向的布线，将在连接端13和14上得出为零的对激励的响应。

在线圈10和11中产生的对激励的响应也可以相互独立地采集。在此将去掉布线连接17和18并且对于每个线圈单独地采样两个线圈的对激励的响应。两个线圈的相应的连接端可以提供给差动电路，该差动电路指示或放大对激励的各响应的差作为输出信号、如例如以差动放大器的形式。

在图2中以截面图示出了装置1。在两个线圈10与11之间设置有线圈12。在图2中示出了通过线圈10产生的磁场20以及通过线圈11产生的磁场21，假如通过这些线圈输送电流。

如在图2中可看出的，这两个线圈的磁场相反，从而在产生这些磁场时、在线圈12中没有另外的影响的情况下出现得出为零的对激励的响应，或者在一些实施形式中出现部分补偿的对激励的响应。

在图3中示意性地示出装置1的结构。除了线圈10、11和12之外示出了一个电子器件25，该电子器件利用相应的连接端28给线圈供应电流或者可以采样相应的对激励的响应。

电子器件25可以与外部的连接端26、27连接。这些连接端可以例如用于装置1或电子器件25的供电或者用于输出测量信号。

线圈10、11和12可以缠绕在一个线圈体上，该线圈体是非磁性的也或者软磁性的、如例如铁氧体磁芯。各线圈也可以缠绕在多个线圈体上。在一些实施形式中也可能的是，两个或更多个线圈缠绕到一个共同的线圈体上和/或一个线圈的各部分缠绕在一个与另一线圈共同的线圈体上，和/或部分或整个地构造成多层电路板。

在图4中示出了对于电流曲线和电压曲线的例子。在图4a-4e中示出了不同的可能的电流曲线。通过在时间上可变的电流的激励的可能曲线在此包括直线上升的并且又直线下降的电流脉冲，如在图4a中所示出的。在此，在图4a中可看到多个电流脉冲。在一些电流脉冲中，上升可以是突然的而下降不太快，而且在一些实施形式中也可以有如下的变型方案，在这些变型方案中上升和下降具有相同大小或者相似的斜度，或者在这些变型方案中上升在时间上是线性的而下降是突然的。在另外的实施形式中，以在时间上可变的电流形式的激励的曲线可以是具有光滑上升和下降的负抛物线区段的形状(图4b)、具有不同的电流强度的多个矩形脉冲的形状(图4c)以及具有相同的电流强度的多个矩形脉冲的形状(图4d)。在此，各个电流脉冲可以是等距的(图4c)或非等距的(图4d)。在图4e中示例性地示出了一个矩形电流脉冲，在该矩形电流脉冲中在时间T1期间流动预定强度的电流。在其他实施形式中，以在时间上可变的电流形式的激励也可以包括或构成为脉冲束，在这些脉冲束中电流脉冲的极性变化。

这些以在时间上可变的电流形式的激励例如在图1a与1b中的线圈布置结构的连接端13与14之间流动或者也在图1a与1b中的连接端15与16之间流动。

一旦不存在要检测的可导电物体，则可以产生可测量的对激励的响应、在此例如为感应电压，如该感应电压在图4f中所示，即一直保持的零信号，该零信号未受以在时间上可变的电流形式的激励影响。

当存在可导电物体时，产生对激励的响应，在这种情况下为感应电压，如该感应电压示例性地在图4g中示出。在以时间上可变的电流形式的激励期间或之后，在时间T1内测量到的对激励的响应、在这种情况下感应电压U可以具有在时间上特征性的轮廓。该轮廓可以例如通过确定最大点M和交零点N也或者其他特征点、如例如拐点或类似点来评价。也可以例如为了表征该轮廓来确定时间Δt，该时间给出在最大点M和交零点N之间的时间间隔、亦即Δt＝t_N-t_M。也可以确定从以在时间上可变的电流形式的激励开始直至拐点的时间用于表征轮廓。但也可以附加地或取而代之地确定在优选事先确定的时间、例如t₁和t₂的对激励的响应。在有些情况下，已经可以由在确定时间的对激励的响应的符号来导出关于所检查的物体的材料的信息。

代替最大点，对激励的响应的曲线也可以具有最小点，其中，例如Δt由在最小点与交零点之间的时间段得出。

除了确定Δt之外，如在图4g中所示，也可以确定从以在时间上可变的电流形式的激励的开始直至达到最大值M的时间或其他特征时间。

在对激励的响应的最大点中的绝对值、例如电压U也可以被考虑用于评价对激励的响应。

也可能的是，在以在时间上可变的电流形式的激励开始之后一个固定预定的时间或在多个这样的时间，确定对激励的响应并且由该对激励的响应的绝对值或由在不同时间得出的符号来推断对可导电物体30的特征的结论。备选地可以通过快速傅里叶变换(FFT)确定响应的频率分量和相位分量并且研究这些频率分量和相位分量的表征性特征和变化。

在图5中示出，线圈11的磁场31可以由于存在一个要检测的可导电物体30而被影响。如在图5中所示，箭头32大于箭头31。箭头32表示由线圈10产生的磁场。通过线圈10和11的磁场32和31的不同影响产生了对称性破坏，该对称性破坏导致在线圈12中产生对激励的响应。在线圈12中的产生的对激励的响应具有典型的特征(特别是表征性的在时间上的曲线)，这些特征能推断出物体30的性质。

如已经在前面所提及的，代替通过线圈10和11产生磁场，也可以通过线圈12产生磁场，其中该磁场基于物体30的存在是不对称的，从而在线圈11中产生与线圈10不同的对激励的响应，该响应在相应的布线连接(参见图1a、1b)时不导致两个对激励的响应的完全补偿或抵消，而是导致不同于零的对激励的响应。

在图6中示出了用于检测可导电物体的装置1，其中，参考物体35设在线圈布置结构左侧。如果在线圈布置结构的右端部上设置相同或几乎同种的可导电物体36，则在施加以在时间上可变的电流形式的激励到线圈10和11上时通过线圈12产生对激励的响应，该响应得出为零。然而如果将不同的可导电物体(如例如通过虚线37所示)施加到线圈布置结构上，则将产生不同于零的对激励的响应，该响应指示，要检测的可导电物体与可导电物体35不同或不相似。

通过预定可导电的参考物体35，可以将要检查的可导电物体36在多个特征方面与参考物体比较。在材料组分、大小、材料特性、材料状态等中的每个偏差导致一个不同于零的对激励的响应。在物体35与36不同时也可以出现对激励的响应的在时间上特征性的曲线。对激励的响应也可以具有最大点和/或最小点和/或交零点或拐点，和/或具有在FFT或相位分析中的变化，它们可以被识别和评价，以便量化在两个物体之间的不同。在此，可以不仅评价在最大点和/或最小点和/或交零和/或拐点之间的时间间隔、和/或在这些点时对激励的响应的值和/或在事先确定的时刻的对激励的响应的值。也可以评价出现最大点/最小点/交零点/拐点的时间和/或从施加以在时间上可变的电流形式的激励起出现对激励的响应的确定值的时间。

如果两个物体35和36相同且关于线圈布置结构对称设置并且各线圈35相同或对称设置，则在施加以相同幅度的在时间上可变的电流形式的激励到这两个线圈上时产生在时间上连续的零信号。与此的每个偏差则指示在这两个物体之间的不同。代替产生零信号，线圈布置结构或线圈的电源可以如此，即，即使在物体35、36相同时也产生对激励的响应的在时间上的曲线，该曲线与零有偏差(参考)。与所采集的对激励的响应的这样参考的每个进一步的偏差指示物体的差别。

通过比较两个物体35、36，硬币的伪钞检验也或者损耗或磨损的物体的损耗程度或磨损程度的确定是可能的。由此例如也可以检查电极焊接帽的损耗程度或者裂纹是否存在于所检查的物体的材料中的问题。

如前面所提及的，也可以通过如下方式实施测量过程，即，将电流置于线圈12上并且查明出现在线圈10和11中的对激励的响应。

在图7a和7b中示出用于检测可导电物体的装置的一种备选的结构形式，在该装置中，线圈11设在线圈10之内、而线圈12设置在线圈10与11之间。在此，不同的线圈沿径向向外延伸的方向依次设置。在此，第二和第三线圈可以完全或部分地设在由第一线圈环绕的空间区域之内。图7a示出了一个在图7b中以俯视图示出的线圈布置结构的截面。

在该配置结构中，具有相同的区分可能性的、可导电物体的检测也是可能的。

线圈10、11和12在所有图中可以是圆的也或者有角的，从而绕组例如构成为圆形或矩形或正方形的。

图8示出了所述装置的一个传感器面38，可以使可导电物体39和40向该传感器面靠近。传感器面优选是所述装置的壳体29的正面。在观察到对激励的响应的变化时便例如可以推断出：可导电物体从哪个方向向传感器面接近，可导电物体是如物体39那样从正面接近、还是如物体40那样从侧面接近。

Claims (16)

1.用于检测可导电物体的装置(1)，包括线圈配置结构和电子器件(25)，

所述线圈配置结构包括：

a)第一线圈(10)和第二线圈(11)，该第一和第二线圈在在时间上可变的电流形式的激励时同时产生具有相反极性的磁场(20、21)，所述磁场在设置在相反的磁场的区域内的第三线圈(12)中对激励产生响应；或者

b)第一线圈(10)和第二线圈(11)，在该第一线圈和第二线圈中，在第三线圈(12)中的以在时间上可变的电流形式的激励产生对所述激励的响应，

在给第一线圈(10)和第二线圈(11)或第三线圈(12)供给以在时间上可变的电流形式的激励期间和/或之后，所述电子器件采集第三线圈(12)对激励的响应或第一线圈(10)和第二线圈(11)对激励的响应；

其中，可导电物体(30)在存在于所述磁场的区域中时在所采集的响应中产生可检测的信号，

其特征在于，所述电子器件(25)构成为，该电子器件在激励期间和/或在激励之后的多个不同的时间采集响应的时间曲线，并且为此在响应的时间曲线中确定最大点(M)的和/或最小点的和/或交零点(N)的和/或拐点的时刻和/或在最大点(M)的和/或最小点的和/或拐点的时刻的响应和/或确定在激励开始之后预定时刻的响应。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述以在时间上可变的电流形式的激励是任意形状的脉冲束和/或纯正弦形状和/或周期性的脉冲和/或多重脉冲束和/或周期性的振荡形状和/或非周期性的脉冲序列和/或持续时间在0.1ns至1ms之间的矩形脉冲，和/或跳跃式地或非跳跃式地下降或上升，和/或不是或者不包括矩形脉冲。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述矩形脉冲的持续时间在1μs至50μs之间。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，在所述第三线圈(12)中的分别通过所述第一线圈(10)和第二线圈(11)产生的对激励的响应至少部分地补偿，其中，在不存在要检测的可导电物体(30)时，得出基本上为零的对激励的响应，

或者

采集通过所述第三线圈(12)在所述第一和第二线圈(10、11)中产生的对激励的响应，使得这两个对激励的响应至少部分地补偿，其中，在不存在要检测的可导电物体(30)时，这两个对激励的响应基本上互补为零。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，通过所述第一线圈(10)和第二线圈(11)产生的或在所述第一线圈(10)和第二线圈(11)中产生的响应达至少90％或99％地补偿。

6.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，在所述第一或第二线圈(10、11)之一的区域中设有金属的可导电的物体(35)作为所述装置的组成部分，该物体能实现所产生的对激励的响应的校正或者该物体预定参考物体(35)或该物体减小干扰轮廓的影响或者将干扰轮廓的影响校正到零。

7.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述第一和第二线圈(10、11)具有一个共同的轴线，该轴线与所述第三线圈(12)的轴线重合；或者所述第三线圈(12)的轴线与第一和第二线圈(10、11)的共同的轴线或各轴线平行地错开或者不平行。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述第一和第二线圈(10、11)具有一个共同的轴线时，所述第三线圈(12)居中地设置在所述第一和第二线圈(10、11)之间。

9.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，设有一个 或多个另外的线圈，所述另外的线圈对所产生的对激励的响应施加影响。

10.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述装置包括金属壳体部分或者全金属壳体(29)，其中，所述全金属壳体(29)至少包围所述第一、第二和第三线圈，其中，所述金属壳体部分或者所述全金属壳体包括有色金属或不锈钢、或者由有色金属或不锈钢制成。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述全金属壳体(29)包围所述电子器件(25)的一部分或整个电子器件(25)。

12.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述装置构成为接近开关或构成为用于识别不同材料的装置、构成为硬币识别装置或构成为用于采集损耗程度或磨损程度的装置或者用于识别合金或缺陷部位的装置。

13.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，采集响应信号的变化，其中，通过该变化的确定的特征能识别材料缺陷。

14.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述电子器件(25)在预定的特征性时刻采集对激励的响应，评价所测量的值并且输出结果。

15.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述电子器件通过快速傅里叶变换将在响应的频率信息和/或相位信息中的特征性变化对应于确定的材料种类。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述缺陷部位是裂纹。