CN106908844B - 金属检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种金属检测装置，所述金属检测装置包括具有频率发生器的发射器单元，该频率发生器向放大器级的输入端提供具有可选择的操作频率的输入信号，该放大器级的输出端经由耦合变压器连接到发射器线圈，该发射器线圈耦合到第一和第二接收器线圈，该第一和第二接收器线圈连接到信号处理单元，该信号处理单元包括连接到信号处理器的接收器单元。

Description

金属检测装置
技术领域
本发明涉及使用一个或多个操作频率的金属检测装置。
背景技术
金属检测装置用于检测食用品和其它产品中的金属污染物。现代金属装置利用探测头，该探测头包括“平衡线圈系统”，该“平衡线圈系统”一般具有被缠绕到非金属框架上的三个线圈。用生成磁场的高频电流使位于中心处的发射器线圈通电。发射器线圈的每一侧上的两个线圈用作接收器线圈。由于两个接收器线圈是相同的并且被安装为离发射器线圈具有相同的距离，所以在这两个接收器线圈中的每一个接收器线圈中感应出相同的电压。为了在系统处于平衡时接收到为零的输出信号，第一接收器线圈与具有相反绕组的第二接收器线圈串联连接。因此，如果在不存在金属污染物的情况下系统处于平衡，则接收器线圈中感应的具有相同幅度和相反极性的电压彼此抵消。
当金属微粒通过线圈布置时，高频场在一个接收器线圈附近首先受到干扰并且然后在另一个接收器线圈附近受到干扰。当金属微粒被传送通过接收器线圈时，每个接收器线圈中感应的电压一般在毫微伏的范围内变化。这种平衡状态下的变化产生了在接收器线圈的输出端处的信号，该信号可以被处理、被放大、并且随后被用于检测产品中金属污染物的存在。
信号处理信道通常将所接收到的信号分为彼此分离90°的两个单独分量。所得到的矢量具有幅度和相位角，这对于被传送通过线圈的产品和污染物来说是典型的。为了识别金属污染物，需要去除或者降低“产品效应”。如果产品的相位是已知的，则可以减小对应的信号矢量。因此，从信号谱消除不希望的信号导致针对源自污染物的信号的较高敏感度。
因此，用于从信号谱消除不希望的信号的方法利用了以下事实：污染物、产品和其它干扰对磁场具有不同的影响，从而所产生的信号的相位不同。
借助于相位检测器在不同来源的信号分量的相位之间进行区分允许获得关于产品和污染物的信息。相位检测器(例如，混频器或模拟乘法器电路)生成电压信号，该电压信号表示信号输入(例如，来自接收器线圈的信号)与由发射器单元提供给接收器单元的参考信号之间的相位差。因此，通过将参考信号的相位选择为与产品信号分量的相位相一致，在相位检测器的输出端处获得为零的相位差和对应的产品信号。如果源自污染物的信号分量的相位不同于产品信号分量的相位，那么能够检测到污染物的信号分量。然而，如果污染物的信号分量的相位接近于产品信号分量的相位，那么污染物的检测失败，因为污染物的信号分量与产品信号分量一起被抑制。因此，在已知系统中，发射器的频率是可选择的，如此以使得金属污染物的信号分量的相位与产品信号分量的相位异相。
US8841903B2公开了以下在图1中所示的金属检测装置，该装置包括向发射器线圈21提供发射器信号的发射器单元1，该发射器线圈21电感耦合到第一和第二接收器线圈3(31、32)，该第一和第二接收器线圈3(31、32)连接到信号处理单元4的输入端，该信号处理单元4包括连接到信号处理器42的接收器单元41。发射器单元1包括向放大器级12的输入端提供操作频率fTX的频率发生器11，该放大器级12的输出端经由耦合变压器13连接到发射器线圈21。放大器级12的输出端经由第一开关组14连接到第一抽头141、142、143，并且发射器线圈21经由第二开关组连接到变压器13的相同变压器绕组131的第二抽头151、152、153、154。变压器绕组131在第一抽头141、142、143与公共电势端(common potential)之间具有数量为n的绕组线圈，并且在第二抽头151、152、153、154与公共电势端之间具有数量为n+m的绕组线圈。发射器线圈21包括数量为q的绕组线圈，并且经由第三开关组23连接到调谐电容器221、222、223或其组合，从而形成被调谐为操作频率fTX的谐振电路。选择变压器绕组131的绕组线圈与发射器线圈21的绕组线圈的比率n+m/q，以使得变压器绕组131的电感比发射器线圈21的电感至少高十倍。
针对这个布置，可以最佳地并且独立于发射器单元的其它部分对谐振电路进行调谐，该谐振电路由发射器线圈21和可选择的电容器221、222、223组成。由于电感的差异，变压器13从谐振电路去耦合，从而允许发射器的不同部分的个体优化。
放大器级由A类或B类放大器组成，该A类或B类放大器可以被选择以提供在适当的电压范围内的输出信号(例如，20Vpp)。
对于响应信号的相位检测，变压器13包括另外的变压器绕组132，该变压器绕组132具有第一和第二抽头1321、1323以及被布置在它们之间的中心抽头1322。当没有产品P和/或污染物C通过平衡线圈系统21、3时，第二绕组132两端出现的电压(其作为参考信号SREF被馈送到信号处理器42)精确地对应于接收器线圈3两端出现的信号。因此，通过参考信号SREF，由产品P或污染物C感应的所接收到的信号的变化可以被精确地检测到。由于在功率放大器12的输出端处参考信号SREF被相位锁定至发射器信号STX，所以响应信号的变化可以被准确地检测到。
图1还象征性地示出了传送器8，在传送器8上可能包括污染物C的产品P被传输通过发射器线圈21和接收器线圈31、32。
这个有利的电路布置也具有缺点。A类电路以最小失真放大信号，但是以低效率进行放大，这是因为功率晶体管即使在静态下也连续地消耗电流。放大器效率被定义为输入到负载的AC功率除以电路所消耗的DC功率的比率。典型地在最大输出功率时，典型的A类放大器的效率仅为40％，比其理论的50％最大值小大约10％。在减小的输出功率的情况下，效率相应地降低。
AB类电路在很大程度上避免交越失真并且以减少的损耗进行操作，这是因为在静态下由于向晶体管的互补对施加的偏置而导致仅存在小的集电极电流。该电路需要典型地具有PNP和NPN功率晶体管的互补放大绕组，这些功率晶体管被布置为发射极跟随器(emitter follower)。对于每个放大器绕组，提供不同但互补的放大绕组需要不同的电子元件和不同的设计，并且因此需要相当大的制造工作量。此外，具有“推挽式”电路的AB类放大器级典型地在互补功率晶体管的发射极处传输被施加到负载的输出电压。为了避免电压下降(不对其进行补偿)，输出电压被直接施加到负载从而避免了连接电缆。
此外，AB类电路不会传输用于相位检测的参考信号，因此在变压器13中需要所述附加绕组132以及附加制造成本的结果。
此外，将由发射器线圈和调谐电容器组成的谐振电路调谐和适配(adapt)至输入信号的频率的选项受到限制。因此，金属检测装置以有限范围的操作频率进行操作。
因此，本发明基于提供改进的金属检测装置的目标。
具体而言，金属检测装置应被创建为以减少的失真和增加的效率进行操作。
在不增加电源电压的电平的情况下，期望将较高的驱动电压施加到发射器线圈。
此外，期望提供可以被布置为远离检测器头并且可以经由较长连接电缆连接到检测器头的放大器级。
因此，期望创建具有一个或多个检测器头的改进的模块化金属检测装置，该一个或多个检测器头可以灵活地适应于各种应用，特别是期望在所暴露的位置处放置一个或多个检测器头的应用，其中，在该所暴露的位置处无法放置整个装置。
此外，期望以减少的工作量获得高质量的参考电压。
此外，期望创建具有至少一个检测器头的金属检测装置，该至少一个检测器头可以被更准确地调谐和适配于剩余的电路。
更进一步地，期望创建设计更简单并且可以以减少的成本和工作量以及改进的规范被制造的放大器。
发明内容
本发明的以上和其它目标通过本文中所定义的金属检测装置来实现。金属检测装置包括具有频率发生器的发射器单元，该频率发生器向放大器级的输入端提供具有可选择的操作频率的输入信号，该放大器级的输出端经由耦合变压器连接到发射器线圈，该发射器线圈耦合到第一和第二接收器线圈，该第一和第二接收器线圈连接到信号处理单元，该信号处理单元包括连接到信号处理器的接收器单元。
根据本发明，耦合变压器包括第一绕组和第二绕组以及第三绕组，该第一绕组和第二绕组连接到放大器级的输出端，该第三绕组连接到发射器线圈。第一和第二绕组通过第一端连接到电源电压，并且在从所述第一端开始计数的相同匝数处均具有至少一个抽头。放大器级包括：至少具有第一功率晶体管的第一放大翼(amplification wing)，该第一功率晶体管连接到第一绕组的至少一个抽头；以及至少具有第二功率晶体管的第二放大翼，该第二功率晶体管连接到第二绕组的至少一个抽头，并且其中，第一放大翼将输入信号的第一半波放大，并且第二放大翼将输入信号的第二半波放大。
创造性金属检测装置的包括放大器级和耦合变压器的发射器单元包括几乎对称的结构，其产生了若干优点。
放大器级可以被设置为具有两个翼，这两个翼相同地进行操作并且这两个翼可以以第一和第二绕组的形式向几乎相同的负载传输具有高效率和低失真的驱动信号。由于对称性，可以以具有改进的规范的较低成本选择相同的电子元件(例如，晶体管和电阻器)。该放大器级中出现的失真可与A类放大器中出现的失真相比较，而效率至少在AB类放大器的范围内。
耦合变压器的第一和第二绕组优选地包括相同数量的匝，其中相应的第一和第二抽头连接到第一和第二绕组的相同匝数。因此，在最佳实施例中，耦合变压器的第一和第二绕组呈现完全的对称性。
第一和第二功率晶体管可经由相关的第一或第二开关连接到相应的第一或第二抽头。第一和第二开关可由控制单元控制，以使得功率晶体管总是连接到相对应的抽头从而维持完全对称性。
在优选实施例中，放大器翼被设计为使得第一和第二功率晶体管的集电极可经由第一或第二开关连接到耦合变压器的相应的第一或第二抽头从而连接到相同的负载。
第一绕组的第一端和第二绕组的第一端连接到第一电源电压。第一绕组和第二绕组优选地具有相对于彼此反向的绕组(inverse sense of winding)。这允许使用具有相同功率晶体管的相同高功率级，该功率晶体管将具有相同极性的输入信号的半波放大。出于此目的，输入信号的半波被反相施加到放大器级或在放大器级内被反相并且然后由于第一或第二绕组的相反方向的绕组而再次被耦合变压器反相，以便将全波信号施加到发射器线圈21。
使用相同的功率晶体管，特别是相同的NPN功率晶体管，提供了相当大的优点。在Tietze/Schenk,Halbleiterschaltungstechnik,第11版,Heidelberg1999,第4.1章,301-307页中，阐述了PNP和NPN晶体管与下级PNP晶体管不同的特性。还阐述了：在双极型技术中，采用单独的工艺来制造NPN晶体管和PNP晶体管。因此，如果不仔细选择和匹配晶体管，那么具有互补功率级的常规B类或AB类放大器会呈现不期望的非线性。
利用创造性的放大器级来避免这个问题，在该放大器级中，互补放大器翼利用相同的晶体管(优选地，NPN晶体管)以及相同的电路(在其中嵌入功率晶体管)来进行操作。Tietze/Schenk阐述了：工艺步骤中的制造容限以相同的方式影响所有NPN晶体管。因此，优选地选择相同制造周期的NPN晶体管，这是简单的管理任务。此外，可以容易地选择功率级的附加元件(特别是发射极电阻器)，从而达到完全的对称并避免失真。
在常规晶体管或MOSFET的实施例中，功率晶体管被优选地实施为具有可变输入电压的电流源或电压跟随器。每个功率晶体管的集电极连接到负载，即连接到电源电压的耦合变压器的相应的第一或第二绕组。两个功率晶体管都以发射极电阻器两端的电压跟随输入电压的方式起作用，该发射极电阻器起到电流感应电阻器的作用。因此，流过相应的第一或第二绕组的电流跟随输入信号。如果输入电压变化，该布置将起到电压-电流转换器(电压受控的电流源VCCS)的作用。
在优选实施例中，耦合变压器的初级绕组的中心抽头(即，耦合变压器的第一和第二绕组的第一端)连接到第一电源电压，并且发射极电阻器连接到具有相反电压电势的第二电源电压。因此，第一电源电压与第二电源电压之间的电压差可以单独地被施加到每个放大器翼。如果电源向功率放大器传输+15V和-15V，那么可以向每个放大器翼施加30V以用于每次放大一个半波，而在常规的A类、B类或AB类放大器中这些电压将用于放大两个半波。因此，创造性金属检测装置以双倍的效率进行操作。
对具有双倍效率的电压受控的电流源的创造性使用允许将集电极电流经由电缆在较长距离内而没有减损的情况下传导到耦合变压器。由于连接电缆的使用而引起的负载变化将不会改变电流，因为电流跟随输入信号而非负载。因此，创造性发射器级允许金属检测系统的模块化设置。可以为发射器级提供第一外壳，发射器级可以经由电缆连接到包括耦合变压器的一个或多个检测器头。
更进一步地，具有嵌入式功率晶体管的电子电路使用了允许对高输入信号进行放大的偏置。
此外，在第一和第二功率晶体管的集电极处的、被转发到选择的第一和第二抽头的信号可以被有利地用作信号处理单元中的高精度参考信号。因此避免了耦合变压器上附加绕组。
功率晶体管由放大单元(优选地，操作放大器)驱动。可以通过将第一放大器翼中的输入信号施加到操作放大器的反相输入端并且将第二放大器翼中的输入信号施加到操作放大器的非反相输入端来达到在放大器翼中的一个放大器翼中180°的相位变化。
在优选实施例中，第一和第二绕组是耦合变压器的初级绕组，并且第三绕组是耦合变压器的次级绕组。耦合变压器的第三绕组优选地包括多个抽头。发射器线圈的第一端连接到这些抽头中的一个抽头，并且发射器线圈的第二端可经由第三开关选择性地连接到其它抽头中的一个抽头。对于耦合变压器具有连接到放大器级的两个初级绕组以及连接到发射器线圈的一个次级绕组的这种布置，发射器线圈可以以较宽的范围适配至放大器级。变压器的第一和第二绕组的电感与发射器线圈的电感的比率例如在50:1直到2000:1的范围内是可选择的。
此外，发射器线圈与调谐电容器一起形成了可以最佳调谐的谐振电路。发射器线圈的第一端可经由第三开关选择性地连接到调谐电容器中的一个电容器的一侧，并且发射器线圈的第二端直接连接到或经由第三绕组的多个匝连接到调谐电容器的另一侧。通过将调谐电容器中的至少一个电容器经由耦合变压器的第三绕组的多个匝连接到发射器线圈，所得到的谐振电路可以被调谐至低得多的频率。因此，金属检测装置可以以较宽范围的操作频率进行操作。
附图说明
已经阐述了本发明的一些目标和优点，当结合附图一起考虑以下描述时其它目标和优点将显现，在附图中：
图1示出了US8841903B2中所公开的金属检测装置的框图；以及
图2示出了创造性金属检测装置的框图。
具体实施方式
图1示出了US8841903B2(在上面已经描述)中所公开的金属检测装置的框图。本发明是对该装置的改进，但是也可以在没有限制的情况下应用在其它系统中。
图2示出了创造性金属检测装置的优选实施例的框图，该金属检测装置包括发射器单元1、具有发射器线圈21、第一和第二接收器线圈31、32的平衡线圈系统、具有接收器单元41和信号处理器42的信号处理单元4、以及包括标准接口、输入设备和输出设备(优选地，键盘和监测器)的控制单元5。图2还象征性地示出了传送器8，在传送器8上可能包括污染物C的产品P被传输通过发射器线圈21和接收器线圈31、32。
发射器单元1包括频率发生器11，该频率发生器11向放大器级12中所提供的上部放大器绕组12A和下部放大器绕组12B提供具有可选操作频率fTX的输入信号SIN。分别在第一或第二操作放大器OA、OA’的实施例中，每个放大器绕组12A、12B包括前置放大器，该前置放大器放大输入信号SIN的半波，输入信号SIN经由电阻器R1被施加到第一操作放大器OA的反相输入端并且经由电阻器R2’被施加到第二操作放大器OA’的非反相输入端。第一操作放大器OA的非反相输入端和第二操作放大器OA’的反相输入端经由电阻器R2和电阻器R1’彼此连接并且连接到与第一电源电压-Ub的一半相对应的电压电势。第一和第二操作放大器OA、OA’的输出端经由电阻器R3、R3’连接到它们的反相输入端，并且经由电阻器R4、R4’连接到相应的第一或第二功率晶体管T、T’的基极。
由于输入信号SIN被施加到第一操作放大器OA的反相输入端，输入信号SIN的正半波被反相并且随后在第一放大器绕组12A中被放大。即，第一和第二操作放大器OA和OA’两者向相应的第一或第二功率晶体管T、T’的基极传输负半波，该第一或第二功率晶体管T、T’经由电阻器R5、R5’连接到零电势0V并且经由电阻器R6、R6’连接到它们的发射极，该发射极经由电阻器R7或R7’分别连接到第一电源电压-Ub。第一功率晶体管T的集电极经由第一开关14A连接到耦合变压器13的第一绕组13A的多个抽头141、142、143、144中的一个抽头。
第二功率晶体管T’的集电极经由第二开关14B连接到耦合变压器13的第二绕组13B的多个抽头141’、142’、143’、144’中的一个抽头。相同地设计但反向缠绕的第一和第二绕组13A、13B利用第一端在公共抽头140处彼此连接并且连接到第二电源电压+Ub。抽头141、142、143、144和141’、142’、143’、144’位于从该公共抽头140开始计数的相同匝数处。第一和第二开关或开关组14A、14B被控制以使得抽头141、141’；142、142’；143、143’；144、144’总是被选择为彼此相对应从而使相同负载被施加到功率晶体管T、T’并且维持对称。由于开关14A和14B的电流设置，抽头140与144之间的线圈绕组形成了第一功率晶体管T的负载并且抽头140与144’之间的线圈绕组形成了第二功率晶体管T’的负载，这两个负载都连接到第二电源电压+Ub。
因此，在该优选实施例中，在放大器绕组12A、12B中具有功率晶体管T、T’的功率级是完全相同的。相同的NPN功率晶体管和高精度发射极电阻器R7、R7’可以选自于相同的产品系列。因此，针对开关14A、14B每一种的设置得到并维持了放大器绕组12A、12B的完全对称。
由于第二电源电压+Ub经由负载(抽头绕组13A或13B)被施加到集电极，并且第一电源电压-Ub经由发射极电阻R7或R7’被施加到第一或第二功率晶体管T、T’的发射极，所以第一电源电压-Ub与第二电源电压+Ub之间的电压差被施加到每个放大器绕组12A、12B。因此，放大器级12可以以常规AB类功率放大器的一半电源电压进行操作或者以相同的电源电压提供双倍的输出电压。
功率晶体管T、T’以以下方式被配置：发射极电阻器R7、R7’两端的电压跟随输入电压，该发射极电阻器R7、R7’用作电流感测电阻器。因此，流过耦合变压器13的相应的第一或第二绕组13A、13B的电流跟随输入信号。如果输入电压变化，那么这个布置将起到电压-电流转换器(电压受控的电流源VCCS)的作用。
由于电流实际上维持与负载无关并且因此与功率晶体管T、T’的集电极与耦合变压器13之间的连接线路的长度无关，所以放大器级12和耦合变压器13可以被布置在不同的外壳中并且可以通过具有例如几米长度的发射器电缆TC进行连接，这允许按照生产工艺所需要地将金属检测装置的模块放置在不同位置处。
图2还示出参考信号R、R’取自于功率晶体管T、T’的集电极并且被路由到信号处理单元4(具体而言，信号处理器42)的参考输入端。在信号处理单元4或信号处理器42中实施相位检测器的情况下，可以对响应信号进行解调以便于检测与污染物或产品单独相关的信号。避免了如图1的系统中所使用的耦合变压器13中的次级绕组。
在本发明的该优选实施例中，第一和第二绕组13A、13B是耦合变压器13的初级绕组，并且第三绕组13C是耦合变压器13的次级绕组。
耦合变压器13的第三绕组13C包括多个抽头150、151、152、153、154。发射器线圈21的第一端被固定地连接到抽头150，并且其中发射器线圈21的第二端经由第三开关15选择性地可连接到耦合变压器13的第三绕组13C的其它抽头151、152、153、154中的一个抽头。通过使用初级绕组13A、13B和次级绕组13C，与图1的系统相比，变压器13的第一和第二绕组13A、13B、13C的电感与发射器线圈21的反射电感的比率在抽头组合的较宽范围内是精细可选的，以提供放大器到发射器线圈21之间的最佳阻抗匹配。
在图2中所示的实施例中，发射器线圈21的第一端可经由第四开关23连接到三个调谐电容器221、222、223中的一个电容器，三个调谐电容器221、222、223直接地或经由耦合变压器13的第三绕组13C一部分(例如，多个匝)和第三开关15连接到发射器线圈21的第二端。
所以，发射器线圈21和连接的调谐电容器221、222、223形成了可以最佳调谐的谐振电路。通过将调谐电容器223中的至少一个电容器经由耦合变压器13的第三绕组13C的多个匝而连接到发射器线圈21，所得到的谐振电路可以被调谐为较低频率，从而使谐振电路可以按照25kHz到850kHz的范围内的频率进行谐振。
控制单元5(例如，处理器或个人计算机)经由总线系统60与信号处理器单元4进行通信。因此，控制单元5可以向信号处理单元4(具体而言，向信号处理器42)提供操作参数，并且采集信号处理单元4中所得到的测量数据，该信号处理单元4也可以集成在控制单元5中。此外，控制单元5经由控制线路或控制总线51、52A、52B、53和54向频率发生器11提供控制信号，以选择操作频率；向第一和第二开关或开关组14A、14B提供控制信号，以选择性地将放大器级12连接到变压器13的初级绕组13A、13B；向第三开关或开关组15提供控制信号，以选择性地将发射器线圈21连接到变压器13的次级绕组13C；以及向第四开关或开关组23提供控制信号，以选择性地将调谐电容器221、222、223中的一个或多个电容器连接到发射器线圈21。

Claims (14)

1.一种具有发射器单元(1)的金属检测装置，所述发射器单元(1)包括频率发生器(11)，所述频率发生器(11)向放大器级(12)的输入端提供具有可选择的操作频率(fTX)的输入信号(SIN)，所述放大器级(12)的输出端经由耦合变压器(13)连接到发射器线圈(21)，所述发射器线圈(21)耦合到第一接收器线圈和第二接收器线圈(3；31、32)，所述第一接收器线圈和所述第二接收器线圈(3；31、32)连接到信号处理单元(4)，所述信号处理单元(4)包括连接到信号处理器(42)的接收器单元(41)，其特征在于，所述耦合变压器(13)包括连接到所述放大器级(12)的所述输出端的第一绕组(13A)和第二绕组(13B)以及连接到所述发射器线圈(21)的第三绕组(13C)，
所述第一绕组和所述第二绕组(13A、13B)通过第一端连接到电源电压(+Ub)，并且在从所述第一端开始计数的相同匝数处均具有至少一个抽头(141、142、143、144；141’、142’、143’、144’)；
所述放大器级(12)包括：具有第一功率晶体管(T)的第一放大翼(12A)，所述第一功率晶体管(T)连接到所述第一绕组(13A)的至少一个抽头(141、142、143、144)；以及具有第二功率晶体管(T’)的第二放大翼(12B)，所述第二功率晶体管(T’)连接到所述第二绕组(13B)的至少一个抽头(141’、142’、143’、144’)，并且其中，所述第一放大翼(12A)放大所述输入信号(SIN)的第一半波，并且所述第二放大翼(12B)放大所述输入信号(SIN)的第二半波。
2.根据权利要求1所述的金属检测装置，其中，所述第一绕组和所述第二绕组(13A、13B)包括相同数量的匝，相应的第一抽头和第二抽头(141、141’；142、142’；143、143’；144、144’)连接到所述第一绕组和所述第二绕组(13A、13B)的相同匝数，并且其中，所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(T、T’)能够经由相关的第一开关或第二开关(14A、14B)连接到相应的第一抽头或第二抽头(141、141’；142、142’；143、143’；144、144’)。
3.根据权利要求2所述的金属检测装置，其中，所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(T、T’)的集电极能够经由所述第一开关或所述第二开关(14A、14B)连接到所述相应的第一抽头或第二抽头(141、141’；142、142’；143、143’；144、144’)，并且其中，所述第一绕组(13A)的第一端和所述第二绕组(13B)的第一端连接到第一电源电压(+Ub)，并且所述第一绕组(13A)和所述第二绕组(13B)具有相反方向的绕组。
4.根据权利要求2或3所述的金属检测装置，其中，所述放大器级(12)被布置在第一外壳中，并且所述耦合变压器(13)被布置在第二外壳中，并且其中，经由发射器电缆(TC)分别将所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(T、T’)的集电极与所述第一开关和所述第二开关(14A、14B)连接。
5.根据权利要求3所述的金属检测装置，其中，所述第一功率晶体管(T)的集电极经由所述第一绕组(13A)连接到所述第一电源电压(+Ub)，并且其中，所述第一功率晶体管(T)的发射极经由第一发射极电阻器(R7)连接到第二电源电压(-Ub)，并且其中，所述第二功率晶体管(T’)的集电极经由所述第二绕组(13B)连接到所述第一电源电压(+Ub)，并且其中，所述第二功率晶体管(T’)的发射极经由第二发射极电阻器(R7’)连接到所述第二电源电压(-Ub)，并且其中，所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管的基极被提供有具有相同偏置电压的相对应的电阻器网络(R5、R6、R7；R5’、R6’、R7’)。
6.根据权利要求5所述的金属检测装置，其中，所述第一放大翼(12A)包括第一放大单元(OA)，所述第一放大单元(OA)具有反相输入端和非反相输入端以及连接到所述第一功率晶体管(T)的基极的输出端，并且其中，所述第二放大翼(12B)包括第二放大单元(OA’)，所述第二放大单元(OA’)具有反相输入端和非反相输入端以及连接到所述第二功率晶体管(T’)的基极的输出端，并且其中，所述第一放大单元(OA)的非反相输入端和所述第二放大单元(OA’)的反相输入端彼此连接，并且其中，所述输入信号(SIN)被施加到所述第一放大单元(OA)的反相输入端并且被施加到所述第二放大单元(OA’)的非反相输入端，以使得输入信号(SIN)在所述第一放大单元(OA)中被反相。
7.根据权利要求6所述的金属检测装置，其中，所述第一放大单元(OA)的非反相输入端经由第一电阻器(R2)连接到与所述第二电源电压(-Ub)的一半相对应的电压电势，并且所述第二放大单元(OA’)的反相输入端经由第二电阻器(R1’)连接到与所述第二电源电压(-Ub)的一半相对应的电压电势。
8.根据权利要求3或5中的一项所述的金属检测装置，其中，所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(T、T’)的集电极或选择的第一抽头和第二抽头(141、141’；142、142’；143、143’；144、144’)连接到信号处理单元(4)的参考输入端。
9.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，所述第一绕组和所述第二绕组(13A、13B)是所述耦合变压器(13)的初级绕组，并且其中，所述第三绕组(13C)是所述耦合变压器(13)的次级绕组。
10.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，所述耦合变压器(13)的所述第三绕组(13C)包括多个抽头(150、151、152、153、154)，并且其中，所述发射器线圈(21)的第一端连接到所述第三绕组(13C)的抽头中的一个抽头(150)，并且其中，所述发射器线圈(21)的第二端能够经由第三开关(15)选择性地连接到所述第三绕组(13C)的其它抽头(151、152、153、154)中的一个抽头。
11.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，提供了一个或多个调谐电容器(221、222、223)，并且其中，所述发射器线圈(21)的第一端能够经由第三开关选择性地连接到所述调谐电容器(221、222、223)中的一个调谐电容器的一侧，并且其中，所述发射器线圈(21)的第二端直接连接到或经由所述第三绕组(13C)的一部分连接到所述调谐电容器(221、222、223)的另一侧。
12.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，所述频率发生器(11)允许优选地在25kHz到850kHz的范围内选择两个或更多个操作频率(fTX)。
13.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，能够在最低操作频率下利用至少50个抽头组合来选择所述耦合变压器(13)的所述第一绕组和所述第二绕组(13A、13B)的反射电感的比率，以提供所述放大器级(12)与所述发射器线圈(21)之间的最佳阻抗匹配。
14.根据权利要求1-3中的一项所述的金属检测装置，其中，所述功率晶体管(T、T’)是NPN晶体管。
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