DE102014118580A1

DE102014118580A1 - Techniken zum gemeinsamen Anordnen eines Metalldetektors mit einem anderen Detektor

Info

Publication number: DE102014118580A1
Application number: DE102014118580.3A
Authority: DE
Inventors: c/o Roke Manor Research Li Gannaway Julian Nolan; c/o Roke Manor Resear Meyers Richard Alexander
Original assignee: Roke Manor Research Ltd
Current assignee: Roke Manor Research Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2015-06-18
Also published as: US10551519B2; AU2014274554A1; AU2014274554B2; US20150168458A1; GB2521398A; GB201322423D0; GB2521398B

Abstract

In Ausführungsformen der Erfindung werden mehrere unterschiedliche Techniken vorgelegt, die es ermöglichen, eine Metalldetektorspule an demselben Sensorkopf zu platzieren wie die Antenne eines anderen Detektors. Bei einer ersten Technik sind eine oder mehrere Abstimmkreise ("Fallen") in Serie in der Metalldetektorspule platziert und auf die Betriebsfrequenz des anderen Sensors abgestimmt. Bei einer anderen Technik wird/werden eine Drahtspule mit einer einzelnen Windung oder eine Spule mit einer kleinen Anzahl Windungen als Metalldetektorspule verwendet, in Kombination mit einem Aufwärtstransformator an der Spulenzuleitung, um das EMF der Spule zu erhöhen. Bei einer weiteren Technik ist die Metalldetektorspule in einer Ebene gebildet, die das Sensorfeld des anderen Sensors berücksichtigt. Insbesondere ist die Spule in einer Ebene, typischerweise einer gekrümmten Ebene, gebildet, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt. Eine solche Anordnung trägt dazu bei, eine unerwünschte Kopplung oder Störung zwischen der Metalldetektorspule und dem Detektionsfeld des anderen Sensors zu minimieren. Bei einer anderen Technik umfasst die Zuleitung für die Metalldetektorspule ein verdrilltes Paar aus Drähten, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, der anderen Antenne geführt sind, um zu versuchen, die Wirkung der Metalldetektorzuleitung auf den Betrieb der anderen Antenne zu minimieren und zu entzerren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft verschiedene Techniken zum gemeinsamen Anordnen eines Metalldetektors mit einem anderen Detektor und insbesondere mit einem anderen Detektor auf elektromagnetischer (EM-) oder Magnetfeldbasis. Besondere Ausführungsformen betreffen Techniken, die es ermöglichen, dass der Metalldetektor und der andere Detektor auf EM- oder Magnetfeldbasis den Detektionsbereich des jeweils anderen gemeinsam einnehmen, so dass die beiden Detektoren an denselben Detektorkopf montierbar sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Es kann vorteilhaft sein, zwei unterschiedliche elektromagnetische Detektoren an demselben Detektorkopf vorzusehen. Dabei können jedoch Probleme durch eine gegenseitige Störung der beiden Detektoren auftreten. Der Sensorkopf eines Metalldetektors besteht in der Regel aus einer oder zwei Spulen, die jeweils eine große Anzahl von Drahtwindungen umfassen. Für eine hohe Spannungsausgabe und somit hohe Empfindlichkeit wird eine große Anzahl von Windungen benötigt. Dies bedeutet eine große Leitermasse und -fläche mit einer komplexen Feinstruktur und kann das Betreiben anderer Sensoren an demselben Kopf erschweren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mehrere unterschiedliche Techniken vorgelegt, die es ermöglichen, eine Metalldetektorspule an demselben Sensorkopf zu platzieren wie die Sensorantenne eines anderen Detektors. Bei einer ersten Technik sind eine oder mehrere Abstimmkreise ("Fallen") in Serie in der Metalldetektorspule angeordnet und auf die Betriebsfrequenz des anderen Sensors abgestimmt. Eine oder mehr dieser Fallen können um die Metalldetektorspule platziert sein, um Isolierung bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen zu erreichen. Diese Fallen erzeugen bei der ausgewählten Frequenz den Anschein einer Unterbrechung in der Spule, was dazu beiträgt, die Wirkung der Spule auf den Betrieb des anderen Sensors bei Betrieb mit der ausgewählten Frequenz zu verringern.
Bei einer anderen Technik wird eine Drahtspule mit einer kleinen Anzahl Windungen, oder bevorzugt einer einzelnen Windung, in Kombination mit einem Aufwärtstransformator an der Spulenzuleitung verwendet, um das EMF der Spule auf gewünschte Betriebsniveaus zu erhöhen. Dies verringert die Masse des Metalls, das die Metalldetektorspule innerhalb des Sensorfeldes des anderen Sensors bildet, und ist eine einfachere Struktur. Wiederum können in der Schaltung auch eine oder mehrere Abstimmkreis-Fallen enthalten sein, die auf die Betriebsfrequenz des anderen Sensors abgestimmt sind, wie oben beschrieben.
Bei einer weiteren Technik ist die Metalldetektorspule in einer Ebene gebildet, die das Sensorfeld des anderen Sensors berücksichtigt. Spezifischer ist die Spule in einer Ebene, typischerweise einer gekrümmten Ebene, gebildet, die dem Magnetfeld des anderen Sensors folgt. Insbesondere sind die Drähte, die die Spule bilden, in einer Ebene angeordnet, die zu den Magnetfeldlinien aus dem anderen Sensor parallel ist, so dass in ihnen kein EMF induziert wird. Das bedeutet: Die Spule ist in einer Ebene, in der Regel einer gekrümmten Ebene, gebildet, die zu den Magnetfeldlinien parallel ist oder einen Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aufgrund von Emissionen aus dem anderen Sensor über die Ebene aufweist. Eine solche Anordnung trägt dazu bei, eine unerwünschte Kopplung oder Störung zwischen der Metalldetektorspule und dem Detektionsfeld des anderen Sensors zu minimieren.
Bei einer anderen Technik umfasst die Zuleitung für die Metalldetektorspule ein verdrilltes Paar aus Drähten, die entlang einer bekannten Symmetrieachse, in der Regel einer Zentralachse, der anderen Sensorantenne geführt sind, um zu versuchen, die Wirkung der Metalldetektorzuleitung auf den Betrieb der anderen Antenne zu minimieren und zu entzerren. Zusätzlich kann die Metalldetektorzuleitung bevorzugt von einer Metallröhre umgeben sein, um eine weitere Isolierung der Zuleitung von der anderen Sensorantenne zu versuchen.
In einigen Ausführungsformen sind mehrere oder alle oben beschriebenen Techniken in Kombination verwendbar. Beispielsweise kann die Metalldetektorspule eine durch einen Aufwärtstransformator verbundene einzelne Windung umfassen, mit einer Abstimmkreis-Falle bei der Betriebsfrequenz des anderen Sensors versehen sein und so positioniert sein, dass die Ebene der Metalldetektorspule dem Magnetfeld des anderen Sensors folgt, so dass die Spule einem Netto-Magnetfluss durch die Spule von im Wesentlichen null unterliegt.
Es können vielfältige andere Sensoren verwendet werden, jedoch gelten Ausführungsformen der Erfindung insbesondere für solche mit einem statischen oder zeitvarianten Magnetfeld. Beispielsweise könnten die anderen Sensoren unter anderem NQR-(Kernquadrupolresonanz-)Sensoren, NMR-(Kernmagnetresonanz-)Sensoren oder ESR-(Elektronenspinresonanz-)Sensoren sein.
Angesichts dessen stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine Metalldetektor-Sensorspule bereit, umfassend eine oder mehrere Drahtwindungen und einen Abstimmkreis, der im Effekt mit der einen oder den mehreren Drahtwindungen in Serie steht, wobei der Abstimmkreis so angeordnet ist, dass seine Resonanzfrequenz eine Betriebsfrequenz einer anderen, mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordneten Sensorantenne ist.
In einer Ausführungsform umfasst die Spule eine einzelne Drahtwindung, wobei die Spule über einen Aufwärtstransformator mit einer Antennenzuleitung verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Spule eine kleine Anzahl Windungen, die aus einer Antennenzuleitung über einen Aufwärtstransformator gespeist sind, jedoch in diesem Fall durch einen Transformator mit einem niedrigeren Transformationsverhältnis, so dass dasselbe EMF erzielt wird wie bei der einzelnen Spule. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Spule mehrere Drahtwindungen, wobei die mehreren Windungen entlang eines Abschnittes ihrer Länge von einer wendelförmig gewundenen leitfähigen Hülle umgeben sind, wobei die leitfähige Hülle einen Teil des Abstimmkreises bildet.
In einer Anordnung umfasst der Abstimmkreis einen Kondensator, der parallel zu einer wendelförmigen Wicklung angeordnet ist, die aus der Windung oder einer der Windungen der Sensorspule gebildet ist.
In einer Anordnung wird ebenfalls eine Metalldetektor-Sensorspule bereitgestellt, die eine oder mehrere Drahtwindungen umfasst, welche wie auf einer Ebene angeordnet sind, die einem Magnetfeld einer anderen, mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordneten Sensorantenne folgt.
Innerhalb einer solchen Anordnung unterliegen die eine oder die mehreren Windungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld des anderen Sensors über seine Fläche.
In einer Anordnung wird ebenfalls eine Metalldetektor-Sensorspule bereitgestellt, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt der Zentralachse, einer anderen, mit der Detektor-Sensorspule gemeinsam angeordneten Sensorantenne verläuft.
Innerhalb einer solchen Anordnung kann die Zuleitung ein verdrilltes Drahtpaar sein und/oder kann entlang wenigstens eines Teils ihrer Länge von einer Metallröhre umgeben sein. In einer bevorzugten Anordnung ist die Zuleitung von der Metallröhre über einen größten Teil des Abschnittes der Zuleitung umgeben, der innerhalb des Volumens der Antenne des anderen Sensors liegt.
Verschiedene andere Merkmale, Aspekte und Anordnungen entsprechend Ausführungsformen der Erfindung sind aus den beigefügten Patentansprüchen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden, lediglich als Beispiel vorgelegten Beschreibung einer Ausführungsform derselben sowie durch Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. Es zeigen:
1 ein Diagramm einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 und 3 Diagramme einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm von Anordnungen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Blockdiagramm der generellen Anordnung von Ausführungsformen der Erfindung und
6 ein Diagramm der vierten Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
5 stellt die generelle Anordnung dar, die den Hintergrund für Ausführungsformen der Erfindung bildet. Ein Sensorkopf 50 stellt eine gemeinsame Plattform für die Sensorantennen 52 bzw. 54 eines Metalldetektors und eines anderen Detektors bereit, wie etwa eines NQR-(Kernquadrupolresonanz-)Sensors, NMR-(Kernmagnetresonanz-)Sensors, ESR-(Elektronenspinresonanz-)Sensors oder jedes anderen Sensors zum Detektieren von vergrabenen Objekten. Die Sensorantennen 52 bzw. 54 speisen jeweils ihre eigenen Sensor-Elektronikbaueinheiten, um Signaldetektion und -unterscheidung zu ermöglichen. Insbesondere speist die Metalldetektor-Sensorspule 52 die Metalldetektor-Elektronikbaueinheit 58, während die Antenne 54 des anderen Sensors die andere Sensor-Elektronikbaueinheit 56 speist. Die genaue Funktionsweise der Metalldetektor-Elektronikbaueinheit 58 oder der anderen Sensorelektronik-Baueinheit 56 zum Bereitstellen von Detektionssignalen geht über den Umfang der vorliegenden Anmeldung hinaus, jedoch ist die Funktionsweise von Metalldetektoren und H-Feld-Sensoren anderer Art dem Fachmann bekannt.
Um zu verhindern, dass die Spule 52 des Metalldetektors den Betrieb des anderen Sensors stört, wurden verschiedene Integrationstechniken entwickelt, die mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitstellen. Diese unterschiedlichen Integrationstechniken werden im Folgenden detailliert beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass in Ausführungsformen der Erfindung beliebig viele der folgenden Integrationstechniken, von jeder einzelnen dieser Techniken bis zu allen, in Kombination miteinander verwendbar sind.
1 stellt eine erste solche Integrationstechnik zur Verwendung mit Metalldetektorspulen mit mehreren Windungen dar. Eine Spule mit mehreren Windungen erscheint über einen breiten Frequenzbereich als eine kurzgeschlossene Windung. Dies lässt sich bei bestimmten Frequenzen verhindern, indem ein Abstimmkreis (eine Falle) in dem Leiterbündel platziert wird, das die Spule bildet. Eine mögliche Vorgehensweise hierzu ist in 1 gezeigt. Die Drähte 12 der Spule sind über einen Teil ihrer Länge in einer kurzen, röhrenförmigen, leitfähigen Hülse 16 platziert, und diese Röhre / dieses Drahtbündel ist zu einer kleinen wendelförmigen Spule 18 gebildet. Sodann ist ein Kondensator 15 über die Enden der leitfähigen Hülse 16 angeschlossen, um einen Abstimmkreis zu bilden, der auf die Frequenz abgestimmt ist, mit welcher der andere Sensor funktioniert. Die röhrenförmige Hülse wirkt als faradayscher Käfig und platziert bei der abgestimmten Frequenz in allen Spulendrähten eine Unterbrechung. Die wendelförmige Anordnung der Hülse in Kombination mit dem Kondensator bildet eine LC-Resonanzschaltung, wobei der Kondensatorwert so ausgewählt ist, dass die resonante Kombination bei der Betriebsfrequenz des anderen Sensors resonant ist.
Alternativ kann der Kondensator über nur einen der Drähte in dem Bündel, das die wendelförmige Spule bildet, angeschlossen sein, und die Drosselwirkung wird in allen Drähten im Bündel aufgrund von deren Nähe und induktiver Kopplung zueinander erzielt.
Eine oder mehrere dieser Fallen können um die Metalldetektorspule angeordnet sein, um Isolierung bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen zu erzielen.
2 und 3 stellen eine zweite Integrationstechnik dar, die allein oder in Kombination mit der ersten Integrationstechnik verwendbar ist. In der Anordnung aus 1 wird eine Spule mit mehreren Windungen verwendet, um ein höheres EMF zu erzielen, als dies bei einer einzelnen Windung möglich ist. Eine alternative Vorgehensweise zum Erzielen des hohen EMF ist die Verwendung einer Spule 22 mit nur einer Windung, jedoch mit einem Transformator 24 zum Erhöhen der Spannung für die Zuleitung, wie in 2 gezeigt. Es wird dann nur eine einzelne Drahtwindung für die Spule benötigt. Hierdurch wird weniger Kupfer verbraucht, und es besteht weniger Konflikt mit dem anderen Sensor als bei einer Spule mit mehreren Windungen. Außerdem dürften die Herstellung und das Ausbilden zu den erforderlichen Formen wesentlich einfacher sein, wie unten bei der dritten Integrationstechnik beschrieben.
Die Verwendung einer einzelnen Drahtwindung als Metalldetektorspule bedeutet außerdem, dass ein solcher einzelner Draht auch viel einfacher zu einer wendelförmigen Spule ausgebildet werden kann, um eine oder mehrere Fallen zu erzeugen, wie in 3 gezeigt. Diese Fallen sind Abstimmkreise, die eine wendelförmige Spule 26 umfassen, welche aus der einzelnen Drahtwindung der Metalldetektorspule gebildet ist und mit einem Kondensator 28 parallel verbunden ist. Die aus der Kombination aus Induktivität und Kondensator gebildete Resonanzschaltung ist so abgestimmt, dass sie bei der Betriebsfrequenz des anderen Sensors in Resonanz steht, um dadurch eine Unterbrechung in dem Draht, der die Metalldetektorspule bildet, bei der Betriebsfrequenz des anderen Sensors zu simulieren.
Eine Variante der zweiten Integrationstechnik besteht darin, mehrere Drahtwindungen in Kombination mit einem Transformator 24 zu verwenden. Wegen der mehreren Drahtwindungen wäre in diesem Fall ein niedrigeres Transformationsverhältnis des Transformators erforderlich, um das gleiche gewünschte EMF zu erreichen, jedoch sind wegen der Verwendung des Transformators zum Erreichen des gleichen EMF auch weniger Drahtwindungen erforderlich als ohne Verwendung eines Transformators. Im Effekt besteht ein wechselseitiger Kompromiss zwischen der Anzahl der Drahtwindungen in der Metalldetektor-Sensorspule und dem Aufwärts/Abwärts-(Transformations-)Verhältnis des Transformators, um das gleiche EMF zu erreichen; beispielsweise halbiert eine Verdoppelung der Anzahl der Drahtwindungen in der Sensorspule das erforderliche Aufwärtstransformationsverhältnis des Transformators usw. Die Verwendung von weniger Drahtwindungen ergibt dieselben Vorteile, die oben bezüglich des Vorsehens einer einzelnen Drahtwindung genannt wurden, wenn auch in geringerem Ausmaß als bei einer einzelnen Windung. Das bedeutet: Die Verwendung von weniger Drahtwindungen in Kombination mit einem Transformator ergibt geringeren Kupferverbrauch als im Fall ohne Transformator und mit einer höheren Anzahl von Windungen, so dass die Spule mit dem anderen Sensor weniger in Konflikt gerät und leichter zu gewünschten Formen auszubilden ist, wie unten beschrieben. Effektiv bietet die Variante eine Kompromissposition zwischen der Ausführungsform mit höherer Anzahl von Windungen, jedoch ohne Transformator, aus 1 und der Ausführungsform mit einzelner Windung und einem Transformator mit höherem Aufwärts/Abwärts-Transformationsverhältnis aus 2. In der Praxis würde bevorzugt eine kleinere Anzahl Windungen verwendet, beispielsweise zwischen 50 und 100 Windungen, 50 oder weniger Windungen, 30 oder weniger Windungen, 10 oder weniger Windungen, 5 oder weniger Windungen oder sogar nur 4, 3 oder 2 Windungen.
4 stellt eine dritte Integrationstechnik dar, die die physische Platzierung der Metalldetektorspule mit Bezug auf das Magnetfeld des anderen Sensors betrifft. Theoretisch betrachtet, wäre die ideale Position für eine Metalldetektorspule eine solche, bei der die Ebene derselben senkrecht zu anderen Sensorspulen und symmetrisch darauf zentriert wäre, beispielsweise in einer Äquatorialebene, so dass der Spulendraht parallel zu den H-Feldern aus diesen Spulen läge und nicht daran koppeln würde. Eine solche Idealposition entfernt sie jedoch weiter vom Boden und verringert den effektiven Detektionsbereich, so dass die nächstbeste Lösung darin besteht, sie symmetrisch unterhalb des anderen Sensors zu montieren, wie in 4 gezeigt.
Insbesondere sind, wie in 4 gezeigt, die Metalldetektorspulen 12, 22 wie auf einer gekrümmten Oberfläche gewickelt, so dass ihre Ebenen parallel zu den Magnetfeldlinien 42 aus dem anderen Sensor liegen und kein Magnetfluss durch sie hindurchgeht. Eine solche Anordnung minimiert die magnetische Kopplung an den anderen Sensor.
Wie in 4 (oben) gezeigt, wird dies erreicht, indem die Spule zuerst zu einer gekrümmten Konfiguration geformt wird, so dass sie an die Krümmungen der Magnetfeldlinien des anderen Sensors angepasst ist. Die gekrümmte Konfiguration wird dann auf die dreidimensionale Anordnung der Feldlinien projiziert, wie in 4 (unten) gezeigt. 4 (unten) zeigt, dass wenigstens zwei Metalldetektorspulen auf die Feldlinien des anderen Sensors in symmetrischer Anordnung abbildbar sind.
In der Praxis kann hierzu die Metalldetektorspule als Leiterbahn einer gedruckten Schaltung (PCB) auf einer geeignet geformten dielektrischen Trägerplatte gebildet sein.
Eine weitere, vierte Integrationstechnik ist in 6 gezeigt. Die Metalldetektorschleife 52 ist über eine Zuleitung 14 aus einem verdrillten Drahtpaar gespeist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt der Zentralachse, der Antenne des anderen Sensors verläuft. Die Zuleitung aus dem verdrillten Drahtpaar ist in dieser Ausführungsform entlang der Länge, auf der sie innerhalb des anderen Sensors verläuft, von einer Metallröhre umgeben. Diese Metallröhre trägt auch dazu bei, die Zuleitung von dem anderen Sensor zu isolieren und umgekehrt. Die Wirkung der Zuleitungsanordnungen der beiden Sensoren (d.h. der Metalldetektorschleife 52 und des anderen Sensors) auf deren Abfühlfähigkeit wird mit einer solchen Zuleitungsanordnung minimiert oder kann leicht durch die Signalverarbeitung ausgeglichen werden, die in den jeweiligen Detektor-Elektronikbaueinheiten 56 und 58 erfolgt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Integrationstechniken in jeder Kombination anwendbar sind. Beispielsweise können die erste und die zweite Technik oder die erste und die dritte Technik zusammen verwendet werden. Außerdem können auch die erste und die dritte Technik zusammen verwendet werden. Ebenso kann die vierte Technik in Kombination mit beliebigen oder allen der ersten drei beschriebenen Techniken verwendet werden, insbesondere sofern die andere Antenne eine geeignete Form hat. In einigen Ausführungsformen können alle vier Techniken zusammen in Kombination verwendet werden.
Es folgt eine Reihe von nummerierten Merkmalen, die besondere Ausführungsformen der Erfindung bestimmen. Sofern ein nummeriertes Merkmal sich auf eine oder mehr frühere nummerierte Merkmale bezieht, können diese Merkmale zusammen in Kombination betrachtet werden.

1. Eine Metalldetektor-Sensorspule, umfassend: eine oder mehrere Drahtwindungen und einen Abstimmkreis, der effektiv innerhalb der einen oder mehreren Drahtwindungen in Serie ist, wobei der Abstimmkreis so angeordnet ist, dass seine Resonanzfrequenz eine Betriebsfrequenz einer anderen, mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordneten Sensorantenne ist.
2. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 1, wobei die Spule eine einzelne Drahtwindung oder eine kleine Anzahl Drahtwindungen, bevorzugt 100 Windungen oder weniger, umfasst, wobei die Spule aus einer Antennenzuleitung über einen Transformator gespeist ist, der ein Transformationsverhältnis aufweist, das in Abhängigkeit von der Anzahl der Drahtwindungen in der Spule so ausgewählt ist, dass die Spule ein gewünschtes EMF bereitstellt.
3. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 1 oder 2, wobei die Spule mehrere Drahtwindungen umfasst, wobei die mehreren Windungen entlang eines Abschnittes ihrer Länge von einer wendelförmig gewickelten leitfähigen Hülle umgeben sind, wobei die leitfähige Hülle einen Teil des Abstimmkreises bildet.
4. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Merkmale, wobei der Abstimmkreis einen Kondensator umfasst, der parallel zu einer wendelförmigen Wicklung angeordnet ist, die aus der Windung oder einer der Windungen der Sensorspule oder aus einer leitenden Hülle gebildet ist, die über der Spule angeordnet ist.
5. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Merkmale, wobei die eine oder die mehreren Drahtwindungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld des anderen Sensors unterliegen.
6. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 5, wobei die eine oder die mehreren Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der oder jeder Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind.
7. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 5, wobei der Netto-Fluss von im Wesentlichen null erreicht wird, indem eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelassen wird, um eine Aufhebung zu bewirken.
8. Ein Metalldetektor gemäß Merkmal 5, wobei: i) die eine oder die mehreren Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der oder jeder Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind; und ii) eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelangt, um eine Aufhebung zu bewirken; um dadurch einen Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null zu ermöglichen.
9. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Merkmale, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, der Antenne des anderen Sensors verläuft.
10. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 9, wobei die Zuleitung ein verdrilltes Drahtpaar ist.
11. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 9 oder 10, wobei die Zuleitung entlang wenigstens eines Teils ihrer Länge von einer Metallröhre umgeben ist.
12. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 11, wobei die Zuleitung über einen größten Teil des Abschnittes der Zuleitung, der innerhalb des Volumens der Antenne des anderen Sensors liegt, von der Metallröhre umgeben ist.
13. Eine Metalldetektor-Sensorspule, wobei die Spule eine einzelne Drahtwindung oder eine kleine Anzahl Drahtwindungen, bevorzugt 100 oder weniger, umfasst, die aus einer Antennenzuleitung über einen Transformator mit einem Transformationsverhältnis gespeist sind, das in Abhängigkeit von der Anzahl der Drahtwindungen in der Spule so ausgewählt ist, dass die Spule ein gewünschtes EMF bereitstellt.
14. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 13, wobei die Drahtwindung oder Drahtwindungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld des anderen Sensors unterliegen.
15. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 14, wobei die Drahtwindung oder Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet ist/sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind.
16. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 14, wobei der Netto-Fluss von im Wesentlichen null erreicht wird, indem eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelassen wird, um eine Aufhebung zu bewirken.
17. Ein Metalldetektor gemäß Merkmal 14, wobei: i) die Drahtwindung oder Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet ist/sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind; und ii) eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelangt, um eine Aufhebung zu bewirken; um dadurch einen Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null zu ermöglichen.
18. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der Merkmale 13 bis 17, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, der Antenne des anderen Sensors verläuft.
19. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 18, wobei die Zuleitung ein verdrilltes Drahtpaar ist.
20. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 18 oder 19, wobei die Zuleitung entlang wenigstens eines Teils ihrer Länge von einer Metallröhre umgeben ist.
21. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 20, wobei die Zuleitung über einen größten Teil des Abschnittes der Zuleitung, der innerhalb des Volumens der Antenne des anderen Sensors liegt, von der Metallröhre umgeben ist.
22. Eine Metalldetektor-Sensorspule, umfassend eine oder mehrere Drahtwindungen, die so angeordnet sind, dass die eine oder die mehreren Drahtwindungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld einer anderen Sensorantenne unterliegen, die gemeinsam mit der Metalldetektor-Sensorspule angeordnet ist.
23. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 22, wobei die eine oder die mehreren Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der oder jeder Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind.
24. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 22, wobei der Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null dadurch erreicht wird, dass eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelassen wird, um eine Aufhebung zu bewirken.
25. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 22, wobei: i) die eine oder die mehreren Drahtwindungen wie auf einer Ebene angeordnet sind, die den Magnetfeldlinien des anderen Sensors folgt, und/oder an jeder Position entlang der oder jeder Windung im Wesentlichen parallel zu den Flusslinien ist/sind; und ii) eine im Wesentlichen gleiche Menge an Magnetfluss aus dem Magnetfeld des anderen Sensors in entgegengesetzten Richtungen durch die Sensorspule gelangt, um eine Aufhebung zu bewirken; um dadurch einen Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null zu ermöglichen.
26. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der Merkmale 22 bis 25, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, der Antenne des anderen Sensors verläuft.
27. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 26, wobei die Zuleitung ein verdrilltes Drahtpaar ist.
28. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 26 oder 27, wobei die Zuleitung entlang wenigstens eines Teils ihrer Länge von einer Metallröhre umgeben ist.
29. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 28, wobei die Zuleitung über einen größten Teil des Abschnittes der Zuleitung, der innerhalb des Volumens der Antenne des anderen Sensors liegt, von der Metallröhre umgeben ist.
30. Eine Metalldetektor-Sensorspule, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, einer anderen Sensorantenne verläuft, die mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordnet ist.
31. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 30, wobei die Zuleitung ein verdrilltes Drahtpaar ist.
32. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 30 oder 31, wobei die Zuleitung entlang wenigstens eines Teils ihrer Länge von einer Metallröhre umgeben ist.
33. Eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß Merkmal 32, wobei die Zuleitung über einen größten Teil des Abschnittes der Zuleitung, der innerhalb des Volumens der Antenne des anderen Sensors liegt, von der Metallröhre umgeben ist.
34. Ein Objektdetektorsystem, umfassend: eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Merkmale und eine andere Sensorantenne, die mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordnet ist; wobei die Metalldetektor-Sensorspule und die andere Sensorantenne mit Bezug zueinander so angeordnet sind, dass sie den Detektionsbereich der jeweils anderen gemeinsam einnehmen.
35. Ein System gemäß Merkmal 34 und ferner umfassend: i) Metalldetektor-Unterscheidungselektronik, die dazu angeordnet ist, Signale aus der Metalldetektor-Sensorspule zu empfangen und auf die Objektdetektion bezogene Signale in denselben zu unterscheiden; und ii) andere Sensor-Unterscheidungselektronik, die dazu angeordnet ist, Signale aus der anderen Sensorantenne zu empfangen und auf die Objektdetektion bezogene Signale in denselben zu unterscheiden.

Für den Fachmann sind verschiedene Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich, sei es durch Hinzufügung, Entfernung oder Ersetzung, um zusätzliche Ausführungsformen bereitzustellen, wobei beabsichtigt ist, dass die beigefügten Patentansprüche dieselben alle umfassen.

Claims

Metalldetektor-Sensorspule, umfassend: eine oder mehrere Drahtwindungen und einen Abstimmkreis, der effektiv innerhalb der einen oder mehreren Drahtwindungen in Serie ist, wobei der Abstimmkreis so angeordnet ist, dass seine Resonanzfrequenz eine Betriebsfrequenz einer anderen, mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordneten Sensorantenne ist.
Metalldetektor-Sensorspule gemäß Anspruch 1, wobei die Spule eine einzelne Drahtwindung oder eine kleine Anzahl Drahtwindungen, bevorzugt 100 Windungen oder weniger, umfasst, wobei die Spule aus einer Antennenzuleitung über einen Transformator gespeist ist, der ein Transformationsverhältnis aufweist, das in Abhängigkeit von der Anzahl der Drahtwindungen in der Spule so ausgewählt ist, dass die Spule ein gewünschtes EMF bereitstellt.
Metalldetektor-Sensorspule gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Spule mehrere Drahtwindungen umfasst, wobei die mehreren Windungen entlang eines Abschnittes ihrer Länge von einer wendelförmig gewickelten leitfähigen Hülle umgeben sind, wobei die leitfähige Hülle einen Teil des Abstimmkreises bildet.
Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstimmkreis einen Kondensator umfasst, der parallel zu einer wendelförmigen Wicklung angeordnet ist, die aus der Windung oder einer der Windungen der Sensorspule oder aus einer leitenden Hülle gebildet ist, die über der Spule angeordnet ist.
Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Drahtwindungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld des anderen Sensors unterliegen.
Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, der Antenne des anderen Sensors verläuft.
Metalldetektor-Sensorspule, wobei die Spule eine einzelne Drahtwindung oder eine kleine Anzahl Drahtwindungen, bevorzugt 100 oder weniger, umfasst, die aus einer Antennenzuleitung über einen Transformator mit einem Transformationsverhältnis gespeist sind, das in Abhängigkeit von der Anzahl der Drahtwindungen in der Spule so ausgewählt ist, dass die Spule ein gewünschtes EMF bereitstellt.
Metalldetektor-Sensorspule, umfassend eine oder mehrere Drahtwindungen, so angeordnet, dass die eine oder die mehreren Drahtwindungen einem Netto-Magnetfluss von im Wesentlichen null aus dem Magnetfeld einer anderen Sensorantenne unterliegen, die mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordnet ist.
Metalldetektor-Sensorspule, wobei die Spule über eine Zuleitung gespeist ist, die entlang einer Achse, wie etwa einer Symmetrieachse und bevorzugt einer Zentralachse, einer anderen Sensorantenne verläuft, die mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordnet ist.
Objektdetektorsystem, umfassend: eine Metalldetektor-Sensorspule gemäß einem der vorstehenden Ansprüche und eine andere Sensorantenne, die mit der Metalldetektor-Sensorspule gemeinsam angeordnet ist; wobei die Metalldetektor-Sensorspule und die andere Sensorantenne mit Bezug zueinander so angeordnet sind, dass sie den Detektionsbereich der jeweils anderen gemeinsam einnehmen.