DE2234701A1

DE2234701A1 - DEVICE FOR DETECTION OF METAL OBJECTS

Info

Publication number: DE2234701A1
Application number: DE19722234701
Authority: DE
Inventors: Jun Clarence Leonard Bennett; Carl Eric Bohman; Joseph David Deloranzo; Hugh Charles Maguire; Leon Susman; Harald Wilhelmsen
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1973-02-01
Also published as: FR2145679A1; IT961389B

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Einrichtungen zur Erkennung von Metallgegenständen.The invention relates generally to devices for detecting metal objects.

Die Erkennung von Metallgegenständen durch Beobachtung von durch Metallgegenstände hervorgerufenen magnetischen Feldstörungen oder -anomal!en ist seit vielen Jahren bekannt. Erst-in letzterer Zeit verstärkte sich jedoch das Interesse an dieser Technik als Ergebnis des dringenden Be· darfs nach zuverlässigeren Sicherheitssystemen, die Personen daran hindern» gefährliche Waffen in Banken, an Bord von Flugzeugjen und in andere gesperrte Bereiche zu tragen. Die Erkennung derartiger Gegenstände kann beispielsweise dadurch durchgeführt werden, daß Anomalien in dem Erdmagnetfeld beobachtet werden, die durch das Vorhandensein von Metallgegenständen in einem Bereich hervorgerufen werden, in dem die Feldstärke und die Richtung des Erdfeldes genau bekannt 1st,, wenn es frei von äußeren Metallgegenständen ist. Derartige Systeme erfordern extrem empfindliche, auf das Magnetfeld ansprechende Ausrüstungen und sind in ihrer Betriebsweise durch die Unfähigkeit beeinträchtigt, in ausreichender Welse zwischen üblicherweiseThe detection of metal objects by observing magnetic field disturbances or anomalies caused by metal objects has been around for many years known. It is only recently, however, that this has intensified Interest in this technology as a result of the urgent need for more reliable security systems to prevent people from using dangerous weapons in banks on board Carry it off aircraft and into other restricted areas. The detection of such objects can for example be carried out by observing anomalies in the earth's magnetic field caused by the presence caused by metal objects in an area in which the field strength and the direction of the earth's field is known exactly when it is free from external metal objects. Such systems require extremely sensitive equipment and responsive to the magnetic field are impaired in their mode of operation by the inability to perform adequately between usually

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mitgeführten Gegenständen, wie z. B. Schlüssel oder Uhren und Metallgegenständen von der Art zu unterscheiden, die erkannt werden sollen, wie z. B. Pistolen, Messer, Granaten usw. Alternativ wurde die Erkennung von Metallgegenständen bisher mit Einrichtungen durchgeführt, die ein örtliches Magnetfeld erzeugen. Einrichtungen dieser Art schließen Detektoren von der Art ein, wie sie zur Schatzsuche verwendet werden, die relativ wenig aufwendige Einheiten sind, die Feld- und Meß-Spulenwicklungen umfassen, deren Durchmesser im allgemeinen in der Größenordnung von 30 bis 60 cm liegt und die bei einer Frequenz von ungefähr 100 kHz betrieben werden und an einem isolierenden Teil befestigt sind, wie z. B. einem Stück aus Hartfaser ,das an einem Ende eines Handgriffes für die Bedienungsperson befestigt ist. Die hohe Betriebsfrequenz macht diese Einrichtungen extrem empfindlich gegen eine Drift, dio beispielsweise durch feuchte Erde, Vegetation oder die Anwesenheit von Menschen hervorgerufen wird und die d<?)her die dauernde Überwachung durch eine Bedienungsperson erfordert, um eine hohe Fehlalarmhäufigkeit zu vermeiden. Andere höherentwickelte und üblicherweise teurere Detektoren dieser Art arbeiten typischerweise bei einer Betriebsfrequenz in der Größenordnung von 20 kHz oder höher. Diese niedrigere Betriebefrequenz verringert die Drift ausreichend, um die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung durch eine Bedienungsperson zu vermeiden, doch werden selbst bei dieser niedrigeren Frequenz die Detektoren üblicherweise noch in nachteiliger Weise in einem untragbaren Ausmaß durch Feuchtigkeitsbedingungen beeinflußt, wodurch sie für Anwendungen mit hoher Genauigkeit unbrauchbar gemacht werden, bei denen die Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen Metallgegenständen von lediglich geringfügig unterschiedlicher Größe oder Form erforderlich ist. Bisher bekannte Metalldetektorenobjects carried along, such as B. Keys or watches and distinguish metal objects from the type that are to be recognized, such as B. pistols, knives, grenades etc. Alternatively, the detection of metal objects has hitherto been carried out with devices that have a local Generate magnetic field. Facilities of this type include detectors of the type used for treasure hunting are used, which are relatively inexpensive units that include field and measuring coil windings, their Diameters generally on the order of 30 to 60 cm and which are operated at a frequency of approximately 100 kHz and attached to an insulating part are, such as B. a piece of hard fiber attached to one end of a handle for the operator. The high operating frequency makes these devices extremely sensitive to drift, for example through damp earth, vegetation or the presence of people and the constant monitoring required by an operator to avoid a high frequency of false alarms to avoid. Other more sophisticated and usually more expensive detectors of this type typically work at an operating frequency on the order of 20 kHz or higher. This lower operating frequency reduces drift enough to eliminate the need for continuous operator monitoring should be avoided, but even at this lower frequency the detectors usually become more disadvantageous Way affected to an intolerable extent by moisture conditions, making them suitable for high-pressure applications Accuracy can be rendered useless where the ability to distinguish between metal objects of only slightly different size or shape is required. Previously known metal detectors

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sind außerdem Fehlalarmen ausgesetzt, die durch die Verformung der Detektorspulenwicklungen hervorgerufen wurden, die sich aus Stößen,, Schwingungen, änderungen der thermi- sehen Bedingungen und anderen Umgebungsfaktoren ergaben.are also subject to false positives caused by the deformation the detector coil windings were caused, which result from shocks, vibrations, changes in thermal conditions Conditions and other environmental factors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen zu schaffen, die so betrieben wird, daß sie im wesentlichen unempfindlich gegen Feuchtigkeitsbedingungen ist und die in einer Weise aufgebaut ist, daß eine Spulenverformung und die sich hieraus ergebenden Fehler vermieden werden. Dabei soll die Spulenanordnung so aufgebaut und angeordnet sein, daß die Erkennung bestimmter Gegenstandes z. B. langer dünner Waffen wie z. B. Masser oder Stiletts, die bequem in einer vertikalen Ausrichtung getragen werden können, verbessert wird. Die Einrichtung soll eine selbstnullende Schaltung sein, die automatisch die Langzeitdrift des Ausganges der Einrichtung kompensiert„ um einen Fehlalarm zu verhindern und um die Beitriebsgenauigkeit der Detektoreinrichtung zu verbessern. Insbesondere soll sich dabei eine Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen ergeben, die in zusammen mit einer Förderereinheit betrieben werden kann,, die dazu benutzt wird, die zu erkennenden Gegenstände zu tragen, wobei die Bewegung des Gegenstandes relativ zu der Einrichtung eine eindeutige Signalschwingungsform am Ausgang der Einrichtung erzeugt, die eine oder mehrere Eigenschaften der Gegenstände, wie z. B. die Größe, die Form usw. anzeigt« wodurch es möglich ist, verschiedene Gegenstände automatisch voneinander zu unterscheiden.The invention is based on the object of an improved To provide a metal object detection device which is operated to substantially is insensitive to moisture conditions and is constructed in such a way that coil deformation and the resulting errors are avoided. The coil arrangement should be constructed and arranged in this way be that the detection of certain objects such. B. longer thinner weapons such as B. Measures or stilettos that can be comfortably worn in a vertical orientation is improved. The device should be a self-zeroing circuit that automatically eliminates the long-term drift of the output of the facility compensated for “a false alarm to prevent and to the drive accuracy of the detector device to improve. In particular, a device for recognizing metal objects is intended result, which can be operated in conjunction with a conveyor unit, which is used to carry the to to wear recognizing objects, the movement of the object relative to the device having a clear signal waveform generated at the output of the device, which one or more properties of the objects, such as z. B. the size, the shape, etc., which makes it possible to automatically separate different objects from each other differentiate.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete, mit einem symmetrischen Feld arbeitende Einrichtung zur Erkennung von Me-A device designed according to the invention and working with a symmetrical field for the detection of metrics

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tallgegenständen umfaßt zumindest eine Spulenanordnung, die eine Feldspule und eine Moßspule einschließt,, die fest relativ zueinander in teilweiser Überlappung mit im wesentlichen minimaler gegenseitiger induktiver Kopplungebeziehung derart befestigt sind, daß die Meßspule ein Null-Ausgangs signal bei elektrisch mit Wechselstrom erregtem Zustand der Feldspule und bei Nichtvorhaindensein von äußeren Metallgegenstände!! innerhalb des Magnetfeldes liefert, das durch die erregte Feldspule erzeugt wird·tall objects comprises at least one coil arrangement, which includes a field coil and a measuring coil, the fixed in partial overlap relative to one another with essentially minimal mutual inductive coupling relationship are attached in such a way that the measuring coil has a zero output signal when electrically energized with alternating current the field coil and in the absence of external ones Metal objects !! within the magnetic field that generated by the excited field coil

Durch diese Ausbildung werden viele der den bekannten Detektoren eigenen Be schränk mag©«! Überwunden_D und zwar durch die Schaffung einer Einrichtung, die derart aufgebaut ist, daß sie im wesentlichen frei von eintfi unsymmetrischen Zustand hervorrufenden Wirkung©« ist, die im allgemeinen durch sieh ändernde Tempera turen_r Stöße und Schwingungen hervorgerufen werde». Dies wird durch Anordnen der Meßspule der Einrichtung in starrer benachbarter Beziehung zur Feldspule der Einrichtung erreicht, derart,, daß im wesentlichen eine gegenseitige Induktiv® Kopplung mit dem Wert Null zwischen den Spulen gegfefcum ist,, wobei bei Niohtvorhandensein von Metal!gegenständea in dar Nähe der Spulenanordnung ein Null-Ausgang an der* Meßspule gewonnen wird« Zusätzlich kann eine erhebliche Unempfintilichkeit gegen sich ändernde Feuchtigkeitsbedingusgen dadurch'erzielt werden, daß die Feldspule mit einer elektrischen Erregung angesteuert wird, die eine Frequenss im Bereich von 200 bis 4000 Hz aufweist. Frequenzen in diesem Bereich sind niedrig genug, um die gewünschte Fcmchtigkeitsunempfindlichkeit zu erzielen, sind jedoch hoch genug-,, um eine Erkennung von Gegenständen unabhängig von der Geschwindigkeit des Gegenstandes innerhalb gewisser Grenzen zu ermöglichen, wie dies von besonderem Interesse in einem Fall iet„ in dem die zuThanks to this training, many of the familiar detectors will become part of their own closet. _D and overcome by the creation of a device which is constructed such that it "is that in general will look by changing tempera tures _r shocks and vibrations caused" substantially free of inducing eintfi unbalanced state © effect. This is achieved by arranging the measuring coil of the device in rigid adjacent relation to the field coil of the device such that there is essentially zero mutual inductive coupling between the coils, with no metal objects in the vicinity A zero output is obtained from the coil arrangement at the measuring coil. In addition, considerable insensitivity to changing moisture conditions can be achieved by driving the field coil with an electrical excitation which has a frequency in the range from 200 to 4000 Hz. Frequencies in this range are low enough to achieve the desired imperfection, but high enough to allow objects to be recognized within certain limits regardless of the object's speed, as is of particular interest in one case to which the

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erkennenden Gegenstände durch geeignete Fördereinrichtungen bewegt werdenρ um diese Gegenstände zu unterscheiden, wie dies im folgenden noch näher erläutert wird«recognized objects are moved by suitable conveyors to distinguish these objects, such as this is explained in more detail below «

Insbesondere ist die bauliche Anordnung der Spulenanordnung derart, daß die Feldspule, die durch einen Treiberoszillator erregt werden kann., und die Meßspule, die mit einer Alarmschaltung verbunden atixzk kaim, in teilweise Überlappender Beziehung und starr relativ zueinander auf einem gemeinsamen Tragteil im Innerem eines Abdeckteils befestigt sind, wobei die Anordnung der Spulen ^während der Herstellung «ingestellt wird,, um einen Null-Ausgang oder einen Ausgang in der Nähe von Null von dor Meßspule in Abhängigkeit von der an die Feldspule» angelegten Erregung zu erzielen. Dieses Ergebnis wird uiatfir einer Bedingung einer minimalen gegenseitigen induktiven Kopplung zwischen den Spulen erreicht. Aufgrund dieser starr befestigten Spulenanordnung hat irgendeine in dem Aufbau aufgrund von Schwingungen, thermischen Beanspruchungen usw. auftretende Deformation im wesentlichen in erster Näherung auf beide Spulen die gleiche Wirkung₉ wodurch eine relative Versetzung zwischen den Spulen weitgehend verringert wird und der Zustand mit einem Null-Ausgang aufrechterhalten wird*In particular, the structural arrangement of the coil arrangement is such that the field coil, which can be excited by a driver oscillator, and the measuring coil, which is connected to an alarm circuit atixzk kaim, in partially overlapping relationship and rigidly relative to each other on a common support part inside a cover part are attached with the arrangement of the coils ^ "adjusted" during manufacture, in order to achieve a zero output or an output near zero from the measuring coil depending on the excitation applied to the field coil. This result is achieved under a condition of minimal mutual inductive coupling between the coils. Has due to this rigidly fixed coil arrangement any in the structure due to vibrations, thermal stresses, etc. occurring deformation substantially the same effect ₉ is largely reduced whereby a relative displacement between the coils in a first approximation on both coils, and the state with a zero output is maintained *

Tn einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Spulen als ebene rechteckig geformte Schleifen mit mehreren Windungen ausgebildet, die in teilweise überlappender Beziehung angeordnet sind, wobei die langen Abmessungen der Schleifen bei der Verwendung der Einrichtung vertikal ausgerichtet sind. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derartigen Anordnung der Spulen bestimmte Gegenstände, wie z. B. Messer, Stiletts und Eispickel oder ander« Gegenstände von allgemein dünner, langgestreckter Form nichtIn one embodiment of the invention, the coils are flat, rectangular-shaped loops with a plurality of loops Turns formed in partially overlapping Relationship are arranged, with the long dimensions of the loops when using the device vertically are aligned. It has been found that with such an arrangement of the coils certain objects, such as B. Knives, stilettos and ice axes or other objects generally thin, elongated shape not

in einfacher Weise erkannt werden, wenn sie in einer vertikalen Ausrichtung parallel zur langen Abmessung der Spulenwindungen getragen werden. Dieses Problem könnte selbstverständlich dadurch überwunden werden, daß in geeigneter Weise angeordnete Spulen vorgesehen werden, die in zweckmäßiger Weise erregt werden, um erzeugte Felder zu erzeugen, die ein resultierendes Feld bilden, das sich in einer vertikalen Ebene ausreichend schnell dreht, um sicherzustellen, daß die richtige Ausrichtung eines sich ergebenden Feldes gegenüber einem Gegenstand zumindest zu einem Zeitpunkt ausgebildet wird, zu dem der Gegenstand an der Einrichtung vorbeiläuft, um seine Erkennung sicherzustellen» Offensichtlich würde ein Systeun dieser Art beträchtliche Kompliziertheit, Kosten und Wartungsaufwand ergeben.easily recognized when in a vertical Orientation parallel to the long dimension of the coil turns. This problem could be can of course be overcome by providing suitably arranged coils which are conveniently energized to produce generated fields that form a resultant field that is rotates fast enough in a vertical plane to ensure proper orientation of one The resulting field is formed in relation to an object at least at a point in time at which the object is on passes the facility to ensure it is recognized » Obviously a system of this kind would be sizeable Complexity, cost, and maintenance effort result.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen schließt eine abgeänderte Spulenanordnung ein, die in einfacher und wenig aufwendiger Weise die Beschränkungen überwindet, die sich bei vertikal angeordneten Spulen ergabenJBei diesem alternativen Ausführungsbeispiel sind die ebenen Spulen mit mehreren Windungen gekippt, um jeweilige überlappende Parallelogramme zu bilden, die derart ausgerichtet sind, daß die lange Abmessung der Spulen gegenüber der wahren Vertikalen bei der Verwendung und im Betrieb der Einrichtung gekippt wird, und zwar unabhängig von der Neigung dor Oberfläche, auf der die Einrichtung angeordnet ist. Bei einer weiter abgeänderten gekippten Spulenanordnung sind die Feld- und Meßspuleu in der Form von rechtwinkligen Dreiecken in invertierter Beziehung zueinander aufgebaut, wobei die lange Abmessung (Hypotenuse) der Dreiecke sich überlappt und gegenüber derAn alternative embodiment of the apparatus for detecting metal objects includes a modified one A coil arrangement that overcomes the limitations in a simple and inexpensive manner with vertically arranged coils resulted in alternatives In the exemplary embodiment, the flat coils with several turns are tilted around respective overlapping parallelograms which are oriented so that the long dimension of the coils from the true vertical at the use and operation of the device is tilted, regardless of the inclination of the surface on the the device is arranged. In a further modified tilted coil arrangement, the field and measuring coils are constructed in the shape of right triangles in inverted relation to each other, the long dimension (Hypotenuse) of the triangles overlapping and facing the

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Vertikalen schräg verläuft. Andere geneigte Anordnungen, die in einer Beziehung mit minimaler gegenseitiger induktiver Kopplung ausgerichtet sind, sind für den Fachmann in einfacher Weise erkennbar.Vertical runs obliquely. Other inclined arrangements that are in a relationship with minimal mutual inductive Coupling are aligned can be easily recognized by those skilled in the art.

Erfindungsgemäß kann irgendeine der oben beschriebenen Spulenanordnungen in Kombination mit automatischen Nullungs- oder die Drift kompensierenden Schaltungen verwendet werden, die vorgesehen werden, um die Langzeitdrift des Ausganges der Einrichtung zu kompensieren. Zwei bevorzugte Drift-Kompensationsschaltungeii werden hier beschrieben* Eine von diesen ist eine vergleichsweise komplizierte Schaltung, die im folgenden als Auto-Null-Einheit bezeichnet wird· Diese Schaltung kann ohne die Notwendigkeit einer anfänglichen manuellen Nulleinsteilung zur Beseitigung des Meßspulen—Nullausganges verwendet werden» Die andere Kompensationsschaltung, die im folgenden als Drift-Kompeneαϊ ions schaltung bezeichnet wird_c fet; beträchtlich weniger kompliziert, weist jedoch einen kleineren dynamischen Bereich als die Auto-Null-Schaltung auf und erfordert daher einen anfänglichen manuellen Nullabgleich zum Aufheben des Meßspulen-Nullausganges bei Beginn des Betriebs« Die Einrichtung kann außerdem wahlweise sowohl ohne die Auto-Null- oder Drift-KompensatIonsschaltung betrieben werden, indem lediglich eine anfängliche manuelle Null-Einstellung durchgeführt wird, ein derartiger Betrieb ist ,jedoch unbequem und nicht erstrebenswert, da er eine dauernde Beobachtung der Ausgangsdrift und eine Korrektur dieser Drift durch die Bedienungsperson erfordertρ um einen Fehlalarm auszuschließen, d. h. einen Zustand mit extremer Auugangsdrift, der fehlerhaft die Erkennung von Metallgegenständen anzeigt.In accordance with the invention, any of the coil arrangements described above can be used in combination with automatic zeroing or drift compensating circuits which are provided to compensate for the long term drift of the output of the device. Two preferred drift compensation circuits are described here. One of these is a comparatively complex circuit, hereinafter referred to as the auto-zero unit other compensation circuit, hereinafter referred to as drift Kompeneαϊ ions circuit _c fet; considerably less complicated, but has a smaller dynamic range than the auto-zero circuit and therefore requires an initial manual zeroing to cancel the sense coil zero output at the start of operation -Compensation circuit can be operated by only performing an initial manual zero setting, such operation is inconvenient and undesirable because it requires constant observation of the output drift and correction of this drift by the operator to rule out a false alarm, i.e. a Condition with extreme outside drift, which incorrectly indicates the detection of metal objects.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung umfaßt sowohl die Bestimmung der Lage eines Gegenstandes als auch die Erkennung· Dies wird durch ein System erreicht, das zwei Detektoreinrichtungen einschließt ₉ und zwar jeweils eine an jeder Seite eines Durchgangs, durch den Personen voraussichtlich hindurchgehen, wobei jeder Detektor irgendeine gewünschte Kombination von Spulenausbildung und manueller oder automatischer Driftkompensation zusammen mit zusätzlichen Signalverarbeitungsschaltungen zur angenäherten Bestimmung der Stelle umfaßt, an der ein erkannter Gegenstand von einer Person mitgetragen wird, d. h. links» rechts oder im mittleren Bereich des Körp«srs. ,Another feature of the invention includes both object location determination and detection. This is achieved by a system which includes two detector means ₉ , one on either side of a passage through which people are expected to pass, each detector being any one Desired combination of coil design and manual or automatic drift compensation together with additional signal processing circuits for the approximate determination of the point at which a recognized object is carried by a person, ie left, right or in the middle of the body. ,

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bezieht sich auf die weitere Verwendung von irgendeiner gewünschten Kombination von Spulenausbildungen und manuellen und automatischen Driftkompensationsschaltungen zusammen mit geeigneten Fördereinrichtungen für Gegenstände sowie Amplituden- und Phasenverarbeitungsgeräten, wobei dsr Förderer dazu dient, die Gegenstände entlang der Detektoreinrichtung vorbeizu* führen, um Kenn-Schwingungsformen zu erzeugen, die eindeutige Phasen- oder Amplitudeninformationen zur Identifikation der Gegenstände entsprechend bestimmter Eigenschaften dieser Gegenstände aufweisen, wie z. B« Größe, Form, Ausrichtung und Eisengehalt, wie es ausführlicher in der Beschreibung erläutert wird.Another feature of the invention relates to the further use of any desired combination of coil formations and manual and automatic drift compensation circuits along with suitable Conveyor devices for objects as well as amplitude and phase processing devices, whereby the conveyor serves to to pass the objects along the detector device * lead to generate characteristic waveforms that are unique Phase or amplitude information for identifying the objects according to certain properties these items have such. B «size, shape, orientation and iron content, as detailed in the description is explained.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to in Drawings illustrated embodiments explained in more detail.

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In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig· 1 eine auseinandergazogene perspektivische Ansicht einer Spulenanordnung, die in einer AusfUhrungsform der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen verwendet wird, wobei die Verbindung der Spulen mit Feld-Treiber- und . Meßeinheiten der Einrichtung in vereinfachter Form dargestellt ist;1 is an exploded perspective view of a coil arrangement which, in one embodiment of the device for detecting Metal objects is used, connecting the coils with field drivers and. Measurement units of the facility in simplified Shape is shown;

Fig. 2 eine teilweise perspektivische Ansicht einerFig. 2 is a partial perspective view of a

gekippten Spulenanordnung für eine weitere Ausführungaform der Erkonnungseinrichtung% tilted coil arrangement for a further embodiment of the exploration device %

Fig« 3 eine weitere Ausführung«form einer gekippten Spulenanordnung;Fig. 3 shows another embodiment of a tilted one Coil assembly;

Fig* h eine Doppeldetektoranordnung, die zwei Spulenanordnungen mit entgegengesetzt gekippten Spulen an entgegengesetzten Seiten eines Durchgang« verwendet;Fig * h a dual detector arrangement, which uses two coil assemblies with oppositely tilted coils on opposite sides of a passage ";

Fig» 5 eine weitere Ausführungsform einer Doppelspulenanordnung mit identischen »Spulenanordnungen an jeder Seite eines Durchgangs;5 shows a further embodiment of a double coil arrangement with identical coil arrangements on either side of a passage;

Fig. 6 ein schematiβeheβ Schaltbild, das die Spulenanordnung nach Fig» 1 in Verbindung mit Erregung*-» Alarm- und Nullunge-Einrichtungen zeigt;6 shows a schematic circuit diagram which shows the coil arrangement according to FIG. 1 in connection with excitation * - »alarm and zeroing devices;

Fig» 7 ein Blockschaltbild der Nullungeeinrichtung nach Fig* 6;7 shows a block diagram of the zeroing device according to Fig * 6;

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Fig. 8 a und 8 b Schaltbilder, teilweise in Blockschaltbildform, die die elektronischen Schaltungen der Detektoreinrichtung nach Fig. h zeigen;8 a and 8 b are circuit diagrams, partly in block diagram form, showing the electronic circuits of the detector device according to FIG. H ;

Fig. 9 und 10 alternative logische Kombinationsschaltungen zur Verwendung in der Einrichtung nach den Figuren 8 a und 8 b zur genaueren Bestimmung der Lage von Metallgegenständen, die an der Erkennungseinrichtung vorbeigeführt werden;Figures 9 and 10 show alternative combination logic circuits for use in the device of FIG FIGS. 8 a and 8 b for a more precise determination the location of metal objects that are moved past the detection device;

Fig. 11a bis 11 e Amplituden- und Phasen-Schwingungsforn-Kennungen, die am Ausgang der Einrichtung in Abhängigkeit von verschiedenen Gegenständen erzeugt werden, die entlang einer an einer Seite befestigten Erkennungseinrichtung vorbeigeführt werden;11a to 11e show the amplitude and phase oscillation shape identifiers at the output of the device depending on different objects are generated along one on one side attached detection device are passed;

Fig. 12 eine alternative Ausführungsform der Spulenanordnung, die an einen; Förderband anzuordnen ist.Fig. 12 shows an alternative embodiment of the coil assembly which is attached to a; Conveyor belt is to be arranged.

Xn Fig. 1 ist ein Ausführfingsbeispiel einer Spulenanordnung 10 einer Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen dargestellt· Diese Spulenanordnung 10 umfaßt eine Feldspule 11, eine Meßspule 12 sowie ein Gitter aus gewichtsmäßig leichten Blöcken Y}, die zwischen Grund- und Deckplatten \k bmw. 15 angeordnet sind» Bei der Herstellung der Spulenanordnung 10 wird zunächst die Grundplatte lh aus einem Epoxyd-Material dadurch geformt, daß dieses Material in eine ebene Schale bis zu einer Tiefe von ungefähr 3 nm eingegossen wird. Während das Epoxyd-Material noch klebrig ist« werden die Blöcke an ihren dargestellten Platz gebracht, so daß sie nach den Härten an dem Epoxyd-Material anhaften.1 shows an exemplary embodiment of a coil arrangement 10 of a device for detecting metal objects. This coil arrangement 10 comprises a field coil 11, a measuring coil 12 and a grid of light-weight blocks Y}, which are placed between base and cover plates \ k bmw. 15 are arranged »During the manufacture of the coil arrangement 10, the base plate 1h is first formed from an epoxy material by pouring this material into a flat shell to a depth of approximately 3 nm. While the epoxy material is still tacky, the blocks are placed in their illustrated locations so that they adhere to the epoxy material after hardening.

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Dann wird die Feldspule über die Blöcke gelegt und an diesen beispielsweise durch Kleben mit einer kleinen Menge von zusätzlichem Epoxyd-Material befestigt. Als Nächstes wird die Meßspule über die Blöcke gelegt und relativ gegenüber der Feldspüle in einer zur Grundplatte 1h parallelen Ebene gelegt, bis das Signal längs der Meßspulen-Ausgangsleitungen auf Null oder auf einen kleinen Nullpegel zurückgeht« Unter dieser Bedingung ist die gegenseitige induktive Kopplung zwischen den Feld- und Meßspulen im wesentlichen Null oder liegt bei einem minimalen praktisch erreichbaren Wert. Dieser NuIlungsVorgang wird bei angelegter elektrischer Wechselstromerregung an die Feldspule aus einem Feld-Treiberoszillator 16 durchgeführt. Naeh Herstellen des NuI1zustande s wird die Meßspule ebenfalls an den Blöcken befestigt und schließlich wird eine weitere Schicht von Epoxyd-Material über die Spulen und Blöcke gegossen,, um die Abstände zwischen den Blöcken zu füller, und um die Deckplatte 15 zu bilden* die ebenfalls ungefähr 3 mm dick ist· Unter Berücksichtigung der Kosten, der Steifigkeit, des Gewichtes und der Dicke wird, wie es ausführlicher weiter unten erläutert wird, Harz- oder Plastikmaterial bevorzugt» das ein spezifisches Gewicht im Bereich von 0,8 bis 2„0 aufweist ₉ um die Grund" und Deckplatten herzustellen«Then the field coil is placed over the blocks and attached to them, for example by gluing with a small amount of additional epoxy material. Next, the measuring coil is placed over the blocks and placed relative to the field coil in a plane parallel to the base plate for 1 hour until the signal along the measuring coil output lines goes back to zero or to a small zero level. Under this condition, the mutual inductive coupling is between the field and measuring coils essentially zero or lies at a minimum practically achievable value. This NuIlungsVorgang is carried out with applied electrical alternating current excitation to the field coil from a field driver oscillator 16. After establishing the basic state, the measuring coil is also attached to the blocks and finally another layer of epoxy material is poured over the coils and blocks to fill the gaps between the blocks and to form the cover plate 15 as well is about 3 mm thick. In consideration of cost, rigidity, weight and thickness, as will be explained in more detail below, resin or plastic material is preferred which has a specific gravity in the range of 0.8 to 2 "0 _{9 to} make the base and cover plates

Obwohl Wicklungen mit einer einzigen Windung dargestellt sind, ist verständlich, daß Wicklungen mit mehreren Windungen aus praktischen Gründen in bezug auf die Signaltransformatorwirkung zur Vergrößerung des Ausgangssignals der Einrichtung vorgezogen werden. Eine mit guten Ergebnissen betriebene Spulenanordnung wies eine Feldspule mit 80 Windungen und eine Meßspule mit 300 Windungen auf,, die jeweils durch ein leitendes, durch den Kreis 17 bezeichnetes Material abgeschirmt waren, das mit Erde 18 verbunden war, umAlthough single turn windings are shown it will be understood that multi-turn windings are used for practical purposes with respect to signal transformer action to increase the output signal of the device be preferred. A coil arrangement operated with good results had a field coil with 80 turns and a measuring coil with 300 turns on, each were shielded by a conductive material indicated by circle 17 connected to ground 18 to

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Störungen von äußeren Signalan zu verringern. Die Feldspule dieser Spulenanordnung wies eine Breite von 22,5 cm (9 Zoll) und eine Höhe von 125 cm (49 Zoll) auf. Die Meßspule wies eine Breite von 21,5 cm (8,5 Zoll) und eine Höhe von 118 cm (47 Zoll) auf und war mit einer seitlichen Überlappung von 7«5 cn (3 Zoll) gegenüber der Feldspule in einer gegossenen Anordnung untergebracht« die eine Breite von 40 cm (i6 Zoll) und eine Höhe von 125 era (50 Zoll) sowie eine Dicke von 3,8 cm (i 5/8 Zoll) aufwies. Die vorstehend genannten Abmessungen sind nur als erläuterndes Beispiel gedacht„ das für den Fachmann verständlich ist, daß andere Abmessungen und Formen genauso für die Spulenkoustruktion verwendet werden können» Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäß aufgebauten Spulenanordnung bestent in dor entkoppelten Anordnung der Spulen in einem ebenen Aufbau mit geringem Gewicht» der einen hohen Steifigkeitsgrad gegenüber Biegeversuchen um orthogenalen Achsen in der Haupt«)bene der Anordnung aufweist* Die dünne ebene Ausbildung der Gußteile würde üblicherweise sehr flexibel und leicht biegbar sein« woraus eine Spulenverformung in der Haup-tobene entstehen würde, die durch die Breite von 40 cm und die Höhe von 125 cm gebildet wird, wenn keine Vorkahrungen getroffen werden, um diese Flexibilität zu beseitigen. Dies wird durch Vergrößern der Dicke des Gußteile ohne bedeutende Vergrößerung seines Gewichtes erreicht· Die erforderliche Dicke für die gewünschte Steifigkeit könnte beispielsweise durch einfaches Vergrößern der Dicke der Grund·» und Deckplatten von den oben erwähnten 3 mm Dicke auf ungefähr 19 mm Dicke erreicht werden· Diese Möglichkeit wird jedoch als ungeeignet betrachtet, wenn eine Anordnung mit geringem Gewicht erwünscht ist. Die erwünschte Steifigkeit wird somit bei geringem Gewicht durch Aufbauen de» Gitters aus 25 mm dikken BlScken aus geschäumtem ISarzmaterial* wie z. B. Styro-To reduce interference from external signals. The field coil this coil assembly was 22.5 cm (9 inches) wide and a height of 125 cm (49 inches). The measuring coil pointed a width of 21.5 cm (8.5 inches) and a height of 118 cm (47 inches) and was with a side overlap of 7 «5 cn (3 inches) against the field coil in a cast Arrangement housed «the a width of 40 cm (i6 inches) and a height of 125 era (50 inches) and a thickness of 3.8 cm (i 5/8 inches). The dimensions mentioned above are only intended as an illustrative example “that for the Those skilled in the art will understand that other dimensions and shapes can also be used for Spulenkoustruktion can »The essential feature of the Coil arrangement best in the decoupled arrangement the coils in a flat structure with low weight »which has a high degree of rigidity compared to bending tests around orthogonal axes in the main plane of the arrangement * The thin planar formation of the castings would usually be very flexible and easily bendable «which would result in a deformation of the coil in the main plane, which is formed by the width of 40 cm and the height of 125 cm, if no precautions are taken to eliminate this flexibility. This is done by zooming in the thickness of the casting without significantly increasing its weight · The required thickness for the The desired stiffness could be achieved, for example, by simply increasing the thickness of the base and cover plates of reached the above-mentioned 3mm thickness to approximately 19mm thickness · However, this option is deemed unsuitable considered when a light weight arrangement is desired. The desired stiffness is thus achieved low weight due to the construction of the grid from 25 mm thick Blocks made of foamed resin material * such as B. Styrofoam

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por erreicht, das ein spezifisches Gewicht in dar Größenordnung von nur 0,05 aufweist,por achieved, which has a specific weight in the order of magnitude of only 0.05,

Bei der Verwendung: der Einrichtung ergibt der symmetrische Feldzustand, der sich aus der minimalen oder nicht vorhandenen induktiven Kopplung zwischen den Feld- und Meßspulen 11 und 12 ergibt, sin Signal Null an den Ausgangslei tungan der Meßspule,, wenn keine Metallgegenstände in der Nähe der Spulen vorhanden sind,, Irgendein noch vorhandenes Null signal kann, wie es weiter" unten, ausführlicher beschrieben wird, durch Anlegen eine a Kompensat.ionseignals von dem Feld-Traiberoszillator 16 an einen Meßompfanger 19 beseitigt werden, der ein veränderliches RC-Netzwerk zur Einstellung der Amplitude und Phase des Κοκρβηβationssignale aufweist, am die gewünschte Beseitigung des 3)fall signals zu bewirken« Es kann außerdem eine automatische Kompensation vorgesehen werden, wie es weiter unten anhand der Figuren 6 und 8 beschrieben wird» Andererseits wird bei Vorhandensein ei:nes Metallgegenstände.'!] in der Nähe dar Spulen 11, der symmetrische Feldzustand gestört» wodurch sich eine Vergrößerung der Signal stärke aia Meßspuleiaausgang ergibt, der nach Erreichen eines vorgegebenen Sehw@llwertes die Betätigung einer Alarmeinrichtung 20 bewirkteWhen using: the device results in the symmetrical Field state resulting from the minimal or non-existent inductive coupling between the field and measuring coils 11 and 12 results in a zero signal at the output lines on the measuring coil, if there are no metal objects in the vicinity of the coils, anything that is still present Null signal can be described in more detail below by applying a compensation signal from the Field Traiberoszillator 16 to a Meßompfanger 19 eliminated having a changeable rc network for setting the amplitude and phase of the Κοκρβηβationssignale, am to effect the desired elimination of the 3) fall signal « There can also be automatic compensation can be provided as described below with reference to the figures 6 and 8 is described »On the other hand, if there is a metal object. '!] in the vicinity of the coils 11, the symmetrical field state is disturbed »resulting in an enlargement the signal strength aia measuring coil output results, the after reaching a preset visual value the actuation an alarm device 20 caused

Fi,;j, 2 zeigt eine gekippte Spulenanordnung, die bei der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen verwendet werden kann. Die gekippte Spulenanordnung 10° umfaßt eine Feldspule 11* und eine Meßspwle 12*, dia eine im allgemeinen rechteckige oder rhombtusrörmig:® ebene Form aufweisen und von einer Hartfaserplatte 13* in teilweis© überlappender Beziehung für eine minimal® fj©g©nseitige induktive Kopplung zwischen den jeweiligen Spulen geJtialtea't werden« Befriedigende Botriebsergebnisse wurden mit diener Anordnung unterFi,; j, 2 shows a tilted coil arrangement used in the Device used to detect metal objects can be. The tilted coil assembly 10 ° includes a Field coil 11 * and a measuring coil 12 *, dia one in general rectangular or rhombus-shaped: ® have a flat shape and from a hardboard 13 * partially overlapping Relationship for a minimal® fj © g © nside inductive coupling between the respective coils are tialed “Satisfactory Operating results were taken with the arrangement below

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- i4 -- i4 -

Verwendung von Feld- und Meßspulen erreicht, die aus mehreren Windungen bestanden und eine Breite von ungefähr 30 cm und eine Höhe von ungefähr 1,83 m aufwiesen. Die Spulenanordnung schließt weiterhin (nicht gezeigte) Deckplatten, über der Vorder- und Rückseite der Hartfaserplatte ein. Die Abdeckung kann aus geformten Glasfasern aufgebaut sein. Die Herstellung der Anordnung kann so durchgeführt werden, daß die Spulenanordnung auf die Hartfaserplatte gelegt wird« Die Meßspule 12 wird ao angeordnet und befestigt, daß ein Null-Ausgang von dieser Spule in Abhängigkeit von einer an die Feldspule 11 angelegten elektrischen Wechselstrom-Erregung erzielt wird» Schließlich wird die Kartfaser-Platte zwischen den Glasfaser-Deckplatten eingeschichtet und dauernd abgedichtet* wodurch sieh ein endgültiger starrer ebener Aufbau mit geringem Gewicht ergibt, der eine ungefähre Breite von 60 cm und eine Höhe von 1,85 m sowie eine Dicke von ungefähr 5 cm aufweist· Im Betrieb der Einrichtung wird die Spulenanordnung iO^v in aufrechtem Zustand auf «ine Halt©rungsanordnung 21 in der- Nähe eines W©g®s oder Durchganges gehaltert₉ an dom Personen vorbeigehen sollen. Wie es unter Bezugnahme auf die Vorrichtung nach Fig. 1 erläutert wurde, bildet, die dar Feldspule 11" von dem Feld-Treiberoszillator 16 zugeführtβ Erregung ein Magnetfeld in der Nähe des Weges oder Bttrchganges aus, das bei Nichtvorhandensein von äußeron Mjtallgogonständen normalerweise einen Null-Ausgang an da:r MeQspule 12° der Alarmeinrichtung 20 hervorruft „ b@s' Moßepulen-Nullausgang kann wiederum durch eine Signalerregung beseitigt werden, die von dem Feld-Trelberoszillator l6 abgeleitet ist. Wenn ein Metallgegenstand von entsprechender Größe an der Spulenanordnung vorbeigeführt wird_c wi:rd der Magnetfeld-Ruhezustand ausreichend gestört, um &±n Meßspulan-Ausgangssignal mit ausreichender Größe zu errangen, das eisien vor-Use of field and measuring coils achieved, which consisted of several turns and had a width of about 30 cm and a height of about 1.83 m. The coil assembly further includes cover panels (not shown) over the front and back of the hardboard. The cover can be constructed from molded fiberglass. The assembly can be made by placing the coil assembly on the hardboard. The measuring coil 12 is arranged and secured so that a zero output is achieved from this coil in response to an alternating current electrical excitation applied to the field coil 11 “Finally, the kart fiber board is sandwiched between the fiberglass cover sheets and permanently sealed *, resulting in a final, rigid, flat structure with a low weight, an approximate width of 60 cm and a height of 1.85 m and a thickness of approximately 5 cm · When the device is in operation, the coil arrangement iO ^v in the upright state on a holding arrangement 21 held in the vicinity of a wall or passage _{9 is} intended to pass by people. As has been explained with reference to the device according to FIG. 1, the field coil 11 ″ supplied by the field drive oscillator 16 generates a magnetic field in the vicinity of the path or path which, in the absence of external Mjtallgogonbedingungen normally a zero. Output at da: the measuring coil 12 ° of the alarm device 20 causes "b @ s' measuring coil zero output can in turn be eliminated by a signal excitation derived from the field drum oscillator 16. If a metal object of the appropriate size is moved past the coil arrangement _c wi: rd the resting state of the magnetic field is sufficiently disturbed to achieve & ± n measuring coil output signal of sufficient size to

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eingestellten Schwellvert erzeugt und damit den Alarm auslöst.generated threshold value and thus triggers the alarm.

Fig. 3 zeigt eine alternative Spulenanordnung 1O^N mit gekippten Spulen, bei der die Feld*- lind Meß spul en 11", 12" jeweils als ebene Schleife mit der Form eines.rechtwinkligen Dreiecks gewickelt sind, wobei die lange Seite der Dreiecke in überlappender Beziehung für eine minimale gegenseitige induktive Kopplung angeordnet ist· Der Anschluß des Feld-Treiberoszillators, des Meßerapfangers und der Alarmeinrichtung und die Anordnung der Haiterungsstruktur zum Halten der Spulenanordnung derart _t daß die überlappenden Teile relativ zur Vertikalen gekippt sind, entspricht der Ausführungsform nach Fig. 2« Die Anordnung nach Fig· 3 ergibt jedoch den Vorteil, daß sie die ebene Fläche der gekippten Spulenanordnung weitgehend verringert. Jede Verringerung der Empfindlichkeit, die aus der verringerten Fläche der Spulen resultiert, wird in einfacher Weise durch Vergrößern der Anzahl der Windungen der jeweiligen Wicklungen kompensiert.Fig. 3 shows an alternative coil arrangement 10 ^N with tilted coils, in which the field * - Lind measuring coils 11 ", 12" are each wound as a flat loop with the shape of a right-angled triangle, the long side of the triangles in overlapping relationship is arranged for minimum mutual inductive coupling · the connection of the field driver oscillator, the Meßerapfangers and the alarm device and the arrangement of Haiterungsstruktur such _t that the overlapping portions are tilted relative to the vertical to hold the coil assembly of the embodiment corresponds to FIG. 2 However, the arrangement of Fig. 3 has the advantage that it largely reduces the planar area of the tilted coil arrangement. Any reduction in sensitivity resulting from the reduced area of the coils is easily compensated for by increasing the number of turns of the respective windings.

Bei Verwendung der Ausführungsbeispiele in einem Si- ' cherheiissystem zur Erkennung von Gegenständen, wie z. B, einem Revolver, der an einer Person versteckt ist, kann die Spulenanordnung in einem Durchgang befestigt sein, durch den die Person hindurchgehen muß«. Ixe. dem Fall, in dem der Durchgang sehr breit wird und beispielsweise 60 cm oder mehr überschreitet, ist es ratsam, zwei Spulenanordnungen 10a, 10b zu verwenden, die auf entgegengesetzten Seiten des Durchganges befestigt sind, wie dies in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist«. Eine bevorzugte Anordnung von zwei Spulenanordnungen 10a und 10b in dar Nähe eines Durchganges ist in Fig. k gezeigt, wobei die die Feldspule 11a und die Meß-When using the embodiments in a security system for the detection of objects, such as. B, a revolver that is hidden on a person, the coil assembly can be attached in a passage through which the person must pass ". Ixe. in the case where the passage becomes very wide, e.g. exceeding 60 cm or more, it is advisable to use two coil assemblies 10a, 10b which are fixed on opposite sides of the passage, as shown in Figures 4 and 5 « . A preferred arrangement of two coil arrangements 10a and 10b in the vicinity of a passage is shown in Fig. K , the field coil 11a and the measuring

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«■Ιό«=- .,«■ Ιό« = -.,

spule 12a umfassende Spulenanordnung 10a auf einer Seite des Durchganges in entgegengesetzter Richtung zu der die Feldspule 11b und die Meßspule 12b umfassenden Spulenanordnung 10b auf der anderen Seite des Durchganges gegenüber der Vertikalen geneigt istο Mit dieser Anordnung kann ein Metaligegenstand von irgendeiner Form unabhängig von seiner Ausrichtung in dem Durchgang durch einen oder beide Spulenanordnungen erkannt werden, und zwar abhangig von der Einstellung der Schwellwerte. Es ist zu erkennen« daß jede der Feldspulen 11a, 11b von einem gemeinsamen Oszillator 16 angesteuert wird, während getrennte Meßempfänger 19a» 19b zur Verarbeitung der Auagangsslgnale der jeweiligen Meßspulen verwendet werden. Die Verwendung von zwei Meßempfängem ermöglicht die Bestimmung der Lage des Metallgegenstandes, wobei festgestellt wird_p ob sich dieser Metallgegenstand auf der rechten, mittleren oder linken Seite des Durchganges befindet» wie dies ausführlicher weiter unten unter Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 beschrieben wird· Andererseits kann ein einziger Feld-Treiberoflzlllator und ein einziger Meßempfänger in Verbindung mit beiden Spulenanordnungen betrieben werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wobei beide Spulenanordnungen in einer Weise arbeiten, bei der Schwellwertpegel zum Anzeigen dee Vorhandenseins eines Metallgegenstandes in dem Durchgang so eingestellt ist, daß ein zu erkennender Gegenstand, wie z· Bo ein Revolver, an der maximalen Entfernung von beiden Spulen (60 cm im Fall eines 1,20 m breiten Durchganges) ein Signal erzeugen würde, das den Schwellwert in zumindest einer der Meßspulen überschreiten würde, während Signale _t die in Abhängigkeit von anderen Gegenständen, wie z. B. Schlüsseln,.die normalerweise von Personen mitgeführt werden, erzeugt werden,, niedriger als der Schwellwert seincoil assembly 10a on one side of the passage in the opposite direction to the coil assembly 10b comprising the field coil 11b and the measuring coil 12b on the other side of the passage is inclined relative to the vertical the passage through one or both coil arrangements are detected, depending on the setting of the threshold values. It can be seen that each of the field coils 11a, 11b is controlled by a common oscillator 16, while separate measuring receivers 19a, 19b are used to process the output signals of the respective measuring coils. The use of two Meßempfängem allows determination of the location of the metal object, wherein it is determined _p whether this metal object is on the right, middle or left side of the passage "is as greater detail below with reference to Figures 9 and 10 · On the other hand, For example, a single field driver oscillator and measuring receiver can be operated in conjunction with both coil assemblies as shown in Figure 5, both coil assemblies operating in a manner which sets threshold levels to indicate the presence of a metal object in the passageway that an object to be recognized, such as a revolver, would generate a signal at the maximum distance from both coils (60 cm in the case of a 1.20 m wide passage) that would exceed the threshold value in at least one of the measuring coils, while signals _t are dependent on other objects, such as. B. Keys, which are normally carried by people, are generated, can be lower than the threshold value

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würdenc Die Lage eines Gegenstandes, rechts, links oder in der Mitte, kann in diesem Fall natürlich nicht bestimmt werden.wouldc The position of an object, right, left or in the middle, of course, cannot be determined in this case.

Die Merkmale der elektrischen Schaltungen der Einrichtung sind ausführlicher in den Figuren 6 bis 8 gezeigt« in denen gleiche Bauteile» die bereits in vorhergehenden Figuren zu sehen sind, durch die gleiche Bezugsziffer bezeichnet sind. Bs ist verständlich, daß irgendein» der vorher beschriebenen Spulenanordnungen zusammen mit irgendeiner der Signalverarbeitungsschaltungen verwendet werden kann, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden. In dem in Fig» 6 dargestellten Aueführungsbeispiel stimmt ein parallel zur Feldspule 10 angeschalteter Kondensator 23 die Feldschaltung auf die von dem Feld-Treiberoszillator i6 gelieferte Erregung mit einer Frequenz im Bereich von 200 bis 4000 Hz ab. Vie es gezeigt ist, weicht die Kopplung zwischen dem Feld-Treiberoszillator 16 und der Feldspule 11 tatsächlich etwas von der vereinfachten Darstellung nach den Figuren 1 bis 5 ab, da der Treiberoszillator lediglich an einem Teil der Feldspule angekoppelt ist. Auf diese Veise wird eine Auto-Transformatorwirkung der Feldspule 11 zusätzlich zur Transformatbrwirkung zwischen den FeId- und Meßspulen 11 und 12 erreicht. Bin zweipoliger Umschalter SI ermöglicht die Verbindung der Meßspule 11 in der unteren Stellung des Schalters mit einer manuellen Null-Schaltung 2h und in der oberen Stellung des Schalters mit einer Auto-Null-Schaltung 2^5, wie dies in Fig. 6 zu erkennen ist. Somit wird das Meßapulensignal in der unteren Stellung des Schalters S1. über den Schalter an den Eingang der manuellen Null-Schaltung Zh geführt, die außerdem eine Feldspulenerregung über einen Schalter S2 und eine Leitung Z6 empfängt. Die RC«Bauta±le in der manuellen NuIl-The features of the electrical circuits of the device are shown in more detail in FIGS. 6 to 8 "in which the same components" that can already be seen in previous figures are denoted by the same reference number. It will be understood that any of the coil arrangements previously described can be used in conjunction with any of the signal processing circuits described in the following sections. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6 , a capacitor 23 connected in parallel to the field coil 10 adjusts the field circuit to the excitation supplied by the field driver oscillator 6 with a frequency in the range from 200 to 4000 Hz. As it is shown, the coupling between the field driver oscillator 16 and the field coil 11 actually differs somewhat from the simplified representation according to FIGS. 1 to 5, since the driver oscillator is only coupled to a part of the field coil. In this way, an auto-transformer effect of the field coil 11 is achieved in addition to the transformer effect between the field and measuring coils 11 and 12. A two-pole changeover switch SI enables the measuring coil 11 to be connected in the lower position of the switch to a manual zero switch 2h and in the upper position of the switch to an auto-zero switch 2 ^ 5, as can be seen in FIG . Thus, the measuring pulse signal is in the lower position of the switch S1. passed via the switch to the input of the manual zero circuit Zh , which also receives a field coil excitation via a switch S2 and a line Z6. The RC components in manual detail

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Schaltung Zk ermöglichen die Einstellung der Amplitude und Phase der Feldspulenerregung rait Hilfe der veränderliehen Widerstände RI und R2 vor der Kombination mit dem Meßsignal in einem Summierverstärker 27» um den Meßspulen»NuIlauβgang aufzuheben, der bei NichtVorhandensein von Metallgegenständen in der Nähe der Feld- und Meßspulen 11, 12 abgegeben wird· Die zwei RC-Schaltungen ergeben sowohl eine Kompensation für Null- aus auch Quadratur-Phasenanteile des Null-Signals über einen Bereich von 180°, wenn der Schalter S2 mit einer Seite eines Kondensators 23 verbunden ist, und über weitere 180°, wenn der Schalter S2 mit der anderen Seite des Kondensators verbunden ist«, In allen praktischen Zwecken ist immer ein Null-Ausgang als Ergebnis der endlichen Kopplung zwischen den Feld- und Meßspulen 11, 12 vorhanden, und es wird als vorteilhaft betrachtet, die vorstehende Null-Kompensationstechnik au verwenden, anstatt nach einer präzisen Anordnung der Spulon während der Herstellung zu streben, um einen Null-Ausgang zu erreichen« Ein Schmalbandempfänger 28 ist auf die Resonanzfrequenz der Feldspulenschaltung abgestimmt. Somit wird bei Vorhandensein von Metallgegenständen ±n ü&r Nähe der Feld- und Meßspulen und bei Überschreiten des veränderlichen, von der Felderregung abgeleiteten Ntsll-Kompansationssignals durch das Meßspulen-Ausgangssignal ein Signal an eine Signal Verarbeitungseinrichtung 29 tznd ü±& Alarmeinrichtung 20 über den unteren Anschluß dee anderen Pols des Schalters SI geführt. Die Signalverarbeitungsschaltung 29 schließt übliche Schaltungen zur Feststellung der Amplitude und/oder Phase des Meßapulenauegangssignals ein, wie es ausführlicher unter Bezugnahme a?rf die Figuren 11a bis 11f beschrieben wird»Circuit Zk allow the amplitude and phase of the field coil excitation to be set using the variable resistors RI and R2 before the combination with the measuring signal in a summing amplifier 27 to cancel the measuring coils zero output, which occurs in the absence of metal objects in the vicinity of the field and measuring coils 11, 12 is output · The two RC circuits result in a compensation for both zero and quadrature phase components of the zero signal over a range of 180 ° when the switch S2 is connected to one side of a capacitor 23, and over others 180 ° when the switch S2 is connected to the other side of the capacitor «, In all practical purposes there is always a zero output as a result of the finite coupling between the field and measuring coils 11, 12, and it is considered advantageous Instead of striving for precise placement of the spulons during manufacture, use the zero compensation technique above A narrow band receiver 28 is tuned to the resonant frequency of the field coil circuit. Thus, in the presence of metal objects ± n ü & r near the field and measuring coils and when the variable Ntsll compensation signal derived from the field excitation is exceeded by the measuring coil output signal, a signal is sent to a signal processing device 29 and an alarm device 20 via the lower connection the other pole of the switch SI led. The signal processing circuit 29 includes conventional circuits for determining the amplitude and / or phase of the measuring pulse output signal, as will be described in more detail with reference to FIGS. 11a to 11f.

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_ra IC _w _ra IC _w

213 4 701213 4 701

In der oberen Stellung des Schalter« S1 ist die Meßspule 12 nit einer Auto-Null-Schaltung 256 Sie ihrerseits über den oberen Kontakt des anderen Pols dee Schalters mit der Signalverarbeitungseinrichtung 29 und der Alanneinrichtung 20 in Verbindung steht. Die Auto-Null-Schaltung 25 bewirkt einen Selbstabgleich der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen und beseitigt somit die Notwendigkeit einer anfänglichen Nulleinstellung oder einer Null-Nachstellung, wie es im Fall des Betriebes mit manueller Null-Einstellung erforderlich ist, um die elektronischen Schaltungen eigene Drift und die halbdauernden Änderungen der Spulenumgebung zu korrigieren« die beispielsweise durch das Hinzufügen oder Entfernen von großen leitenden stationären Gegenständen in der Nähe der Detektorspule hervorgerufen werden. Die Auto-Null-Schaltung 25» die im wesentlichen ein Langzeit-Driftkompensator ist, . erzielt diese Fähigkeit durch automatisches Abziehen des Langzeit-Mittelwertes des Meßspulen-Ausgangssignals von dem momentanen Wert. Dies wird aus tier Betrachtung der folgenden Beschreibung der Auto-Null-Schaltung unter Bezugnahme auf Fig. 7 weiter verständlich. In dieser Schaltung werden ,sowohl das Meßspulen-Ausgangssignal als auch ein von einem Verstärker 3* »i* veränderlicher Verstärkung abgeleitetes Nullungs-Signal einem Summierverstärker 32 zugeführt. Die Auto-Null-Schaltung 25 ist so ausgelegt, daß das NuIlungs-Signal 180° in der Phase gegenüber dem Meßspulen-Ausgangssignal verschoben ist. Somit ist in dem Fall, in dem die beiden Signale eine gleiche Amplitude aufweisen, der Summlerverstärker-Auegang Null, und die Verstärkung des Verstärkers 31 bleibt unbeeinflußt. Wenn andererseits die NuIlungs- und Meßspulensignale abweichende Amplituden aufweisen, wird der Summierverstärker-Ausgang über einen Operationsverstärker 33 mit hoher VerstärkungWhen the switch S1 is in the upper position, the measuring coil 12 with an auto-zero circuit 256 is in turn via the upper contact of the other pole of the switch with the signal processing device 29 and the Alann device 20 is in connection. The auto-zero circuit 25 self-balances the metal object detection device, thus eliminating the need for an initial zero or initial adjustment Zero readjustment, as is necessary in the case of operation with manual zero setting, in order to correct the electronic circuits' own drift and the semi-permanent changes in the coil environment, for example by adding or removing large conductive stationary objects near the detector coil be evoked. The auto-zero circuit 25 » which is essentially a long term drift compensator,. achieves this capability by automatically subtracting the long-term mean value of the measuring coil output signal from the current value. This will be from animal consideration of the The following description of the auto-zero circuit with reference to FIG. 7 can be further understood. In this circuit, both the measuring coil output signal and a zeroing signal derived from an amplifier 3 * »i * variable gain to a summing amplifier 32 supplied. The auto-zero circuit 25 is designed so that the NuIlungs signal 180 ° in phase with respect to the Measuring coil output signal is shifted. Thus, in the case in which the two signals have the same amplitude, the summing amplifier output is zero and the gain of amplifier 31 remains unaffected. On the other hand, if the zeroing and measuring coil signals differ Have amplitudes, the summing amplifier output via an operational amplifier 33 with high gain

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einem Produktdetektor 3k zugeführt«, in dem es mit einem Bezugssignal V₁₃₁₁,-, kombiniert wird, das von der Meßspulea product detector 3k , in which it is combined with a reference signal V ₁₃₁₁ , - that from the measuring coil

■ KJc/Γ■ KJc / Γ

12 abgeleitet wird« Das Bezugssignal wird durch Zuführen des Meßspulensignals über einen Begrenzer 35 und ein Schmalbandfilter j6 gewonnen, das auf die Resonanzfrequenz der Feldspulenschaltung abgestimmt ist. Der Meßspulenausgang wird als Bezug verwendet, da sich seine Phase entsprechend der Umgebung ändert, in der die Einrichtung betrieben wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das dem Produktdatektor zugeführte Ausgangesignal des Operationsverstärkers zu dem Bezugssignal entweder gleichphasig oder um 18O verschoben ist. Der Produktdetektor Jk wirkt als Demodulator, um ein sich änderndes Gleichspannungesignal mit einer Amplitude zu liefern, die proportional zu dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers ist und eine positive oder negative Polarität in Abhängigkeit von der relativen Phase der Operationsverstärker- und Bezugssignale aufweist* Der Ausgang des Produktdetektors wird seinerseits Über ein Langzeitkonstantenfliter 37 zugeführt, um als automatisch© Veratärkungssteuerspannung zu wirken, die die Amplitude des Bezugseignais regelt« das dem Verstärker 31 zugeführt wird» wodurch das Nullungs-Signal so gesteuert wird, daß es zum Meßspulenausgang eine gleiche Amplitude aufweist und gegenphasig zu diesem ist. Das Filter 37 weist eine Zeitkonstante auf, die typischerweise in der Größenordnung von einigen 10 bis einigen 100 see liegt. Die vorstehende Betriebsweise tritt jedoch lediglich für vergleichsweise langsame Langzeitänderungen des Meßspulenausganges auf. Momentane Änderungen des Meßspulenausganges in Abhängigkeit von Metallgegenständen in der Nähe der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen können die Verstärkung des Verstärkers 31 auf-12 is derived «The reference signal is obtained by feeding the measuring coil signal through a limiter 35 and a narrow band filter j6 which is tuned to the resonance frequency of the field coil circuit. The sense coil output is used as a reference because its phase changes according to the environment in which the device is operated. In this way it is ensured that the output signal of the operational amplifier which is fed to the product data recorder is either in phase with the reference signal or shifted by 180. The product detector Jk acts as a demodulator to provide a varying DC voltage signal with an amplitude proportional to the output signal of the operational amplifier and having a positive or negative polarity depending on the relative phase of the operational amplifier and reference signals * the output of the product detector becomes in turn fed via a long-term constant filter 37 to act as an automatic © amplification control voltage which regulates the amplitude of the reference signal "which is fed to the amplifier 31", whereby the zeroing signal is controlled in such a way that it has the same amplitude as the measuring coil output and is in phase opposition to it is. The filter 37 has a time constant which is typically on the order of a few tens to a few hundred seconds. However, the above mode of operation only occurs for comparatively slow long-term changes in the measuring coil output. Momentary changes in the measuring coil output as a function of metal objects in the vicinity of the device for detecting metal objects can increase the gain of amplifier 31.

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grund der Arbelteweise des Langzeitkonstantenfliters nicht beeinflussen.not because of the way the long-term constant filter works influence.

Das Filter 37 dient außerdem dazu, Irgendwelche Wechsel epannungs-Störkomponenten abzublocken_t die in dem Produktdetektor- Ausgange signal auftreten« Zusätzlich sei be· merkt, daß der Produktdetektor 3k und das Filter 37 als Schmalband-Abstimmeinrichtung in der gleichen Weise arbeiten, wie der abgestimmte Verstärker 28, der der manuellen Null-Schaltung zugeordnet lsi;· Im einzelnen arbeitet die Auto-Null-Schaltung 25 wie folgt:The filter 37 also serves to block Any change epannungs noise components _t in the Produktdetektor- outputs signal occur "Additionally, it should be · noted that the product detector 3k and the filter 37 work as narrow-band tuner in the same way as the tuned Amplifier 28, which is assigned to the manual zero circuit lsi; Specifically, the auto zero circuit 25 operates as follows:

Bei NichtVorhandensein von leitenden Gegenständen in der Nähe der Feld- und Meßspulen 11_β 12 weist der Meßspulenausgang einen Nullpegel auf. Wenn das Nullungs-Signal von dem Verstärker 31 mit veränderlicher Verstärkung einen abweichenden Pegel aufweist, wird ein kleines Signal am Ausgang des Summierverstärkere 32 erzeugt und über den Operationsverstärker 33 mit honor Verstärkung dem Produktdetektor 34 zugeführt„ der ein Ausgangssignal mit geeigneter Polarität liefert, um das Nullungssignal auf einen Pegel zu ändern, der gleich dem de» Heßspulenausgangs ist. Diese Betriebsweise wird selbst bei Vorhändensein von leitenden Gegenständen in der Nähe der Feld- und Meßspulen 11, 12 erreicht« Irgendeine abrupte Änderung der Amplitude des Meßspulensignals, die sich aus einer Relativbewegung zwischen der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen und einem leitenden Gegenstand ergibt, wird jedoch durch das Filter mit langer Zeitkonetante abgeblockt und damit für die Einstellung der Amplitude des Nullunga-Slgnals unwirksam gemacht* Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers stellt das Auto-Null-Ausgangssignal dar, das dem Schalter SI zur Zuführung an die Signalverarbeitungeeinrichtung 29If there are no conductive objects in the vicinity of the field and measuring coils 11 _β 12, the measuring coil output has a zero level. If the zeroing signal from the amplifier 31 with variable gain has a different level, a small signal is generated at the output of the summing amplifier 32 and fed via the operational amplifier 33 with honor gain to the product detector 34, which supplies an output signal with the appropriate polarity to allow the To change the zeroing signal to a level equal to that of the hot coil output. This mode of operation is achieved even with the presence of conductive objects in the vicinity of the field and measuring coils 11, 12 blocked by the filter with a long time constant and thus made ineffective for setting the amplitude of the Nullunga signal

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und die Alarmeinrichtung 20 zugeführt wird.and the alarm device 20 is supplied.

Di« Figuren 8a und 8b zeigen eine alternative Auto-Nullunge- oder Drift-Kompensations-Schaltung, die weniger kompliziert ist, jedoch nicht ganz so präzise arbeitet wie die Auto-Null-Schaltung 25 nach Fig. 7» und die vorzugsweise zusammen mit einer manuellen Null-Schaltung zur anfänglichen Beseitigung des Heßspulen-Null-Ausgangs zu Beginn des Betriebs verwendet wird. Die Verwendung einer anfänglichen manuellen Nulleinstellung erleichtert die Forderungen in bezug auf den dynamischen Betriebsbereich der Drift-Kompensations-Schaltungsbauteile. Die Schaltung nach den Figuren 8a und 8b wird hier unter Bezugnahme auf eine Doppel-Spulenanordnung beschrieben, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Bs ist wiederum zu erkennen, daß die Verbindung des Feld-Treiberoszillators, der Spulenanordnung und der Meßempfänger tatsächlich leicht abweichend von dem ist, was in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist. Vie im Fall der Schaltung nach Fig. 6 ist der Ausgang des Feld-Treiberoszillators i6 mit Anzapfungen verbunden, die mit 4Oa und 4ia bezeichnet und in der Nähe einer geerdeten Mittelanzapfung 42a an der Feldspule 11a angeordnet sind. Ein Kondensator 43 ist an den Endanschldissen der Feldspule 11a und außerdem parallel zur Feldspule 1Ib der Spulenanordnung 10b angeschaltet, die auf der anderen Seite des Durchganges gegenüber der Anordnung 10a befestigt ist, wie dies in Flg. 4 gezeigt ist. Die Heßspulen 12a und 12b sind jeweils mit dem Eingang von Schmalbandempfängern 44a und 44b mit hoher Verstärkung verbunden, die jeweils Kanälen zugeordnet sind, die im folgenden als A und B bezeichnet werden. Entsprechend üblicher technischer Praxis kann jede Meßspule 12a, 12b zur Verringerung elektromagnetischer Störungen nicht mit ekiem Ende geerdet sein, wie es dargestelltDi «Figures 8a and 8b show an alternative auto-zeroing or drift compensation circuit that less is complicated, but does not operate quite as precisely as the auto-zero circuit 25 of FIG. 7 and which is preferably used in conjunction with a manual zero circuit to initially remove the hot coil zero output at the start of operation. The use of an initial manual zeroing eases the demands on the dynamic operating range of the Drift compensation circuit components. The circuit after FIGS. 8a and 8b is described here with reference to a double coil arrangement as shown in FIG. Bs can again be seen that the connection of the field driving oscillator, the coil arrangement and the measuring receiver is actually slightly different from what is shown in Figures 1 to 5. Vie in the case of the In the circuit of FIG. 6, the output of the field driver oscillator i6 is connected to taps connected to 40a and 40a 4ia and are arranged in the vicinity of a grounded center tap 42a on the field coil 11a. A capacitor 43 is at the end connections of the field coil 11a and also connected in parallel to the field coil 11b of the coil arrangement 10b, which is fastened on the other side of the passage opposite the arrangement 10a, like this in fl. 4 is shown. The hot coils 12a and 12b are connected to the input of narrowband receivers 44a and 44b, respectively associated with high gain associated with channels, hereinafter referred to as A and B, respectively. In accordance with common technical practice, each measuring coil 12a, 12b cannot be grounded at one end, as shown, in order to reduce electromagnetic interference

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1st, sondern jede Spule 12a, 12b kann vorzugsweise eine geerdete Mittelanzapfung aufweisen«, wobei die Enden der Spule mit der Primärwicklung eines Trenntransformators verbunden sind, dessen Sekundärwicklung an einem Ende geerdet und mit dem anderen Ende mit dem Eingang des zugehörigen Empfängers verbunden ist« Nullabgleichschaltungen 45a und 45b liefern weiterhin Signale an die Eingänge der jeweiligen Empfänger· Da die Kanäle A und B in ihrem Aufbau und in der Betriebsweise identisch sind, wird lediglich ein Kanal A aus Vereinfachungsgründen ausführlich beschrieben. Die Nullabgleiehschaltung 45a schließt beispielsweise zwei in· Reihe geschaltete Potentiometer 46a„ 47a ein, deren Schleiferkontakte jeweils Über einen Kondensator 48a bzw. einen Kondensator 49a mit dem Eingang des Empfängers des Kanals A verbunden sind, wobei die Meßspulen- und Nullabgleicheignale differentiell in diesem Kanal alt Hilfe eines Summierverstärkere 44a* kombiniert werden. Die Erregung für die Nullahgleichschaltungen wird von der Feldspule 11b gewonnen, wobei die Anzapfungen 4Ob, 4Ib in der Nähe der geerdeten Mittelanzapfung 42b liegen und die Anzapfung 4Ob mit dem Verbindungspunkt der Potentiometer 46a und 47a und die Anzapfung 4Ib mit dem anderen Ende jedes der Potentiometer verbunden ist. Der Ausgang des Summierverstärkers steht über einen zwischengeschalteten Wechselspannung«-Verstärker und Filterstufen mit einem Detektor 44a" in Verbindung« der eine Demodulation der Hüllkurve des modulierten Meßspulensignale bewirkt· Das Ausgangssignal des Detektors 44a" wird dem Eingang eines logarithmischen Verstärkers 50a und einem Driftkompensator 51a zugeführt. Der Ausgang des logarithmischen Verstärkers steht seinerseits mit einem Meßinstrument 52a in Verbindung, während der Ausgang des Driftkompensatörs 51a über eine logische Kombinationsschaltung 53 der Alarmeinrichtung 20 zugeführt wird»Instead, each coil 12a, 12b can preferably have a grounded center tap, the ends of the coil connected to the primary winding of an isolating transformer are, whose secondary winding is grounded at one end and with the other end is connected to the input of the associated receiver «provide zero adjustment circuits 45a and 45b furthermore signals to the inputs of the respective receivers · Since channels A and B are identical in structure and mode of operation, only one channel A is described in detail for the sake of simplicity. The zero balancing circuit 45a includes, for example, two potentiometers 46a, 47a connected in series, the sliding contacts of which each have a capacitor 48a and a capacitor 49a are connected to the input of the receiver of channel A, the measuring coil and zero adjustment signals being differential can be combined in this channel with the help of a summing amplifier 44a *. The excitation for the zero-balancing circuits is obtained from the field coil 11b, the taps 4Ob, 4Ib being in the vicinity of the grounded center tap 42b and the tap 4Ob with the connection point the potentiometer 46a and 47a and the tap 4Ib with the other end of each of the potentiometers is connected. The output of the summing amplifier is connected via an interposed AC voltage amplifier and filter stages a detector 44a "in connection" with a demodulation The output signal of the detector 44a "is fed to the input of a logarithmic amplifier 50a and a drift compensator 51a. The output of the logarithmic amplifier is in turn connected to a measuring instrument 52a Connection, while the output of the drift compensator 51a is fed to the alarm device 20 via a logical combination circuit 53 »

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In den Fall, in dem lediglich eine einzige _B an einer Seite eines Durchganges angeordnete Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen verwendet wird, kann die Null·" Schaltungserregung von der in der in Fig» 6 gezeigten Weise mit dem Treiberoszillator verbundenen Feldspule oder direkt von dem Oszillator gewonnen werden» wenn dieser ei> nen sinusförmigen Ausgang liefert. Vorzugsweise weist der Feld-Treiberoszillator 16 jedoch im Hinblick auf verringerte Kosten eine Gegentakt«B-Ausgangetufe auf, die eine Niederspannungs-Rechteckschtringungserregung an die Feldspule 11a liefert» so daß es erforderlich ist» die Erregung der Nullabgleichschaltwng in der dax'geoteliten Weise zu gewinnen* Ein parallel zu den Feldspulen Ha₀ 11b an» geschalteter Kondensator k3 bildet mit diesen einen Hoch« spannungs-Parallelresonanzkreis? der sinusförmig bei der gewünschten Betriebsfrequenss, typiecherweise ungefähr 1 kHz_p schwingt» um das gewünschte Magnatfeld in dem Durchgang zwischen den Spulenanordnungen auszubilden. In dem Fall» in den der Oszillator 16 einen stabilen sinusförmigen Ausgang liefert» ist es verständlich, daß ein Resonanzkreis nicht erforderlioh ist und daher der Kondensator 43 fortfallen kann» obwohl dies nicht bevorzugt wird.In the case where only a single _B is used on one side of a passage device arranged to detect metal objects, the zero · "circuit energizing of the as shown in Fig manner shown» 6 with the driver oscillator associated field coil, or directly by the oscillator are obtained "if this provides a sinusoidal output. Preferably, however, in view of reduced costs, the field driver oscillator 16 has a push-pull" B output stage which provides a low-voltage square-wave excitation to the field coil 11a "so that it is necessary" to win the excitation of Nullabgleichschaltwng in dax'geoteliten way * a ₀ 11b to "switched capacitor k3 is parallel to the field coil Ha therewith a high" voltage-tank circuit? the sinusoidal _p oscillates at the desired Betriebsfrequenss, typiecherweise about 1 kHz " around the desired magnate field in the passage between the coil arrangements nings to train. In the event that the oscillator 16 provides a stable sinusoidal output, it will be understood that a resonant circuit is not required and therefore the capacitor 43 can be omitted, although this is not preferred.

Vie es weiter oben erläutert wurde» ist jede Meßspule 12a, 12b mit ihrer zugehörigen Feldspule 11a, 11b unter minimaler gegenseitiger induktiver Kopplung gekoppelt» um das Meßspulenausgangssignal im Ruhezustand» d. h. bei Nichtvorhandensein von äußeren Metallgegenständen innerhalb des von der Erregung*spule erzeugten Feldes so weit wie möglich zu verringern* Irgendein Meßspulen-Ausgangssignal, das aufgrund einer leichten unvermeidbaren Kopplung mit der zugehörigen Feldspule oder als Ergebnis des An-As has been explained above, each measuring coil 12a, 12b with its associated field coil 11a, 11b is below minimal mutual inductive coupling coupled »to the measuring coil output signal in the idle state» d. H. at Absence of external metal objects within the field generated by the excitation coil so far as possible * Any sensing coil output signal that is due to a slight unavoidable coupling with the associated field coil or as a result of the

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sprechen« auf das Magnetfeld auftreten kann, das durch die der Meßspule auf der entgegengesetzten Seite des Durchganges zugeordneten Feldspule ausgebildet wird, kann mit Hilfe übt zugehörigen Nullabgleichschaltung beseitigt oder zumindest auf ein Minimum verringert werden* Dies wird in der folgenden Weise durchgeführt!"talk may occur on the magnetic field by the associated field coil is formed of the measuring coil on the opposite side of the passage, with the aid exerts associated nulling circuit eliminates or * at least reduced to a minimum, this is carried out in the following manner!

Das Potentiometer k6* vird durch Bewegen des Sohleifers in der richtigen Richtung verändert, um die Anzeige an dem Meßinstrument 52a auf ein Minimum zu verringern» Dann wird die Einstellung des Potentiometers kf* verändert, um die Meßinstrumentenanzeige welter zu verringern. Dieses Verfahren wird aufeinanderfolgend zwei« oder dreimal wiederholt, je nach dem wie es erforderlich 1st« um eine tatsächliche unendlich kleine Nullanzeige zu erzielen. Danach folgt ein ähnliches Verfahren für die Nullung des Kanals B* Die Verwendung von logarithmischen Verstärkern 50a anstelle der üblichen Linearverstärker zur .Ansteuerung der Meßinstrumente 52«. vereinfacht den NuI lungs Vorgangs da die Notwendigkeit eines aufeinanderfolgenden Schaltens auf empfindlichere Meßinstrumentenbereiche vermieden wird. Dies ist von Bedeutung, weil die Notwendigkeit einer Bereichs» umschaltung Insbesondere aufgrund der Tatsache schwierig sein könnte, daß der NuIlungeVorgang die Veränderung der Einstellung von zwei Potentiometern erfordert und wahrscheinlich von Personen ausgeführt wird, die lediglich grundlegende elektronische Kenntnisse haben.The potentiometer k6 * is changed by moving the solenoid in the correct direction to reduce the reading on the measuring instrument 52a to a minimum. Then the setting of the potentiometer kf * is changed to further decrease the measuring instrument reading. This process is repeated two or three times in succession, depending on how necessary, in order to achieve an actual, infinitely small zero display. This is followed by a similar procedure for zeroing channel B * The use of logarithmic amplifiers 50a instead of the usual linear amplifiers for controlling the measuring instruments 52 ”. Simplifies the NuI development process by avoiding the need for sequential switching to more sensitive meter areas. This is important because the need for range switching could be difficult, particularly due to the fact that the NuIlunge process requires changing the setting of two potentiometers and is likely to be performed by those with only basic electronic knowledge.

Wenn die Einrichtung zur Erkennung Von Metallgegenständen, wie oben beschrieben, in Betrieb gesetzt wurde, ist si«» zur Erkennung von Motallgogenständen bereit. Während dos Verlaufs ihrer Verwendung ist jedoch anzunehmen,When the device for detecting metal objects has been put into operation as described above, is si «» ready to recognize Motallgogen stands. During the course of their use, however, it is to be assumed that

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daß «ine Langzeitdrift de« Meßspulenausgangs aufgrund eine· einer Vielzahl von Gründen auftritt, beispielsweise sich ändernde Vetterbedingungen oder Änderungen in dem Metallgehalt des Bereiches» in dem die Einrichtung betrieben wird, wie er beispielsweise durch willkürliche und zufällige Ankunft und Abfahrt von motorgetriebenen Fahrzeugen oder anderen größeren Metallgegenständen hervorgerufen wird. Dieses Problem wird dadurch beseitigt, daß die Einrichtung so ausgebildet ist, daß die Alarmeinrichtung 20 nur durch vorübergehende oder zeitweise Signale von der Art ausgelöst wird, die durch einen Metallgegenstand erzeugt werden, der sich relativ sehneil an den Spulenanordnungen vorbeibewegt. Diese Betriebsweise wird mit Hilfe des Driftkompensators 51a erreicht» der mit dem Ausgang des Empfängers verbunden ist. Der Driftkompensator 51a umfaßt einen Differenzeingangs-Operationsverstärker 30 mit invertierenden (negativen) und nichtinvertierenden (positiven) EingangsanschlÜββen. Niederfrequente Driftsignale von dem Empfänger werden wirkungsvoll durch ein Netzwerk 54 integriert, das mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß verbunden ist, um die Wirkung des gleichen über ein Netzwerk 55 an den invertierenden Eingangsanschluß angelegten Signals auszugleichen und um hierdurch das Signal an einem Ausgangsanschluß 56 auf einem Nullpegel in der Nähe von Null zu halten. Hochfrequenzeignale, die äußere Metallgegenstände anzeigen, sind andererseits lediglich über das Netzwerk 55 wirksam und ändern somit den Signalpegel am Ausgangeanschluß 56« Ein mit dem Ausgangsanschluß 56 verbundenes Sohwellwert-Einstellpotentiometer 57 ermöglicht die Einstellung der Signaipegel zur Erkennung von Gegenständen von vorgegebener Größe, beispielsweise eine Pistole oder ein Messer« jedoch nicht einesthat a long-term drift of the measuring coil output occurs due to a variety of reasons, for example changing cousin conditions or changes in the metal content of the area in which the facility operated such as the random arrival and departure of motorized vehicles or other larger metal objects. This problem is eliminated in that the device is designed in such a way that the alarm device 20 triggered only by transient or intermittent signals of the type generated by a metal object moving relatively quickly past the coil assemblies. This mode of operation is with the help of the drift compensator 51a reaches the one with the output of the receiver is connected. The drift compensator 51a includes a differential input operational amplifier 30 inverting (negative) and non-inverting (positive) input terminals. Low frequency drift signals from the receiver are effectively integrated through a network 54 connected to the non-inverting input port to have the effect of the same over a network 55 to equalize the signal applied to the inverting input terminal and thereby the signal at an output terminal 56 at a zero level in the Keep close to zero. On the other hand, high frequency signals indicating external metal objects are only effective via the network 55 and thus change the signal level at the output connection 56 «A threshold value setting potentiometer connected to the output connection 56 57 enables the setting of the signal level for the detection of objects of a predetermined size, for example a pistol or a knife, but not one

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Manschettenknopfes oder einer Krawattennadel« Bin Empfind« lichkeits-Auewahlschalter S3 ergibt eine stufenförmige An- ■ derung in der Empfindlichkeit zur Feststellung von Metall·· gegenständen bis herab zu irgendeiner erwünschten geringen Grüße.Cufflink or a tie pin "Bin SENS" lichkeits-Auewahlschalter S3 results in a step-like arrival ■ alteration in sensitivity to detect metal objects · down to any desired small greetings.

Es ist verständlich» daß das Vorhandensein eines Äußeren Metallgegenstände* bewirken kann, daß das Auegangesignal des Driftkompensators vergrößert öder verkleinert wird· Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal des. Driftkompensa» tors zwei Vergleichern 58, 59 zugeführt. Der Vergleicher 58 erzeugt eine Änderung im Ausgangssignalpegel, wenn der Ausgang des Driftkompensators positiver als das positive, dem Vergleicher 58 zugeführte Bezugspotential ist. In gleicher Weise erzeugt der Vergleicher 59 eine Änderung in seinem Ausgangssignalpegel, wenn der Ausgang des Driftkompensators negativer als die negative, dem Vergleicher 59 zugeführte Bezugsspannung 1st· Somit wird unabhängig davon, ob das Ausgange signal des Driftkompensatora als Antwort auf einen Metallgegenstand in der Nähe der Spulenanordnung größer oder ,kleiner wird, ein Signal an den Eingang eines ODER-Gatters 60 geführt, um die Alarmeinrichtung 20 auszulösen, wenn die Änderung von dem Nullsignal eine vorgegebene Größe entsprechend der Einstellung des Sohwellwert-Einstellpotentieme* ters 57 oder Empfindlichkeitssohalters S3 und der Größe der positiven und negativen, den Vergleichern 58, 59 zügeführten Bezugspotentiale überschreitet., In gleicher Weise sind Vergleioher 61 und 62 mit dem Ausgang dee Driftkompensators verbunden, der dem Kanal B zugeordnet ist. Damit bewirkt eine Signaländerung von geeigneter positiver oder negativer Größe in irgendeinem Kanal die Auslösung der Alarmeinrichtung 20.It is understandable that the presence of an outside metal object can cause the output signal of the drift compensator to be increased or decreased. For this reason, the output signal of the drift compensator is fed to two comparators 58, 59. The comparator 58 generates a change in the output signal level when the output of the drift compensator is more positive than the positive reference potential supplied to the comparator 58. In the same way, the comparator 59 produces a change in its output signal level if the output of the drift compensator is more negative than the negative reference voltage supplied to the comparator 59 Coil arrangement larger or smaller, a signal is fed to the input of an OR gate 60 in order to trigger the alarm device 20 if the change from the zero signal is a predetermined size in accordance with the setting of the threshold value setting potentiometer 57 or sensitivity bracket S3 and the size of the positive and negative reference potentials supplied to the comparators 58, 59 exceeds. In the same way, comparators 61 and 62 are connected to the output of the drift compensator, which is assigned to channel B. A signal change of a suitable positive or negative magnitude in any channel thus triggers the alarm device 20.

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Ale Alternative zur logischen Kombinationeanordnung nach Fig. 8b können die Vergleicher eo geschaltet sein,, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. In dieser Fig. 9 sind die Vergleicher 58 und 59 des Kanals A mit einem ODER-Gatter 6Oa verbunden» während die dem Kanal B zugeordneten Vergieicher 61 und 62 mit einem ODER-Gatter 6OB verbunden sind. Bei dieser Anordnung bewirkt eine Signaländerung mit ausreichender Grüße am Ausgang von beiden Driftvergleichern die Auslösung beider Alarmeinrichtungen 20a und 20b, die jeweils mit den ODER-Gattern 60a bzw. 6Ob verbunden sind« Durch geeignete Sehwellwerteinstellung ist es möglich, daß lediglich der Kanal einen Alarm erzeugt, der der Meßβpulβ zugeordnet ist, die sich am nächsten an dem Gegenstand befindet. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob sich der Metallgegenstand an der einen oder anderen Seite einer Person befindet, die ihn durch den Durchgang trägt.An alternative to the logical combination arrangement According to Fig. 8b, the comparators can be switched eo ,, as shown in FIG. In this Figure 9, comparators 58 and 59 of channel A are OR gate 6Oa connected while the comparators 61 and 62 assigned to the channel B are connected to an OR gate 6OB are. With this arrangement, a signal change of sufficient magnitude at the output of both drift comparators causes both alarm devices 20a and 20 to be triggered 20b, which are each connected to the OR gates 60a and 6Ob it is possible that only the channel that is assigned to the measuring pulse that is closest to generates an alarm the object is located. In this way it can be determined whether the metal object is on the one or on the other side of a person carrying it through the passageway.

Fig. 10 zeigt eine dritte alternative AusfUhrungsform für die logischen Kombinationsschaltungen. In diesem Fall sind die Vergleicher 58» 59» 61 und 62 genauso geschaltet wie in Fig. 9* um die Lage eines Gegenstandes auf der einen oder anderen Seite dee Durchgange» festzustellen. Zusätzlich sind die Ausgangesignale der Driftkondensatoren der Kanäle A und B über Yollwegglelchrich- tor 63,64 mit einer Summierechaltung 63 verbunden, die ihrerseits mit einem Vergleicher 66 in Verbindung steht, in dem die Summe der Ausgangssignale d©r Kanäle A und B mit einer positiven Bezugsspannung nach der Art der Vergleieher 58 und 61 verglichen wird, tun anzuzeigen, wenn sich ein Gegenstand im mittleren Bereich der ihn durch den Durchgang tragenden Person befindet. Mit anderen Wor-Fig. 10 shows a third alternative embodiment for the combination logic circuits. In this case, the comparators 58 '59' 61 and 62 are connected in exactly the same way as in FIG. 9 * in order to determine the position of an object on one side or the other of the passageways. In addition, the output signals of the drift capacitors of channels A and B are connected via Yollwegglelchrich- tor 63,64 to a summing circuit 63 , which in turn is connected to a comparator 66 in which the sum of the output signals of channels A and B with a positive one Reference voltage according to the type of comparator 58 and 61 is compared, do indicate when an object is in the central area of the person carrying it through the passage. In other words

7 Q <i ß 8 6 / 0 9 2 B 7 Q <i ß 8 6/0 9 2 B

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ten wird durch die Verwendung einer geeigneten,, von der für die Vergleieher 58 und 61 abweichenden Bezugsspannung erreioht, daß die Schaltung nach Fig. 10 anzeigt, ob sich ein Gegenstand an dem linken, rechten oder mittleren Teil des Durchganges befindet.th is through the use of an appropriate ,, from the for the comparators 58 and 61 different reference voltage achieved that the circuit of FIG. 10 indicates whether an object is in the left, right or middle part of the passage.

Die Figuren 11a bis 11f zeigen die Verwendung der Einrichtung zur Erkennung von Metallgegenständen zur Erkennung und Unterscheidung zwischen verschiedenen Gegenständen auf der Basis der Amplituden- und PhÄsen-Schwingungsformkennungen, die erzeugt werden, wenn sich der Gegenstand an der Einrichtung vorbeibewegt· Zur Vereinfachung der Darstellung ist der Feld-Treiberoszillator in diesen Figuren nicht dargestellt. Die Meßelektronik 6*7 schließt die vorstehend beschriebenen manuellen oder Auto« Nullung8-(Driftkompeneationa~)Schaltungen zusätzlich zu einer Alarm- und Signalverarbeitungsschaltung nach Fig· 6 zur Bestimmung der Amplitude und Phase des Detektor-Aus» gangssignals ein. Die Amplituden-Sohwingungsformen werden mit einem üblichen Amplitudendetektor gewonnen» der die Amplitude des Heespulen-Ausgangswechseispannungssignals ableitet » In gleicher Weise können die Phasen-Schwingungsformen mit einem üblichen Phasondefcektor gewonnen werden, der ein Bezugssignal von dem Feld-Treiberoszillator empfängt» der, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, an die Signalverarbeitungsschaltung angelegt 1st« Sowohl die Amplituden« als auch die Phasen-Schwingungsformen können auf einem Bandgerät oder einam Spelcherbildechirm zum Vergleich mit vorher aufgezeichneten Bezugskennungen geliefert werden« Die dargestellten Schwingungsformen stellen Kennungen dar, die mit einer vertikal ausgerichteten Spulenanordnung 10 in der in Figo 1 gezeigten Ausbildung ge-Figures 11a to 11f show the use of the device for detecting metal objects to detect and differentiate between different objects on the basis of the amplitude and phase waveform identifiers generated when the object moves past the device for simplicity of illustration the field driving oscillator is not shown in these figures. The measuring electronics 6 * 7 include the manual or auto zeroing (drift compensation) circuits described above in addition to an alarm and signal processing circuit according to FIG. 6 for determining the amplitude and phase of the detector output signal. The amplitude waveforms are obtained with a standard amplitude detector which derives the amplitude of the Heespulen output AC voltage signal 6 , is applied to the signal processing circuit. "Both the amplitudes" and the phase waveforms can be provided on a tape recorder or on a Spelcher screen for comparison with previously recorded reference identifiers. " Coil arrangement 10 in the embodiment shown in FIG.

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wonnen werden« die entlang eines nichtleitenden Förderbandes 68 befestigt ist,, auf dem jeweilige Gegenstände mit einer weitgehend gleichmäßigen Geschwindigkeit vorbeigeführt werden. Die Absolutgesehwindigkeit des Förderbandes hat keine besondere Bedeutung, es ist jedoch selbstverständlich erforderlich, daß die während der Erkennung oder Identifikation verwendete Geschwindigkeit im wesentlichen gleich der ist, die zur Bestimmung der Bezugs-Schwingungaformkennungen verwendet wurden, die die verschiedenen Ge« genstände darstellen« Alternativ kann die Förderbandgeschwindigkeit während der Identifikation von der abweichen, die zur Gewinnung der Bezugskennungen verwendet wurde, wenn bestimmte Einrichtungen vorgesehen sind, um die Zeitaohse der Schwingungsform-Darstellung mit der Lag· des Gegenstandes relativ zu der Einrichtung zu synchronisieren· In jedem Fall ist es erforderlich, daß die Geschwindigkeit des Förderbandes ausreichend niedrig ist, so daß der Gegenstand den Ausgang der Einrichtung für zumindest einige Zyklen der der Feldspule zugeführten Erregung beeinflußt* Diese Geschwindigkeitsforderung steht somit im Verhältnis zur unteren Betriebsfrequenzgrenze der Spulenanordnung, da offensichtlich bei einer niedrigen Frequenz die Förderbandgeschwindigkeit verringert werden muß, um die Forderung zu erfüllen, daß der Gegenstand den Ausgang der Einrichtung über zumindest einige Zyklen beeinflußt. Eine bedeutsamere Festlegung der unteren Betriebsfrequenz ergibt sich jedoch daraus, daß es erstrebenswert 1st, oberhalb der üblichen Netzfrequenz von beispielsweise 60 Hz und ihrer Harmonischen bie herauf zur dritten Harmonischen zu arbeiten.won "which is attached along a non-conductive conveyor belt 68" on the respective objects be passed at a largely uniform speed. The absolute speed of the conveyor belt has no special meaning, but it is of course necessary that the during the detection or Identification speed is essentially the same as that used to determine the reference oscillation shape identifiers that correspond to the various ge " represent objects «Alternatively, the conveyor belt speed during the identification may differ from that which was used to obtain the reference identifiers, if certain devices are provided for the Time axis of the waveform representation with the lag · des Object to be synchronized relative to the device · In any case it is necessary that the speed of the conveyor belt is sufficiently low that the item will pass the facility for at least some Cycles of the excitation supplied to the field coil influenced * This speed requirement is therefore in proportion to the lower operating frequency limit of the coil arrangement, since obviously at a low frequency the conveyor belt speed must be reduced to meet the requirement to meet that the object affects the output of the device for at least a few cycles. A more significant one Establishing the lower operating frequency, however, results from the fact that it is desirable to be above the usual Mains frequency of for example 60 Hz and its harmonics up to the third harmonic to work.

FIg, 11a und 11b zeigen die Schwingungsformen, die von der Einrichtung in Abhängigkeit von leitenden metallischenFIg, 11a and 11b show the waveforms generated by the facility depending on conductive metallic

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und nichtmetallischen Platten der gleichen Form, Größe und Ausrichtung geliefert werden. Im Fall der Fig. 11a wird, eine Aluminiumplatte auf.dem Förderband vorbeigeführt, während lh Fig. 11b die Platte aus Stahl hergestellt ist. Die Amplitudenkennung für die Aluminiumplatte' weist einen kleinen negativen Spitzenwert auf, auf den ein großer positiver Spitzenwert folgt, der wiederum von einer weiteren kleinen negativen Spitze gefolgt wird. Die Amplitudenkennung für die Stahlplatte ist durch drei positive Spitzenwerte mit angenähert der gleichen Amplitude gekennzeichnet. Sine ausreichende Unterscheidung zwischen Stahl- und Aluminiumplatten kann aus diesen Amplitudenschwingungsformen erzielt werden, die eindeutig sehr unterschiedlich sind. Die Unterscheidung kann außerdem mit Hilfe der Phasenkennungen erzielt werden, die im Fall der Aluminiumplatte konstant bei 90° bleibt, während sie sich für die Stahlplatte von -45° auf + 135° und zurück auf -45° ändert.and non-metallic plates of the same shape, size and orientation can be supplied. In the case of Fig. 11a, an aluminum plate guided past the conveyor belt, while lh Fig. 11b the plate is made of steel. The amplitude identifier for the aluminum plate 'has a small negative peak followed by a large positive peak followed by another small negative peak. The amplitude identifier for the steel plate is characterized by three positive peak values with approximately the same amplitude. Sine sufficient distinction between steel and aluminum plates can be obtained from these amplitude waveforms that are clearly very different are. The distinction can also be achieved with the help of the phase identifiers, which in the case of the aluminum plate remains constant at 90 °, while for the Steel plate changes from -45 ° to + 135 ° and back to -45 °.

Die Figuren 11c und 11d zeigen die Schwingungsformen, die für die gleiche Stahldose gewonnen werden, die auf dem Förderband in vertikaler bzw» horizontaler Ausrichtung vorbeibewegt wird. Im Fall der vertikal ausgerichteten Dose schließt die Amplitudensehwingungsform einen kleinen mittleren Spitzenwert ein, der zwischen zw©i geringfügig größeren Seiten-Spitzenwerten liegt₀ während die Amplltudenschwingungsform für die horizontal ausgerichtete Dose einen großen mittleren Spitzenwert mit kleineren Seitenspitzenwerten aufweist. Die Amplitudeneohwingungsformen ergeben somit einen gewissen Grad einer Unterscheidung; eine beträchtlich größer» Unterscheidung ergibt sich jedoch aus den Phasenschwlngungsformen,die erheblich unterschiedlich sind, wie dies in den Figuren gaaeigt 1st,FIGS. 11c and 11d show the waveforms that are obtained for the same steel can that is moved past on the conveyor belt in a vertical or horizontal orientation. In the case of the vertically oriented can, the amplitude waveform includes a small mean peak that lies between _{two slightly larger side peaks 0} while the amplitude waveform for the horizontally oriented can has a large mean peak with smaller side peaks. The amplitude waveforms thus give some degree of distinction; a considerably greater distinction, however, results from the phase waveforms, which are considerably different, as is shown in the figures,

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Aue einem Vergleich der Figuren 11* bis 11d ist zu erkennenβ daß die Amplituden-Schwingungeformen alle geringfügig unterschiedlich sind, daß jedoch größere Unterschiede zwischen den Phasenschwingungaformen vorhanden sind, die daher zu Unters6heidung«zwecken bevorzugt werden·A comparison of FIGS. 11 * to 11d is also possible recognize that the amplitude waveforms are all slightly different, but that there are greater differences between the phase waveforms which are therefore preferred for purposes of distinction.

Die Figuren He und 11f zeigen die Schwingungsformen, die im Fall eines aus Stahl und Magnesium hergestellten Revolvers gewonnen werden, der an der Einrichtung in vertikaler bzw. horizontaler Ausrichtung vorbeigeführt wird. Die Amplituden-Schwingungeformen sind wiederum in gewieser Weise ähnlich, die Phasen-Schwingungeformen unterscheiden sich jedoch ausreichend, um eine Unterscheidung zwischen dem gleichen Gegenstand in verschiedenen Ausrichtungen zu unterscheiden· Weiterhin ist es aus einem Vergleich aller Figuren zu erkennen, daß Gegenstände verschiedener Grüße» Form, Ausrichtung und Eisengehalt unterschieden werden können. Lediglich im Fall der Figuren 11d und 11f, die sich auf die horizontale Dose und den horizontalen Revolver beziehen, sind sowohl die Amplituden- als auch Phasen-Schwingungsformen in gewisser Weis® ähnlich, jadoeh dennoch ausreichend unterschiedlich» um tilna Unterscheidung zu ermöglichen OFigures He and 11f show the waveforms that are obtained in the case of a revolver made of steel and magnesium, which is guided past the device in a vertical or horizontal orientation. The amplitude waveforms are again somewhat similar, but the phase waveforms differ sufficiently to distinguish a distinction between the same object in different orientations , Orientation and iron content can be distinguished. Only in the case of FIGS. 11d and 11f, which relate to the horizontal can and the horizontal turret, are both the amplitude and phase waveforms similar in a certain way, but still sufficiently different to enable differentiation

Aridere, von den in Fig. 1 gezeigten Spulenanordnungen abweichende können zur Verwendung bei bestimmten Anwendungen aufgebaut werden, wie dies beispielsweise in Fig. 12 gezeigt ist, in der das Förderband 68 durch den Meßspulenbereich der Spulenanordnung 10* hinöurchläuft. Derartige Änderungen können außerdem derart durchgeführt worden, daß das Förderband durch die Feldspule oder durch den Überlappenden Bereich der Feld« unö M^ßtspttlen hindurch!iiuft, wennOther of the coil arrangements shown in FIG different ones can be set up for use in certain applications, as shown, for example, in FIG. 12 is shown in which the conveyor belt 68 passes through the measuring coil region of the coil assembly 10 *. Such Changes can also be made in such a way that the conveyor belt passes through the field coil or through the overlapping area of the field, if

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die· gewünscht ist. Se ist Jedoch offensichtliche daß lediglich ziemlieh kleine Gegenstände bei diesem Aufbau auf dem Förderband mitgeführt werden können°which · is desired. However, it is obvious that only relatively small objects are involved in this construction can be carried along the conveyor belt °

Patentansprüche Claims tt

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Claims

Patentansprüche :Patent claims:

l.jMit symmetrischem oder ausgeglichenem Feld arbeitende Blnrlchtung zur Erkennung von Metallgegenständen, g β -kenn zeichnet durch zumindest eine Spulenanordnung (10) mit einer Feldspule (11) und einer Meßspule (12), die in fester Beziehung miteinander teilweise überlappend unter Im wesentlichen minimaler gegenseitiger Induktiver Kopplung derart befestigt sind, daß die Meßspule (12) ein Null-Ausgangssignal bei elektrischer Wechselstromerregung der Feldspule und bei Nlchtvorhandensein äußerer metallischer Gegenstände in dem durch die erregte Feldspule (11) erzeugten magnetischen Feld liefert.l.jWorking with a symmetrical or balanced field Blnrlchtung for the detection of metal objects, g β -kenn is characterized by at least one coil arrangement (10) with a field coil (11) and a measuring coil (12) which are fixed in a fixed relationship with one another partially overlapping with essentially minimal mutual inductive coupling in such a way that the Measuring coil (12) a zero output signal in the event of electrical alternating current excitation of the field coil and in the absence of external metallic objects in the through the excited field coil (11) supplies generated magnetic field.

2. Einrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule (11) und die Meßspule (12) jeweils mehrere Windungen einschließen, die in allgemein ebener langgestreckter Sohleifenanordnung angeordnet sind, wobei die Schleife der Feldspule (11) teilweise die Schleife der Meßspule (12) überlappt.2. Device naoh claim 1, characterized in that the field coil (11) and the measuring coil (12) each include a plurality of turns, which in general planar elongated sole loop arrangement are arranged, wherein the loop of the field coil (11) partially the loop the measuring coil (12) overlaps.

2· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeich net, daß eine lange Abmessung der Schleife der Feldspule2 · Device according to claim 2, characterized in that net that a long dimension of the loop of the field coil

* (11) im wesentlichen parallel zu einer langen Abmessung der Schleife der Meßspule (12) ausgerichtet ist.* (11) essentially parallel to a long dimension of the Loop of the measuring coil (12) is aligned.

4. Einrichtung naoh Anspruch 3» gekennzeichnet duroh Vorrichtungen (21) zur Befestigung der Spulenanordnung (10) bei Gebrauch derart, daß die miteinander ausgerichteten langen Abmessungen der Schleifen der Feldspule (11) und der Meßspule (12) gegenüber der Vertikalen gekippt sind.4. Device naoh claim 3 » characterized duroh devices (21) for fastening the coil arrangement (10) in use such that the aligned long dimensions of the loops of the field coil (11) and the measuring coil (12) are tilted relative to the vertical.

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5· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche« gekennzeichnet durch eine elektrische Wechselstromerregungs-Quelle (16), die mit der Feldspule (11) verbunden ist und mit der Meßspule (12) verbundene Einrichtungen (24) zur Aufhebung des Null-Ausgangssignals, das bei Nlchtvorhandensein von äußeren MetallgegenstKnden erzeugt wird, und zur Lieferung eines Ausgangssignals, das irgendeine Abweichung des Meßspulensignals von dem Null-Ausgangswert daxöfcellt.5 · Device according to one of the preceding claims « characterized by an AC electrical excitation source (16) associated with the field coil (11) is connected and devices (24) connected to the measuring coil (12) for canceling the zero output signal, that in the absence of external metal objects is generated, and to provide an output signal, which indicates any deviation of the measuring coil signal from the zero output value.

6. Einrichtung nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch einen mit der Feldspule (11) verbundenen Kondensator (23) zur Bildung eines Resonanzkreises» der auf eine Frequenz der elektrischen Erregungsquelle (16) abgestimmt ist.6. Device according to claim 5 * marked through a capacitor (23) connected to the field coil (11) to form a resonance circuit »which is based on a Frequency of the electrical excitation source (16) is tuned.

7· Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der elektrischen Erregungsquelle (16) im Bereich von 200 Hz bis 4000 Hz liegt.7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the frequency of the electrical excitation source (16) is in the range from 200 Hz to 4000 Hz.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennze lohnet, daß die Einrichtung (25) zur Aufhebung des Null-Ausgangssignals Einrichtungen (35, 36) zur Ableitung eines Bezugssignals mit mit dem Signal der Meßspule (12) verknüpfter Amplitude und Phase aus diesem Meßspulensignal, Einrichtungen zur Zusammenfassung der Ausgangs- und Bezugssignale zur Erzeugung eines Verstärkungssteuersignals mit einer Amplitude, die proportional zur Amplitude des Ausgangssignals ist, und einer Polarität, die von der relativen Phase des Bezugs- und des Ausgangssignals abhängt, ein Filter (37) mit langer Zeitkonstante, dem das Verstärkungssteuersignal zur Abblockung von Hochfrequenzanteilen und zur Hindurchleitung von Niederfrequenzanteilen und zur Lieferung eines gefilterten Ver-8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized marked that the facility (25) means (35, 36) for deriving a reference signal with the signal for canceling the zero output signal the measuring coil (12) linked amplitude and phase from this measuring coil signal, means for combining the output and reference signals to produce a gain control signal having an amplitude that is proportional to the amplitude of the output signal, and a polarity which depends on the relative phase of the reference and output signals, a filter (37) with a long time constant, which the gain control signal for blocking of high-frequency components and for the passage of low-frequency components and for the delivery of a filtered

20988S/092&20988S / 092 &

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Gain control signal is supplied, variable gain control means (51) to which the reference signal is supplied and which are responsive to the filtered gain control signal to regulate the amplitude of the reference signal to produce a variable zero cancellation signal, and means (32) for algebraic suramising the measuring coil signal with the zero cancellation signal, so that the output signal is continuously compensated and only represents changes in the measuring coil signal caused by the instantaneous presence of external metal objects in the vicinity of the coil arrangement (10).

9. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the device (44a, ⁹ , 45a) for canceling the zero output signal has variable amplitude and phase control devices (46a to 49a) which supply energy from the electrical excitation source (16 ) for generating a null cancellation signal, and means (44a °) for algebraic summing of the measuring coil signal with the mull cancellation signal, so that the output signal by suitable amplitude and phase adjustment of the zero cancellation signal includes momentarily in the absence of external metal objects can be reduced to zero in the vicinity of the coil arrangement *

10. Device according to claim 8 or 9, characterized by means (68) for guiding the objects to be recognized past the coil arrangement (10) at a predetermined speed, so that the output signal in unambiguous Welse tinen object according to its size «shape, orientation and his Iron content

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identifiziert, und Einrichtungen (67) zum Empfang des Ausgangssignals zur Bestimmung der Amplitude und der Phase dieses Auegangssignals zur Identifikation des Gegenstandes.identified, and means (67) for receiving the output signal for determining the amplitude and the Phase of this output signal to identify the object.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mit dem Ausgang der Summiereinrichtung (44a⁸) verbundene Detektoreinrichtungen (44a^{9 9}) zur Demodulation der HUllkurve des Ausgangssignals und mit dem Ausgang der Detektoreinrichtungen verbundene Drift-Kompensatorelnrlchtungen (51a) zur Beseitigung der Langzeitdrift des Detektorausgangssignals nach dem anfänglichen Aufheben des Null-Ausgangssignals, wobei die Drift-Korapensatoreinrichtung Mittel (54) zur Integration des Detektorausgangssignals und Einrichtungen (30) zur different!eilen Zusammenfassung des Ausgangssignals des Integrators (54) mit dem momentanen Wert des Detektor-Ausgangssignals zur Erzeugung eines gegen eine Drift kompensierten Ausgangs" signals einschließt.11. Device according to claim 9, characterized by detector devices (44a ^{9 9} ^{) connected to the output of the summing device (44a 8} ) for demodulating the envelope curve of the output signal and drift compensator devices (51a) connected to the output of the detector devices for eliminating the long-term drift of the detector output signal after the initial cancellation of the zero output signal, the drift Korapensatoreinrichtung means (54) for integrating the detector output signal and means (30) for different! against a drift compensated output signal includes.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mit dem Ausgang, der Drift«Kompensatoreinrichtung (51a) verbundene Vergleichereinrichtungen (53) zur Anzeige eines Zustandes des drlft-kompenslerten Ausgangssignals, der eine positive oder negative Begrenzung überschreitet.12. Device according to claim 11, characterized through to the output, the drift compensator device (51a) connected comparator means (53) for displaying a state of the third-compensated output signal, the exceeds a positive or negative limit.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeich net durch einen logarithmischen Verstärker (5Oa), dem das Ausgangssignal des Detetors (44a⁰*) zugeführt wird, und ein mit dem Auegang des logarithmisch^ Verstärkers verbundenes Meßinstrument (52a) zur Lieferung einer sichtbaren Anzeige der Wirkung der Einrichtungen zur Aufhebung des Null-Auegangssignals und der Größe der Langzeltdrift des Detektor-Ausgangssignals.13. Device according to claim 11 or 12, characterized by a logarithmic amplifier (50a) to which the output signal of the detector (44a ⁰ *) is fed, and a measuring instrument (52a) connected to the output of the logarithmic amplifier (52a) for supplying a visible Display of the effect of the devices for canceling the zero output signal and the size of the long-term drift of the detector output signal.

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14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,14. Device according to one of the preceding claims, gekennzeichnet durch erste und zweite jeweils auf entgegengesetzten Seiten eines Durchganges an- > geordnete Spulenanordnungen (10a« 10b) die jeweils eine Feldspule (11) und eine Heuspule (12) einschließen, die fest in bezug aufeinander teilweise überlappend unter im wesentlichen minimaler gegenseitiger induktiver Kopplung derart befestigt sind, dafl die Meßspule jeder Spulenanordnung ein Null-Ausgangssignal bei elektrischer WechseV Stromerregung der Feldspulen und bei NichtVorhandensein von äußeren Metallgegenständen in den magnetischen« von den erregten Feldspulen erzeugten Feldern liefert, eine mit den Feldspulen verbundene elektrische Weohselstrom-Erregungsquelle (16), erste, mit der Meßspule (12a) der ersten Spulenanordnung verbundene Empfangseinrichtungen (44a), zweite mit der Meßspule (12b) der zweiten Spulenanordnung verbundene Empfangseinrichtungen (44b) und mit dem Ausgang der ersten und zweiten Smpfangseinrichtungen verbundene Einrichtungen (53) zur Anzeige, daß das Ausgangssignal einer Empfangseinrichtung größer 1st als ein vorgegebener Wert.characterized by first and second respectively on opposite sides of a passage to-> ordered coil arrangements (10a «10b) each one Include field coil (11) and a hay coil (12) fixedly partially overlapping with respect to one another essentially minimal mutual inductive coupling are attached in such a way that the measuring coil of each coil arrangement has a zero output signal in the event of electrical alternation Current excitation of the field coils and in the absence of external metal objects in the magnetic «of supplies the fields generated to the excited field coils, an electrical alternating current excitation source (16) connected to the field coils, first to the measuring coil (12a) of receiving devices (44a) connected to the first coil arrangement, second receiving devices (44b) connected to the measuring coil (12b) of the second coil arrangement and with means (53) connected to the output of the first and second receiving means for indicating that the output signal of a receiving means is greater than a default value.

15· Einrichtung naoh Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspulen (11) und die Meßspulen (12) der ersten und zweiten Spulenanordnungen (10a, 10b) jeweils mehrere Windungen einschließen, die in allgemein ebener langgestreckter Schleifenanordnung angeordnet sind, wobei die Schleife der Feldspule teilweise die zugehörige Schleife der Meßspule überlappt.15 · Device according to claim 14, characterized in that the field coils (11) and the measuring coils (12) of the first and second coil assemblies (10a, 10b) each include a plurality of turns, which in general planar elongated loop arrangement are arranged, the loop of the field coil partially the associated Loop of the measuring coil overlaps.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e η η -ze lohnet, daß eine lange Abmessung der Sohl el fe jeder Feldspule (11) Im wesentlichen parallel zu einer16. The device according to claim 15 , characterized in that a long dimension of the soles el fe of each field coil (11) is substantially parallel to one

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langen Abmessung der Sohl ei fe der zugehörigen Meßspule (12) ausgerichtet ist.long dimension of the sole egg of the associated measuring coil (12) is aligned.

17« Einrichtung nach Anspruch 16, gekennzei cn -net durch Einrichtungen (21) zur Befestigung der ersten und zweiten Spulenanordnungen (10a, 10b) bei Verwendung derart, daß die miteinander ausgerichteten langen Abmessungen der Schleifen der Feldspule und der Heßspule zumindest einer der Spulenanordnungen gegenüber der Vertikalen gekippt sind.17 «Device according to claim 16, marked cn -net by means (21) for fastening the first and second coil assemblies (10a, 10b) when used such that the aligned long Dimensions of the loops of the field coil and the Heßspule at least one of the coil arrangements are tilted relative to the vertical.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnungen (10a, 10b) und die Befestigungseinrichtungen (21) so aufgebaut und angeordnet sind, daß die miteinander ausgerichteten langen Abmessungen der Schleifen der Feld- und Heßspule der ersten Spulenanordnung (10a) gegenüber der Vertikalen in entgegengesetzter Richtung zu den ausgerichteten langen Abmessungen der Schleifen der Feld» und MeSspulen der zweiten Spulenanordnung (10b) gekippt sind.18. Device according to claim 17, characterized in that the coil assemblies (10a, 10b) and the fastening means (21) are constructed and arranged so that the aligned long dimensions of the loops of the field and hot coils of the first coil arrangement (10a) opposite the vertical in opposite direction to the aligned long Dimensions of the loops of the field and measuring coils of the second coil assembly (10b) are tilted.

ο Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspulen (11a, lib) der ersten und zweiten Spulenanordnungen (10a, 10b) elektrisch parallel geschaltet sind.ο device according to one of claims 14 to 18, characterized characterized in that the field coils (11a, lib) of the first and second coil arrangements (10a, 10b) are electrically connected in parallel.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (4?) elektrisch parallel zu den Feldspulen (11a, lib) derart angeschaltet ist, daß jede Feldspule zusammen mit dem Kondensator (42) einen Resonanzkreis bildet, der auf die Frequenz der elektiLschen Erregungsquelle (l6) abgestimmt ist.20. Device according to claim 19, characterized in that a capacitor (4?) Is electrical connected in parallel to the field coils (11a, lib) in this way is that each field coil together with the capacitor (42) forms a resonance circuit which is tuned to the frequency of the electrical excitation source (16).

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ORiQtNAL INSPECTEO

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennz eichnet , daß die Anzeigeeinrichtungen (53) erste Einrichtungen (58, 59, 6Oa), die anzeigen, wenn das Ausgangssignal der ersten Empfangseinrichtung (44a) einen vorgegebenen Wert übersteigt, und zweite Einrichtungen (61, 62, 60b) einschließen, die anzeigen, wenn das Ausgangssignal der zweiten Empfangseinrichtungen (44b) einen vorgegebenen Wert überschreitet, so daß die Lage eines äußeren Metallgegenstandes in der Nähe der ersten und zweiten Spulenanordnungen so bestimmt werden kann, daß erkannt wird, ob sie auf der rechten oder linken Seite21. Device according to one of claims 14 to 20, characterized marked that the display devices (53) first devices (58, 59, 6Oa) which indicate when the output signal of the first receiving device (44a) exceeds a predetermined value, and second devices (61, 62, 60b) which indicate when the output signal of the second receiving means (44b) has a exceeds a predetermined value, so that the location of an external metal object in the vicinity of the first and second coil arrangements can be determined so that it is recognized whether they are on the right or left side des Durchganges liegt, und zwar abhängig davon, ob eine Anzeige von den ersten oder zweiten Anzeigeeinrichtungen geliefert wird.of the passage, depending on whether a display from the first or second display devices is delivered.

22. Einrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch dritte Einrichtungen (63, 64, 65, 66) zur Anzeige der Tatsache, daß die Summe der Ausgangssignale der ersten und zweiten Empfangseinrichtungen (44a, 44b) einen vorgegebenen Pegel überschreitet, so daß feststellbar 1st, daß die Lage eines äußeren Metal!gegenstandes in der Nähe der Spulenanordnungen in der Mitte des Durchganges liegt.22. Device according to claim 21, characterized by third means (63, 64, 65, 66) for display the fact that the sum of the output signals of the first and second receiving devices (44a, 44b) exceeds a predetermined level, so that it can be determined that the location of an external metal object in the vicinity of the Coil arrangements in the middle of the passage.

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L e e r s e i t eL e r s e i t e