ES2286872T3 - Cabeza de medida inductiva, para detectores de metales. - Google Patents
Cabeza de medida inductiva, para detectores de metales. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2286872T3 ES2286872T3 ES99308054T ES99308054T ES2286872T3 ES 2286872 T3 ES2286872 T3 ES 2286872T3 ES 99308054 T ES99308054 T ES 99308054T ES 99308054 T ES99308054 T ES 99308054T ES 2286872 T3 ES2286872 T3 ES 2286872T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- coils
- field
- measuring
- coil
- field coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
- G01V3/104—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
- G01V3/108—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils the emitter and the receiver coils or loops being uncoupled by positioning them perpendicularly to each other
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Una composición de resina termoplástica que comprende a. de 75 a 98 partes en peso de una resina termoplástica que comprende al menos una resina de policarbonato aromático, y b. de 2 a 25 partes en peso de un compuesto retardante de la llama de organofósforo, basado cada uno en 100 partes en peso de la cantidad combinada de resina termoplástica y compuesto de organofósforo, donde el compuesto de organofósforo (1) tiene un contenido de ácido que se puede neutralizar mediante adición valoración de cero hasta el equivalente de 1, 0 mg de hidróxido de potasio por gramo de compuesto de organofósforo, (2) tiene un contenido de cloruro hidrolizable de cero a 100 partes por millón en base al peso del compuesto de organofósforo medido mediante técnicas de cromatografía de gases o líquida convencionales y (3) tiene un contenido de magnesio de desde cero a 1000 partes por millón en base al peso del contenido del organofósforo.
Description
Cabeza de medida inductiva, para detectores de
metales.
La presente invención se refiere a una cabeza de
medida inductiva para detectar objetos ferrosos, férricos y/o
no-ferrosos eléctricamente conductores, alojados en
un medio circundante.
En el arte se conoce detectores de metal para
detectar objetos ferrosos, o eventualmente
no-ferrosos, en medios como paredes de hormigón,
ladrillo, yeso o similares, o en el suelo, en base a la perturbación
o modulación del acoplamiento inductivo entre dos bobinas. El
documento US-A-5 729 143 describe un
detector de metal controlado por microprocesador, que se utiliza en
combinación una bobina transmisora que proporciona un campo
magnético que varía periódicamente, y una bobina receptora
conectada a esta, en un puente inductivo. El detector comprende
medios para equilibrar las dos bobinas dispuestas en solapamiento,
de forma automática, y para compensar electrónicamente cualesquiera
desalineaciones o señales no deseadas, en concreto durante una etapa
inicial de calibración. En el detector de metal conocido, una de
las bobinas, la bobina de campo, es para generar un campo
electromagnético alterno, mientras que la otra bobina, la bobina
detección, mide cambios provocados por un material ferroso o
no-ferroso que entra en el campo del flujo
magnético, moviendo el detector sobre el medio que contiene el
objeto perturbador oculto. Para evitar efectos de la separación
entre la bobina del detector y tierra, en caso de un detector de
minas, a partir del documento US-A-2
807 777 se conoce también el uso de una bobina plana manual como
bobina transmisora, y al menos una bobina adicional de construcción
similar, dispuesta sustancialmente en ángulo recto respecto del
plano de la bobina transmisora. Los documentos
US-A-2 489 920 y
FR-A-2 418 469 describen detectores
de metal que trabajan según el mismo principio de disposiciones de
bobina transmisora vs. bobina de medida.
Un problema existente con algunos detectores de
metal conocidos es, por un lado, el tamaño relativamente grande
(US-A- 5 729 143), que es inevitable debido a la
disposición yuxtapuesta de la bobina de campo y la bobina de
detección y, por otra parte, que el detector debe moverse en barrido
sobre cierto área de búsqueda, en una suerte de proceso de
exploración.
Es un objetivo de la presente invención,
proporcionar una cabeza de medida inductiva, que sea de tamaño
pequeño y pueda utilizarse como herramienta manual, o pueda
integrarse en una herramienta eléctrica, preferentemente manual,
como un martillo perforador.
Otro objetivo de la invención es proporcionar
una cabeza de medida inductiva que proporcione información clara,
suficiente, sobre un objeto conductor eléctrico ferroso o
no-ferroso, sin necesidad de realizar un barrido
con el sensor sobre cierto área de trabajo del medio, en la que
puede estar alojado el mencionado objeto.
En las características de la reivindicación 1 se
define una cabeza de medida inductiva para la detección de objetos
eléctricamente conductores, ferrosos o no-ferrosos,
ocultos en un medio. Tal cabeza de medida comprende, para uso
similar al de la figura 2 de la publicación
US-A-2 489 920, una bobina de campo
de diámetro mayor, con una proporción de longitud axial frente a
diámetro, pequeña, y un par de bobinas de medida, gemelas, en
disposición coaxial, que tienen un diámetro pequeño en comparación
con el diámetro de la bobina de campo. El eje común del mencionado
par de bobinas de medida, gemelas, se extiende perpendicular al eje
de la bobina de campo y en una dirección diametral, y el mencionado
eje está posicionado en el plano del bobinado de la mencionada
bobina de campo, o en un plano esencialmente paralelo al plano de
bobinado de tal bobina de campo. Además, las mencionadas dos
bobinas de medida están posicionadas a una distancia igual desde el
centro de la bobina de campo, de modo que son penetradas por la
misma dirección del flujo magnético, del campo de flujo que emana
desde la bobina de campo cuando esta es excitada por una corriente
eléctrica.
Para conseguir mejor información posicional, en
concreto para resolver información de profundidad en relación con
un objeto oculto, por ejemplo una barra de refuerzo ("rebar" en
lo que sigue), a partir de un solo ciclo de medida de la posición,
se consigue una mejora significativa mediante el concepto de la
invención, si se proporciona un par de bobinas de campo, gemelas,
en disposición coaxial. La distancia axial mutua de las mencionadas
dos bobinas de campo puede ser bastante próxima, y preferentemente
puede ser menor que su diámetro interno. Como norma, la distancia
entre las bobinas de campo se dispone de modo que la diferencia en
la intensidad del campo magnético sobre una rebar es lo
suficientemente grande como para poder ser medida con precisión.
Adicionalmente, hay dos pares de bobinas de medida gemelas con ejes
en disposición ortogonal, colocados en un plano central paralelo, y
aproximadamente a medio camino de distancia entre los planos de
bobinado de las mencionadas dos bobinas de campo.
Preferentemente la inductancia de la, o de cada,
bobina de medida es significativamente mayor que la inductancia de
la bobina de campo. Cuanto mayor es la inductancia más sensible es
la bobina de medida a los cambios magnéticos, y menor es la
ganancia necesaria en los subsiguientes amplificadores.
Como se describirá en lo que sigue con mayor
detalle, la invención proporciona además un circuito de excitación,
para la mencionada combinación de un par de bobinas de campo,
gemelas, y un doble conjunto de bobinas de campo gemelas, como se
define la reivindicación 2, donde se proporciona bobinas de
corrección adicional, en conexión en serie con cada una de las
mencionadas dos bobinas de campo, para minimizar el offset magnético
debido al hecho de que las bobinas de medida no pueden, o es
difícil, ser posicionadas exactamente en la posición de cero
magnético de ambas bobinas de campo.
En lo que sigue se describirá la invención, y
detalles ventajosos y realizaciones de esta, con referencia a los
dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 describe una disposición básica de
una bobina de campo y un conjunto de bobinas de campo, gemelas, de
acuerdo con la invención;
la figura 2 visualiza el flujo magnético en el
espacio libre, cuando pasa una corriente de excitación a través de
la bobina de campo;
la figura 3 visualiza como el campo magnético se
deforma si el objeto de metal está entrando en la proximidad del
campo magnético que emana desde la bobina de campo;
la figura 4 es un diagrama de la tensión de
salida desde cada una de las dos bobinas de medida de la figura 1,
si se realiza el barrido de un objeto de cierta permeabilidad (por
ejemplo una rebar), a través de la disposición de campo y bobinas
de medida de la figura 2;
la figura 5 describe el concepto básico de una
configuración de bobina, con dos bobinas de campo en idéntico
desplazamiento axial, para conseguir información posicional y de
profundidad;
la figura 6 muestra el concepto de
implementación de dos bobinas de campo como las mostradas en la
figura 5, y dos pares de bobinas de campo gemelas, en disposición
ortogonal, para detectar un objeto oculto en una posición angular
arbitraria, dentro de un medio;
la figura 7 visualiza el principio básico de una
disposición magnética de las dos bobinas de campo, ambas equipadas
adicionalmente con bobinados de corrección y bobinados de
compensación, como medios de ajuste para la corrección del flujo
magnético;
la figura 8 muestra la disposición de circuito,
de un puente de conmutación, para la excitación secuencial de un
par de bobinas de campo, gemelas,, provistas adicionalmente con
bobinados de corrección;
la figura 9 muestra un ejemplo de configuración
de circuito, de un circuito de conversión A/D de amplificación y
multiplexado, para la señal de salida desde los dos pares de bobinas
de medida gemelas, de la figura 6; y
la figura 10 muestra la estructura básica de un
sistema completo de control y lectura, de una cabeza de sensor
inductiva acorde con la invención.
A través de las diversas figuras de los dibujos,
se utiliza a los mismos signos de referencia para partes idénticas
o correspondientes.
La configuración magnética básica para una
cabeza de medida por inducción como se muestra en la figura 1, y
comprende una bobina de campo F de diámetro relativamente grande,
con pocas vueltas de alambre y un diámetro externo típicamente en
el rango de 40 a 80 mm, y preferentemente entre 60 y 70 mm. El
término "pocas vueltas de alambre" se explicará más abajo. Se
pasa una corriente CA a la bobina de campo F para generar un campo
magnético, tal como se visualiza en la figura 2 mediante líneas de
flujo FL, en espacio libre. El campo del flujo magnético se mide
utilizando un par de bobinas de medida, gemelas A, B de pequeño
diámetro, que tienen muchas vueltas de alambre en comparación con
el número de vueltas de alambre de la bobina de campo F. Como se
muestra mediante las vistas esquemáticas superior y lateral de la
figura 1, el par de bobinas de medida, gemelas, A y B está
dispuesto sobre un eje común X-X, de orientación
perpendicular al eje central de la bobina de campo F, y que se
extiende a través del diámetro de esta. Por consiguiente, como se
muestra en la presentación de la vista del lado inferior de la
figura 1, las bobinas de medida A, B están dispuestas dentro del
espacio libre de la bobina de campo F. Como puede verse también a
partir de la figura 1, la bobina de campo F es de longitud axial
pequeña en comparación con su diámetro. Si no hay perturbación, el
vector de flujo magnético es paralelo al eje de la bobina de campo
F, en el espacio interior abarcado por la bobina de campo F. Puesto
que las bobinas de medida A y B están configuradas de forma que su
eje común es perpendicular al eje de la bobina de campo F, no habrá
componente del flujo magnético que sea coaxial con las mencionadas
bobinas de medida A y B, y por lo tanto no se inducirá tensión en
estas.
Si se trae, o entra, un objeto de metal 1
(ferroso o no-ferroso), por ejemplo una rebar, en la
proximidad con la bobina de campo F, como se muestra en la figura
3, el campo magnético es perturbado, lo que tiene como resultado un
componente del vector de flujo magnético, coaxial con las bobinas de
medida A, B, y por tanto se inducirá tensión en las bobinas de
medida A, B. La magnitud de la tensión inducida es función del
tamaño, composición y posición del objeto metálico perturbador
1.
Traer un objeto 1 con permeabilidad (por ejemplo
una rebar ferrosa) al campo magnético, provocará un incremento
local en la densidad de flujo magnético, que puede considerarse
retuerce las líneas de flujo, resultando una tensión inducida en
las bobinas de medida A, B. Los objetos conductores
no-ferrosos (por ejemplo cobre) también perturban
el campo de flujo magnético. Se cree que ello se debe a las
corrientes de Foucault inducidas. Las corrientes de Foucault se
inducirán también en conductores ferrosos tales como rebars, si bien
se espera que dominen los efectos debidos a la permeabilidad.
Si la rebar, es decir el objeto 1, se desplaza
en barrido a través del montaje de la figura 3, de derecha a
izquierda, la tensión de salida desde cada una de las bobinas de
medidas A, B será similar al diagrama de la figura 4. El gráfico es
la magnitud de la tensión desde la bobina de medida, cuando se mueve
en barrido una rebar sobre esta. El eje Y es la magnitud de la
tensión V, y tiene unidades arbitrarias puesto que variará con
muchos factores geométricos. El eje X es el número de muestra para
la medida, y en este caso es de 5 muestras por mm de
movimiento.
Para cada bobina de medida A, B, la tensión de
salida será cero cuando el objeto 1 este directamente sobre el
centro de la bobina, o bobinas, de medida. Desde cada bobina de
medida obtenemos una curva en forma de S, como se muestra en la
figura 4. Es evidente que las curvas "S" para cada una de las
bobinas de medida A, B, están desplazadas por la distancia física
existente entre el eje longitudinal, a saber el eje común de las
bobinas de medida A, B.
La configuración de las bobinas, según se ha
explicado arriba en relación con las figuras 1 a 4, proporcionara
una información posicional para el objeto perturbador 1. Para un
material dado del objeto 1, la magnitud de la tensión V inducida en
las bobinas de medida A, B, es función del tamaño del objeto 1 que
perturba al campo magnético, y de su posición. Sin embargo, no es
posible determinar la profundidad del objeto 1 a partir de una sola
medida. Con la realización modificada del sensor de inducción acorde
con la invención, como se describe en lo que sigue con referencia a
las figuras 5 a 10, se hace posible también recoger información
adicional de la profundidad, a partir de una sola medida de la
posición. La mejora es el uso de una segunda bobina de campo
F_{2} además de la primera bobina de campo F_{1}, que se indican
en la figura 5 como "bobina de campo inferior" y "bobina de
campo superior", respectivamente. Las dos bobinas de campo
F_{1}, F_{2} son esencialmente idénticas y, por lo tanto, son
aludidas como un par de bobinas de campo, gemelas. La bobina de
campo segunda o inferior F_{2}, está en disposición coaxial con la
bobina de campo primera o superior F_{1}, pero desplazada
axialmente una cierta distancia, que usualmente es menor que el
diámetro interno de las bobinas de campo F_{1}, F_{2}. Esta
disposición del conjunto de dos bobinas de campo F_{1} y F_{2}
gemelas, proporciona una segunda medida que permite determinar la
profundidad de un objeto perturbador. Aparece cierta desventaja de
esta configuración, a partir del hecho de que las bobinas de medida
A, B no pueden disponerse en la posición de campo magnético cero,
de ambas bobinas de campo F_{1}, F_{2}.
La figura 5 muestra que las líneas de flujo
magnético producidas, por ejemplo mediante la bobina de campo
primera o superior F_{1}, se curvan cuando pasan a través de las
bobinas de medida A, B, y por lo tanto hay un componente del vector
de flujo, coaxial con las bobinas de medida A, B. Esto introduce una
tensión en las bobinas de medida, sin la influencia de un objeto
perturbador 1, por ejemplo una rebar.
La profundidad del objeto 1 puede determinarse
tomando la proporción de las intensidades de las dos señales
recibidas, una desde cada una de las bobinas de campo F_{1},
F_{2}.
Se consigue otra mejora significativa mediante
una implementación que utiliza un par de bobinas de campo gemelas
F_{1}, F_{2}, y dos paredes ortogonales de bobinas de medida
gemelas A, B y C, D respectivamente, como se muestra en la figura
6. Los pares ortogonales de bobinas de medida A, B y C, D permiten
respectivamente la detección de, por ejemplo, una rebar en una
posición angular arbitraria.
Por claridad, en la siguiente descripción,
cuando sea apropiado se considerará solo un par de bobinas de
medida, gemelas. Sin embargo, en la práctica el procesamiento de
señal utiliza la suma vectorial de las señales producidas por los
pares de bobinas de medida. De nuevo, como en el caso de la figura
1, el diámetro externo del par de bobinas de campo gemelas F_{1},
F_{2}, puede estar en el rango de 40 a 80 mm, preferentemente
entre 60 y 70 mm, mientras que el diámetro interno de las bobinas
de campo puede estar en el rango de 30 a 70 mm, preferentemente en
el rango de 45 a 55 mm. La distancia axial de las dos bobinas de
campo F_{1} y F_{2} puede estar entre 10 y 50 mm,
preferentemente en el rango de 15 a 40 mm, y típicamente en unos 30
mm.
La profundidad y altura del bobinado de las
bobinas de campo F_{1}, F_{2} está típicamente entre 4 y 10 mm,
y preferentemente es de unos 7 mm. Por el término "pocas vueltas
de alambre" tal como se ha utilizado al principio, se entiende
un número de típicamente 50 a 250, y preferentemente de 100 vueltas,
que tienen como resultado un valor de inductancia de
aproximadamente 1,5 mH para una sección transversal típicamente de
0,5 mm. La resistencia en CC de tal bobina de campo está típicamente
en el rango de 2\Omega.
En cuanto a las bobinas de medida, los
respectivos parámetros son para el término "muchas vueltas de
alambre" utilizado para el bobinado de medida de unas 2 000 a 6
000 vueltas, preferentemente unas 4 000 vueltas, que resulta para
un diámetro de alambre de 0,06 mm en un valor de inductancia de 100
mH. La resistencia CC de tal bobina de medida está en el rango de
800\Omega, y la auto-capacitancia despreciable es
de unos 20 pF. El diámetro externo de las bobinas de medidas
típicamente de unos 15 m.
Para reducir el coste de la electrónica de
excitación de las bobinas de campo y obtener un d\varphi/dt
máximo, se aplica una tensión de excitación CA rectangular, de
forma secuencial a cada una de las bobinas de campo F_{1} y
F_{2}. Por supuesto, debido a la resistencia en serie en el
circuito de excitación, y al valor de inductancia de las bobinas de
campo, la corriente de excitación no presenta una pendiente
lineal.
Así, las tensiones inducidas en las bobinas de
medida no son rectangulares. Más bien, las tensiones inducidas son
función de las constantes de tiempo L/R, de las bobinas de campo
F_{1}, F_{2}.
La tensión de equilibrio inducida, resultante de
las bobinas de medida A, B y/o C, D que no están dispuestas en la
posición de cero magnético de las bobinas de campo F_{1}, F_{2},
limita la posible ganancia de pre-amplificador.
Para superar este problema, puede y debe añadirse al menos un
bobinado de corrección 3 a las bobinas de medida A, B, C y D,
respectivamente. Como se explicará en mayor medida más abajo en
relación con las figuras 7 a 9, una parte de la corriente que
excita las bobinas de campo F_{1}, F_{2} pasa a través de cada
uno de tales bobinados de corrección 3, de forma que el campo
magnético generado por cada uno de los bobinados de corrección se
cancela con el generado por la respectiva bobina de campo, en la
proximidad de las bobinas de medida. Adicionalmente, cada una de
las bobinas de medida está provista con un bobinado de compensación
2, de forma que cada bobinado de medida puede ajustarse
individualmente a una posición precisa de cero magnético, durante
la calibración de la cabeza de medida inductiva. En la figura 6 el
bobinado, o bobinados 3 de corrección, y el bobinado de
compensación 2, se muestran solo para la bobina de medida A. Sin
embargo debe entenderse que cada una de las bobinas de medida A, B,
C y D está provista con uno o más bobinados de corrección idénticos
y un bobinado de compensación, respectivamente, como se muestra en
la figura 9.
El diagrama magnético de la figura 7 muestra los
diversos acoplamientos magnéticos entre las bobinas de campo
F_{1}, F_{2} y las cuatro bobinas de medida A, B, C, D.
Representado por diversos arcos con doble flecha, existe un
acoplamiento magnético 10 entre la primera bobina de campo F_{1},
superior, y la segunda bobina de campo F_{2}, inferior, además un
acoplamiento electromagnético 12 y 13, respectivamente, entre las
bobinas de campo F_{1}, F_{2} primera y segunda, y las bobinas
de medida A, B, C, D, que depende de la presencia o ausencia de un
objeto perturbador 1, por ejemplo una rebar, respectivamente, otro
acoplamiento más 14, 16 entre el bobinado, o bobinados 3 de
corrección, y cada una de las bobinas de medida A, B, C, D, así como
otro acoplamiento 15 entre las secciones del bobinado, o bobinados,
3 de corrección.
Considerando por ejemplo un flujo de corriente I
que fluye a la primera bobina de campo F_{1}, superior, y una
mitad del bobinado de corrección 3, esta corriente produce un flujo
magnético en cada bobina. La fase y acoplamiento entre el bobinado
de corrección 3 y las bobinas de medida A, B, C, D es tal que el
componente del flujo coaxial con la respectiva bobina de medida,
debido a la bobina de campo, se cancela en la proximidad de la
respectiva bobina de medida. Por simplicidad y para una mejor
comprensión, el diagrama de la figura 7 muestra solo un bobinado de
corrección 3 y una bobina de medida, por ejemplo la bobina de medida
A. Sin embargo realmente, y para el caso de cuatro bobinas de
medida, habrá cuatro bobinados de corrección en serie, uno acoplado
a cada bobina de medida asociada, como se describe en él diagrama
esquemático de circuito eléctrico de la figura 9. El primero de un
par de bobinados de corrección 3 en acoplamiento inductivo, desde
cada una de las cuatro disposiciones de bobina de medida A, B, C y
D respectivamente, y una de las dos bobinas de campo F_{1} o
F_{2}, respectivamente, son conectados en serie. La segunda parte
del bobinado de corrección 3 en acoplamiento inductivo, desde cada
una de las cuatro bobinas de medida, y la otra respectiva bobina del
campo F_{2} o F_{1}, son también conectados en serie. Para cada
uno de los brazos conectados en serie, se fija la fase de los
bobinados de corrección 3 de modo que la suma de los flujos desde el
bobinado de corrección 3 y la bobina de campo asociada, se cancelan
aproximadamente en la proximidad de la bobina de medida. Puesto que
no hay flujo neto coaxial con las bobinas de medida, no se induce
tensión. Cuando hay un objeto perturbador 1, por ejemplo una rebar,
localizado en la proximidad de los bobinados de campo, se altera los
acoplamientos 12 y 13 (figura 7) entre las bobinas de campo
F_{1}, F_{2} en la respectiva bobina de medida, lo que tiene
como resultado la existencia de un componente neto de flujo coaxial
con la respectiva bobina de medida. Puesto que hay un flujo neto
coaxial con cada una de las bobinas de medida, se induce de una
respectiva tensión. De forma similar, tiene lugar una subsiguiente
excitación de la segunda bobina de campo F_{2}, inferior,
mediante una
corriente.
corriente.
En la práctica, es difícil conseguir el ajuste y
las tolerancias de componentes, necesarios para llegar a un cero
magnético en cada una de las bobinas de medida, sin algún ajuste
individual y preciso. Por lo tanto, en la realización de la figura
6 y la disposición del circuito de la figura 9, así como en la
disposición magnética de la figura 7, puede proporcionarse un
ajuste más mediante añadir un bobinado de compensación 2 extra, en
cada una de las bobinas de medida A, B, C y D respectivamente. Se
pasa una pequeña fracción ajustable de la corriente de la bobina de
campo, en cada uno de los bobinados de compensación 2, y se controla
su magnitud mediante un microcontrolador 40 (figura 8). Mediante
cambiar la magnitud de la corriente de compensación por medio del
microcontrolador 40, la proporción del flujo procedente de la
respectiva bobina de campo y la suma de los flujos procedentes de
los bobinados de corrección 3 y los bobinados de compensación 2, se
cancelan en la proximidad de cada una de estas bobinas de
medi-
da.
da.
Los diagramas de circuito de las figuras 8 y 9
muestran los componentes principales de un puente excitador 41 de
bobina de campo, y el amplificador de medida 42 seguido por un
conversor A/D multiplexado 30, como una fuente de entrada de señal
para el microcontrolador 40. En los dibujos de las figuras 8 y 9 no
se muestra una pantalla, ni botones del usuario.
En el circuito de la figura 8, las dos bobinas
de campo F_{1}, F_{2} en conexión eléctrica en serie con el
bobinado, o bobinados, 2 de corrección asociados, son excitadas
mediante un puente de conmutación 4-FET. Puesto que
en un intervalo de tiempo se excita solo una de las bobinas de
campo, el puente de conmutación puede compartir componentes comunes
para ahorrar costes. En la figura 8 el brazo central del puente 41
es común a ambas bobinas de campo F_{1}, F_{2}, y siempre es
excitado mediante el microcontrolador 40. Para generar una
corriente en las bobinas de campo F_{1} o F_{2}, los brazos
derecho o izquierdo del puente son excitados por el
microcontrolador 40.
Como se ha mostrado en la figura 9, para cada
una de las cuatro bobinas de medida A, B, C, D hay un amplificador
de medida 42, que tiene una ganancia de aproximadamente 50. Las
salidas de los amplificadores de medida 42 son suministradas al
convertidor A/D 30 de varios puertos de entrada, que está
multiplexado para leer en secuencia temporal las salidas de los
cuatro amplificadores de medida 42.
La profundidad de un objeto perturbador 1, a
saber una rebar, puede determinarse mediante el uso de una base de
conocimientos previamente memorizada. La base de conocimientos es el
resultado de medir muchas rebars de diferentes diámetros, en
profundidades de cobertura por ejemplo entre 10 mm y 100 mm. Para
determinar la cobertura o profundidad de una rebar, se lleva a cabo
las siguientes etapas de proceso:
- S1
- Medir la intensidad de señal desde cada par de bobinas de medida, cuando se excita la bobina de campo inferior F_{2} (segunda),
- S2
- Medir la intensidad de señal desde cada bobina de medida, cuando se excita la bobina de campo superior F_{1} (primera);
- S3
- Utilizar estos dos resultados como un índice, para acceder a la lectura de profundidad a partir de un conjunto de base de conocimientos, memorizado previamente; y
- S4
- Mostrar el resultado recibido desde el conjunto.
La figura 10 muestra una vista global, para la
disposición e implementación de una cabeza de medida inductiva
acorde con la invención, con la ventaja significativa de que puede
ser localizado un objeto oculto 1 en un plano horizontal, pero
también con respecto a su profundidad aproximada dentro de cierto
rango de cobertura. Como se muestra en la figura 10, el
microcontrolador 40 recibe los valores medidos por las bobinas de
medida, a través del convertidor A/D 30 multiplexado. Durante una
etapa de calibración previa a la medida, se ajusta las corrientes
de compensación controladas digitalmente, para los bobinados de
compensación 2, al objeto de optimizar el acoplamiento del
bobinado, o bobinados, de corrección 3. El microcontrolador 40
también inicia y controla la electrónica de excitación de la
bobinas de campo, como por ejemplo la que se muestra en la figura
8. Por claridad, en la figura 10 se muestra solo un par de bobinas
de medida A, B gemelas.
Claims (5)
1. Cabeza de medida inductiva para detectar un
objeto 1 ferroso o no-ferroso eléctricamente
conductor, alojado en un medio circundante, que comprende una
bobina de campo (F_{1}) que tiene una relación pequeña, de
longitud axial frente a diámetro, y un par de bobinas de medida (A,
B) en disposición coaxial, estando el eje común de estas en
orientación ortogonal al eje de la mencionada bobina de campo
(F_{1}), estando las mencionadas bobinas de medida (A, B)
posicionadas a igual distancia desde el centro de la mencionada
bobina de campo (F_{1}), y dentro de la misma dirección del flujo
magnético que emana desde la mencionada bobina de campo (F_{1})
cuando es excitada por una corriente eléctrica, caracterizada
porque se proporciona un par de bobinas de campo gemelas (F_{1},
F_{2}) en disposición coaxial, a una distancia común, y dos pares
de bobinas de medida gemelas (A, B) y (C, D) en disposición coaxial
que tienen, cada una, un diámetro pequeño en comparación con el
diámetro de las mencionadas bobinas de campo, y una inductancia
mayor que la de las mencionadas bobinas de campo, están provistas
con ejes en disposición ortogonal, y posicionados en un plano
central paralelo a los planos de bobinado de las mencionadas dos
bobinas de campo, y aproximadamente a la mitad de distancia entre
estos.
2. La cabeza de medida de la reivindicación 1,
en la que se añade un par de bobinas de corrección (3) gemelas en
acoplamiento inductivo, sobre al menos una de las mencionadas
bobinas de medida, disponiéndose un bobinado de corrección de cada
uno de los componentes de mencionado par gemelo, en conexión
eléctrica en serie con una, asociada, de las mencionadas bobinas de
campo de forma que, en un estado de calibración de la cabeza de
medida, el campo magnético generado por los mencionados bobinados de
corrección se cancela esencialmente con el generado por las bobinas
de campo en la proximidad de las bobinas de medida.
3. La cabeza de medida de la reivindicación 1 o
la reivindicación 2, en la que se proporciona un circuito excitador
para excitar en secuencia temporal la mencionada bobina de
campo.
4. La cabeza de medida de la reivindicación 3,
en la que el mencionado circuito de excitación comprende un puente
de conmutación (41), un brazo de este consistiendo en una conexión
en serie de las mencionadas dos bobinas de campo y los respectivos
bobinados de corrección (3), estando el punto de acoplamiento común
de los mencionados bobinados de corrección, conectado al punto de
acoplamiento de los dos conmutadores conectados en serie, que
forman el otro brazo del mencionado puente de conmutación.
5. La cabeza de medida de la reivindicación 2,
en la que se proporciona un bobinado de compensación (2) sobre cada
una de las mencionadas bobinas de medida (A, B, C, D), al que se
suministra una pequeña fracción ajustable de la corriente de la
bobina de campo, bajo el control de un microcontrolador (40), para
cambiar la magnitud de las respectivas corrientes de compensación
de forma que la proporción del flujo magnético procedente de la
bobina de campo excitada respectivamente, y la suma de los flujos
procedentes de los bobinados de corrección (3) y los bobinados de
compensación (2), se cancelen en la proximidad de cada una de las
bobinas de medida.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99308054A EP1092989B1 (en) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | Inductive sensor head for metal detectors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2286872T3 true ES2286872T3 (es) | 2007-12-01 |
Family
ID=8241670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99308054T Expired - Lifetime ES2286872T3 (es) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | Cabeza de medida inductiva, para detectores de metales. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6437573B1 (es) |
| EP (1) | EP1092989B1 (es) |
| JP (1) | JP4546633B2 (es) |
| AT (1) | ATE364187T1 (es) |
| CA (1) | CA2321949C (es) |
| DE (1) | DE69936262T2 (es) |
| ES (1) | ES2286872T3 (es) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1298457B1 (en) * | 2001-09-26 | 2007-10-10 | HILTI Aktiengesellschaft | Inductive sensor arrangement and method for detecting of ferrous metal objects |
| JP3572460B2 (ja) * | 2002-01-17 | 2004-10-06 | マークテック株式会社 | 渦流探傷用プローブ |
| US7332901B2 (en) * | 2005-04-15 | 2008-02-19 | Seektech, Inc. | Locator with apparent depth indication |
| US7559759B2 (en) * | 2004-07-20 | 2009-07-14 | Irwin Research And Development, Inc. | Trim press having an article ejector, article ejecting device with linear drive mechanism, and method |
| US7701204B2 (en) * | 2004-09-15 | 2010-04-20 | Allan Westersten | Metal detector with reliable identification of ferrous and non-ferrous metals in soils with varying mineral content |
| WO2006036752A2 (en) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Quasar Federal Systems, Inc. | Passive magnetic detection system for security screening |
| DE102004047190A1 (de) | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Detektor zur Ortung metallischer Objekte |
| DE102004047188B4 (de) | 2004-09-29 | 2022-10-27 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Ortung metallischer Objekte |
| DE102004047189A1 (de) | 2004-09-29 | 2006-04-06 | Robert Bosch Gmbh | Sensor zur Ortung metallischer Objekte sowie Verfahren zur Auswertung von Messsignalen eines solchen Sensors |
| GB2423366B (en) * | 2005-02-16 | 2010-02-24 | Cintex Ltd | Metal detector |
| DE102005019239A1 (de) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Hilti Ag | Detektor für eingebettete längliche Objekte |
| DE102005061868A1 (de) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Bestimmung eines Gegenstands, insbesondere Ortungsgerät und Materialerkennungsgerät |
| US7622916B2 (en) * | 2006-12-20 | 2009-11-24 | Schlumberger Technology Corporation | Detector |
| US7999550B2 (en) * | 2007-09-28 | 2011-08-16 | The Regents Of The University Of California | Multi-sensor system for the detection and characterization of unexploded ordnance |
| DE102009010943A1 (de) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Hilti Aktiengesellschaft | Betriebsverfahren und Spulenanordnung für einen magnetischen Sensor zur Detektion metallischer Objekte in einem Untergrund |
| DE102009021804A1 (de) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Gerd Reime | Metalldetektor |
| CN101881838A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-11-10 | 尹武良 | 一种基于电磁传感器的食品内危险物品的测量装置与方法 |
| CN103180760B (zh) | 2010-10-07 | 2016-10-26 | 梅特勒-托利多安全线有限公司 | 用于操作金属探测系统的方法以及金属探测系统 |
| EP2439560B1 (en) | 2010-10-07 | 2013-05-29 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for monitoring the operation of a metal detection system and metal detection system |
| EP2439559B1 (en) | 2010-10-07 | 2013-05-29 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for operating of a metal detection system and metal detection system |
| DE102011107771B4 (de) * | 2011-04-15 | 2013-10-17 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Dickenmessung eines Messobjekts |
| GB2481482B (en) * | 2011-04-27 | 2012-06-20 | Univ Manchester | Improvements in sensors |
| US9018935B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-04-28 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for operating a metal detection apparatus and apparatus |
| US9172225B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-10-27 | Labor Saving Systems, Ltd. | Induction-based reference point locator |
| US8970219B2 (en) * | 2012-05-17 | 2015-03-03 | Louis Marlo Nel | Search coil assembly and system for metal detection |
| US10573453B2 (en) * | 2014-06-19 | 2020-02-25 | Texas Instruments Incorporated | Position sensing using coil sensor |
| EP3002614B1 (en) * | 2014-10-03 | 2021-02-24 | Cable Detection Limited | Buried service detection |
| CN105182448B (zh) * | 2015-07-29 | 2018-04-24 | 金华马卡科技有限公司 | 一种用于定位物体的装置以及通过该装置进行物体定位的方法 |
| CN106908845B (zh) * | 2017-01-09 | 2019-04-19 | 重庆璀陆探测技术有限公司 | 电磁法勘查的一次场弱耦合接收装置及方法 |
| CN106710855B (zh) * | 2017-02-09 | 2024-06-04 | 东莞市华盾电子科技有限公司 | 通过式探测器的线圈结构及通过式探测器 |
| CN106710856B (zh) * | 2017-02-10 | 2024-06-07 | 东莞市华盾电子科技有限公司 | 通过式探测器的线圈结构及通过式探测器 |
| CN108614032B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-06-21 | 江苏大学 | 一种基于改进神经网络的混凝土内部钢筋无损检测系统及控制方法 |
| DE102020128013B4 (de) | 2020-10-23 | 2024-05-29 | Balluff Gmbh | Spulenanordnung für eine Sensorvorrichtung zum Ermitteln einer Position eines Objekts entlang einer sensitiven Achse der Sensorvorrichtung |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2807777A (en) * | 1945-05-24 | 1957-09-24 | Doll Henri-Georges | Coil assembly for geophysical prospecting |
| US2680226A (en) * | 1946-01-09 | 1954-06-01 | Era Patents Ltd | Location of conducting and/or magnetic bodies |
| US2489920A (en) * | 1946-07-03 | 1949-11-29 | Gen Electric | Metal detector |
| US2546771A (en) * | 1949-10-20 | 1951-03-27 | Gen Electric | Metal detector |
| US3742341A (en) * | 1971-08-16 | 1973-06-26 | Entex Ind Inc | Inductively coupled metal detector arrangement |
| US3875502A (en) * | 1973-05-24 | 1975-04-01 | Foerster Inst Dr Friedrich | Coil arrangement and circuit for eddy current testing |
| DE2509927C3 (de) * | 1975-03-07 | 1980-08-14 | Institut Dr. Friedrich Foerster Pruefgeraetebau, 7410 Reutlingen | Wirbelstromprüf spulenanordnung |
| JPS5420759A (en) * | 1977-07-15 | 1979-02-16 | Shimadzu Corp | Metal detector |
| FR2418469A1 (fr) * | 1978-02-24 | 1979-09-21 | Cogema | Sonde de mesure de la susceptibilite magnetique utilisant un enroulement de compensation |
| US4293816A (en) * | 1979-07-09 | 1981-10-06 | White's Electronics, Inc. | Balanced search loop for metal detector |
| EP0222028B1 (de) * | 1985-11-02 | 1988-12-28 | Vallon GmbH | Metalldetektor zur Erkennung von metallischen Gegenständen |
| IT1200312B (it) * | 1986-11-06 | 1989-01-12 | Ansaldo Spa | Dispositivo per la localizzazione di tondini annegati in cementi armati con alte densita di armatura |
| DE3705308A1 (de) * | 1987-02-19 | 1988-09-01 | Foerster Inst Dr Friedrich | Induktives suchgeraet |
| JPH03233392A (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 金属物探知用電磁誘導センサ |
| JPH0634765A (ja) * | 1992-07-15 | 1994-02-10 | Fuji Electric Co Ltd | 磁気マーカ読取識別装置の励磁コイル |
| US5689184A (en) * | 1995-11-13 | 1997-11-18 | Eastman Kodak Company | Large scale metallic object detector |
| US5726628A (en) * | 1996-05-06 | 1998-03-10 | Gd Electronics, Inc. | Metal detector system |
-
1999
- 1999-10-13 DE DE69936262T patent/DE69936262T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-13 ES ES99308054T patent/ES2286872T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-13 AT AT99308054T patent/ATE364187T1/de active
- 1999-10-13 EP EP99308054A patent/EP1092989B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-10-02 CA CA2321949A patent/CA2321949C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-04 US US09/680,409 patent/US6437573B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-12 JP JP2000311795A patent/JP4546633B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2321949C (en) | 2011-02-22 |
| JP2001159685A (ja) | 2001-06-12 |
| EP1092989A1 (en) | 2001-04-18 |
| JP4546633B2 (ja) | 2010-09-15 |
| CA2321949A1 (en) | 2001-04-13 |
| DE69936262T2 (de) | 2008-02-07 |
| DE69936262D1 (de) | 2007-07-19 |
| US6437573B1 (en) | 2002-08-20 |
| EP1092989B1 (en) | 2007-06-06 |
| ATE364187T1 (de) | 2007-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2286872T3 (es) | Cabeza de medida inductiva, para detectores de metales. | |
| KR100450012B1 (ko) | 전류 센서 | |
| CA2137577C (en) | Microdevice for measuring the electromagnetic characteristics of a medium and use of said microdevice | |
| JPH08273952A (ja) | 平面電流検出器 | |
| ATE322670T1 (de) | Messung von spannungen in einem ferromagnetischen material | |
| CN107152938A (zh) | 用于确定磁体相对于传感器行的位置的方法 | |
| US8922193B2 (en) | Current meter | |
| CN101395681B (zh) | 具有线性磁通密度的磁体 | |
| EP0366221A2 (en) | Buried metal detector | |
| US5541503A (en) | Alternating current sensor based on concentric-pipe geometry and having a transformer for providing separate self-powering | |
| US10712468B2 (en) | Device and method for detecting an article | |
| JPH06180242A (ja) | センサつき面積式流量計および流量計測方法 | |
| CN103688146B (zh) | 用于校准和测量铁轨的至少一部分中的机械应力的系统 | |
| JP2008232894A (ja) | ヘルムホルツ・コイルを用いた変位センサ | |
| RU2331765C1 (ru) | Индукционный зонд для определения дефектов обсадной колонны и насосно-компрессорных труб | |
| CN116224448A (zh) | 一种电磁感应探测方法及系统 | |
| JP5076970B2 (ja) | 課電式電路事故探査装置及び事故探査方法 | |
| SU1454959A1 (ru) | Зонд индукционного каротажа | |
| SU1392346A1 (ru) | Накладной вихретоковый преобразователь | |
| SU545940A1 (ru) | Датчик напр женности магнитного пол | |
| JPS5822712B2 (ja) | 電磁式地下埋設金属管路測定器 | |
| JPH02181605A (ja) | 傾斜検出装置 | |
| JPS61292085A (ja) | 磁界検出装置 | |
| PL195639B1 (pl) | Pomiarowy przetwornik do nieniszczących badań metali | |
| PL207918B1 (pl) | Uniwersalny przetwornik do nieniszczących badań metali |