FI81920B - Foerfarande foer att detektera en indikeringsanordning, jaemte anordning. - Google Patents

Description

1 81920

Menetelmä ja laite osoituslaitteen ilmaisemiseksi

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää osoituslaitteen ilmaisemiseksi rajoitetussa tutkimusvyöhykkeessä sekä laitetta menetelmän suorittamiseksi.

Käyttöalueeksi on ensikädessä ajateltu tavaroiden valvomista kaupoissa, etenkin jokapäivän tavaroiden kaupoissa. Keksintöä voidaan kuitenkin käyttää myöskin muunlaiseen ilmaisemiseen, esim. henkilöiden ilmaisemiseen.

SE-patentissa (patenttihakemus 8 400 826-7) selostetaan järjestelmää esimerkiksi korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevan kapean ja ohuen, mutta suhteellisen pitkän liuskan muodossa olevien osoituslaitteiden läsnäolon ilmaisemiseksi, jollaista materiaalia markkinoidaan nimellä permalloy. Tällaisten liuskojen läsnäolon ilmaiseminen tapahtuu käämien avulla, jotka lähettävät ja vastaanottavat magneettikenttiä, sekä laitteilla vastaanotettujen signaalien ilmaisemiseksi.

Jos tällaiseen liuskaan kohdistetaan suhteellisen heikko ulkoinen magneettikenttä sen pituussuunnassa, se saa magneet-"! tisen vuontiheyden, joka voi olla suuruusluokkaa 20 000 ker- taa suurempi kuin ulkoinen magneettikenttä. Tällaisten liuskojen läsnäolo ilmaistaan ilmaisinlaitteella, jossa ilmaistaan vastaanottokäämiin indusoidun jännitteen vaihtelut.

Mainitun patentin mukaisesti saatetaan kaksi käämiä lähettämään magneettinen vaihtokenttä, jossa ensimmäinen käämeistä : : lähettää vaihtokentän taajuudella (f ), joka poikkeaa toi sen käämin lähettämän kentän taajuudesta (f ). Osoituslait-: : 2 teen johdosta tapahtuvan keskinäisen modulaation vuoksi esiintyvät ero- ja summataajuudet n x f + m x f , jossa *:· n ja m ovat positiivisia tai negatiivisia kokonaislukuja, 2 81 920 vastaanotetaan yhdellä tai useammalla käämillä, jonka jälkeen näin vastaanotettu signaali saatetaan alttiiksi signaalikä-sittelylle ilmaisinlaitteessa sen määräämiseksi, esiintyykö keskinäismodulaatiota vai ei, ts. esiintyykö valvontavyöhykkeessä osoituslaitetta vai ei. Mainitun keskinäismodulaation aiheuttavat osoituslaitteen epälineaariset magneettiset ominaisuudet.

On kuitenkin niin, että myöskin normaalisti havaintovyöhyk-keessä esiintyvät rautaesineet, kuten ostosvaunut, säilöntä-purkit jne. aiheuttavat keskinäismodulaatiota. Edelleen saattavat muiden magneettikenttien ja rautaesineiden aiheuttamat häiriöt aikaansaada sen, että signaaleja ilmaistaessa nämä tulkitaan niin kuin olisi havaittu osoituslaite.

Esimerkiksi voi säiliöpurkki, joka on lähellä korkeataajuisen signaalin lähettävä käämi, keskeismodulaation johdosta aiheuttaa vastaanottosignaalin, jonka ominaisuudet vastaavat korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevan liuskan signaalia, joka liuska on kaukana mainitusta käämistä.

Tämän johdosta edellytetään esimerkiksi että eri astetta olevia keskeismodulaatiotuotteita ilmaistaan sen havaitsemiseksi, tuleeko vastaanotettu signaali liuskan muodossa olevasta osoituslaitteesta vai muusta tutkimusvyöhykkeessä olevasta esineestä.

Se, että tällaiset valvontajärjestelmät eivät aiheuta hälytystä muista esineistä johtuen kuin erityisistä osoituslait-teista, on erittäin olennainen toivomus.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta, jossa lähetetään magneettikenttä, joka aiheuttaa sellaisen vastaan-otetun signaalin, jota on helppo analysoida osoituslaitteen erottamiseksi muusta tutkimusvyöhykkeessä esiintyvästä esineestä.

Il 3 81 920

Esillä oleva keksintö tarjoaa näin menetelmän ja laitteen, jossa väärähälytyksen todennäköisyys on pääasiassa eliminoitu mitä tulee esineisiin, jotka saattavat normaalisti esiintyä tutkimusvyöhykkeessä.

Näin ollen esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään osoi-tuslaitteen läsnäolon ilmaisemiseksi rajoitetussa tutkimus-vyöhykkessä, joka menetelmä käsittää korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevan osoituslaitteen ilmaisemisen siten, että lähetetään ja vastaanotetaan magneettikenttä, jossa kaksi käämiä saatetaan lähettämään korkeataajuinen magneettinen vaihtokenttä, jossa ensimmäinen käämi lähettää vaihtokentän taajuudella (f ), joka poikkeaa toisen käämin lähettämän kentän taajuudesta (f ), ja jossa ainakin yksi osoituslait- 2 teen aikaansaaman keskinäismodulaation kautta esiintyvä ero-ja/tai summataajuus n x + m x f^, jossa n ja m ovat positiivisia tai negatiivisia kokonaislukuja, saatetaan vastaanotettavaksi yhdellä tai useammalla käämillä, ja keksinnölle on tunnusomaista, että mainittuun vyöhykkeeseen lähete-·.; tään kolmas matalataajuinen magneettinen vaihtokenttä, jonka taajuus (f ) olennaisesti alittaa mainitut taajuudet (f , 3 1 f ), jolle matalataajuiselle kentälle annetaan kentän voi-2 . makkuus, joka on riittävän korkea jotta se riippumatta f - ja f -taajuisista kentistä saattaisi osoituslaitteen kyl-. ; 2 lästystilaan matalataajuisen kentän taajuudella, jolloin osoituslaitteesta jälleen lähetetty kenttä ilmaistaan matalataa juisen kentän taajuudella jaksollisesti esiintyvänä taajuuksien f ja f keskinäismodulaationa ilmaisinlait-12 teella.

Keksintö kohdistuu myöskin laitteeseen osoituslaitteen ilmaisemiseksi rajoitetussa tutkimusvyöhykkeessä, joka laite kä-;· sittää käämit sekä niihin kuuluvat syöttövälineet magneettis ten vaihtokenttien lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi siten j- sopivimmin korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevan osoituslaitteen ilmaisemiseksi, jossa on kaksi käämiä, jossa 4 81920 ensimmäinen käämi on sovitettu lähettämään korkeataajuinen vaihtokenttä taajuudella (f^), Da toinen käämi on sovitettu lähettämään korkeataajuinen vaihtokenttä taajuudella (f ), 2 joka poikkeaa ensinmainitusta taajuudesta, ja jossa on ilmai-sinlaite, joka käsittää vastaanottokäämin ja joka on sovitettu ilmaisemaan ainakin yhden ero- tai summataajuuden n x f + m x f läsnäoloa, jossa n ja m ovat positiivisia ja nega-2 tiivisia kokonaislukuja, jotka muodostetaan keskeismodulaa-tion kautta mainitulla osoituslaitteella, ja jolle laitteelle on tunnusomaista, että syöttövälineet käsittävät elimet kolmannen matalataajuisen vaihtokentän lähettämiseksi, jonka taajuus (f ) olennaisesti alittaa mainitut taajuudet (f , 3 1 f ), ja jotka elimet ovat sovitetut lähettämään mainittu 2 matalataajuuden kenttä kentän voimakkuudella, joka on riittävän korkea jotta se f -ja f^-taajuisista kentistä riippumatta saattaisi osoituslaitteen kyllästystilaan tahdissa matalataa juisen kentän taajuuden (f ) kanssa, ja että ilmai- 3 sinlaite on sovitettu vastaanottokäämillä vastaanottamaan sekä tällöin ilmaisemaan osoituslaitteen jälleen lähettämä kenttä, joka käsittää jaksollisesti matalataajuisen kentän ·.: taajuudella (f ) esiintyvän taajuuksien f ja kes- i keismodulaation, sekä tällaisen jaksollisen keskinäismodulaa- tion esiintyessä antamaan signaali hälytyslaitteelle.

" Eräs ongelma, joka ratkaistaan edellä mainitulla patentilla on se, että tutkimusvyöhyke voidaan selvästi rajoittaa sen geometrisen ulottuvuuden suhteen, mikä on olennaista jotta hälytystä ei annettaisi osoituslaitteen tai muun kyseessä olevan tutkimusvyöhykkeen ulkopuolella olevan esineen johdosta, joka tutkimusvyöhyke esimerkiksi voi muodostua kahden : vierekkäisen kassan välisestä käytävästä. Tämä rajoitus ta- : : pahtuu siten, että tutkimusvyöhykkeen kummallakin puolella on käämi, jolloin kumpikin käämi lähettää toisen käämin taajuu-;; desta poikkeavan magneettikentän.

5 81920

Mikäli näitä kahta ulkoista kenttää synnytetään kumpikin omalla käämillä, jotka on sijoitettu tutkimusvyöhykkeen vastakkaisille puolille, on kentän voimakkuuksien tulo arvoltaan suuri käämien keskellä sekä pienenee jyrkästi käämien ulkopuolella. Osoituslaitteen synnyttämien keskinäismodulaatio-tuotteiden voimakkuus on karkeasti ottaen mittana molempien ulkoisten vaihtokenttien kentän voimakkuuksien tulolle. Tämä tarkoittaa sitä, että mainittu henkilötila voi muodostaa tutkimusvyöhykkeen, jossa yksi käämi on sijoitettu henkilötilan kummallekin puolelle. Tällöin saadaan siis suhteellisen suuri kentän voimakkuuksien tulo tutkimusvyöhykkeessä, kun taas mainittu tulo on alhainen tutkimusvyöhykkeen ulkopuolella.

Esimerkiksi pikamyymäläkassassa, jossa henkilökäytävän leveys voi olla 70 cm, sellaiset tavarat, jotka kulkevat kassa-tiskin kuljetusnauhalla sekä ovat varustetut liuskalla, eivät saa aiheuttaa tällaisen liuskan ilmaisemista. Kun tutkimus-vyöhykkeen kummallekin puolelle sijoitetaan käämi, tällaisen kuljetusnauhalla esiintyvän liuskan ilmaiseminen tulee estetyksi .

Tätä edullista järjestelyä käytetään myöskin esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa.

‘I Seuraavassa selostetaan keksintöä lähemmin viitaten oheisessa piirustuksessa esitettyyn keksinnön suoritusesimerkkiin, jolloin kuvio 1 kaaviomaisesti esittää keksinnön mukaista laitetta kuvio 2 esittää vastaanotetun signaalin periaatteellista muotoa kaistanpäästösuodatuksen jälkeen jännite-aikakäyränä kuvio 3 esittää vastaanotetun signaalin periaatteellista muo-toa kaistanpäästösuodatuksen, ampitudi-ilmaisun sekä alai-päästösuodatuksen jälkeen jännite-aikakäyränä, jolloin vas-:·’ taanotettu signaali johtuu toisaalta osoituslaitteen vaiku tuksesta toisaalta muun ferromagneettisen aineen, kuten pel-•|* tipurkin vaikutuksesta 6 81920 kuvio 4 esittää vastaanotetun signaalin periaatteellista muotoa edellä kuvion 3 yhteydessä selostetun käsittelyn jälkeen jännite-aikakäyränä, jolloin signaali kuitenkin vain johtuu osoituslaitteesta kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen ilmaisinlaitteen vaihtoehtoista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 esitetään keksinnön suoritusesimerkkiä. Kuvion 1 mukainen laite käsittää käämin 1,2 sähkömagneettisen vaihto-kentän lähettämiseksi tutkimusvyöhykkeen 3 kummaltakin puolelta. Toiseen näistä käämeistä 1 syötetään vaihtovirtaa taajuudella f syöttölaitteesta, joka käsittää ensimmäisen oskillaattorin 4 ja summavahvistimen 5. Toiseen käämiin 2 syötetään vaihtovirtaa taajuudella f syöttölaitteeseen 2 kuuluvasta toisesta oskillaattorista 6 ja summavahvistimesta 7. Tämän lisäksi syöttölaite käsittää kolmannen oskillaattorin 8, joka on sovitettu synnyttämään vaihtojännite taajuudella f^. Kolmas oskillaattori on liitetty molempiin mainittuihin summavahvistimiin 5,7, jotka on sovitettu lähettämään vaihtovirta, joka muodostuu taajuudelle f kerrostetusta taajuu- 3 desta f , käämiin 1, sekä lähettämään vaihtovirta, joka 1 muodostuu taajuudelle f kerrostetusta taajuudesta f , «32 käämiin 2.

Kun käytetään korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevaa liuskaa, joka lisäksi on pitkä suhteessa sen poikittaispinta-i alaan, tarvitaan vain suhteellisen heikkoa kentän voimakkuut ta. Käämien halkaisijat voivat vaihdella suhteellisen laajoissa rajoissa mutta niiden on oltava samaa suuruusluokkaa kuin käämien välinen etäisyys, ts. tavalliselle pikamyymälä-kassalle noin 70 cm.

Molemmat käämit 1,2 on tällöin sijoitettava niin, että kää-mien lähettämät vaihtokentät ovat pääasiallisesti yhdensuuntaisia tutkimusvyöhykkeen 3 jokaisessa pisteessä.

il 7 81920

Eräs ongelma, joka esiintyy sentapaisessa valvonnassa, johon esillä oleva keksintö liittyy, on se, että järjestelmä ei tunne liuskoja, jotka ovat orientoituja kohtisuoraan kenttä-viivoja vastaan. Jotta saataisiin 100 % ilmaisu, voidaan järjestää kolme käämiparia siten, että kyseisten käämiparien synnyttämät kentät ovat pääasiassa kohtisuoria toisiaan vastaan. Tällöin voidaan aktivoida yhtä käämiparia kerrallaan. Jos käämiparien välinen vaihto tapahtuu riittävän nopeasti, tulee tutkimusvyöhykkeen läpi viety liuska ilmaistuksi riippumatta sen orientoitumisesta.

Kuviossa 1 esitetään artikkelia 30, joka on varustettu osoi-tuslaitteella 31, joka on korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta oleva liuska.

Jotta toisaalta aikaansaataisiin riittävän suuri energiasisältö vastaanottokäämin 9 vastaanottamassa signaalissa, joka lähtee liuskasta jälleen lähetetystä magneettikentästä, on taajuuksien f ja f oltava suhteellisen korkeat. Jotta 1 2 toisaalta tutkimusvyöhykeessä oleva esineet eivät varjostaisi magneettikenttiä, on valittava alhaiset taajuudet f ja :*·: f^. Korkeampien taajuuksien ja pitää tämän vuoksi olla alle noin 5 kHz ja yli noin 1 kHz.

Esillä olevassa keksinnössä käytetään, kuten edellä mainittiin sitä tekniikkaa, jota selostetaan edellä mainitussa SE-patentissa, ts. käytetään liuskan epälineaarisia ominaisuuksia summa- ja erosignaalien synnyttämiseksi taajuuksista f ja f .

2

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan analysoidaan ainakin ensimmäistä astetta olevaa erosignaalia ja summasignaalia.

V Nämä ovat silloin sopivimmin samaa suuruusluokkaa.

8 81920 Tämän vuoksi voivat taajuudet ja f sopivimmin olla sellaiset, että f on 1,5 kHz ja f on 2,5 kHz, jolloin 1 2 summataajuus on 4 kHz ja erotaajuus on 1 kHz.

Mikäli vain lähetetään taajuudet f ja f sekä saatetaan 1 2 nämä muodostamaan keskeismodulaatiotuotteita, joita ilmaistaan, ei ole, kuten edellä mainittiin, mitään mahdollisuutta suoraan päätellä onko keskeismodulaatiotuotteen aiheuttanut liuska vai ferromagneettinen esine, kuten peltipurkki, jolla on paljon suurempi massa ja loivasti kaartuva magnetointi-käyrä. Tällöin on välttämätöntä verrata eri astetta olevia keskeismodulaatiotuotteita liuskan erottamiseksi peltipurkista. Tämä vaatii suhteellisen monimutkaista ja suhteellisen kallista signaalin käsittelylaitteistoa.

Kyseistä tyyppiä olevassa tavaranvalvontajärjestelmässä on sopiva kentän voimakkuus suuruusluokkaa 1 Gauss. Tätä suuruusluokkaa olevat kentät eivät ole riittäviä peltipurkin tai muiden tutkimusvyöhykkeissa normaalisti esiintyvien esineiden, kuten tavaravaunujen, silmälasisankojen ja muiden henkilökohtaisten esineiden kyllästämiseksi. Sen sijaan tätä voimakkuutta olevat kentät ovat täysin riittäviä mainittua tyyppiä ole-van liuskan saattamiseksi kyllästystilaan.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan liuska erottaa peltipurkista olennaisesti yksinkertaisemmalla ja varmemmalla tavalla kuin ainoastaan kahta taajuutta käyttämällä. Esillä olevan keksinnön mukaan synnytetään, kuten mainittiin, kolmas magneettinen vaihtokenttä, joka vaihtelee taajuudella, joka olennaisesti alittaa mainitut korkeammat : taajuudet f ja f . Tämän matalataajuisen kentän taajuus 12 on alle noin 100 Hz, sopivimmin noin 25 Hz. Sopiva taajuus on *·” esimerkiksi 20 Hz. Tällä kentällä on kentän voimakkuus, joka .] on riittävä jotta se riippumatta taajuuksien f ja f 1 2 kentistä yhdessä staattisten kenttien, kuten maan magneetti-kentän kanssa pystyisi saattamaan liuskan kyllästystilaan mo- 9 81920 lemmissa suunnissa. Matalataajuinen kenttä valitaan sopivammin voimakkuudeltaan sellaiseksi, että se ylittää korkeataa-juisten kenttien yhteenlasketun voimakkuuden kertoimella 2-6, sopivimmin kertoimella 4.

Kun käytetään vain kahta taajuutta f ja f^, kuten edellä mainitussa patentissa, kääntyy taajuuksien f ja yhteenlaskettu kenttä liuskan magnetointikäyrässä olevan toimintapisteen ympäri. Tämä aiheuttaa jatkuvasti keskeismodu-laatiotuotteita.

Kun esillä olevan keksinnön mukaisesti matalataajuisen kentän avulla siirretään mainittu toimintapiste taajuudella f , 3 saadaan joukko keskeismodulaatiotuotteita kullakin taajuuden f puoli jaksolla. Liuska tulee näin ollen muodostamaan ja jälleen lähettämään keskeismodulaatiotuotteita niinä ajanjaksoina, jolloin liuska ei ole matalataajuisen kentän kyllästämä .

Ferromagneettinen esine, kuten peltipurkki, tosin synnyt- tää keskeismodulaatiotuotteita taajuuksien f ja f vä-• ; 12 v: Iissä, mutta näitä synnytetään jatkuvasti. Matalataajuisen kentän voimakkuus alittaa olennaisesti sen voimakkuuden, jota tarvitaan esim. peltipurkin kyllästämiseksi. Tämän johdosta on peltipurkin synnyttämästä keskeismodulaatiosta aiheutuvan vastaanotetun signaalin voimakkuus pääasiassa riippuvainen matalataajuisesta kentästä, koska tämä ainoastaan merkityk- settömästi siirtää toimintapistettä peltipurkin magnetointi- käyrällä.

: Mainitun patentin mukaisesti on lähetetyn magneettikentän so piva voimakkuus esim. enintään 5 Gauss, jotta varmistettaisiin että yhteenlaskettu kenttä kulkee osoituslaitteen magne-1.; tointikäyrän epälineaarisen osan kautta.

10 81 920

Kun esillä olevan keksinnön mukaisesti tutkimusvyöhykkeeseen lisäksi aiheutetaan 20 Hz:n kenttää, jonka alin voimakkuus on noin 1 Gauss, varmistetaan se, että mainittu toimintapiste kahdelle korkeataajuiselle kentälle kulkee osoituslaitteen magnetointikäyrän epälineaarisen osan läpi 40 kertaa sekunnissa. Tällöin on riittävä, että korkeataajuisen kentän voimakkuus on noin neljäsosa matalataajuisen kentän voimakkuudesta. Se, että matalataajuinen kenttä lähetetään kahdelta sivulta, johtaa siihen, että kenttää synnyttävät käämit voidaan toteuttaa halvemmalla kuin silloin kun matalataajuinen kenttä lähetetään vain tutkimusvyöhykkeen yhdeltä sivulta.

Liuskan erottamiseksi peltipurkista on näin ollen vain tarpeellista tutkia sitä vastaanotetun signaalin jaksottaista vaihtelua, joka aiheutuu matalataajuisen kentän vaikutuksesta liuskaan, ts. mainittuja pulsseja.

Keksinnön erään yksinkertaisemman suoritusmuodon mukaan on näin ollen riittävää amplitudi-ilmaisimen käsittävän ilmai- . : sinlaitteen avulla ilmaista vastaanotetun signaalin amplitu- dia yhdellä taajuudella, esim. f + f , ja tällöin 1 2 ilmaistussa signaalissa tutkia, esiintyykö pulsseja toisto-" taajuudella, joka vastaa kaksinkertaista taajuutta f^, vai ; ei.

Mainittu amplitudi-ilmaisu voidaan suorittaa amplitudi-ilmaisimella, joka voi olla toteutettu sinänsä tunnetulla tavalla .

"· Tämän vuoksi on esimerkiksi kuvion 1 mukaisessa laitteessa ilmaisinlaite, joka käsittää kaistanpäästösuodattimen 10 kää-meineen ja kondensaattoreineen ja joka edellä mainitussa esimerkissä päästää läpi taajuuksia 4 kHz ympärillä esimerkiksi kaistanleveydellä 500 Hz. Kaistanpäästösuodattimen 10 jälkeen on esimerkiksi diodista muodostuva amplitudi-ilmaisin 11. Amplitudi-ilmaisimen 11 jälkeen on alipäästösuodatin 12, joka

II

11 81920 esimerkiksi käsittää RC-piirin, jossa suodatetaan pois 4 kHz ja korkeampia taajuuskomponentteja. Esimerkiksi peltipurkin aiheuttamat keskeismodulaatiotuotteet synnyttävät amplitudi-ilmaisun ja alipäästösuodatuksen jälkeen pääasiassa tasajän-nitettä, sekä matalia taajuuksia, kuten 40 Hz, joilla on pieni amplitudi. Liuskan aiheuttamat keskeismodulaatiotuotteet esiintyvät pulsseina.

Kaistanpäästösuodattimen 10 jälkeen on purkista ja liuskasta aiheutuvalla signaalilla periaatteessa kuvion 2 esittämä muoto pulsseineen 25. Alipäästösuodattimen 12 jälkeen on purkista ja liuskasta aiheutuvalla signaalilla kuviossa 3 periaatteessa näytetty ulkomuoto pulsseineen 25. Kuviossa 4 esitetään sellaisen signaalin muotoa, joka aiheutuu pelkästään liuskasta, alipäästösuodattimen 12 jälkeen.

Siinä tapauksessa, että tutkimusvyöhykkeessä esiintyy sekä peltipurkki että liuska, esiintyy alipäästösuodatuksen jälkeen näin ollen signaali, jossa mainitut liuskasta aiheutuvat pulssit ovat sen tason yläpuolella, joka johtuu peltipurkista, ··;' ks. kuvio 3.

Kuten edellä mainittiin on näin ollen esillä olevan keksinnön mukaisesti sen yksinkertaisemmassa suoritusmuodossa riittävää tunnettua tyyppiä olevalla pulssi-ilmaisimella 13 ilmaista pulssien mahdollinen esiintyminen, jotta tällöin ilmaistaisiin liuskan mahdollinen esiintyminen tutkimusvyöhykkeessä. Sopivimmin havaitaan tällöin että pulsseja esiintyy 40 kertaa sekunnissa häiriöiden vaikutuksen eliminoimiseksi ilmaisutu-: lokseen. Siinä tapauksessa, että tällaisia pulsseja havaitaan, otaksutaan osoituslaitteen esiintyvän tutkimusvyöhykkeessä. Tällöin pulssi-ilmaisin 13 on sovitettu antamaan signaali ;; tarkoitusta varten sopivalle hälytyslaitteelle 24.

i2 81 920

Matalataajuus f valitaan riittävän matalaksi, jotta ne 3 pulssit, jotka voivat ohittaa kaistanpäästösuodattimen 10, olisivat lyhyitä verrattuna matalan taajuuden jakson aikaan.

Jos kaistanpäästösuodattimen kaistan leveys on 500 Hz, on tällöin sopiva taajuus f suunnilleen 20 Hz.

3

Matalataajuus f on toisaalta valittava riittävän korkeaksi, 3 jotta se kohtuullisessa ajassa pystyisi synnyttämään riittävän määrän pulsseja ilmaisua ja tulkintaa varten. Sopiva pulssimäärä ilmaisua ajatellen voi olla 4 kpl. Jos on olemassa kolme lähetin-vastaanotin-järjestelmää tutkimusvyöhykkeen tunnustelemiseksi kolmessa keskenään kohtisuorassa suunnassa, voidaan esim. vaihtaa eri lähetin- ja vastaanotinjärjestelmien välillä 5 kertaa sekunnissa. Tällöin on näin ollen taajuudelle f 20 Hz sopiva. Kuitenkin voidaan valita muita sopivia 3 taajuuksia taajuudelle f samoin kuin taajuuksille f ja 3 1 f kuin mitä on edellä ilmoitettu.

2

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan analysoidaan kuitenkin signaalia tarkemmin verrattuna siihen, että vain ilmaistai-- · siin pulssien esiintyminen. Tämän suoritusmuodon mukaan ana lysoidaan summataajuutta ja/tai erotaajuutta sekä vaiheasen-non suhteen alunperin lähetettyyn magneettikenttään nähden että amplitudin suhteen.

Jos kuitenkin ilmaistaan pulssien olemassaolo, on taajuuksia f , f ja f nostettava verrattuna edellä mainittuihin 1 2 3 arvoihin, jotta saataisiin useampia pulsseja sekunnissa ja näin ollen suurempi varmuus häiriöitä ajatellen.

Tämän suoritusmuodon mukaisesti kaistanpäästösuodatetaan vastaanottokäämin 9 vastaanottama signaali, joka muodostaa " mittaussignaalin, ainakin keskeismodulaation kautta muodoste- ·’ tun ero- tai summataajuuden ympärillä. Saman taajuuden omaava vertailusignaali muodostetaan sekoittamalla korkeataajuiset (f - .

1' r2), korkeataajuisten kenttien lähettämiseksi synny-

II

13 81 920 tetyt signaalit. Mittaussignaali ja siten muodostettu vertai-lusignaali johdetaan vaihe- ja amplitudi-ilmaisimeen, sopivimman kvadratuuri-ilmaisimeen, joka on sovitettu sinänsä tunnetulla tavalla antamaan signaali, joka vastaa mainittujen pulssien amplitudia (A) ja mittaussignaalin ja vertailusignaa-lin välistä vaihe-eroa (cp).

Tämän suoritusmuodon mukaisen menetelmän suorittamiseksi sopivaa ilmaisinlaitetta selostetaan seuraavassa kuvioon 5 viitaten .

Ilmaisinlaite käsittää elimet, kuten sekoittajan 17, jotka on sovitettu muodostamaan vertailusignaali, joka muodostuu taajuuksien f ja f ainakin yhdestä ero- tai summataajuu-desta. Sekoittajaa syötetään johtojen 18 vastaavasti 19 kautta ensimmäisestä 4 vastaavasti toisesta 6 oskillaattorista.

KaistanpäästÖsuodatin 20 on sovitettu valikoimaan vain valittu ero- tai summataajuus, joka voi olla esimerkiksi 4 kHz.

·.: Tämä vertailusignaali johdetaan kvadratuuri-ilmaisimen 15 yhteen ottoon 26.

Käämistä 14 vastaanotettu signaali, ts. mittaussignaali, johdetaan kaistanpäästösuodattimen 16 kautta, joka suodattaa ulos mainitun ero- tai summataajuuden, joka on sama kuin ver-tailusignaalin taajuus. KaistanpäästÖsuodatin on näin ollen esimerkiksi viritetty 4 kHz:lie kaistan leveyden ollessa 500 Hz. Kaistanpäästösuodatuksen jälkeen johdetaan mittaussignaali kvadratuuri-ilmaisimen toiseen ottoon 27.

Kvardatuuri-ilmaisin 15 on toteutettu tunnetulla tavalla ja se käsittää kaksi sekoittajaa, jotka sekoittavat mittaussignaa-Iin ja vertailusignaalin.

i4 81 920

Toisessa sekoittajassa sekoitetaan vaihekulman Φ omaava

R

vertailusignaali vaihekulman cp omaavaan mittaussignaali!.

M

Ennen toista sekoittajaa käännetään mittaus- ja/tai vertailu- signaalin vaihetta niin, että näiden vaiheiden välinen ero on o o

cp -cp +90 tai co -cd -90 . Kvadratuuri-ilmaism 15 R ,M R M

käsittää myöskin alipäästösuodattimen taajuuden 4 kHz ja korkeampien taajuuksien poissuodattamiseksi. Kvadratudi-ilmaisi-mesta saadut matalataajuiset pulssit sisältävät informaatiota keskeismodulaatiotuotteiden pulssien vaiheesta ja amplitudista .

Kvadratuudi-ilmaisin on sovitettu antamaan signaali kahteen kanavaan 21,22, jolloin toisen kanavan signaali vastaa A x sincp , jossa A on mittaussignaalin amplitudi ja Ψ on ip

R

-cp , ja toisen kanavan signaali vastaa A x ccscp. Esimerkik-M

si sopivaa tunnettua lajia olevassa mikroprosessorissa 23 verrataan kahta tai useampia peräkkäin kanavissa 21 ja 22 esiintyviä pulsseja A:n ja Φ: n suhteen. Siinä tapauksessa, että esiintyy ennakolta määrätty yhtenevyys A: n ja cp: n suhteen kahden tai useamman peräkkäisen pulssin välillä, otaksu-' taan liuskan esiintyvän tutkimusvyöhykkeessä. Mikroprosessori 23 on tällöin sovitettu antamaan signaali tarkoitusta varten sopivalle hälytyslaitteelle 24.

Esillä olevan ilmaisinjärjestelmän varmuuden parantamiseksi edelleen voidaan 20 Hz:n signaalin kulkua ajan suhteen tunnustella tunnetuilla elimillä sekä syöttää mikroprosessorille 23. Tällöin on mainittu mikroprosessori 23 sovitettu tulkitsemaan esiintyvätkö pulssit tahdissa 20 Hz:n signaalin kanssa. Mahdollisten muiden ulkoisten vaihtelevien magneettikenttien tai muiden häiriöiden vaikutusta tukahdutetaan tällöin.

; Mainittu mikroprosessori 23 ja siihen kuuluvat piirit ampli tudin A ja vaihekulman cp analysoimiseksi ovat sopivaa tunnet-:· tua lajia eivätkä sinänsä muodosta esillä olevaa keksintöä, •f minkä vuoksi näitä ei tarkemmin selosteta.

Il is 81920

Edellä on selostettu summataajuuden kvadratuuri-ilmaisua. Kuitenkin voidaan luonnollisesti tämän asemesta käsitellä ero-taajuutta 1kHz, tai voidaan käsitellä ero- että summataajuutta . Viimeksi mainittu tapaus johtaa luonnollisesti edelleen parannettuun vastaanotetun signaalin analyysin varmuuteen.

Edellä mainitun summa- ja erotaajuuden ohella syntyy keski- näismodulaatiossa suuri joukko taajuuksia n x f + m x f , 1 2 jossa n ja m ovat positiivisia tai negatiivisia kokonaislukuja. Useamman kuin kahden tällaisen taajuuden analysoiminen parantaa luonnollisesti järjestelmän herkkyyttä edelleen.

Kaikki taajuudet f , ja f voidaan sopivimmin aikaansaada taajuusjaolla yhteisestä oskillaattorista (esittämättä). Tällöin on myöskin yksinkertaista muodostaa nelivaihesignaa-leja käytettäviksi edellä mainitussa kvadratuudiilmaisussa.

On ilmeistä, että esillä oleva keksintö eliminoi johdannossa mainitut epäkohdat. Esillä oleva keksintö antaa näin ollen etupäässä sen edun, että vastaanotetusta signaalista voidaan helposti ja varmasti erottaa osoituslaite esimerkiksi pelti-purkista tai muusta magneettista ainetta olevasta, tutkimus-vyöhykkeessä esiintyvästä esineestä. Kuten edellä mainittiin, voidaan korkeataajuiset kentät tehdä heikommiksi kuin tunnetun tekniikan tapauksessa, jossa ei käytetä matalataajuista lisäkenttää. Kun korkeataajuisten kenttien voimakkuutta voidaan pienentää, kasvaa vastaanotetun signaalin omaperäisyys. Tämä yhdessä parannetun liuskan ja peltipurkin erottamiskyvyn : kanssa, joka saavutetaan aiheuttamalla kolmas kenttä, voidaan : käyttää hyväksi siten, että osoituslaite tehdään pienemmäksi.

Osoituslaitteen, ts. liuskan tekeminen pienemmäksi kuin mitä on normaalisti tapana, on erityisen edullista siinä tapauksessa, että liuska tehdään yhdeksi kappaleeksi hintalapun : kanssa.

ie 81920

Esillä oleva keksintö on näin ollen erityisen edullinen tällaisessa sovellutuksessa.

Edellä on selostettu erilaisia suoritusmuotoja. Keksintöä voidaan kuitenkin vaihdella ilman että poiketaan keksinnön ajatuksesta. Näin ollen voi korkeataajuisen ja matalataajui-sen kentän lähettämiseksi toimivien käämien lukumäärä vaihdella samoin voivat haluttujen kenttien synnyttämiseksi toimiva tapa sekä laitteet vaihdella. Edelleen voi esiintyä useampia vastaanottokäämejä.

Näin ollen keksintö ei rajoitu edellä selostettuihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan vaihdella oheisten patenttivaatimuksien määrittelemissä puitteissa.

Il

Claims (16)

1. Menetelmä osoituslaitteen läsnäolon ilmaisemiseksi rajoitetussa tutkimusvyöhykkeessä, joka menetelmä käsittää korkean permeabiliteetin omaavaa aietta olevan osoituslaitteen (31) ilmaisemisen lähettämällä ja vastaanottamalla magneettikenttää, jossa kaksi käämiä (1,2) saatetaan lähettämään kor-keataajuinen magneettinen vaihtokenttä, jolloin ensimmäinen käämi (1) lähettää vaihtokentän taajuudella (f ), joka eroaa toisen käämin (2) lähettämän kentän taajuudesta (f ), , 2 ja jolloin ainakin yksi osoituslaitteen (31) aiheuttaman kes-keismodulaation kautta esiintyvä ero- ja/tai summataajuus n x f + m x f^, jossa n ja m ovat positiivisia tai negatiivisia kokonaislukuja, saatetaan vastaanotettavaksi yhdellä tai useammalla käämillä (9), tunnettu siitä, että mainittuun vyöhykkeeseen lähetetään kolmas matalataajuinen magneettinen vaihtokenttä, jonka taajuus (f ) olennaisesti , 3 alittaa mainitut taajuudet (f , f^), 30^-*-a matalataajui-sella kentällä on kentän voimakkuus, joka on riittävän korkea jotta se riippumatta f -ja f -taajuisista kentistä saat-taisi osoituslaitteen (31) kyllästystilaan matalataajuisen kentän taajuuden tahdissa, jolloin osoituslaitteesta (31) jälleenlähetetty kenttä ilmaistaan matalataajuisen kentän taajuudella jaksollisesti esiintyvänä taajuuksien f ja f keskeismodulaationa ilmaisinlaitteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainitut käämit (1,2), jotka kumpikin lähettää korkeataajuisen vaihtokentän, ovat sijoitetut mainitun tutkimusvyöhykkeen (3) kummallekin puolelle.

: : 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, t u n - .·. n e t t u siitä, että matalataa juisen vaihtokentän lähettä vät molemmat mainitut käämit (1,2). ia 81920

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeataajuisen kentän taajuus (f , f ) alittaa noin 5 kHz ja ylittää noin 1 kHz. 12

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että matalataajuisen kentän taajuus (f^) alittaa noin 100 Hz, sopivimmin noin 25 Hz.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että matalataajuisen kentän kentänvoimakkuus ylittää korkeataajuisten kenttien yhteenlasketun voimakkuuden kertoimella 2-6, sopivimmin kertoimella 4.

7. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3, 4, 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottokäämillä (9) vastaanotettu signaali kaistanpäästösuodatetaan ainakin kes-keismodulaation kautta muodostettujen ero- tai summasignaa-lien ympärillä sekä ilmaistaan amplitudin suhteen, jolloin ilmaistaan osoituslaitteen (31) läsnäolo sellaisten pulssien esiintymisenä, joiden toistotaajuus vastaa matalataajuisen kentän kaksinkertaista taajuutta (f ) amplitudi-ilmaistussa 3 signaalissa.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotettu signaali, mittaussignaali, kaistanpäästösuodatetaan ainakin keskeismo-dulaation kautta muodostettujen ero- tai summasignaalien ympärillä ja että muodostetaan samantaajuinen vertailusignaa-li sekoittamalla korkeataajuisten kenttien lähettämiseksi synnytetyt korkeataajuiset (f f ) signaalit, ja että mittaussignaali ja täten muodostettu vertailusignaali johdetaan vaihe- ja amplitudi-ilmaisimeen (15), joka on sovitettu antamaan signaali, joka vastaa mainittujen pulssien amplitudia (A) sekä mittaussignaalin ja vertailusignaalin välistä vaihe-eroa (cp). i9 81 920

9. Laite osoituslaitteen läsnäolon ilmaisemiseksi rajoitetussa tutkimusvyöhykkeessä, joka laite käsittää käämit (1,2) sekä näihin kuuluvat syöttövälineet magneettisten vaihtokent- tien lähettämiseksi ja vastaanottamiseksi ja täten sopivimmin korkean permeabiliteetin omaavaa ainetta olevan osoituslaitteen (31) ilmaisemiseksi, jolloin laitteessa on kaksi käämiä (1,2), joista ensimmäinen (1) käämi on sovitettu lähettämään korkeataajuinen vaihtokenttä taajuudella (f ) ja toinen (2) käämi on sovitettu lähettämään korkeataajuinen vaihtokenttä taajuudella (f ), joka eroaa ensiksimainitusta taajuudesta, 2 ja jolloin on olemassa ilmaisinlaite, joka käsittää vastaan-ottokäämin ja joka on sovitettu ilmaisemaan ainakin yhden ero- tai summataajuuden n x f + m x f esiintyminen, jossa n ja m ovat positiivisia tai negatiivisia kokonaislukuja, jotka taajuudet muodostuvat keskeismodulaation kautta mainitun osoituslaitteen (31) avulla, tunnettu siitä, että syöttövälineet (4-8) käsittävät elimet kolmannen vaihto-kentän lähettämiseksi, joka kenttä on matalataajuinen taajuu-den (f ) olennaisesti alittaessa mainitut taajuudet (f^, f ), ja jotka elimet on sovitettu lähettämään matalataajui-.. 2 : nen kenttä kentän voimakkuudella, joka on riittävän korkea ··· jotta se riippumatta f -ja f^-taajuisista kentistä saat taisi osoituslaitteen ^31) kyllästystilaan matalataajuisen kentän taajuuden (f ) tahdissa, ja että ilmaisinlaite 3 (10-13? 15-23) on sovitettu vastaanottokäämin (9) avulla vastaanottamaan ja tällöin ilmaisemaan osoituslaitteen (31) jälleen lähettämä kenttä, joka sisältää jaksollisesta matalataa- juisen kentän taajuudella (f ) esiintyvän keskeismodulaa- 3 tion taajuuksien f ja f .., · . ,.. , .. , J i J 2 välillä, seka tällaisen jaksol- ‘ lisesti esiintyvän keskeismodulaation esiintyessä antamaan signaali hälytyslaitteelle.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut kaksi käämiä (1,2) on sijoitettu mainitun tutkimusvyöhykkeen kummallekin puolelle. 20 81 920

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut syöttövälineet (4-8) ovat sovitetut lähettämään matalataajuinen vaihtokenttä mainitun kahden käämin (1,2) avulla.

12. Patenttivaatimuksen 9, 10 tai 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että korkeammat taajuudet f ja f 1 2 alittavat noin 5 kHz ja ylittävät noin 1 kHz.

13. Patenttivaatimuksen 9, 10, 11 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että matalataajuisen kentän taajuus (f^) alittaa noin 100 Hz, sopivimmin noin 25 Hz.

14. Patenttivaatimuksen 9, 10, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttövälineet (4-8) ovat sovitetut lähettämään matalataajuinen kenttä voimakkuudella joka ylittää korkeataajuisten kenttien yhteenlasketun voimakkuuden kertoimella 2-6, sopivimmin kertoimella 4.

15. Patenttivaatimuksen 9, 10, 11, 12, 13 tai 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmaisinlaite (10-13) käsittää kaistanpäästösuodattimen (16) mainitun ero- tai sum-mataajuuden ulossuodattamiseksi vastaanotetusta signaalista, sekä amplitudi-ilmaisimen (11,12), ja jolloin ilmaisinlaite on sovitettu tunnustelemaan sellaisten pulssien olemassaoloa, jotka esiintyvät toistotaajuudella joka vastaa matalataajuisen kentän kaksinkertaista taajuutta, amplitudin suhteen ilmaistussa signaalissa.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 9-15 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmaisinlaite (15-23) käsittää elimet, kuten sekoittajan (17), joka on sovitettu muodostamaan ainakin yhdestä taajuuksien f ja f ero- tai summataajuudes- 12 ta muodostuva vertailusignaali, sekä kaistanpäästösuodattimen II 2i 81920 (16) mainitun ero- tai summasignaalin ulossuodattamiseksi vastaanotetusta signaalista, joka ulossuodatettu signaali muodostaa mittaussignaalin, ja että on sovitettu vaihe-ja amplitudi-ilmaisin (15) mainitun vertailusignaali ja mittaussignaalin vastaanottamiseksi sekä sellaisen signaalin antamiseksi, joka vastaa mainittujen pulssien amplitudia (A) sekä mittaussignaalin ja vertailusignaalin välistä vaihe-eroa (w) . 22 81 920