JP2015184278A - 金属検出システムの動作を監視するための方法および金属検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】多重周波数金属検出システムの動作を監視するための方法を提供する。【解決手段】平衡コイルシステム２は、少なくとも第１および第２の動作周波数を利用する送信器コイル２１と、受信器単位装置３に出力信号ｓ２２、ｓ２３を提供する第１および第２の受信器コイル２２、２３とを備える。第１の動作周波数および第２の動作周波数が別個に、各々が監視周波数と一体で、第１および第２の変調単位装置の入力に付与され、それらの第１および第２の変調単位装置は、搬送波のない、第１または第２の変調された監視周波数を各々が備える第１および第２の変調された監視信号を提供し、総和単位装置の入力に付与され、その総和単位装置は、２つの変調された監視周波数を備え、監視コイル２４に付与される、組み合わされた出力信号を出力し、その監視コイル２４は受信器コイル２２；２３の少なくとも１つに誘導結合される。【選択図】図１

Description

本発明は、多重周波数金属検出装置の動作を監視するための方法に、および、この方法を実装する多重周波数金属検出装置に関係する。

工業用の金属検出システムが、望まれない金属汚染物を検出および排除するために使用される。適正に設置され動作させられるときは、その金属検出システムは、金属汚染物を低減し、食品安全性を向上させる一助となる。最新式の金属検出器は、「平衡コイルシステム」を備える探索頭部を利用する。この設計の検出器は、生鮮および冷凍の製品などの多種多様の製品内の、鉄、非鉄、およびステンレス鋼を含むすべての金属汚染要因物の型を検出することが可能である。

「平衡コイル」原理によって動作する金属検出システムは、典型的には、非金属の枠に巻回される、各々が他のものと厳密に平行である、３つのコイルを備える。中心に置かれる送信器コイルは、磁場を生成する高周波電流によって励磁される。送信器コイルの各々の側部上の２つのコイルは、受信器コイルとして働く。２つの受信器コイルは同一であり、送信器コイルから同じ距離で設置されるので、同一の電圧が、それらの受信器コイルの各々で誘導される。システムが平衡状態であるときに０である出力信号を受信するために、受信器コイルは、逆の巻回の向きを有する第２の受信器コイルに直列に接続される。ゆえに、同一の振幅および逆の極性のものである、受信器コイルで誘導される電圧は、システムが、金属の汚染物のない状態で、平衡状態である場合に、相互に相殺している。

金属の粒子がコイル配置構成を通過する際、高周波場が、最初に一方の受信器コイルの近くで、次いで他方の受信器コイルの近くで乱される。金属の粒子が受信器コイルを通って運搬される間に、各々の受信器コイルで誘導される電圧は（ナノボルトだけ）変化させられる。平衡状態でのこの変化によって、受信器コイルの出力での信号が結果として生じ、その信号は、処理され、増幅され、その後、金属汚染物の存在を検出するために使用され得る。

信号処理経路は、受信された信号を、相互から９０°離れている２つの別個の成分に分ける。結果として生じるベクトルは、コイルを通って運搬される製品および汚染要因物に対して典型的である、大きさおよび位相角を有する。金属汚染要因物を識別するために、「製品効果」が取り除かれる、または低減される必要がある。製品の位相を知ることで、対応する信号ベクトルが低減され得る。したがって、信号周波数域から望まれない信号を除去することが、汚染要因物から発生する信号に対する、より高い感度につながる。

汚染要因物の種類および分量に関する情報を得るために、ならびに、振動などの「製品効果」または外乱により引き起こされる望まれない信号を少なくとも部分的に除去するために、システムが、測定される信号の精度の高い信号振幅および信号位相を処理することが重要である。

処理される信号の振幅または位相を劣化させるシステム欠陥が生じる場合、製造過程の品質を反映する測定結果は、もはや信頼性は高くない。その上システムは、汚染物が存在する場合に警告を発しない可能性がある（偽陰性）。あるいはシステムは、汚染物が存在しない場合に警告を発する可能性がある（偽陽性）。ゆえに、先進的な金属検出システムが、金属検出システムの動作を監視することを可能にする機器とともに提供される。

金属検出装置の動作を監視するための方法は、ＥＰ２４３９５６０Ｂ１で開示されている。この方法によれば、送信器周波数を伴う搬送波信号、および、監視周波数を伴う監視信号が、変調単位装置に提供され、その変調単位装置は、搬送波信号を抑圧し、変調された監視信号を提供し、その変調された監視信号は監視コイルに付与され、その監視コイルは受信器コイルの１つに誘導結合され、それらの受信器コイルの出力信号は復調単位装置で復調され、その復調単位装置は復調された監視信号を提供し、その復調された監視信号は、基準値と、位相において、および／または振幅において比較される。復調された監視信号と基準値との間の乖離が所与のしきい値の値を上回る場合、警告信号が提供される。

ＷＯ２００６／０２１０４５Ａ１では、２つの周波数での同時動作によって、金属検出システムが、標的判別、および、環境により引き起こされる偽信号の排除の両方において、より高い性能を実現することが可能になるということが解説されている。さらに、多重周波数金属検出器の構築が困難であることが、それらの検出器の急増を妨げてきており、その理由は、従来の金属検出器に追加される各々の付帯的な周波数のために、いくつかの処理単位装置が追加されなければならないことになり、そのことによって、検出器の費用および複雑さの両方が増大するからというものであるということが概説されている。

さらに、ＥＰ２４３９５６０Ｂ１での開示に鑑みて、そのような多重周波数金属検出システムはさらに、監視システムが装備されるべきである。しかしながらＷＯ２００６／０２１０４５Ａ１で説明されたように、金属検出システムにさらなる複雑さを追加することは望ましくないことになる。

ＥＰ２４３９５６０Ｂ１ ＷＯ２００６／０２１０４５Ａ１ 米国特許第５７０３５１４Ａ

したがって本発明は、多重周波数金属検出システムの動作を監視するための方法を提供する目的に、および、この方法によって動作する多重周波数金属検出システムを提供する目的に基づく。

詳細には本発明は、すべてのシステム構成および動作様式に対して、金属検出システムが製品汚染物を正しく検出することを妨げることになる誤動作を検出することを可能にする方法を提供する目的に基づく。

さらに本発明は、わずかな労力、および低い数の追加的なハードウェア単位装置によって実装され得る方法を提供する目的に基づく。本発明の金属検出システムの複雑さは、強化された性能に比例して上昇するはずではなく、むしろ同じ水準のままであるはずである。

本発明の上記および他の目的は、請求項１で定義されるような、金属検出システムの動作するための改善された方法、および、請求項１２で定義されるような、この方法によって動作する金属検出システムにより実現される。

方法は、平衡コイルシステムが装備される金属検出システムの動作を監視することに役立つものであり、その平衡コイルシステムは、少なくとも第１および第２の動作周波数を備える送信器信号を提供する第１の送信器単位装置に接続される送信器コイルと、金属検出システムが平衡状態である場合に相互に補償する、受信器単位装置に出力信号を提供する第１および第２の受信器コイルとを備える。

本発明によれば、
− 第１の動作周波数を伴う第１の信号、および、監視周波数を伴う監視信号が、第１の変調単位装置の入力に付与され、その第１の変調単位装置が、搬送波のない、第１の変調された監視周波数を備える第１の変調された監視信号を出力し、
− 第２の動作周波数を伴う第２の信号、および、監視周波数を伴う監視信号が、第２の変調単位装置の入力に付与され、その第２の変調単位装置が、搬送波のない、第２の変調された監視周波数を備える第２の変調された監視信号を出力する。

変調された監視周波数は、監視周波数によって動作周波数を変調した後に結果として生じる側波帯信号である。動作周波数に関係する搬送波周波数は、変調された監視信号では抑圧される。

第１および第２の変調された監視信号は、次いで、総和単位装置の入力に付与され、その総和単位装置は、２つの変調された監視周波数を備え、監視コイルに付与される、組み合わされた出力信号を出力し、その監視コイルは受信器コイルの少なくとも１つに誘導結合され、それらの受信器コイルの出力信号は復調単位装置で復調され、その復調単位装置は、動作周波数の各々の１つに対して、復調された監視信号を提供し、それらの復調された監視信号は、性能情報を得るために、監視信号などの基準値と、位相において、および／または振幅において個々に比較される。

基準値、好ましくは、第２の送信器単位装置から受信される監視信号との、復調された監視信号の比較が、振幅もしくは位相においての差を指示する場合、得られる製品信号は、そのことに応じて補正され得るものであり、または例えば、乖離が所与のしきい値の値を上回る場合、警告が誘発され得る。

本発明によれば、各々の動作周波数に対して、好ましくは、動作周波数から監視周波数だけずらされる単一の側波帯からなる、変調された監視信号が提供される。選択された任意の動作周波数を伴う金属検出システムの任意の構成が、任意の不規則性が検出され得るように精密に監視され得る。したがって金属検出システムの挙動は、単一の周波数に対してだけでなく、周波数のあらゆる組み合わせに対して監視される。

ゆえに本発明の方法によって、１対の選択された動作周波数の各々の動作周波数に対して金属検出システムの性能を測定すること、および、測定された性能が仕様の範囲内にあるかどうかを検証することが可能になる。システムの送信器部分および受信器部分が正しく動作するかどうかが検査され得る。さらに、設置場所からの影響力、例えば振動または磁場などの、他の外乱が、測定過程に負の影響を与えるかどうかが検査され得る。

さらに本発明の目的は、効率的に達せられる。好適な実施形態では、ＸＯＲ論理素子が変調単位装置として使用される。この方途では、搬送波が抑圧された信号が、各々の動作周波数に対して最も効率的に生成され得る。各々の動作周波数に対して生成される、変調された監視信号は、次いで、総和単位装置に付与され、その総和単位装置は好ましくは、多重化器であって、多重化周波数によって、第１の変調された監視信号および第２の変調された監視信号をその多重化器の出力に交互に切り替える、多重化器である。所望の変調された監視周波数を備える多重化器の出力信号であって、その出力信号が監視コイルに付与される前に、さらなる段において増幅および濾波され得る、多重化器の出力信号。変調された監視信号は、多重化器により織り交ぜられ、単一の信号に効率的に統合される。

総和単位装置は好ましくは、以下のように信号を処理する論理素子からなる。第１の変調された監視信号、および、基準周波数を伴う基準信号が、ＡＮＤ機能を有する第１の論理素子の入力に付与される。第２の変調された監視信号、および、基準周波数を伴う基準信号が、ＡＮＤ機能を有する第２の論理素子の入力に付与される。第１および第２の論理素子の入力での基準信号は、例えば、信号の１つを、反転器を介して、関係付けられた論理素子に付与することにより、相互に対して反転させられる。第１および第２の論理素子の出力信号は、ＯＲ機能を有する第３の論理素子の入力に付与される。その結果として、第１または第２の変調された監視信号のみが、一時に第３の論理素子の入力および出力に存在する。

さらなる好適な実施形態では、動作周波数、監視周波数、および多重化周波数は、共通の基準周波数から分周により導出される。動作周波数は好ましくは、基準周波数より３０〜６００の範囲内の係数だけ低い。この方策によって、すべての動作様式で、デジタル信号の位相一貫処理が、高い安定性および最適の精度を伴って得られる。分周器比および基準周波数は、すべての所望の動作周波数が生成され得るような方途で選択される。

金属検出システムの性能を測定する過程は、侵入的であり、したがって非常に信頼性が高い一方で、測定過程へのこの過程のいかなる乱れの影響も回避される。この目的で、平衡コイルシステム内に導入される信号は、測定過程との干渉が起こらないような方途で選択される。監視周波数は、金属検出システムの動作の間に測定される物体により平衡コイルシステム内に誘導される製品信号の周波数範囲より上であるように選択される。

測定過程から監視信号を分離することが、好ましくは、受信器板に取り付けられる受信器コイルの１つの尾部に巻回される、監視コイルの配置および設置によっても実現される。監視信号の、場合によっては残存する影響力は、金属検出システムの最終的な較正によって除去され得る。他方で測定過程はさらに、測定される製品は監視コイルを通って移動しないことになるので、監視過程を乱さないことになる。

監視周波数は、５０Ｈｚから１０００Ｈｚの範囲内で、好ましくは５００Ｈｚから７００Ｈｚの間の範囲内で選択される。例えば、６１５Ｈｚの周波数が選択される。好ましくは監視周波数および送信器周波数は、動作の間に変わり得る送信器周波数が、監視周波数の偶数の倍数であるような方途で選択される。この実施形態ではシステム全体は、位相一貫で動作することになり、そのことによって、信号処理単位装置での位相一貫性に対する追加的な試験が可能になる。

動作周波数は、精密な復調を可能にする特定の位相角を伴って送信器単位装置に付与される。好適な実施形態では、基準周波数から導出され、選択された動作周波数の倍数の各々を呈する送信器信号が、選択可能であり、分周器機構に付与可能であり、その分周器機構は、選択された動作周波数に達するように、対応する係数により各々の倍数を分周する。そのような分周器単位装置、例えばＪｏｈｎｓｏｎ環状計数器は、分周係数が８であるならば、４５°刻みで位相偏移を提供することが可能である。さらなるデジタル周波数分周器および位相偏移器が、米国特許第５７０３５１４Ａ号において開示されている。

第１および第２の変調された監視信号は、所望の振幅を伴う所望の変調された監視周波数を提供し、一方で乱れの周波数を抑圧するために、濾波および／または増幅され得る。ただし、濾波器および増幅器は好ましくは、組み合わされた出力信号が処理される信号鎖内で配置構成される。

本発明の目的および利点の一部が説述されたが、他のものは、以下の説明が、付随する図面とともに検討される際に明らかとなろう。

送信器コイル２１に付与される、２つの動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を伴う第１の送信器信号ｓ１と、監視コイル２４に付与される、２つの変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２を備える第２の送信器信号ｓ_ＭＭ１２とを提供する送信器基本単位１を備える、本発明の金属検出システムのブロック図である。 第１の送信器信号ｓ１を給送する第１の送信器単位装置１３と、第２の送信器信号ｓ_ＭＭ１２を給送する第２の送信器単位装置５とを伴う、好適な実施形態での図１の金属検出システムの送信器基本単位１のブロック図である。 好適な実施形態での図２の第２の送信器単位装置５の図である。

図１は、送信器基本単位１と、送信器コイル２１、第１の受信器コイル２２、第２の受信器コイル２３、および監視コイル２４を伴う平衡コイルシステム２と、受信器単位装置３と、信号処理単位装置４と、標準的なインターフェース、入力機構、および出力機構を備える電算機システム８とを備える、本発明の金属検出システムのブロック図を示す。図１は、上で製品Ｐが、送信器コイル２１を通って、および受信器コイル２２、２３を通って移送される運搬器６をさらに示す。

図２に好適な実施形態で示される、本発明の送信器基本単位１は、送信器コイル２１に、２つの動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を伴う第１の送信器信号ｓ１を付与する第１の送信器単位装置１３と、監視コイル２４に、２つの変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２を伴う、第２の送信器信号または組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２を付与する第２の送信器単位装置５とを備える。

送信器信号ｓ１は、同一の受信器コイル２２、２３で信号ｓ２２、ｓ２３を誘導し、それらの信号ｓ２２、ｓ２３は、システムが平衡状態である限りは、すなわち、運搬される製品Ｐが金属によって汚染されていない限りは、同じ振幅であるが逆の極性のものである。

製品Ｐ_ｃが導電性物体によって汚染されている場合、同一の受信器コイル２２、２３での信号ｓ２２、ｓ２３は、その製品Ｐ_ｃが平衡コイルシステム２を通過する間に変化することになる。

結果として、受信器コイル２２、２３で誘導される動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２は、基底帯域信号によって変調されるものであり、その基底帯域信号の振幅および周波数は、導電性物体または汚染物の、特質、寸法、および移動速度に依存する。

製品Ｐ_ｃおよび汚染物の特質に応じて、受信器コイル２２、２３で誘導される信号ｓ２２、ｓ２３は、典型的には、両方の動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２に対して変化することになる。しかしながら、信号ｓ２２、ｓ２３への影響は、典型的には、各々の動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２に対して同一とはならない。ゆえに、第１の種類の汚染要因物に対しては、第１の動作周波数ｆ_ＴＸ１の観測が好ましい場合があり、一方で第２の動作周波数ｆ_ＴＸ２の観測が、他の汚染要因物に対しては好ましい場合がある。

導電性物体は監視コイル２４を通って移動していないので、監視コイル２４の磁場は乱されない。干渉は、中で送信器コイル２１および受信器コイル２２、２３が配置構成される枠２０の外側に監視コイル２４を配置することにより、さらに回避される。図１に示されるように、監視コイル２４は、受信器単位装置３に接続される第２の受信器コイル２３の脚部に巻回される。ゆえに製品Ｐは、監視コイル２４を通って移動せず、したがって監視信号に影響力を及ぼさない。

受信器コイル２２、２３の出力信号ｓ２２およびｓ２３、ならびに、受信器コイル２２、２３に誘導されている、組み合わされた変調された監視信号ｓ_ＭＭ１２が、受信器コイル２２、２３を鏡像にした、平衡変成器３１の中間接点型の１次巻線に付与される。さらに平衡変成器３１は、２つの同一の中間接点型の２次巻線を備え、それらの２次巻線の両尾部は増幅器３２に接続される。製品Ｐまたは汚染物Ｐｃにより変調されている動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２と、対応する変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２とを内包する、平衡変成器３１により提供される受信器信号ｓ_Ｒが、増幅器３２で増幅され、その後、濾波器単位装置３３で濾波され、その濾波器単位装置３３が、増幅および濾波された受信器信号ｓ_Ｒを復調単位装置３４に提供する。

復調単位装置３４では受信器信号ｓ_Ｒは、送信器基本単位１により供給される、復調周波数すなわち動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を伴う復調信号ｓｄ１、ｓｄ２を付与することにより復調される。

受信器信号ｓ_Ｒを復調することにより、第１の動作周波数ｆ_ＴＸ１に対する第１の製品信号ｓ_Ｐ１、および、第２の動作周波数ｆ_ＴＸ２に対する第２の製品信号ｓ_Ｐ２が得られる。

さらに、第１の動作周波数ｆ_ＴＸ１に対して第１の復調された監視信号ｓ_Ｍ１が、および、第２の動作周波数ｆ_ＴＸ２に対して第２の復調された監視信号ｓ_Ｍ２が得られる。製品信号ｓ_Ｐ１およびｓ_Ｐ２は、製品および汚染物Ｐｃの影響力を表す。復調された監視信号ｓ_Ｍ１およびｓ_Ｍ２は、金属検出システムの状況、および乱れの影響力に関する情報を内包する。

復調単位装置３４の出力で提供される、製品信号ｓ_Ｐ１、ｓ_Ｐ２、および、復調された監視信号ｓ_Ｍ１、ｓ_Ｍ２、好ましくは同相および直交の信号が、濾波器単位装置３５に転送され、その濾波器単位装置３５によって、所望の信号が利得単位装置３６に対して通過することが可能になり、その利得単位装置３６によって、処理される信号の振幅を所望の値に設定することが可能になる。その後、濾波および較正された信号は、アナログデジタル変換器３７でアナログ形式からデジタル形式に変換される。アナログデジタル変換器３７の出力信号は、デジタル信号処理器などの信号処理単位装置４に転送され、その信号処理単位装置４が、各々の動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２に対して得られた、復調および処理された監視信号ｓ_Ｍ１およびｓ_Ｍ２を基準値の値と比較する。評価過程において結果として生じるデータは、次いで、データ処理単位装置に、または電算機端末８に転送される。復調された監視信号ｓ_Ｍ１およびｓ_Ｍ２が、所与の基準値から、あらかじめ設定されたしきい値より多くの値だけ異なる場合、警告が発せられる。あるいは、復調された監視信号ｓ_Ｍ１およびｓ_Ｍ２から入手される情報が、送信器基本単位１または受信器段３に付与されるパラメータを調整するために使用され得る。

測定過程を制御するために、信号処理器４は、送信器基本単位１内に、および受信器単位装置３内に設けられる様々な基本単位の機能を制御することが可能である。この目的で信号処理器４は、第１の制御信号ｃ３２を増幅器単位装置３２に、第２の制御信号ｃ３３を第１の濾波器単位装置３３に、第３の制御信号ｃ３５を第２の濾波器単位装置３５に、第４の制御信号ｃ３６を利得単位装置３６に、および、第５の制御信号ｃ３７をアナログデジタル変換器３７に転送している。これらの制御信号ｃ３２、ｃ３３、ｃ３５、ｃ３６、およびｃ３７によって、個々の受信器単位装置３２、３３、３５、３６、および３７での、増幅および濾波器の特性が、選択または調整され得る。第６の制御信号ｃ１１および第７の制御信号ｃ１２が、下記で説明されるように送信器基本単位１に転送される。述べられた制御信号は、図１に示されるように信号処理器４により、または、電算機システムもしくは制御単位装置８により提供され得る。

図２は、第１の送信器単位装置１３と第２の送信器単位装置５とを備える、図１に示される金属検出システムの送信器基本単位１のブロック図を示す。
送信器基本単位１は、周波数合成器などの周波数源１２に、基準周波数ｆ_ＲＥＦを伴う基準信号ｓ０を提供する基準単位装置１１をさらに備え、その周波数源１２は、信号処理器４または制御単位装置８から受信される第６の制御信号ｃ１１により制御される。したがって信号処理器４または制御単位装置８は、第１の送信器単位装置１３に転送される、適した動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２、またはそれらの倍数８ｆ_ＴＸ１、８ｆ_ＴＸ２を選択することが可能であり、その第１の送信器単位装置１３は、分周器単位装置１３１、総和単位装置１３２、および電力増幅器１３３を内包し、その電力増幅器１３３は、増幅された送信器信号ｓ１を、平衡コイルシステム２の送信器コイル２１に提供している。分周器単位装置１３１は、動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の倍数８ｆ_ＴＸ１、８ｆ_ＴＸ２を、総和単位装置１３２に転送される動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を得るために、対応する係数により分周し、その総和単位装置１３２は、両方の動作周波数を伴う単一の信号を電力増幅器１３３に提供する。総和単位装置１３２は好ましくは、下記で説明される総和単位装置５４と同様に動作する。

基準周波数ｆ_ＲＥＦを伴う基準信号ｓ０は、分周器単位装置１４にさらに提供され、その分周器単位装置１４は、好ましくは偶数により基準周波数ｆ_ＲＥＦを分周し、そのことによって監視周波数ｆ_ＭＯＮを得るものであり、その監視周波数ｆ_ＭＯＮは、信号ｓ_Ｍによって、一方では信号処理器単位装置４に、および他方では第２の送信器単位装置５に転送され、その第２の送信器単位装置５は、第２の送信器信号、すなわち、２つの変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２を備える、組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２を監視コイル２４に提供している。

第２の送信器単位装置５内に、分周器単位装置５１が設けられ、その分周器単位装置５１は、周波数源１２で選択された動作周波数の倍数８ｆ_ＴＸ１、８ｆ_ＴＸ２を受信し、好ましくは、４５°の倍数だけの、所与の除数８による、既定の位相偏移を伴う、動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２を得るために、対応する係数により分周する。分周器単位装置５１により提供される、対応する第１の信号ｓ１１および第２の信号ｓ１２は、次いで、以下のように監視周波数ｆ_ＭＯＮによって変調される。

第１の動作周波数ｆ_ＴＸ１を伴う第１の信号ｓ１１、および、監視周波数ｆ_ＭＯＮを伴う監視信号ｓ_Ｍが、第１の変調単位装置５２の入力に付与され、その第１の変調単位装置５２は、搬送波のない、第１の変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１を備える第１の変調された監視信号ｓ_ＭＭ１を出力する。

第２の動作周波数ｆ_ＴＸ２を伴う第２の信号ｓ１２、および、監視周波数ｆ_ＭＯＮを伴う監視信号ｓ_Ｍが、第２の変調単位装置５３の入力に付与され、その第２の変調単位装置５３は、搬送波のない、第２の変調された監視周波数ｆ_ＭＭ２を備える第２の変調された監視信号ｓ_ＭＭ２を出力する。

この好適な実施形態では、２つの変調単位装置５２、５３は、両側波帯抑圧搬送波原理（ＤＳＢ−ＳＣ）によって第１および第２の変調された監視信号ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２を提供するＸＯＲ論理素子である。ゆえに、変調された監視信号ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２は、中で、測定される、および場合によっては汚染されている製品Ｐ、Ｐｃにより信号が誘導される、変調された動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の周囲の周波数範囲の帯域幅の外側にある側波帯のみを備える。

変調された監視信号ｓ_ＭＭ１およびｓ_ＭＭ２は、総和単位装置５４の入力に付与され、その総和単位装置５４は、２つの変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１およびｆ_ＭＭ２を備え、さらなる処理単位装置５５に付与される、組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２を出力し、そのさらなる処理単位装置５５で、組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２は、その組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２が監視コイル２４に付与される前に濾波および／または増幅される。さらなる処理単位装置５５は、制御信号または制御母線ｃ１２によって、信号処理単位装置４または制御単位装置８により制御される。

図３は、好適な実施形態での、総和単位装置５４を伴う図２の第２の送信器単位装置５を示す。総和単位装置５４は２つのＡＮＤ論理素子５４１、５４２からなり、それらのＡＮＤ論理素子の出力は、ＯＲ論理素子５４３の別個の入力に接続される。変調単位装置５２、５３、またはＸＯＲ論理素子により提供される、変調された監視信号ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２が、ＡＮＤ論理素子５４１、５４２の対応する第１の入力に付与される。基準周波数ｆ_ＲＥＦが、第２のＡＮＤ論理素子５４２の第２の入力に、および、反転器５４４を介して第１のＡＮＤ論理素子５４１の第２の入力に付与される。その結果として、ＡＮＤ論理素子５４１、５４２の１つのみが、一時に作動化され、関係付けられた変調された監視信号ｓ_ＭＭ１またはｓ_ＭＭ２が、関係付けられた入力を介してＯＲ論理素子５４３の出力に通過することを可能にする。その結果として、好ましくは５０／５０である基準周波数ｆ_ＲＥＦの使用率に対応して、２つの変調された監視信号ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２が、ＯＲ論理素子５４３の出力に出現し、２つの変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２を備える、組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２を形成する。

組み合わされた出力信号ｓ_ＭＭ１２は、次いで、制御信号ｃ１２によって制御される、さらなる処理単位装置５５に付与され、その制御信号ｃ１２によって、利得単位装置または前置増幅器５５１のパラメータの設定、濾波器単位装置５５２のパラメータの設定、および、電力増幅器５５３のパラメータの設定が可能になり、その電力増幅器５５３の出力が監視コイル２４に接続される。

ゆえに制御信号ｃ１２によって、第２の送信器単位装置５は、金属検出システムの任意の動作様式またはシステム構成に適合され得る。濾波器段５５２は、任意の選択された動作周波数ｆ_ＴＸ、または変調された監視周波数ｆ_ＭＭに対して、乱れの周波数または側波帯を除去するように設定され得る。

本発明の方法は、２つの動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２の付与に対して説明された。しかしながら、論理素子５Ｘ、５Ｙ、５Ｚによって図３に記号的に示されるように、本発明の解決策のさらなる利点は、本発明の金属検出システムは、３つ以上の動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２、ｆ_ＴＸｎを使用することに対して容易に拡張され得るということである。ＸＯＲ論理素子５Ｘは、ＡＮＤ論理素子５Ｙの第１の入力に付与される、変調された監視信号ｓ_ＭＭｎを提供する変調単位装置として役立つことになり、そのＡＮＤ論理素子５Ｙの第２の入力は、多重化または時分割信号ｍｕｘを受信する。ＡＮＤ論理素子５４１、５４２、５Ｙを順次作動化することになる多重化信号ｍｕｘは、例えば、Ｏｖｅｒｂｅｃｋ計数器などの環状計数器により提供され得る。

例えば、４つのＡＮＤ論理素子に対して、４置数器ワンホット計数器が設けられ得るものであり、その計数器は、１０００の初期置数器値を有し、繰り返しの基本形：１０００、０１００、００１０、０００１、１０００、…を生成する。この計数器により個々に制御または対処されて、４つのＡＮＤ論理素子は順次作動化され得るものであり、そのことによって、４つの変調された監視周波数は、ＡＮＤ論理素子の出力に通るように順次切り替えられ得る。４つのＡＮＤ論理素子の出力は、２つのＯＲ論理素子の入力に個々に接続され得るものであり、それらのＯＲ論理素子の出力は、さらなるＯＲ論理素子に接続される。その結果として、４つの変調された監視信号ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２、ｓ_ＭＭ３、ｓ_ＭＭｎは、このさらなるＯＲ論理素子の出力で、時分割様式で順次存在する。ゆえに、変調された監視周波数ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２、…、ｆ_ＭＭｎが、任意の数の動作周波数ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２、…、ｆ_ＴＸｎに対して第２の送信器単位装置５で生成され得る。

１ 送信器基本単位
２ 平衡コイルシステム
３ 受信器単位装置、受信器段
４ 信号処理単位装置、信号処理器、信号処理器単位装置
５ 第２の送信器単位装置、第２の送信器
６ 運搬器
８ 電算機システム、電算機端末、制御単位装置
１１ 基準単位装置
１２ 周波数源
１３ 第１の送信器単位装置、第１の送信器
１４ 分周器単位装置、第２の分周器単位装置
２０ 枠
２１ 送信器コイル
２２ 第１の受信器コイル、受信器コイル
２３ 第２の受信器コイル、受信器コイル
２４ 監視コイル
３１ 平衡変成器
３２ 増幅器、増幅器単位装置、個々の受信器単位装置
３３ 濾波器単位装置、第１の濾波器単位装置、個々の受信器単位装置
３４ 復調単位装置
３５ 濾波器単位装置、第２の濾波器単位装置、個々の受信器単位装置
３６ 利得単位装置、個々の受信器単位装置
３７ アナログデジタル変換器、個々の受信器単位装置
５１ 分周器単位装置、第１の分周器単位装置
５２ 第１の変調単位装置、変調単位装置
５３ 第２の変調単位装置、変調単位装置
５４ 総和単位装置
５５ さらなる処理単位装置
１３１ 分周器単位装置
１３２ 総和単位装置
１３３ 電力増幅器
５４１ ＡＮＤ論理素子、第１のＡＮＤ論理素子、第１の論理素子
５４２ ＡＮＤ論理素子、第２のＡＮＤ論理素子、第２の論理素子
５４３ ＯＲ論理素子
５４４ 反転器
５５１ 利得単位装置または前置増幅器
５５２ 濾波器単位装置、濾波器段
５５３ 電力増幅器
５Ｘ 論理素子、ＸＯＲ論理素子
５Ｙ 論理素子、ＡＮＤ論理素子
５Ｚ 論理素子
ｃ１１ 第６の制御信号
ｃ１２ 第７の制御信号、制御信号または制御母線、制御信号
ｃ３２ 第１の制御信号、制御信号
ｃ３３ 第２の制御信号、制御信号
ｃ３５ 第３の制御信号、制御信号
ｃ３６ 第４の制御信号、制御信号
ｃ３７ 第５の制御信号、制御信号
ｆ_ＭＭ 変調された監視周波数
ｆ_ＭＭ１ 変調された監視周波数、第１の変調された監視周波数
ｆ_ＭＭ２ 変調された監視周波数、第２の変調された監視周波数
ｆ_ＭＭｎ 変調された監視周波数
ｆ_ＭＯＮ 監視周波数
ｆ_ＲＥＦ 基準周波数、多重化周波数
ｆ_ＴＸ 動作周波数
ｆ_ＴＸ１ 動作周波数、第１の動作周波数
ｆ_ＴＸ２ 動作周波数、第２の動作周波数
ｆ_ＴＸｎ 動作周波数
ｍｕｘ 多重化または時分割信号、多重化信号
Ｐ 製品
Ｐ_ｃ 製品、汚染物
ｓ０ 基準信号、基準周波数信号
ｓ１ 第１の送信器信号、送信器信号
ｓ１１ 第１の信号
ｓ１２ 第２の信号
ｓ２２、ｓ２３ 信号、出力信号
ｓｄ１、ｓｄ２ 復調信号
ｓ_Ｍ 信号、監視信号
ｓ_Ｍ１ 第１の復調された監視信号、復調された監視信号、復調および処理された監視信号
ｓ_Ｍ２ 第２の復調された監視信号、復調された監視信号、復調および処理された監視信号
ｓ_ＭＭ１ 第１の変調された監視信号、変調された監視信号
ｓ_ＭＭ１２ 第２の送信器信号、組み合わされた出力信号、組み合わされた変調された監視信号
ｓ_ＭＭ２ 第２の変調された監視信号、変調された監視信号
ｓ_ＭＭ３、ｓ_ＭＭｎ 変調された監視信号
ｓ_Ｐ１ 第１の製品信号、製品信号
ｓ_Ｐ２ 第２の製品信号、製品信号
ｓ_Ｒ 受信器信号

Claims (14)

1. 平衡コイルシステム（２）が装備される金属検出システムの動作を監視するための方法であって、前記平衡コイルシステム（２）が、少なくとも第１および第２の動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）を備える送信器信号（ｓ１）を提供する第１の送信器単位装置（１３）に接続される送信器コイル（２１）と、前記金属検出システムが平衡状態である場合に相互に補償する、受信器単位装置（３）に出力信号（ｓ２２、ｓ２３）を提供する第１および第２の受信器コイル（２２、２３）とを備える、方法において、第２の送信器単位装置（５）で、
   ａ）前記第１の動作周波数（ｆ_ＴＸ１）を伴う第１の信号（ｓ１１）、および、監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）を伴う監視信号（ｓ_Ｍ）が、第１の変調単位装置（５２）の入力に付与され、前記第１の変調単位装置（５２）が、搬送波のない、第１の変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ１）を備える第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）を出力し、
   ｂ）前記第２の動作周波数（ｆ_ＴＸ２）を伴う第２の信号（ｓ１２）、および、前記監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）を伴う前記監視信号（ｓ_Ｍ）が、第２の変調単位装置（５３）の入力に付与され、前記第２の変調単位装置（５３）が、搬送波のない、第２の変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ２）を備える第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）を出力し、
   前記第１および前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２）が、総和単位装置（５４）の入力に付与され、前記総和単位装置（５４）が、前記２つの変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２）を備え、監視コイル（２４）に付与される、組み合わされた出力信号（ｓ_ＭＭ１２）を出力し、前記監視コイル（２４）が前記受信器コイル（２２；２３）の少なくとも１つに誘導結合され、前記受信器コイル（２２；２３）の出力信号（ｓ２２、ｓ２３）が復調単位装置（３４）で復調され、前記復調単位装置（３４）が、前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）の各々の１つに対して、復調された監視信号（ｓ_Ｍ１；ｓ_Ｍ２）を提供し、前記復調された監視信号（ｓ_Ｍ１；ｓ_Ｍ２）が、測定過程を制御するために使用される性能情報を得るために、前記監視信号（ｓ_Ｍ）などの基準値と、位相において、および／または振幅において比較されることを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、第１の分周器単位装置（５１）が、前記変調単位装置（５２、５３）に、選択された位相偏移を伴う前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）の各々を給送する、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記変調単位装置（５２、５３）がＸＯＲ論理素子である、方法。
4. 請求項１、２、または３に記載の方法において、前記総和単位装置（５４）が、多重化器であって、多重化周波数によって、前記第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）および前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）を前記多重化器の出力に交互に切り替える、多重化器である、方法。
5. 請求項１から４の一項に記載の方法において、前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）、前記監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）、および前記多重化周波数（ｆ_ＲＥＦ）が、共通の基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）から分周により導出され、前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）が好ましくは、前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）より３０〜６００の範囲内の係数だけ低い、方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）、および、反転器（５４４）を介する前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）または前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）の派生物が、ＡＮＤまたはＮＡＮＤ機能を有する第１の論理素子（５４１）の入力に付与され、前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）および前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）が、ＡＮＤまたはＮＡＮＤ機能を有する第２の論理素子（５４２）の入力に付与され、前記第１および第２の論理素子（５４１、５４２）の出力信号が、ＯＲ機能またはＮＡＮＤ機能を有し、前記組み合わされた出力信号（ｓ_ＭＭ１２）を供給する、第３の論理素子の入力に付与される、方法。
7. 請求項１から６の一項に記載の方法において、前記監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）が、前記金属検出システムの前記動作の間に測定される物体により前記平衡コイルシステム（２）内に誘導される製品信号の周波数範囲より上で選択される、方法。
8. 請求項７に記載の方法において、基準単位装置（１１）が、第２の分周器単位装置（１４）に、前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）を備える基準周波数信号（ｓ０）を提供しており、前記第２の分周器単位装置（１４）が、５０Ｈｚから１０００Ｈｚの間の範囲内の、好ましくは５００Ｈｚから７００Ｈｚの間の範囲内の前記監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）を伴う前記監視信号（ｓ_Ｍ）を提供している、方法。
9. 請求項１から８の一項に記載の方法において、入力で前記基準周波数（ｆ_ＲＥＦ）を受信すし、前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）の倍数を提供する、周波数合成器などの周波数源（１２）が、前記第１の送信器（１３）に対して、および前記第２の送信器（５）に対して選択されるようにする、方法。
10. 請求項１から９の一項に記載の方法において、前記第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）が、所望の振幅を伴う前記第１の変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ１）を転送するために濾波および／または増幅され、前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）が、所望の振幅を伴う前記第２の変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ２）を転送するために濾波および／または増幅される、方法。
11. 請求項１から１０の一項に記載の方法において、前記組み合わされた出力信号（ｓ_ＭＭ１２）が、前記組み合わされた出力信号（ｓ_ＭＭ１２）が前記監視コイル（２４）に付与される前に濾波および／または増幅される、方法。
12. 請求項１から１１の一項で定義されるような方法によって動作し、平衡コイルシステム（２）が装備される金属検出システムであって、前記平衡コイルシステム（２）が、少なくとも第１および第２の動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）を備える送信器信号（ｓ１）を提供する第１の送信器単位装置（１３）に接続される送信器コイル（２１）と、前記金属検出システムが平衡状態である場合に相互に補償する、受信器単位装置（３）に出力信号（ｓ２２、ｓ２３）を提供する第１および第２の受信器コイル（２２、２３）とを備える、金属検出システムにおいて、第２の送信器単位装置（５）が設けられ、前記第２の送信器単位装置（５）で、
    ａ）前記第１の動作周波数（ｆ_ＴＸ１）を伴う第１の信号（ｓ１１）、および、監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）を伴う監視信号（ｓ_Ｍ）が、第１の変調単位装置（５２）の入力に付与され得るものであり、前記第１の変調単位装置（５２）が、搬送波のない、変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ１）を備える第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）を出力し、
    ｂ）前記第２の動作周波数（ｆ_ＴＸ２）を伴う第２の信号（ｓ１２）、および、前記監視周波数（ｆ_ＭＯＮ）を伴う前記監視信号（ｓ_Ｍ）が、第２の変調単位装置（５３）の入力に付与され、前記第２の変調単位装置（５３）が、搬送波のない、第２の変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ２）を備える第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）を出力し、
    前記第１および前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１、ｓ_ＭＭ２）が、総和単位装置（５４）の入力に付与され得るものであり、前記総和単位装置（５４）が、前記２つの変調された監視周波数（ｆ_ＭＭ１、ｆ_ＭＭ２）を備え、監視コイル（２４）に付与され得る、組み合わされた出力信号（ｓ_ＭＭ１２）を提供し、前記監視コイル（２４）が前記受信器コイル（２２；２３）の少なくとも１つに誘導結合され、前記受信器コイル（２２；２３）の出力信号（ｓ２２、ｓ２３）が復調単位装置（３４）で復調され得るものであり、前記復調単位装置（３４）が、前記動作周波数（ｆ_ＴＸ１、ｆ_ＴＸ２）の各々の１つに対して、復調された監視信号（ｓ_Ｍ１；ｓ_Ｍ２）を提供し、前記復調された監視信号（ｓ_Ｍ１；ｓ_Ｍ２）が、前記監視信号（ｓ_Ｍ）などの基準値と、位相において、および／または振幅において、信号処理器（４）により比較され得ることを特徴とする、金属検出システム。
13. 請求項１２に記載の金属検出システムにおいて、前記変調単位装置（５２、５３）がＸＯＲ論理素子である、金属検出システム。
14. 請求項１２または１３に記載の金属検出システムにおいて、前記総和単位装置（５４）が、多重化器であって、多重化周波数（ｆ_ＲＥＦ）によって、前記第１の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ１）および前記第２の変調された監視信号（ｓ_ＭＭ２）を前記多重化器の出力に交互に切り替える、多重化器である、金属検出システム。

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