NO821485L - Innretning for deteksjon av metallgjenstander. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning for deteksjon av metallgjenstander, omfattende et spolésystem med en senderspole for generering av et elektromagnetisk felt og en mot-tagerspole som er anordnet på en slik måte at en elektromotorisk kraft induseres i spolen når spolen påvirkes av det felt som genereres av en metallgjenstand, og det felt som genereres direkte av senderspolen, og mer spesielt angår oppfinnelsen en anordning for å holde amplituden av det elektromagnetiske felt som genereres av senderspolen, konstant.

Innretninger av denne type kan f.eks. benyttes i apparaterfor deteksjon av. metallgjenstander i jorden i for-bindelse med geofysisk prospektering, men de kan også benyttes i elektromagnetiske nærbrannrør for initiering av ladningen i en ladningsbærer, f.eks. en rakett, et prosjektil, en granat e.l., når denne/dette passerer en metallgjenstand på en viss avstand. Ved begge de nevnte anvendelser er en signalbehandlende anordning innrettet til å avgi et aktivt utgangssignal i avhengighet av den forstyrrende, elektromotoriske kraft som induseres i mottakerspolen som følge av metallgjenstanden.

I svensk patentsøknad nr. 77 06158-8 er det vist

en innretning for deteksjon av metallgjenstander og innret-ningen er av ovennevnte type og benyttes i et elektromagnetisk nærbrannrør for initiering av ladningen i en ladningsbærer når en metallgjenstand er beliggende på en veldefinert avstand fra ladningsbæreren, fortrinnsvis en liten avstand på 0,5 - 1,5 m. Fordelen med generering av et elektromagnetisk felt for benyttelse i et nærbrannrør er at et sådant brannrør virker uavhengig av det jordmagnetiske felt og også uavhengig av hvorvidt målet er oppbygget av jern eller ikke, i motsetning til tidligere kjente, magnetiske nærbrann-rør.

Nærbrannrøret ifølge det nevnte svenske patentskrift utmerker seg hovedsakelig ved at mottakerspolen er beliggende foran og på en viss avstand fra senderspolen, fortrinnsvis i ladningsbærerens neseparti, slik at det i til-legg til den nevnte forstyrrende, elektromotoriske kraft også induseres en elektromotorisk kraft i mottakerspolen under direkte påvirkning av det elektromagnetiske felt som genereres av senderspolen, og at den signalbehandlende anordning er innrettet til å separere den forstyrrende, elektromotoriske kraft fra den direkte induserte, elektromotoriske kraft, og til å avgi det aktive utgangssignal til en anordning for initiering av ladningen.

Både ved geofysisk prospektering og i nærbrannrør er det et ønske å holde amplituden av det genererte, elektromagnetiske felt konstant, dvs. uavhengig av frekvens, temperatur og forskjellige forstyrrende faktorer som kan påvirke detektoranordningen. Det er derfor ønskelig å kon-struere senderenheten på en slik måte at kravet til en konstant amplitude av feltet kan oppfylles bedre enn tidligere. Det er også en fordel med hensyn til fremstillingen av detektoranordningen, da toleransekravene for f.eks. senderspolen kan reduseres.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe en detektoranordning i hvilken amplituden av det elektromagnetiske felt som genereres av senderspolen, lettvint kan holdes konstant. Oppfinnelsen er i hovedsaken kjennetegnet ved en oscillator for generering av et sinusformet signal for senderspolen, en anordning for styring av det sinusformede signals amplitude, en tilbakekoplingskrets omfattende en anordning for likeretning av et signal som utsendes av spolesystemet, og en anordning for sammenlikning av det likerettede signal med en referansespenning og som i avhengighet av sammenlikningen utsender et utgangssignal til anordningen for styring av det sinusformede signals amplitude.

I én utførelse er det det signal som utsendes av mottakerspolen som følge av den direkte induserte, elektromotoriske kraft i spolen, som tilbakekoples, men i en andre utførelse er det et signal som utsendes av senderspolen, som tilbakekoples.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et blokk-skjerna av en første utførelse av oppfinnelsen, og fig. 2 viser en andre utførelse av oppfinnelsen.

Blokkskjemaet på fig. 1 illustrerer den grunnleg-gende funksjon av detektoranordningen ifølge oppfinnelsen. Detektoranordningen kan f.eks. utnyttes i en metalldetektor for geofysisk prospektering eller i et nærbrannrør for initiering av en ladning nær en metallgjenstand (målet). Begge de nevnte anvendelser omfatter et spolesystem som omfatter en senderenhet i form av en senderspole for generering av et elektromagnetisk felt som fordeles i rommet i overensstemmelse med kjente fysiske lover, og en mottakerenhet i form av en mottakerspole sem er anbragt slik at den påvirkes av det elektromagnetiske felt som genereres av metallgjenstanden,

i hvilket tilfelle en forstyrrende, elektromotorisk kraft induseres i spolen. Mottakerspolen er også beliggende på

en slik måte at en del av det elektromagnetiske felt som genereres.av senderspolen, faller inn direkte mot mottakerspolen og forårsaker en direkte indusert, elektromotorisk kraft i spolen. Ved en hjelp av en signalbehandlingsanord-ning separeres deretter den forstyrrende, elektromotoriske kraft fra den direkte induserte, elektromotoriske kraft, og et aktivt utgangssignal tilveiebringes i avhengighet av bare den forstyrrende, elektromotoriske kraft.

Signalbehandlingen av den forstyrrende, elektromotoriske kraft utgjør ikke noen del av oppfinnelsen og skal derfor ikke beskrives her. I denne henseende henvises til ovennevnte svenske patentskrift nr. 77 06158-8. Den foreliggende : oppfinnelse angår detek toranordningens senderenhet og omfatter en tilbakekoplingskrets som gjør det mulig å holde amplituden av det elektromagnetiske felt som genereres av senderspolen, konstant.

Det på fig. 1 viste blokkskjema omfatter en oscillator 1 for generering av et sinusformet signal X med en spesiell frekvens og amplitude. Det nevnte signal mates via en krets 2 med variabel dempning eller forsterkning til en avstemt krets som omfatter en strømtilbakekoplingsforsterker 3, en kondensator C, en driverenhet 4 og en senderspole 5. Forsterkeren 3 og driverenheten 4 tilveiebringer den nød-vendige strøm Is for senderspolen 5. Senderspolen genererer da et elektromagnetisk felt med samme frekvens som sinussig- naiet X. Dette felt fordeles i rommet i overensstemmelse med kjente fysiske lover, og en del av feltet faller inn mot en mottakerspole 6 som.er beliggende nær senderspolen 5 eller på en viss avstand fra denne spole, avhengig av an-vendelsesområdet. En elektromotorisk kraft induseres da i mottakerspolen 6 og forårsaker et mottakersignal I som mates til en integrator 7 og en likeretter 8 hvor signalet integreres hhv. likerettes. Signalet sammenliknes deretter med en referansespenning -U f, og dersom summen av det likerettede signal og referansespenningen ikke er lik null, opp-nås et feilsignal som integreres ved hjelp av en integrator 9, hvoretter signalet Y styrer den variable dempnings- eller forsterkningskrets 2 for sinussignalet X.

Det på fig. 2 viste blokkskjema likner på fig. 1, men i denne andre.utførelse blir senderspolens spennings-signal Is' tilbakekoplet og likerettet ved hjelp av likeret-teren 8. Tilbakekoplingskretsen koples deretter til klemmen 11 mellom kondensatoren C og senderspolen 5 i den avstemte krets. Mottakerspolen er ikke vist her.

En annen forskjell mellom de første og andre ut-førelser angår den variable dempnings- eller forsterkningskrets 2. I den andre utførelse inngår denne krets i en oscillator-tilbakekoplingskrets, men på liknende måte som i den første utførelse styrer det integrerte feilsignal Y også her den variable dempnings- eller forsterkningskrets 9.

Det er ikke alltid nødvendig å inkludere en integrator 7 i tilbakekoplingskretsen, og fig. 2 viser et eksem-pel hvor denne integrator ikke er inkludert i sløyfen.

Fordelene med de foran omtalte kretser er blant annet at toleranseområdet for frekvensene for oscillatoren 1 og den avstemte krets økes. Videre har eventuelle varia-sjoner av tapsmotstanden.i senderspolen eller temperatur-variasjoner av kondensatoren C i den avstemte krets ingen innvirkning på amplituden av det felt som genereres av senderspolen 5. Ved likeretting av mottakersignalet er detektoranordningen også ufølsom for faseforskyvninger i spolene og driverenheten 4. Det elektromagnetiske felts amplitude kan lettvint styres ved hjelp av den direkte referansespenning ^ ref

Claims (5)

1. Innretning for deteksjon av metallgjenstander, omfattende et spolesystem med en senderspole for generering av et elektromagnetisk felt og en mottakerspole som er anordnet på en slik måte at en elektromotorisk kraft induseres i spolen når spolen påvirkes av det felt som genereres av en metallgjenstand, og det felt.som genereres direkte av senderspolen, og hvor amplituden av det elektromagnetiske felt som genereres av senderspolen, holdes konstant, karakterisert ved en oscillator (1) for generering av et sinusformet signal for senderspolen (5), en anordning (2) for styring av det sinusformede signals amplitude, en tilbakekoplingskrets omfattende en anordning 08) for likeretting . av et signal (1^ , Is ') som utsendes av spolesystemet, og en anordning (10) for sammenlikning av det.; likerettede signal med en referansespenning (uref )°9 som i avhengighet av sammenlikningen avgir et utgangssignal til anordningen (2) for styring av det sinusformede signals amplitude.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved en integrator (7) og en likeretter (8) for henholdsvis integrering og likeretting av det signal (Im/ I ') som avgis av.spolesystemet.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved en ytterligere integrator (9) for integrering av det signal som avgis av sammenlikningsanordningen (10).

4. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at signalet som avgis av føleranordningen, omfatter det signal (Im ) som avgis av mottakerspolen (6) som følge av den direkte induserte, elektromotoriske kraft i spolen.

5. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at signalet som avgis av føleranordningen, omfatter et signal ds ') som avgis av senderspolen (5). i