SE507041C2 - Förfarande för detektering av metallföremål samt anordning för utförande av förfarandet - Google Patents

Description

507 04-1 10 15 20 25 30 35 _ 2 _ tionskretsen endast definieras på driftstället. Ett annat problem med anordningen enligt figur 1 består i att irrever- sibla ändringar i form eller läge hos spolarna kan förhindra driften av anordningen och sålunda orsaka behov av ny kompen- sering. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att eliminera några av nackdelarna med den kända tekniken, sådan denna är angiven i ingressen till patentkrav 1 resp. ingressen till (jfr. US-A-3 707 672) och att åstadkomma ett förbättrat och säkrare sätt och en pulsdriven anordning patentkrav 7 nytt, för att detektera metallföremål, så att genom eliminering av nackdelarna som orsakas av pulstekniken och yttre störningar signal-störningsförhållandet hos anordningen kan förbättras, vilket även förbättrar identifieringen av materialen. De vä- sentliga nya kännetecknen för uppfinningen framgår av patent- kraven.

Enligt uppfinningen undvikes avstämningsbehovet vid de tidigare kända anordningarna med fördel så att kompenseringen av den ömsesidiga induktansen mellan sändaren och mottagaren utföres som en i huvudsak kontinuerlig, automatisk process genom att man använder mikroprocessorstyrning. Sålunda är det även möjligt att placera mätfönstret, d v s den önskade mät- sekvensen, inom avskärningsområdet för sändarströmmen, d v s inom området för avstängningstoppen hos sändarströmmen.

Eftersom de effektiva signalerna, som sändes av olika mate- rial, börjar att bildas i huvudsak omedelbart under ändringen i sändarströmmen, är det möjligt att utföra mätningarna vid kompenseringen av ömsesidig induktans vid kontinuerlig drift även när de effektiva signalerna från olika material är star- kast. De kritiska alarmgränserna inställda i signaldetekte- rings- och behandlingsorganen i metalldetektorn kan inom om- rådet för de effektiva signalerna bestämmas enligt en önskad igenkännbar komponent. Eftersom en eventuell mekanisk stör- ning, såsom rassel och vibration, kan påverka signalerna under mätning inom avstängningsområdet för sändarströmmen, är det emellertid fördelaktigt att placera mätfönstret så att det förblir utanför den effektiva arean av avstängningsområ- det hos sändarströmmen, d v s utanför det effektiva området 10 15 20 25 30 35 507 041 _ 3 _ för avstängningstoppen. Den kritiska alarmsignalen för detta mätfönster placerat utanför avstängningstoppen måste emeller- tid väljas så att den är lägre än inom området för avstäng- ningstoppen, eftersom nivån hos de effektiva signalerna i huvudsak avtager med lång mätfördröjning. Storleken och pla- ceringen av mätfönstren, d v s mätsekvenserna, kan mycket väl väljas med fördel oberoende av varandra både med en kort och en lång mätfördröjning.

Anordningen enligt uppfinningen drives med fördel för detektering av metallföremál så att om den kritiska alarm- gränsen, som tjänar som en identifieringsparameter i mätfön- stret beläget utanför sändarströmmens avstängningsområde, överskridas, det är nödvändigt att den kritiska alarmgränsen likaledes överskrides i mätfönstret inuti sändarströmmens avstängningsområdet innan anordningen avgiver själva alarm- signalen. Den överskridningshastighet för alarmgränsen, som erfordras för en alarmsignal under mätningssekvenserna be- lägna inom området för avstängningstoppen, kan med fördel definieras antingen så att vilket som helst överskridande av alarmgränsen är tillräckligt för alarm, eller så att inom området för avstängningstoppen alarmgränsen måste överskridas i en grad som är jämförbar med graden av överskridande som sker utanför området av avstängningstoppen. Enligt uppfin- ningen kan sålunda vilka som helst falska alarm orsakade av yttre störning i huvudsak undvikas. Beträffande sådan stör- ning säkerställer de utnyttjade alarmgränserna, vilka är olika inuti och utanför sändarströmmens avstängningsområde, att även om alarmgränsen utanför avstängningsområdet skulle överskridas, det är nödvändigt att alarmgränsen även över- skrides inuti avstängningsomràdet, t ex i samma mån oberoende av en avsevärt högre alarmnivà.

Genom att man utnyttjar sättet enligt uppfinningen kan materialet som orsakar alarmsignalen även identifieras för klassificering. Eftersom exempelvis de effektiva signalerna, som orsakas av magnetiska och icke-magnetiska material i huvudsak avviker till sin form inom området för avstängnings- toppen, kan beskaffenheten hos materialet som har orsakat signalen härledas från förhållandet mellan signalerna, om åt- 507 0l1-f1 10 15 20 25 30 35 _ 4 _ minstone två mätsekvenser användes inom området för avstäng- ningstoppen.

Uppfinningen skall i det följande förklaras mera i detalj med hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar en tidigare känd anordning avsedd för att kompensera den ömsesidiga induktansen mellan sändaren och mot- tagaren.

Figur 2 visar en lämplig utföringsform av anordningen enligt uppfinningen för att kompensera den ömsesidiga in- duktansen mellan sändaren och mottagaren.

Figur 3 visar en fördelaktig belägenhet hos mätfönstren pá tidaxeln enligt uppfinningen, liksom även respektive alarm- gränser som är fördelaktiga för olika mätfönster under änd- ringen av sändarströmmen i signalens amplitud/tidskoordina- ter.

Figur 4 är en bild av en annan belägenhet hos mätfönst- ren på tidaxeln enligt uppfinningen liksom även av respektive alarmgränser, som är fördelaktiga för olika mätfönster under ändringen av sändarströmmen i signalens amplitud/tidskoordi- nater.

Figur 1 har redan förklarats i samband med beskrivningen av tidigare känd teknik.

I den i figur 2 visade anordningen är enligt uppfinning- en mellan sändarsystemet 13 och mottagarsystemet 14 placerad den multiplicerande digital-analogomvandlaren 16 som styres med hjälp av mikroprocessorn 15 för att kontinuerligt och automatiskt kompensera den ömsesidiga induktansen MLV mellan sändaren 11 och mottagaren 12. Omvandlaren 16 är elektriskt ansluten till sändar- och mottagarsystemen 13 och 14 under förmedling av transformatorn 17 och summeringsförstärkaren 18. För att kompenseringen skall utföras på fördelaktigt sätt användes utjämnare 19 för att korrigera frekvensreaktionerna hos signalerna och kopplad till summeringsförstärkaren 18 över de ömsesidiga induktanserna MLV och MK sä att dessa frekvensreaktioner är i huvudsak lika.

I figur 3 visas schematiskt de effektiva signalerna 31, 32 och 33 för olika metallinnehållande material i amplitud- tidkoordinaterna, så att tiden t=O motsvarar startögonblicket 10 15 20 25 30 35 507 041 _5_ för avstängningen av sändarströmmen. Under avstängningen av sändarströmmen börjar avstängningstoppen på grund av avstäng- ningen bildas, vilken topp representeras av den streckade linjen 34. Eftersom avstängningstoppen 34 är avsevärt högre än de effektiva signaltopparna, är den slutliga toppen hos avstängningstoppen 34 utelämnad i figur 3 för tydlighets skull. Inom området för avstängningstoppen 34, d v s avstäng- ningsomrâdet för sändarströmmen, vilket område på tidaxeln i figur 3 betyder intervallet från stället t=0 till stället A, finnes enligt uppfinningen mätsekvenserna 21 och 22. I huvud- sak utanför området för avstängningstoppen 34 finnes dessutom mätsekvensen 23. Vid utnyttjande av sättet enligt uppfinning- en på fördelaktigaste sätt är alarmgränsen som är inställd för mätfönstret eller mätsekvensen 23 och påverkad med en lång mätfördröjning efter avstängningen av sändarströmmen och belägen utanför avstängningsomrâdet, i huvudsak lägre än alarmgränsen som är inställd för mätsekvenserna 21 och 22 och påverkade med en kort mätfördröjning och belägna inom avstäng- ningsomrâdet för sändarströmmen såsom visas av de horison- tella linjerna 35, 36 och 37 i figur 3.

Vid mätning av signalerna som orsakas av ett föremål under undersökning, med användning av en anordning som ut- nyttjar pulsteknik, är det enligt uppfinningen fördelaktigt att utnyttja åtminstone två mätsekvenser 21 och 22, vilka är belägna inom avstängningsomrâdet samt en mätsekvens 23 be- lägen utanför avstängningsomrâdet. De erhållna mätresultaten registreras lämpligen exempelvis i en mikroprocessor 15, vilken utför jämförelsen med de förutbestämda alarmgränserna 35, 36 och 37. Överskrides alarmgränsen med i huvudsak låg nivå med avseende på sitt absoluta värde som är inställd under mätsekvensen 23 med den långa mätfördröjningen, jäm- föres mätresultaten från sekvenserna 21 och 22 som har kort mätfördröjning med de alarmgränser, som har i huvudsak högre nivå beträffande sina absoluta värden. Om alarmgränsen över- skrides både under mätsekvenserna 23 med den långa mätför- dröjningen och under minst en av sekvenserna 21 och 22 med den korta mätfördröjningen, avgiver anordningen en alarm- signal. Med hjälp av mätsekvenserna 21 och 22 belägna inom 507 041 10 _ 6 _ avstängningsomrádet för sändarströmmen är det vidare möjligt att erhàlla information angående materialet som skall detek- teras, när de mottagna mätresultaten jämföres med egenska- perna hos de effektiva signaler som orsakas av olika mate- rial.

Figur 4 visar en annan tillämpning av läget för mätsek- venserna för de effektiva signalerna som orsakas av olika material inom området för avstängningstoppen 34 i figur 3.

Vid tillämpningen av figur 4 förstoras en av mätsekvenserna belägna inom området för avstängningstoppen 34, d v s sek- vensen 22a, sà att den delvis överlappar sekvensen 21. Pâ samma gång kan denna ändring i mätsekvensen göra det nödvän- digt att ändra alarmgränsen, och den nya alarmgränsen är i figur 4 markerad av siffran 36a.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 507 041 _ 7 _ Patentkrav

1. Sätt att förbättra signal/störningsförhållandet samt materialidentifiering i en med ett sändar- och mottagarsystem (ll, 12) försedd anordning som använder pulsteknik för att detektera metallföremál och innefattar organ för detektering och behandling av signalerna, varvid en till sändaren (ll) tillförd ström avbryts för att genom ömsesidig induktion mellan sändaren (11) och mottagaren (12) orsaka en avstäng- ningstopp (34), och mätning av den av metallföremàlen orsa- kade signalen (31, 31, 33) under minst två mätsekvenser (21, 22) fallande inom området för avstängningstoppen (34), känne- tecknat av att den ömsesidiga induktansen mellan sändar- systemet (11) och mottagarsystemet (12) kompenseras medelst en mellan sändaren (ll) och mottagaren (12) inpassad kompen- sationskrets, att den av metallföremàlen orsakade signalen (31, 32, 33) även mäts under en ytterligare mätsekvens (23) fallande utanför området för avstängningstoppen (34), att den under den ytterligare mätsekvensen (23) mätta signalen jäm- förs med en för denna mätsekvens gällande alarmgräns (37), och att en alarmsignal avges endast om denna alarmgräns över- skrids och dessutom den under minst en av de förstnämnda mät- sekvenserna (21, 22) mätta signalen likasá överskrider en för denna mätsekvens gällande alarmgräns (35, 36, 36a).

2. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknad av att kompensa- tionskretsen styrs av en mikroprocessor (15).

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att kompensationen utförs som en i huvudsak kontinuerlig, auto- matisk process. 2 eller 3, signalens nivå är högre under de mätsekvenser (21, 22) som

4. Sätt enligt patentkrav l, kånnetecknad av att faller inom området för avstängningstoppen (34) än under den ytterligare mätsekvensen (23). 507 041 10 15 20 25 30 35 _den av metallföremâlen orsakade signalen (31, _ 3 _

5. Sätt enligt något av patentkrav 1-3, kännetecknat av att 36, 36a) (21, 22) faller inom området för avstängningstoppen är högre med för de mätsekvenser (34) avseende på absolutvärdet än alarmgränsen (37) för den ytter- alarmgränserna (35, som ligare mätsekvensen (23).

6. Sätt enligt något av patentkrav 1-5, kännetecknat av att alarmsignalen avges endast om den signal som mäts under en av de inom området för avstängningstoppen (34) fallande mätse- 22) lande alarmgränsen kvenserna (21, överskrider den för denna mätsekvens gäl- (35, 36, 36a) som mäts under den ytterligare mätsekvensen (23) överskrider i samma mån som den signal den för denna mätsekvens gällande alarmgränsen (37).

7. Anordning för detektering av metallföremàl pà sättet enligt något av föregående patentkrav, vilken omfattar ett med pulsteknik arbetande sändar- och mottagarsystem och organ för detektering och behandling av signaler som orsakas av metallföremàl, vilka organ innefattar medel för mätning av 31, 33) under (21, 22) fallande inom omrâdet för en orsakad av ömsesidig induktion mellan minst tvâ mätsekvenser (34) sändaren och mottagaren vid avbrytande av till sändaren (11) tillförd ström, mottagaren (12) infogad krets för kompensation av ömsesidig avstängningstopp kännetecknad av en mellan sändaren (11) och induktion mellan sändaren och mottagaren, medel för mätning (31, 31, 33) fallande utanför området av den av metallföremålen orsakade signalen under en ytterligare mätsekvens (23) för avstängningstoppen (34), medel for jämförande av den under den ytterligare mätsekvensen (23) mätta signalen med en för denna mätsekvens gällande alarmgräns (37) och medel för avgivande av en alarmsignal endast om den under den ytterli- gare mätsekvensen (23) mätta signalen överskrider den för denna mätsekvens gällande alarmgränsen (37) och dessutom den (21, 22) mätta signalen likaså överskrider en för denna mätsekvens under minst en av de förstnämnda mätsekvenserna gällande alarmgräns (35, 36, 36a). lO 507 041 _9_

8. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknad av en mikro- processor (15) för styrning av kompensationskretsen.

9. Anordning enligt patentkrav 7 eller 8, kånnetecknad av att kompensationskretsen innefattar en digital/analog- omvandlare (16) och en utjämnare (19).

10. Anordning enligt patentkrav 8 och 9, kännetecknad av att analog/digitalomvandlaren (16) är kopplad till mikroproces- sorn (15).