WO1999040456A1 - Metallsuchgerät - Google Patents

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WO1999040456A1
WO1999040456A1 PCT/DE1999/000261 DE9900261W WO9940456A1 WO 1999040456 A1 WO1999040456 A1 WO 1999040456A1 DE 9900261 W DE9900261 W DE 9900261W WO 9940456 A1 WO9940456 A1 WO 9940456A1
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WO
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metal detector
amplitude
resonant circuit
detector according
circuit
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/000261
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Elster
Peter Adolphs
Original Assignee
Sap South Asian Pacific Co. Ltd.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sap South Asian Pacific Co. Ltd. filed Critical Sap South Asian Pacific Co. Ltd.
Priority to AU28252/99A priority Critical patent/AU2825299A/en
Publication of WO1999040456A1 publication Critical patent/WO1999040456A1/de

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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
    • G01V3/101—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 by measuring the impedance of the search coil; by measuring features of a resonant circuit comprising the search coil
    • G01V3/102—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 by measuring the impedance of the search coil; by measuring features of a resonant circuit comprising the search coil by measuring amplitude

Definitions

  • the invention relates to a metal detector for searching for hidden metallic objects in a non-metallic environment and also to a measuring method for detecting metallic objects.
  • Soil in walls or similar environments are known devices that use the physical fact that a metallic part in the vicinity of a coil influences or changes its inductance. In order to detect smaller metallic objects, it is necessary to be able to evaluate even very small changes in the inductance. Two different methods are used here, namely the interference method with two oscillators and the compensation method with two identical search coils.
  • two oscillators work in the device, the frequencies of which are very close to one another, so that when the two frequencies are superimposed, a superimposed tone of a certain audible frequency, for example 1000 Hz, results.
  • One oscillator for example a quartz oscillator, operates on a fixed frequency.
  • the second oscillator works with the search coil, so that when the inductance of the search coil changes, the oscillator is detuned.
  • the change in the oscillation frequency of the second oscillator in cooperation with the fixed frequency of the first oscillator, results in a change in the beat tone.
  • the seeker can determine the frequency detuning, which is very low for small metal parts. These small changes in the frequency of the sound are difficult to perceive for inexperienced people, which makes it very difficult for the layperson to search with the device described.
  • the second method is a compensation method.
  • Two identical coils are used, one of which is designed as a search coil. If the search coil is detuned with a piece of metal, the inductance of the search coil changes in comparison to the second coil. The changes in inductance of the two coils are evaluated in a bridge circuit. Since the change in inductance is also very small here, evaluation is problematic and the sensitivity of the overall system can only be increased insufficiently.
  • the object of the invention is characterized by the features of -3-
  • the metal detector according to the invention for searching for hidden metallic objects in a non-metallic environment is at least equipped with a search coil in a resonant circuit, an electrical circuit for the detection of changes in inductance, a display device, the resonant circuit having a controllable resistance, whereby the feedback of the resonant circuit with the search coil - preferably by changing the resistance - can be varied so that the resonant circuit is in a state just shortly after the vibration has been used. This ensures that the smallest disturbances in the inductance of the coil lead to an oscillation of the oscillating circuit.
  • the metal detector also has a means for converting analog signals into digital signals for measuring the oscillation amplitude of the oscillating circuit, an electronic memory for storing digital reference values of an oscillation state of the oscillating circuit, a means for comparing the stored reference value and of the current value and a device for displaying the difference value information between the reference value and the actual value.
  • the state of an oscillating circuit is defined by the frequency and the amplitude.
  • the measured amplitude of the oscillation is preferably used as the reference value, since this is particularly strongly influenced by small disturbances.
  • the current value represents the currently measured amplitude of the vibration. -4-
  • the metal detector also has a means for recognizing and possibly displaying the vibration state of the resonant circuit.
  • the metal detector can be advantageous to equip the metal detector with a means for generating electrical vibrations and possibly for outputting them, for example via a loudspeaker
  • the metal detector according to the invention then consists, in a manner known per se, of a search coil, an electrical circuit for the detection of changes in inductance, a display device and a microprocessor, the embodiment of the metal detector according to the invention having an electronic circuit which allows the feedback of the electronic Varying the oscillating circuit with the search coil so that the oscillating circuit is operated just shortly after the oscillation is used. Additional damping of the search coil is thus achieved, which in turn leads to a significant improvement in the quality of the resonant circuit. As a result, even the slightest detuning from a metal object produces a significant reduction in the oscillator level.
  • the microprocessor can then be used to carry out a calibration of the resonant circuit at short intervals, so that it is ensured at all times that the resonant circuit is in the desired feedback range, i.e. just shortly after the vibration has been used.
  • the support arm of the detector is made of plastic to avoid interference. It is advantageous here to design the design of the support arm and the housing of the coil and the electronics with two shells, the two shells having a sealing strip.
  • Another advantageous embodiment is to equip the support arm of the metal detector with a telescope, the lines within the telescope and within the telescope also being advantageous
  • Plastic housing run so that an unintended
  • Fig. 1 Circuit diagram of an advantageous
  • Fig. 2 Functional structure of the metal detector according to the invention
  • 3a-3c Three views of the metal detector with
  • Telescopic arm 4a-4c: Three views of a three-part structure
  • Fig. 5a-5b Two views of a metal detector with telescopic arm and inside
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of the electronic circuit of the invention
  • the search coil LO1 which is also the oscillator coil, has a tap via which a part of the voltage is fed back via the combination ROI to R08 and the operational amplifier OP1.
  • the degree of coupling can be set with the potentiometer. The range is dimensioned so that it is possible to vary between just swinging up and a stable vibration amplitude. In particular, swinging up means high damping of the circle and highest -7-
  • the oscillator signal is coupled out with C06 and then rectified.
  • a DC voltage is now available at the positive input of the second operational amplifier, which is proportional to the oscillation amplitude of the oscillator. If the resonant circuit is detuned, this voltage will decrease accordingly.
  • the microprocessor 5 is also used in the circuit to simplify operation and to carry out an automatic calibration of the system. In order to automatically hide a constant detuning or to eliminate automatic drifting of the oscillator level, the digitized signal is fed to a reference value memory. In constant
  • Time intervals here approx. every 5 seconds, are transmitted to the reference value memory by means of a timer.
  • the reference value is compared with the instantaneous value.
  • a light-emitting diode display (amplitude difference display) and sound generation are now derived from this comparison.
  • the calibration is repeated every 5 seconds, for example, temperature effects, stability fluctuations and constant detuning (for Example when measuring over mineral-containing soils) automatically eliminated.
  • the microprocessor changes the tone generator from the smallest measurable detuning (voltage difference) in such a way that this results in a striking change in the tone signal. This can be done in different ways, for example the duty cycle, a level change or frequency change can be carried out or different tone sequences or signals can be output.
  • FIG. 2 shows a basic diagram of the circuit of the microprocessor-controlled metal detector.
  • the search coil LO1 is connected to the oscillator circuit 1, which leads to the amplitude rectifier and is connected to the microprocessor 5.
  • the output signal from the amplitude rectifier 2 is fed to the microprocessor-integrated analog-to-digital converter 6, the signals generated by the analog-to-digital converter 6 are passed on the one hand to the automatic calibration unit with its reference value memory 9 and timer 8 and on the other hand into the range detection 7 and the comparator 10 forwarded.
  • the area detection 7 is connected to an oscillator area display 3, which can display the setting for the highest search sensitivity via an LED.
  • the signal output by the analog / digital converter 6 is compared by the comparator 10 with the reference value of the reference value memory 9 and -9-
  • the difference value is forwarded to the amplitude difference display 4 and / or fed to a tone generator 11 which outputs different acoustic displays via a loudspeaker / headphone 10 in accordance with the output difference value.
  • FIGS 3a-3c show different views of an embodiment of the metal detector according to the invention.
  • the metal detector has a housing 20 on the underside in which the search coil is located.
  • the housing 20 is connected to the handle 25 via a support arm consisting of a lower arm 21 which is telescopically connected to an upper arm 22.
  • the handle 25 goes directly into a forearm support 23, which is easy to direct
  • FIG. 3a the metal detector is shown in a largely retracted telescopic arm 22, while FIG. 3b shows an extended situation of the telescopic upper arm 22. 3c shows the metal detector in its two individual parts.
  • Figures 4a-4c show three views of another embodiment of the metal detector according to the invention. In contrast to the metal detector shown in FIGS. 3a-3c, this has instead of the one-piece - 10-
  • Support arm 21 on a telescopically connected two-part arm 21.1 and 21.2.
  • the device can be taken apart in three parts and can be transported in a compact manner.
  • FIGS. 5a and 5b show the metal detector of FIGS. 4a-4c, the line 26 running in the inner housing, which connects the electronics of the metal detector with the search coil, being additionally shown.
  • the line 26 is wound in the form of a spiral spring and can thus adapt to the corresponding length of the telescopic support arms 21.1 and 21.2 in the extended or extended state.
  • Sealing keder can be assembled.
  • the forearm brackets 23 have extensions on their sides so that the user's forearm cannot slide off the forearm support.
  • a metal detector is now created compared to the prior art, which on the one hand is easy to use for a non-specialist due to its ease of use and high sensitivity and at the same time also represents a very inexpensive embodiment of a metal detector.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät zum Suchen von verborgenen metallischen Gegenständen in einer nichtmetallischen Umgebung mit einem Schwingkreis. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur automatischen Regelung des Schwingkreises (L01, C01) vorgesehen sind, welche die Rückkopplung des Schwingkreises in einen Zustand gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz einstellen. Weiterhin ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Referenzwerte der Schwingungsamplitude bestimmt werden und die Differenz zwischen Referenzamplitude und aktueller Amplitude gemessen und zur Anzeige gebracht werden.

Description

-1-
Beschreibung
Metallsuchgerät
Die Erfindung betrifft ein Metallsuchgerät zum Suchen von verborgenen metallischen Gegenständen in einer nichtmetallischen Umgebung und weiterhin ein Meßverfahren zur Detektion metallischer Gegenstände.
Zum Aufspüren von verborgenen Metallgegenständen im
Erdreich, in Wänden oder ähnlichen Umgebungen kennt man Geräte, welche die physikalische Tatsache nutzen, daß ein metallisches Teil in der Nähe einer Spule deren Induktivität beeinflußt beziehungsweise ändert. Um kleinere metallische Gegenstände aufzuspüren ist es notwendig, auch sehr geringe Änderungen in der Induktivität auswerten zu können. Hier werden zwei unterschiedliche Verfahren genutzt, nämlich das Interferenzverfahren mit zwei Oszillatoren und das Kompensationsverfahren mit zwei identischen Suchspulen.
Beim Differenzverfahren arbeiten im Gerät zwei Oszillatoren, deren Frequenzen sehr dicht beieinander liegen, so daß sich bei der Überlagerung der beiden Frequenzen ein Überlagerungston einer bestimmten hörbaren Frequenz, zum Beispiel 1000 Hz ergibt. Hierbei arbeitet der eine Oszillator, zum Beispiel ein Quarzoszillator, auf einer festen Frequenz. Der zweite Oszillator arbeitet mit der Suchspule, so daß bei einer Änderung der Induktivität der Suchspule eine Verstimmung des Oszillators entsteht. Die Änderung der Schwingungsfrequenz des zweiten Oszillators ergibt im Zusammenwirken mit der festen Frequenz des ersten Oszillators eine Änderung des Überlagerungstones. Bei einer Suche nach Metallteilen muß -2-
der Suchende hierbei die Frequenzverstimmung, welche bei kleinen Metallteilen sehr gering ist, feststellen. Diese kleinen Veränderungen der Frequenz des Tones sind für ungeübte Personen nur schwer wahrnehmbar, wodurch eine Suche mit dem beschriebenen Gerät für den Laien sehr schwierig wird.
Bei der zweiten Methode handelt es sich um ein Kompensationsverfahren. Dabei werden zwei identische Spulen verwendet, wobei eine davon als Suchspule ausgeführt ist. Bei einer Verstimmung der Suchspule mit einem Metallstück ändert sich wiederum die Induktivität der Suchspule im Vergleich zur zweiten Spule. In einer Brückenschaltung werden die Induktivitätsänderungen der beiden Spulen ausgewertet. Da die Induktivitätsänderung auch hier sehr gering ist, ist eine Auswertung problematisch und die Empfindlichkeit des Gesamtsystems läßt sich nur ungenügend steigern.
Es besteht also das Problem bei den bekannten
Metallsuchgeräten, daß deren Bedienung eine große Erfahrung durch einen Fachmann bedarf beziehungsweise das deren Empfindlichkeit nicht ausreicht.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Metallsuchgerät zu schaffen, welches über eine verbesserte Empfindlichkeit verfügt und welches auch durch einen Nichtfachmann einfach bedient werden kann. Außerdem soll das Metallsuchgerät auch einfach und kostengünstig produziert werden können. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung ein neues Verfahren zur Detektion Metallgegenständen in einer sonst nicht metallischen Umgebung mit hoher Empfindlichkeit anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des -3-
ersten Vorrichtungsanspruches und des ersten Verfahrensanspruches gelöst.
Demgemäß ist das erfindungsgemäße Metallsuchgerät zum Suchen von verborgenen metallischen Gegenständen in einer nichtmetallischen Umgebung mindestens ausgestattet mit einer Suchspule in einem Schwingkreis, einer elektrischen Schaltung zur Detektion von Induktivitätsänderungen, einer Anzeigevorrichtung, wobei der Schwingkreis über einen regelbaren Widerstand verfügt, wodurch die Rückkopplung des Schwingkreises mit der Suchspule - vorzugsweise durch Veränderung des Widerstandes - so variiert werden kann, daß der Schwingkreis sich in einem Zustand gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz befindet. Hierdurch wird erreicht, daß kleinste Störungen der Induktivität der Spule zu einem Schwingungseinsatz des Schwingkreises führen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Metallsuchgerät auch über ein Mittel zur Konvertierung von analogen Signalen in digitale Signale zur Messung der Schwingungsamplitude des Schwingkreises, einen elektronischer Speicher zur Speicherung von digitalen Referenzwerten eines Schwingungszustandes des Schwingkreises, ein Mittel zum Vergleichen des gespeicherten Referenzwertes und des aktuellen Wertes und eine Vorrichtung zur Anzeige der Differenzwertinformation zwischen Referenzwert und Istwert verfügt. Des Zustand eines Schwingkreises ist definiert durch die Frequenz und die Amplitude. Als Referenzwert dient vorzugsweise die gemessene Amplitude der Schwingung, da diese durch kleine Störungen am besonders stark beeinflußt wird. Der aktuelle Wert stellt in dabei die momentan gemessene Amplitude der Schwingung dar. -4-
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Metallsuchgerät zusätzlich über ein Mittel zur Erkennung und gegebenenfalls Anzeige des Schwingungszustandes des Schwingkreises verfügt.
Weiterhin kann es Vorteilhaft sein das Metallsuchgerät mit einem Mittel zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen und gegebenenfalls zu deren Ausgabe zum Beispiel über einen Lautsprecher auszustatten
Die oben genannten Ausstattungsmerkmale können auch ganz oder teilweise in einem entsprechend programmierten handelsüblichen Mikroprozessor integriert sein. Somit besteht das erfindungsgemäße Metallsuchgerät dann also in an sich bekannter Weise aus einer Suchspule, einer elektrischen Schaltung zur Detektion von Induktivitätsänderungen, einer Anzeigevorrichtung und einem Mikroprozessor, wobei die erfindungsgemäße Ausführung des Metallsuchgerätes über eine elektronische Schaltung verfügt, die es erlaubt, die Rückkopplung des elektronischen Schwingkreises mit der Suchspule so zu variieren, daß der Schwingkreis gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz betrieben wird. Damit wird eine zusätzliche Entdämpfung der Suchspule erreicht, was wiederum zu einer deutlichen Güteverbesserung des Schwingkreises führt. Hierdurch erzeugt schon die geringste Verstimmungen durch einen Metallgegenstand eine signifikante Reduzierung des Oszillatorpegels. Eine änliche elektronische Schaltung ist aus dem Bereich der Funkgeräte als Gütemultiplikator aus "Transistortechnik für den Funkamateur", 1962, Dipl. Phys . H. J. Fischer bekannt. Es wird insbesondere auf die Seiten 182-184 hingewiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung einbezogen wird. Bei -5-
sehr großer Dämpfung kann dabei die Schwingung des Oszillators sogar ganz abreißen. Mit dieser Maßnahme ist es nun möglich, die Empfindlichkeit des Metallsuchgerätes wesentlich zu steigern. Über eine Anzeige der Amplitudendifferenz ist die Bedienung des Gerätes wesentlich zu vereinfachen.
Gemäß einer vorteilhaften Weitergestaltung des erfindungsgemäßen Metallsuchgerätes kann der Mikroprozessor dann dazu genutzt werden, eine Kalibrierung des Schwingkreises in kurzen Abständen durchzuführen, so daß jederzeit sicher gestellt ist, daß der Schwingkreis sich im gewünschten Rückkopplungsbereich, also gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz, befindet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Metallsuchgerätes besteht darin, daß zur Vermeidung von Störungen der Tragarm des Suchgerätes aus Kunststoff besteht. Vorteilhaft ist hierbei, die Ausgestaltung des Tragarms und des Gehäuses der Spule und der Elektronik zweischalig auszuführen, wobei die beiden Schalen über einen Dichtungskeder verfügen.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, den Tragarm des Metallsuchgerätes mit einem Teleskop auszustatten, wobei ebenfalls vorteilhaft die Leitungen innerhalb des Teleskops und innerhalb des
Kunststoffgehäuses verlaufen, so daß eine unbeabsichtigte
Beschädigung der elektrischen Leitung vermieden werden kann.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern -6-
auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1: Schaltbild eines vorteilhaften
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Metallsuchgerätes; Fig. 2: Funktioneller Aufbau des erfindungsgemäßen Metallsuchgerätes; Fig. 3a-3c: Drei Ansichten des Metallsuchgerätes mit
Teleskoparm; Fig. 4a-4c: Drei Ansichten eines dreiteilig aufgebauten
Metallsuchgerätes; Fig. 5a-5b: Zwei Ansichten eines Metallsuchgerätes mit Teleskoparm und innenlaufende
Verbindungsleitung zwischen Elektronik und Suchspule.
Die Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der elektronischen Schaltung des erfindungsgemäßen
Metallsuchgerätes. Die Suchspule LOl, die gleichzeitig die Oszillatorspule ist, besitzt eine Anzapfung, über die ein Teil der Spannung über die Kombination ROI bis R08 und den Operationsverstärker OP1 rückgekoppelt wird. Mit den Potentiometer kann der Grad der Kopplung eingestellt werden. Der Bereich ist dabei so dimensioniert, daß zwischen gerade anschwingen und stabiler Schwingamplitude variiert werden kann. Gerade Anschwingen bedeutet dabei hohe Entdämpfung des Kreises und höchste -7-
Suchempfindlichkeit .
Das Oszillatorsignal wird mit C06 ausgekoppelt und danach gleichgerichtet. Am positiven Eingang des zweiten Operationsverstärkes steht jetzt eine Gleichspannung zur Verfügung, die proportional zur Schwingamplitude des Oszillators ist. Bei Verstimmung des Schwingkreises wird diese Spannung entsprechend kleiner.
Durch den zweiten Operationsverstärker OP2 wird diese
Spannung so weit verstärkt, daß diese ursprünglich sehr kleine Spannungsänderungen an einem Analog-Digital-Wandler im Mikroprozessor verarbeitet werden können. Um den nötigen Arbeitsbereich abzudecken, wird der Verstärker als subtrahierender Verstärker betrieben. Nach dem Analog- Digital-Wandler wird über mehrere Leuchtdioden die Höhe der Verstimmung direkt angezeigt.
Der Mikroprozessor 5 wird in der Schaltung weiterhin dazu genutzt, die Bedienung zu vereinfachen und um eine automatische Kalibrierung des Systems durchzuführen. Um eine konstante Verstimmung automatisch auszublenden, beziehungsweise selbsttätiges Driften des Oszillatorpegels zu eliminieren, wird das digitalisierte Signal einem Referenzwertspeicher zugeführt. In konstanten
Zeitabständen, hier ca. alle 5 Sekunden, wird mittels eines Timers dieses Signal in den Referenzwertspeicher übertragen. In einem nachfolgenden Vergleicher wird der Referenzwert mit dem Augenblickswert verglichen. Aus diesem Vergleich wird jetzt eine Leuchtdiodenanzeige (Amplitudendifferenzanzeige) und eine Tongenerierung abgeleitet. Durch die sich alle 5 Sekunden wiederholende Eichung werden zum Beispiel Temperatureffekte, Stabilitätsschwankungen und konstante Verstimmungen (zum Beispiel bei Messungen über mineralhaltigen Böden) automatisch eliminiert.
Um eine einfache Einstellung der Suchempfindlichkeit zu ermöglichen, wird ein bestimmter Amplitudenbereich
(Bereichskennung) des Oszillators mit einer LED gekoppelt, die zum Beispiel die Einstellung für die höchste Suchempfindlichkeit anzeigt. Für eine sichere Auswertung wird über den Mikroprozessor aus der kleinsten meßbaren Verstimmung (Spannungsdifferenz) der Tongenerator so verändert, daß sich hieraus eine markante Tonsignaländerung ergibt. Dies kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, so kann zum Beispiel das Tastverhältnis, eiue Pegeländerung oder Frequenzänderung durchgeführt werden oder auch unterschiedliche Tonfolgen oder Signale ausgegeben werden.
In der Figur 2 ist ein Prinzipschaubild der Schaltung des mikroprozessorgesteuerten Metallsuchgerätes dargestellt. Hierbei ist die Suchspule LOl mit dem Oszillatorschaltung 1 verbunden, die zum Amplitudengleichrichter führt und mit dem Mikroprozessor 5 verbunden ist. Das Ausgangssignal aus dem Amplitudengleichrichter 2 wird dem Mikroprozessor integrierten Analog-Digital-Wandler 6 zugeführt, die vom Analog-Digital-Wandler 6 erzeugten Signale werden einerseits der automatischen Kalibriereinheit mit ihrem Referenzwertspeicher 9 und Timer 8 übergeben und andererseits in die Bereichserkennung 7 und dem Vergleicher 10 zugeleitet. Die Bereichserkennung 7 ist mit einer Oszillatorbereichsanzeige 3 verbunden, die über eine LED die Einstellung für die höchste Suchempfindlichkeit anzeigen kann. Weiterhin wird das vom Analog/Digital- Wandler 6 ausgegebene Signal vom Vergleicher 10 mit dem Referenzwert des Referenzwertspeichers 9 verglichen und -9-
beim signifikanten Differenzwert der Differenzwert an die Amplitudendifferenzanzeige 4 weitergeleitet und/oder einem Tongenerator 11 zugeführt, der entsprechend des ausgegebenen Differenzwertes unterschiedliche akustische Anzeigen über einen Lautsprecher/Kopfhörer 10 ausgibt.
Die Figuren 3a-3c zeigen unterschiedliche Ansichten eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Metallsuchgerätes. Das Metallsuchgerät verfügt auf der Unterseite über ein Gehäuse 20, in dem sich die Suchspule befindet. Das Gehäuse 20 ist über einen Tragarm, bestehend aus einem unteren Arm 21, der mit einem oberen Arm 22 teleskopartig zusammengesteckt ist, mit dem Handgriff 25 verbunden. Der Handgriff 25 gehr direkt über in eine Unterarmstütze 23, die ein einfaches dirigieren der
Suchspule mit Hilfe einer Hand ermöglicht. Am unteren Arm 21 befindet sich ein Gehäuse 24, in dem weitest gehend die Elektronik des Metallsuchgerätes untergebracht ist. Auf dem Gehäuse 24 sind eine Reihe von Leuchtdioden untergebracht, die als Bereichsanzeige dienen können und zwei Potentiometer zur Grundkalibrierung des Systems und zur Regelung der Lautstärke eines Lautsprechers. Ebenso können hieran Steckbuchsen für den Anschluß eines Kopfhörers beziehungsweise ein Lautsprecher integriert werden. In der Figur 3a ist das Metallsuchgerät in einem weitestgehend eingefahrenen Teleskoparm 22 gezeigt, während die Figur 3b eine ausgefahrene Situation des teleskopartigen, oberen Armes 22 darstellt. Die Figur 3c zeigt das Metallsuchgerät in seinen beiden Einzelteilen.
Die Figuren 4a-4c zeigen drei Ansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des Metallsuchgerätes. Zum Unterschied zu dem in der Figur 3a-3c gezeigten Metallsuchgerät weist dieses anstelle des einteiligen - 10-
Tragarms 21 einen teleskopartig verbundenen zweiteiligen Arm 21.1 und 21.2 auf. Durch diese Ausführungsform ist - wie es in der Figur 4c erkennbar ist - das Gerät dreiteilig auseinander zu nehmen und auf kompakte Weise transportierbar.
Die Figuren 5a und 5b zeigen das Metallsuchgerät der Figuren 4a-4c, wobei zusätzlich die im Innengehäuse laufende Leitung 26, welches die Elektronik des Metallsuchgerätes mit der Suchspule verbindet, gezeigt ist. Die Leitung 26 ist spiralfederförmig aufgewickelt und kann sich so der entsprechenden Länge des telekopartigen Tragarms 21.1 und 21.2 in ein- oder ausgefahrenem Zustand anpassen.
Alle dargestellten Metallsuchgeräte der Figuren 3a bis 5b weisen eine Schnittlinie 20.1 auf, die andeutet, daß die Gehäuseeinzelteile in zweiteiligen Spritzgußformen hergestellt werden können und durch einfaches Aneinanderfügen und Abdichten mittels eines
Dichtungskeders zusammengesetzt werden können. Die Unterarmhalterungen 23 weisen an ihren Seiten Verlängerungen auf, so daß der Unterarm des Benutzers nicht vom Unterarmträger abrutschen kann.
Mit all den aufgezeigten Ausführungsformen ist nun gegenüber dem Stand der Technik ein Metallsuchgerät geschaffen, welches einerseits aufgrund seiner leichten Bedienbarkeit und seiner hohen Empfindlichkeit auch für einen Nichtfachmann sicher zu bedienen ist und gleichzeitig auch eine sehr preisgünstige Ausführungsform eines Metallsuchgerätes darstellt. -11-
Bezugszeichenliste
1 Oszillatorschaltung
2 Amplitudengleichrichter
3 Oszillatorbereichsanzeige
4 Amplitudendifferenzanzeige
5 Mikroprozessor
6 Analog/Digital-Wandler
7 Bereichserkennung
8 Timer/Zeitgeber
9 ReferenzwertSpeicher
10 Vergleicher
11 Tongenerator
12 Lautsprecher
20 Gehäuse für Suchspule
20.1 Schnittlinie
21 unterer Arm
22 oberer Arm
23 Unterarmstütze
24 Gehäuse für Elektronik
25 Handgriff
26 spiralförmige Leitung
CXX Kondensator
DXX Diode/LED
LXX Spule
OPX Operationsverstärker
RXX Widerstand
Figure imgf000013_0001
QXX Quarz

Claims

-12-
Ansprüche
1 Metallsuchgerät zum Suchen von verborgenen metallischen Gegenständen in einer nichtmetallischen Umgebung mit:
1.1 einer Suchspule in einem Schwingkreis, wobei der Schwingkreis einen regelbaren Widerstand aufweist,
1.2 einer elektrischen Schaltung zur Detektion von Induktivitätsänderungen und
1.3 einer Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
1.4 Mittel zur automatischen Regelung des Schwingkreises
(LOl, 1) vorgesehen sind, welche die Rückkopplung des Schwingkreises in einen Zustand gerade kurz nach dem Schwingungseinsatz einstellen.
2 Metallsuchgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur automatischen Regelung des Schwingkreises (LOl, 1) zumindest die folgenden Merkmale aufweist: 2.1 ein Mittel (6) zur Konvertierung von analogen
Signalen in digitale Signale zur Meßung der
Schwingungsamplitude des Schwingkreises, 2.2 ein elektronischer Speicher (9) zur Speicherung von digitalen Referenzwerten eines Schwingungszustandes des Schwingkreises in Form der Amplitudenhöhe, 2.3 ein Mittel (10) zum Vergleichen des gespeicherten
Referenzwertes und des aktuellen Wertes und 2.4 daß die Anzeigevorrichtung (4) aus der
Differenzinformation zwischen Referenzwert und
Istwert gespeist wird.
3 Metallsuchgerät gemäß einem der Ansprüche 1 - 2, -13-
dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (7) zur Erkennung und gegegebenenfalls Anzeige (3) des Schwingungszustandes des Schwingkreises (LOl, 1) vorgesehen ist.
Metallsuchgerät gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (11) zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen und gegegebenenfalls eine Ausgabe (12) der Schwingungen.
Metallsuchgerät gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel
(20) zum Schutz der Suchspule (LOl) gegen mechanische Beeinflussung vorgesehen ist.
Metallsuchgerät gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es über einen teleskopartig längenverstellbaren Tragarm (21, 22) verfügt.
Metallsuchgerät gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse
(24) zur Aufnahme der Elektronik vorgesehen ist, welches am Tragarm (21, 22) befestigt ist, beziehungsweise im Tragarm (21, 22) integriert ist.
Metallsuchgerät gemäß einem der Ansprüche 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (21, 22) und gegebenenfalls das Gehäuse (24) aus Kunststoff hergestellt ist.
Metallsuchgerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kunststoffteile in Längsrichtung zweiteilig hergestellt und -14-
gegebenenfalls mit einem Dichtungskeder abgedichtet sind.
10 Verfahren zur Detektion eines metallischen Gegenstandes in einer nicht-metallischen Umgebung mit den folgenden Verfahrensschritten: 10.1 Abstimmung eines Schwingkreises mit einer Suchspule auf eine Rückkopplung, bei der der Schwingkreis kurz nach dem Schwingungseinsatz eingestellt wird, 10.2 Bestimmung eines Referenzwertes der Schwingungsamplitude,
10.3 Bestimmung der Amplitudendif erenz zwischen Referenzamplitude und aktueller Amplitude und
10.4 Anzeige der Amplitudendifferenz.
11 Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Referenzamplitude in kurzen Zeitabständen erfolgt.
PCT/DE1999/000261 1998-02-03 1999-01-28 Metallsuchgerät WO1999040456A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU28252/99A AU2825299A (en) 1998-02-03 1999-01-28 Metal detector

Applications Claiming Priority (2)

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