用于定位金属对象的金属探测器的制造方法

用于定位金属对象的金属探测器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种方法，用于定位金属或含金属的对象和材料，即使在受金属的影响的情况下，至少两个发射线圈中的电流相对于彼此被调节，由此使得将由至少一个接收线圈接收的接收线圈输出信号或从接收线圈输出信号生成的解调相位的平均值被持续彼此调节到“零”。所需的控制变量的幅度通过解调而被检测为值，优选地，至少在0°并且在偏移了90°的解调处理中，并且被均衡，从而改善该方法，诸如即使在检测区中存在其他金属对象，也允许待检测对象的可靠检测。
【专利说明】用于定位金属对象的金属探测器
【技术领域】
[0001]本申请要求于2011年2月2日提交的德国专利申请10 2011 010 144.6的优先权，其公开内容明确结合在本申请的主题中
[0002]本发明涉及用于定位金属对象的金属探测器。
【背景技术】
[0003]本文描述的本发明的优势在于，有意屏蔽测量区中不需要的金属对象并同时检测需要的金属对象。例如，在图1中示出了相对薄的金属管道的检测，该金属管道在大量钢筋件、钢筋条、或者钢筋网格(还称为结构钢)后的壁中。图1示出了包括嵌入式钢筋件1.2的壁部形式的对象1.1。待检测的金属管道1.3位于钢筋件1.2的后面。金属探测器1.4被引导经过对象1.1。
[0004]虽然现有技术的金属探测器能明确地检测钢筋件，但通常不会看到钢筋件后面的管道。尽管在一些情况下，人们可以根据测量值在管道区中的增大来推断已经检测到了管道，但是，如果存在另一个钢筋件代替管道，或者如果钢筋件在一个点被定位为靠在一起，测量值也会类似地增大。因此，通过现有的金属探测器，不能实现可靠的检测。

【发明内容】

[0005]在上述情形中，本发明的目的在于完全屏蔽钢筋件，使得只看到管道。
[0006]就此，与钢筋件或钢筋条定位得如何紧挨在一起或者它们是否在管道的前面、后面、或边上是无关的。另外，管道可以由与待屏蔽的钢筋件相同的材料构成。钢筋件仅是随便举的一个实例。借助于本发明，几乎可以屏蔽每一个可能的金属对象。不言而喻，同样包括了矿化地面的效应。
[0007]相反，自然，也可以刻意寻求一个特定的对象，从而屏蔽所有其他的对象。所寻求的对象必须只能是与待屏蔽的对象不同的金属形状或类型。
[0008]此外，本发明的目的在于改进用于定位金属对象和材料的方法，使得当在其他金属对象位于检测区中时，也可以实现需要检测的对象的可靠检测。
[0009]应当理解，在本申请的上下文中，“金属”对象还包括只含有金属的对象。本申请中的“对象”应被理解为如下需要检测的对象:例如，其能够可以在位于其他类似类型的对象或者甚至与其不同的对象(诸如墙壁、地面等)中或者后面被检测。
[0010]本申请的基础是专利申请DE 102009029928A1。其中描述了一种方法，在该方法中，在特殊线圈配置中，两个发射线圈的两个相反地调节的电流将接收线圈配置中的接收信号持续调节为“零”。该申请明确指出，与现有技术相反，该处理涉及到“零”的一个持续调节，即，还在金属接近线圈配置2.6的情况下。
[0011]在现有技术中，存在无需接近金属就能产生接收信号“零”的方法。例如，这是通过发射线圈相对于接收线圈的机械对准(通常被称为线圈的“Double-D”配置(参见DE10301951A9))来实现的，或者两个接收线圈以接收信号被抵消的方式被布置在发射线圈中(参见DE 10318350B3)。为了解决机械公差的问题，线圈系统中的辅助绕组也被接通，以便有可能的话，在没有金属接近的情况下实现接收信号“零”(参见DE 102004047189A1)。
[0012]因此，在所有上述方法中，总是在没有金属影响的情况下将接收信号机械地或电气地调整到“零”。当金属施加影响时，保持了没有金属影响时实现的调整。在这些方法中，当金属施加影响时，发生了之后由此被相应评估的接收线圈配置的输出信号。
[0013]与以上另外描述的现有技术的方法相反，S卩，在金属接近的情况下，根据本发明的并在DE 102009029928A1中描述的方法也将接收信号持续调节为“零”。本文给出的本发明使用由此产生的效果。
[0014]为了更好地理解该效果，必须更详细地描述该系统的具体特征。图2示出了根据DE 102009029928A1的技术教导设计的线圈配置。发射线圈配置包括两个线圈2.1和2.2，并且由两个彼此相对调节的电流2.3和2.4馈电。发射线圈配置2.2的输出信号通过电流
2.3和2.4被持续稳定到“零”。
[0015]为了更好地说明本发明，现在停止图2中示出的配置中的调节处理，因此，两个电流2.3和2.4具有相同的幅度。当金属接近线圈配置2.6时，因此在前置放大器2.7的输出出现输出信号2.5。图3更详细地示出了随之而来的信号2.5。
[0016]曲线3.4表示通过DE 102009029928A1的发射线圈配置2.6的方波电流，因此，在所描述的情况下，通过两个发射线圈2.1和2.2的电流被彼此反相。在本实例中，三个不同的金属对象持续越过线圈配置2.6。例如，3.1为具有方形截面的金属条，3.2为钢筋件，并且3.3为金属管道。由于停止了调节“接收信号到零”的处理，因此当接近金属时，在前置放大器2.7的输出存在信号2.5。根据金属类型或几何形状，信号的幅度和相位不同。例如，在图3中示出了三个对象3.1,3.2、和3.3的三个不同信号曲线3.5、3.6和3.7。这大致对应于除 W02007/012502A9、DE 102009009061A1、和 DE 102009021804A1 以外的现有技术。
[0017]已知如下的方法，其中，例如，在发送电流的相位为0°和90°时，进行任意特殊线圈配置的输出信号的信号曲线的评估。结果，获得两个电压值。例如，使用这两个电压值可以对其是否涉及铁或有色金属进行解释。本文需要指出的是，所描述的信号曲线仅仅是实例并且可根据线圈配置的构造、时钟频率的选择、以及电子系统的实施而表现得完全不同。仍保持曲线根据金属类型或几何形状而不同的事实。图4阐明了上面所说的情况:对于对象3.1、3.2和3.3中的每个,前置放大器的输出信号的相位和幅度均改变。
[0018]如果前置放大器的输出信号以解调时钟4.5的速率被同步解调，则当上面提到的三个对象越过例如传感器时，产生信号波形4.6。然而，另一方面，如果解调受到使用解调时钟4.4被偏移了 90°的相位的第二同步解调器影响，则这将会产生信号波形4.7。
[0019]图4中下面的图解示出了当三个对象3.1、3.2、和3.3越过传感器时同步解调处理的信号波形。这里，假定同步解调处理的功能是已知的。信号波形4.6和4.7在这里指定相应同步解调器的输出信号。
[0020]首先，如图4中上面的部分所示，金属管道3.3越过线圈配置2.6。因此，针对在
4.3片段中示出的0°和90°解调处理产生了两个信号波形。对于钢筋件3.2和钢筋条的相同移动，出现4.2片段中描述的信号波形，而对于金属条3.1，产生4.1片段中的信号波形。如同现有技术中已知的，根据需要，现在可以从这两个信号波形4.6和4.7中推断所检测的金属类型。[0021]如图5中的差异曲线5.1所示，用于该目的的一个可能方法是在信号波形4.6和
4.7之间形成差异。如本文由垂直虚线表示的，在对象3.1、3.2、和3.3相对于线圈配置2.6的最佳位置中，有时会超过例如上限阈值5.2，或者信号有时会低于下限阈值5.3。自然地，可以对此进行评估，并且可以获得对所检测的对象(特别地，金属类型)的粗略指导。
[0022]然而，如果对象横向接近传感器单元，则所得到的信号波形变得难以解释，这可以立即看到。因此，这些方法似乎不适合提供关于检测对象的精确数据。特别地，例如，如果检测对象从水平位置移动到垂直位置，则曲线5.1的波形有非常显著的变化。
[0023]到此所作的陈述基本上涉及非稳压传输电流和没有持续保持在“零”的接收线圈单元的输出信号，因此基本上反映了现有技术。
【具体实施方式】
[0024]现在将参照附图更详细地示例性地描述本发明。然而，示例性实施例仅是实例，其并不旨在将本发明的概念限制的特定配置。
[0025]基于在DE 102009029928A1中提出的方法，其中，两个传输电流在特定线圈配置中彼此被相反地调节以使得接收线圈配置的接收信号持续为“零”，本文现在将描述一种方法，其允许精确地“屏蔽”或“检测” 一个或多个特定金属对象。
[0026]在上述专利申请中，根据调节值获得关于金属的存在的信息，该调节值用于将接收线圈的输出信号稳定到“零”。零意味着第一解调相位6.1的解调信号的平均值与第二解调相位6.2的平均值具有相等的大小。因此，通过调节发射线圈中的电流的处理，两个解调相位之间的解调信号的幅度差总是保持在“零”。
[0027]此时，为了避免误解，最好更详细地说明图4、图5、和图6中的信号曲线。图3中的曲线3.5,3.6、和3.7的图解描述了接收线圈配置在存在金属时没有“调节到零”的处理时的信号2.5。图4中再次示出了该信号。然后曲线4.6和4.7示出了以O度和90度被解调的信号2.5。曲线6.5,6.6、和6.7示出了在存在金属时稳定到“零”的处理之后从接收线圈配置出现的信号。图7和图8中的曲线7.2示出了调节发射线圈的电流以使得接收线圈配置中的接收信号将持续为“零”的调节值。图7和图8中的曲线7.1示出了在存在金属时以解调时钟4.4的速率解调的信号2.5。
[0028]为了清楚起见，时钟周期的接收信号优选地分成大约四个优选相等的时钟段，SP，接通时间段。在时钟时间，生成了多个时钟周期，其将由时钟发生器13.6以相同的时钟速率定时的时间段合并。
[0029]因此，如果不存在金属，则在前置放大器2.7的输出不会存在信号。输出信号对应于图6中的线6.9。当接近金属时，尽管要进一步正确的稳定到“零”，但是也可出现具有零交叉点6.8 (其总是准确地落入解调时钟4.5的片段的中心)的信号，即，其中，平均值在解调时钟4.5或解调相位6.1和6.2的片段中总是具有相同的幅度，或者更明确地，总是通过发射线圈中的电流调节处理保持相同的幅度。该信号可以由第二同步解调器在相对于解调时钟4.5偏移了 90°的另一解调时钟4.4下测量。
[0030]因为该信号的出现依赖于由于金属类型和/或几何形状而引起的接收信号的相位偏移，因此有意使用了“能够”的说法。当在接近金属时(特定金属类型或适当几何形状)没有发生接收信号的相位偏移并且因此在第二同步解调器的输出没有值的变化的情况下，也会出现该情况。因此，情况仍然保持为第一解调相位6.1的前置放大器输出信号2.5的平均值总是对应于第二解调相位6.2的平均值。
[0031]再次，在该实例中，金属条3.1、钢筋件3.2、和金属管道3.3持续越过了线圈配置2.6。在本申请的上下文中，应当理解，术语钢筋件包括用于建筑工业的不同类型的钢筋条和钢筋网。图6示出了随着由于调节处理产生的“位于中心的”零交叉点6.8而出现的信号曲线6.5、6.6和6.7。应当指出的是，这些信号曲线全部是“一个在另一上面(over oneanother)”，使得它们总是恰恰在相同位置具有共同零交叉点6.8，并且信号曲线6.5,6.6、和6.7的最大幅度和最小幅度在同一时间点出现。
[0032]在下一步骤中，用解调时钟4.4的相对于第一解调时钟4.5的信号偏移了 90°的信号将该信号解调。当金属对象3.1,3.2、和3.3扫过线圈配置1.4时，出现了例如曲线
7.1。在没有金属影响时，该曲线具有静态值7.3 (图7，图8)。如果通过用于调节到“零”处理的调节值曲线覆盖该曲线7.1则发现了惊人的效果，随着金属的接近，尽管幅度不同，但两个曲线都以严格相等的方式变化。
[0033]根据金属类型或几何形状，如图8中的实例所示，曲线7.1的幅度还可以采用负值。对于曲线7.2，这在特定情况下同样适用。为了更好地理解，在接近金属的情况下的所有说明中，曲线7.2均被示出为具有正幅度。
[0034]在进一步的步骤中，现在将曲线7.1乘以具有正或负前缀的值，使得其与曲线7.2具有相同大小。优选地，该乘数根据一个控制变量或多个控制变量(例如，根据控制变量的t匕)来确定。这仅在存在金属时发生，并且出现用于7.1或7.2的不等于静态值7.3的值。这里，以及在下文中，通过零来指定静态值7.3，其描述了在不存在金属时出现的值。原则上，该步骤对应于可以被调节否则被反相的“幅度调节处理”。
[0035]图9概括了这些步骤。在上面的图解中，值7.1还没有进行幅度调节。值7.1和
7.2仍然不同。
[0036]在中间的图解中，值7.1例如乘以0.9，使得曲线7.1和7.2的波形在片段4.2中完全一致。需要提醒的是，钢筋件在片段4.2越过了线圈配置2.6。下面的图解现在示出了曲线7.1和7.2的差值9.1。在钢筋件3.2越过线圈配置片段2.6的片段4.2中没有形成差异。令人吃惊的是，当钢筋件3.2不仅水平地、而且还与其垂直地越过线圈配置时，这也同样适用。如果提供了具有阈值5.2和5.3的差值，则可以精确地检测用金属条3.1或金属管道3.3扫过线圈配置2.6的处理，然而钢筋件3.2是“不可见的”。图9a示出了适当传感器2.6沿多个任意配置的钢筋件的移动。钢筋件没有引起曲线9.1的变化，所识别的仅是金属管道3.3。
[0037]在该情况下，“不可见”意味着“看不到”以最多样化的角度捆绑、交叉、或布置并且距传感器任意距离的单个或多个钢筋件，尽管精确地检测了该钢筋件前面、后面、或边上的金属管道。如果金属管道由相同的材料(例如，铁)构成，这也同样适用。因此，仅需要“获知” 一个钢筋件，以屏蔽更大量的类似钢筋件。
[0038]因此，实际上，在结构钢的紧密封装的8mm钢筋件的双层后的150mm处，可以精确地检测到小硬币。(传感器:DE 102009029928A1的线圈配置具有60mm的直径，来自传感器的钢筋件距传感器的间隔=50mm，20欧元硬币的间隔=150mm)。
[0039]现在可以为任意金属对象(甚至例如金属化箔、金属化地面等)完成“使不可见”的处理。为此，传感器被放到待被屏蔽的对象，通过自动等同化处理(软件)或手动(电位器)使曲线7.1和7.2 —致。在该简单的处理之后，上述对象对于传感器变得“不可见”。
[0040]相反，使用该配置，自然可以对特定金属对象进行专门的搜索。为此，通过例如阈值10.1,5.2、和5.3评估曲线7.2和9.1。如果已经获知了待寻找的对象(再次，在该实例中，为钢筋件3.2)，S卩，在存在特殊对象时使曲线7.2和7.1 —致，则在所述对象接近传感器时，曲线9.1没有表现出任何变化。在该情形中，将不会超过或小于阈值5.2和5.3中的任一个。图10中的曲线10.3示出了曲线9.1的数字评估的结果。当方形金属条和金属管道导致“I”时，曲线10.3在钢筋件接近时保持“O”。然而，曲线7.2的进一步评估显示在曲线
10.2中被表示为“I”的所有金属对象。通过简单的逻辑电路，可以从曲线10.2和10.3导出曲线10.4。这表明存在要寻找的对象，而所有其他金属对象都是“不可见的”。
[0041]在上述解决方案中，曲线7.1适用于曲线7.2的幅度。不言而喻，在相反情况下，曲线7.2也可以适用于曲线7.1的幅度。在这两种情形下，不同的形成处理器的结果(即，曲线9.1)是相同的。如果由软件自动地或者例如通过电位器手动地通过给定的乘法值使曲线
7.1和7.2 —致，则来自表的用作用于特定对象的标识符的乘法值例如可以以简语(plainlanguage，纯语言)指定检测的对象。例如已经早先确定的并且其信号在金属接触的情况下同样一致的乘数和/或调节值可以存储在该表中。这意味着:当传感器扫过示例性实施例中指定的三个对象时，例如，则“金属条、黄铜”、“8mm钢筋件、结构钢”、“30mm管道、铜”的指示可以持续出现在显示器中。
[0042]在更详细地说明该解决方案中涉及的电路技术之前，本发明的另一进一优势是:通常需要能够确定对象在墙壁或地面中的深度。如上面已经描述的，对象可以通过其具体指定来识别，其具体乘法值(即，其身份证，可以这么说)被存储在检测器装置的存储器中。在上述本发明中，这在很大程度上会发生，而不依赖于对象距传感器的距离。不言而喻，这必然会导致曲线7.1或7.2的值的可评估的变化。例如，图11示出了曲线7.1和7.2在钢筋件3.2在不同距离D (11.1)或位置越过传感器2.6时的变化。为了更好地理解，图11中单独示出了曲线7.1和7.2，在实际情形中，它们可以是全等的。然后，曲线7.1和7.2的差9.1没有随着钢筋件在传感器2.6上方的移动而表现出变化。
[0043]在示例性实施例中，如果要识别钢筋件，则可以根据曲线7.1的幅度的必要变化并且通过用于“钢筋件”的表中存储的相应转换值，可以确定传感器到钢筋件的深度或距离。
[0044]图12示出了这种评估处理的实例。为了简化起见，基于对信号7.1的幅度的数字调节的假设来进行。调节范围旨在超过1024步幅有效。在调节范围的一半时，即，步幅512，曲线7.2的值没有变化。值O表示-1的乘法，1024对应于+1的乘法。根据电子设备的设计，还可以使用更大或更小的最大乘法值。唯一的关键在于，两个曲线7.1和7.2可以被设置为一致。线12.1上给出了从“ -1的乘法(x(-l)) ”、经过中性乘法值12.2、直到“+I的乘法”的乘法值以及用适当的乘法因子使得曲线7.1和7.2的差9.1变为O的金属对象12.3。在图12的图解中，必须不使用比例图，但是其针对包括在欧洲通用硬币在内的许多已知金属对象给出了粗略的概述。
[0045]因此，如果曲线7.1和7.2的差以特定乘法值落到零，则可以从表中分配对应于该乘法值的对象。[0046]电路实施例:
[0047]以下的说明书仅仅描述了一个示例性实施例，但是还可以使用不同的电路变型。唯一重要的是，通过使用所描述的方法，可以屏蔽或有意地检测金属对象。
[0048]前提是一种电路，其影响发射线圈13.2和13.3的电流，使得发射线圈在一个或多个接收线圈13.4中达到了一种状态，在这些一个或多个接收线圈中，在存在和不存在金属的情况下，线圈13.4的输出信号或者下游前置放大器2.7的输出信号2.5变为“零”。零意味着例如在第一解调相位6.1使用同步解调的解调信号的平均值在大小上等于第二解调相位6.2的平均值。因此，通过调节发射线圈中的电流的处理，两个解调相位之间的解调信号的幅度差总是被保持在“零”。
[0049]为此，在图13的示例性实施例中，通过解调时钟4.4控制开关13.5，由此使得通过线圈13.2和13.3的电流与时钟同步地改变方向。可以随意地选择时钟频率，例如，IOOkHZ。通过可操作的放大器13.1来提供特定电流所需的电压。这些操作又由调节值7.2控制，由此使得通过发射线圈13.2和13.3的电流对于给定的调节值7.2具有相同的幅度。当调节值7.2在一个方向上变化时，例如，第一发射线圈13.2中的开关电流上升，而在第二发射线圈13.3中下降。当调节值变到其他方向时，第一发射线圈13.2中的电流下降，而在第二发射线圈13.3中上升。因此，确保了在发射线圈13.2和13.3中流动的时钟电流可以总是相对于彼此通过调节值7.2被调节，由此使得线圈13.4的接收信号或者放大器2.7的输出信号2.5在“零”持续。
[0050]解调时钟4.4由时钟发生器13.6提供，并且在示例性实施例中由相位“0° ”指定，并且其控制用于线圈电流的改变开关13.5。偏移90°的另一解调时钟4.5控制第一开关13.7以用于第一同步解调处理。解调时钟4.4和4.5的哪个信号由“0° ”或“90° ”指定，这是无关紧要的，重要的是，解调时钟4.4和4.5的相位偏移优选地达到90°。
[0051]13.9是用于放大器2.7的以解调时钟4.5的速率被切换的输出信号的高增益比较器。因此，将位于正时钟相位的平均信号分量与位于负时钟相位的那些相比较。在该情形中，“高增益”意味着位于时钟相位中的平均信号分量的甚至最小的偏离都会导致调节值
7.2的严重偏离。实际上，该阶段的DC放大率大于120dB。
[0052]在稳定状态下，当受金属影响时，放大器2.7的输出信号由此对应于图6中的曲线
6.9或者信号曲线6.5,6.6、和6.7。由于持续的调节处理，零交叉点6.8总是恰位于相同的位置。
[0053]以解调时钟4.4的速率控制用于第二同步解调处理的又一开关13.8，第二同步解调处理相对于第一同步解调处理偏移了 90°。从而将位于正时钟相位的平均信号分量与位于负时钟相位的平均信号分量相比较。与比较器13.9相反，比较器13.10仅具有中等放大因子，例如，两倍。比较器13.10的输出信号在图7中被示出为曲线7.1。在没有金属的影响的情况下，比较器的输出信号具有静态值7.3。根据金属类型或几何形状，在金属的影响下，可以在一个或其他方向上偏离到更大或更小的程度。比较器13.10的输出信号现在被传递到调节器13.12的终端，一方面是直接传递，另一方面是通过反相级13.11反相。比较器13.10的输出信号的幅度可以被调节，据此具有任意前缀符号。
[0054]在这些测量之后，幅度和前缀符号可调节的调节值7.2和值13.16现在可用。即使在各种距离下，在金属的影响下，这两个值都将显著地并且一致地改变，但是它们也可以有不同幅度的变化。图9的上面的图解对此进行了说明。因此，曲线7.1对应于仍未调节的曲线13.16。
[0055]调节值7.2和值13.16被提供到差分放大器13.13。在没有金属的影响的情况下，调节值7.2和13.16没有差异，因此在差分放大器13.13的输出上没有差异信息。在示例性实施例中，输出值对应于基准电压13.22或曲线9.1。
[0056]现在，如果要在金属检测处理中屏蔽特定对象，例如，钢筋件，则首先将该对象放到金属探测器附近。一般说来，差分放大器13.13的输出的输出值9.1将会因此而改变，即，其变得不等于基准电压13.22。值13.16现在被调节器13.12改变，直到输出值9.1再次对应于基准电压13.22。
[0057]图11示出了值7.1和7.2的两个曲线。曲线7.1对应于调节值13.16。即使金属对象在不同距离时，两个曲线的值也总是相同，使得对于待屏蔽的对象，将不会有差异曲线
9.1。因此，该金属对象没有被识别。图13中的曲线13.23示出了上述说明。然而，所有其他金属对象均导致差值9.1与基准电压13.22的不均等。
[0058]现在可以例如通过阈值来确定该不均等。这在图9的下面的图解中示出。在接近金属条3.1期间，差值9.1超过了上限阈值5.2，并且在接近金属管道3.3期间，降到下限阈值5.3以下。相反，接近钢筋件3.2时不会引起差值9.1的变化。
[0059]已经证实，即使已经仅仅获知了待屏蔽的多个对象中的单个对象，这些对象也通过该方法被屏蔽。实际上，这意味着，为了屏蔽一捆若干钢筋件，仅需要获知一个钢筋件。即使仅扫过钢筋件的末端，也能精确地屏蔽。相反，所有其他金属对象，无论比待屏蔽的对象大还是小，都被识别。
[0060]例如，如果距离为15cm的硬币产生了特定值9.1，则即使一个或一捆钢筋件在硬币和传感器之间或者在其旁边或者在硬币后面移动，该值也不会改变。
[0061]在示例性实施例中，调节比较器13.10的输出值。然而，还可以调节调节值7.2。可选地或者另外地，这仅取决于如下的事实，在“获知”的对象的情况下，差分放大器13.13的输入值有相同幅度。
[0062]在图13的示例性实施例中，两个值7.2和9.1被提供到相应的阈值开关13.14。其输出在另一简单逻辑电路中互连，由此使得得到结果
[0063]“所有金属对象”的输出值13.17，
[0064]“屏蔽了不想要的对象的所有金属对象”的输出值13.18，以及
[0065]“只是寻求的”(=屏蔽)对象的输出值13.19。
[0066]借助于适当的评价处理，从比较器13.10的输出值，关于已经检测的金属类型，也可以得出结论。自然，所描述的方法不仅仅能够完全地屏蔽例如“钢筋件”的金属对象。其还非常突出地适用于抑制所谓的矿化地面的“地面效应”。
[0067]在示例性实施例中，使用时钟值O°来控制发射线圈13.2或13.3中的线圈电流以及用于第一解调处理，并且偏移了 90°的时钟值用于第二解调处理。根据电路的实现，还可以使用从0°偏离的时钟值。然而，优选地，两个解调时钟值的相对位移将达到90°。此外，在示例性实施例中，在相应时钟相位期间，使用了信号2.5的相应平均值。另外，通过对接收信号2.5的适当正弦整形，在适当时间点的简短采样处理(样本+保持)将充分足够。正弦整形例如可以通过接收线圈13.4上的谐振电容器来实现。[0068]如果想要具有对应深度数据的检测对象的规范，则基于μ P的解决方案可能是有用的。一个实例应当阐述以下功能:
[0069]根据上述方法生产的金属探测器沿墙壁移动。如果其检测金属，则例如，可以在适当的显示器上出现以下的表示:铜管道、直径30mm、深度70mm。在检测到另一金属时，金属探测器继续移动，例如出现结构钢，直径8mm、深度55mm等。由于直径为8mm、10mm、或16mm的诸如例如结构钢的许多已知对象对于值13.16具有具体但是不同的“校正因子”，因此，这些可以存储在存储器中。例如，这同样适用于各种管道、电流导体等。
[0070]在最简单的情况下，在检测到金属时，通过数学函数在基于μΡ的解决方案中被取代的稳压器13.12被改变，直到输出值9.1采用了值13.22，S卩，直到达到了“无金属检测”。为此所需的数学函数的值对应于“对象”，例如，先前为该值存储的8mm的结构钢，因此该信息还可以出现在显示器上。
[0071]与此并行地确定调节值7.2。该值与距离成正比，并且例如可以直接转换成厘米(cm)间距。
[0072]图14不出了基于μ P的解决方案的不例性实施例。前置放大器的输出信号2.5被提供到模拟数字转换器14.19。第一数字平均化处理14.1为相对于传输时钟3.4具有90°的相位偏移的每个时钟相位形成平均值。数字比较器14.3将正时钟相位中的平均值与负时钟相位中的平均值相比较。结果被提供到向上/向下计数器14.4。在0/^转换器14.5中将计数状态转换成模拟值，其作为调节值7.2，控制发射线圈13.2和13.3中的电流。计数器14.4在每个时钟相位中向上或向下计数，直到建立了调节处理的稳定状态并且信号
2.5对应于图6中的图解。因此，在没有金属影响时，根据曲线6.9，没有输出信号，但是在有金属影响时，例如，导致了诸如6.5、6.6、或6.7的曲线。再次，本文的重要因素在于，零交叉点6.8总是发生在完全相同的位置，例如，在时钟信号从解调时钟4.4改变时。在按下键14.14时，将电流计数值从计数器14.4读出到第一值存储器14.9。例如，这可以在没有金属的影响的情况下发生。在差异形成电路14.10中，确定存储的没有金属影响时的计数器值和例如有金属影响时的电流值的差，并且将其发出作为任意金属对象的趋近值14.13。换句话说:键14.14执行没有金属影响的均衡化处理，以补偿电子系统或线圈系统中的可能的不准确。
[0073]在第二数字平均形成电路14.2中，在时钟相位0°确定信号2.5的平均值。时钟反相级14.6以时钟速率3.4改变平均值的前缀符号，使得输出值对应于传统的模拟同步解调器的输出值。所产生的不同金属对象的数字输出值的“曲线形状”因此对应于图7或图8中的曲线7.1。上述输出值被提供到乘法级14.8和第二值存储器14.11。通过在没有金属影响的情况期间(见上文)按键14.14，将反相级14.6的输出值存储在值存储器14.11中。在差异形成电路14.12中，确定存储值和例如金属影响下的电流值之间的差，并交付作为材料识别值14.16。例如，关于金属对象的信息包含在该值中，在铁的情况下，该值在一个方向偏离，并且例如在非铁金属的情况下，在另一个方向偏离。
[0074]乘法级14.8可以以任意方式减小或放大或者甚至转换反相级14.6的输出值。为此，在按键14.15时，在金属影响下其幅度或极性已经被操控的输出值14.20与比较器级14.21中的电流值14.13相比较。在偏离的情况下，比较器级14.21调节乘法级，直到值14.20和值14.13有完全相同的幅度。这在图11中示出。为了使得更容易地体味两个曲线的同步，它们被示出为偏离。然而，实际上，它们是精确地叠加的。
[0075]凭借该测量，“获知” 了金属对象。当接近已获知的对象时，值14.13和14.20的值以相同方式变化。在所有其他金属对象的情况下，值14.13和14.20也变化，但是方式不同。
[0076]为了明确地识别这些其他金属对象，在差异形成电路14.22中比较值14.13和14.20，并且将差值作为输出值14.23传递。输出值14.23现在含有获知的对象的掩码。
[0077]相反，从值14.13、14.16、和14.23可以自然地推导出特定对象。这是这样实现的:乘法级14.8有规律地计算所有可能的乘法值。为此，在图15的示例性实施例中，乘法值发生器15.4提供对应的乘法值15.10。因此，例如，可以每隔20ms扫过乘法级14.8的整个范围的值。在存在金属时，对于至少一个乘法值15.10，将达到如下的状态，其中，具有掩码14.23的输出值(对应于曲线9.1)为零，而任何特殊金属对象14.13的趋近值和材料识别值14.16不等于零。该对应值15.10可以被分配在表中，例如，该表包含诸如8_的结构钢或25mm的铜管道等的通常已知的多个对象。实际上，可以以这种方式识别超过一百以上的不同对象。
[0078]由于金属对象的磁特性是依赖温度的，因此，测量环境温度或检测的金属对象的问题的温度传感器可以为乘法值15.10添加适当的校正因子。校正值15.2现在对应于如下的特殊金属对象的识别值:其取自简语存储器15.7并且例如以简语15.6表示。仅在检测到金属时，才通过逻辑电路15.5从值14.13、14.16、和14.23使简语输出的启用处理生效。
[0079]如果已经识别了特定金属对象，则通过在进一步的值分配级15.8中评估趋近值14.13，可以以简语15.9表示到检测对象的距离。这两个最后提到的简语输出然后可以控制显示器，然后在显示器上，所检测的对象以文本或图像的形式连同深度指示的形式来表
/Jn ο
[0080]例如，所描述的本发明还适于分析材料或用于钢板加工领域的质量控制流程，这是因为，即使材料成分的最小变化，也能精确地检测。
[0081]此外，在示例性实施例中，线圈配置并不限于只是具有接收线圈的两个发射线圈，例如，为了形成完整的线圈阵列，两个以上的发射线圈可以与两个以上的接收线圈交互。
[0082]至少两个电流调节的发射线圈因此作用于一个或多个接收线圈，以使得得到“零”信号。“零”意味着除了噪声外没有检测到其他对象。这涉及到没有金属的状态，解调相位的平均值与具有金属的情况相同，即，总是彼此为“零”。然后，存在相位偏移为90°的结果信号，并且解调相位的该平均值不是彼此等于“零”。因此，当说“持续调节到零”时，即使在金属的影响下，解调相位的平均值也彼此为“零”。
[0083]在先前的示例性实施例中，仅以如下的方式彼此调节两个发射线圈2.1和2.2的线圈电流:差分放大器2.7的输出信号的平均值在第一解调相位6.1和第二解调相位6.2期间具有相同幅度。因此，可以在第三解调相位6.3和第四解调相位6.4形成时钟同步信号。为了评估金属检测处理，使用了时钟相位6.3和6.4中的调节值7.2和幅度值。
[0084]图16至18中示出的进一步的示例性实施例的目的在于完全地调节输出信号2.5，同时，这将有助于增加系统的动态。为此，将发送电流相位从先前的两个180°子划分成四个90°。前置放大器2.7的输出信号2.5的解调继续以解调时钟4.5的速率和偏移了 90°的解调时钟4.4的速率发生(图4)。现在，根据图4将包括180°长的片段的发射线圈配置的先前馈送电流2.3或2.4子划分成四个片段，每个由都是90°的A、B、C、D指定。图16示出了馈送电流片段16.1的时间划分。时钟段C对应于在时钟段A通过线圈的电流，据此在线圈中只有电流的方向被反相。这同样适用于时钟段B和D。正如之前的图13，通过图17中的调节值7.2继续调节线圈2.1和2.2中的电流，然而，仅在时钟段A和C中。
[0085]用高增益比较器17.3和同步解调处理13.8的第二切换使第三解调相位6.3和第四解调相位6.4的解调生效。现在，用于时钟段B和D中的线圈馈送电流的调节的第二调节值17.4出现在比较器17.3的输出。经由电流驱动器17.5和对应的反相电流驱动器17.6，通过切换配置17.2用彼此反相的调节电流16.2和16.3来控制线圈2.1和2.2。切换配置用于在时钟段16.1中适当地分配线圈电流。
[0086]由于在四个时钟段A、B、C、D中的线圈电流的单独调节，前置放大器2.7的输出信号2.5变成纯粹的“零”信号，S卩，在输出信号中完全不含有时钟同步信号。这同样适用于没有金属影响以及有金属影响的测量。前置放大器2.7的输出信号2.5因此仅由放大器噪声构成。
[0087]优选地，在没有金属影响时，如图16所示，建立具有相同幅度的线圈电流。例如，在金属的影响下，线圈电流与图18所示的不同。关于测量的金属的所有信息新在都包含在两个调节值7.2和17.4中。信号的进一步处理与已经在第一示例性实施例中描述的相同。
[0088]在第三示例性实施例中，与时钟段B和D中的总线圈电流成比例地在时钟段A和C中由第一线圈和反相调节线圈电流通过第二线圈来调节总线圈电流，即，调节的线圈电流。一般而言，使用来自时钟段A和C的平均信号和时钟段B和D中的信号，以确定调节值。同样在该情况下，输出信号2.5变成“空”信号，据此再次建立了两个调节值7.2和17.4。
[0089]不言而喻，该说明书可以进行多样的修改、变化、和调整，它们均落入所附权利要求的等同物的范围内。
[0090]参考标号列表:
[0091]1.1 包含了钢筋件的墙壁部
[0092]1.2 钢筋件
[0093]1.3 待检测的管道
[0094]1.4 金属探测器
[0095]2.1 来自DE 102009029928A1的发射线圈配置
[0096]2.2 第二发射线圈配置的输出信号
[0097]2.3,2.4发射线圈配置的馈送电流
[0098]2.5 前置放大器2.7的输出信号
[0099]2.6 来自DE 102009029928A1的传感器、线圈配置
[0100]2.7 来自 DE 102009029928A1 的前置放大器
[0101]3.1 方形截面的金属条
[0102]3.2 钢筋件
[0103]3.3 金属管道
[0104]3.4 通过发射线圈配置的电流
[0105]3.5,3.6,3.7 信号曲线[0106]4.1金属条的信号波形的一部分
[0107]4.2钢筋件的信号波形的一部分
[0108]4.3金属管道的信号波形的一部分
[0109]4.4偏移了 90°的解调时钟
[0110]4.5解调时钟
[0111]4.6来自具有相位4.5的解调处理的信号波形
[0112]4.7来自具有相位4.4的解调处理的信号波形
[0113]4.8测量值轴
[0114]4.9时间轴
[0115]5.1来自4.6和4.7的差异曲线
[0116]5.2第一阈值
[0117]5.3第二阈值
[0118]6.1第一解调相位
[0119]6.2第二解调相位
[0120]6.3第三解.调相位
[0121]6.4第四解调相位
[0122]6.5“金属条”的信号曲线
[0123]6.6“钢筋件”的信号曲线
[0124]6.7“金属管道”的信号曲线
[0125]6.8零交叉点
[0126]6.9没有金属影响的前置放大器的输出信号
[0127]7.1以解调时钟4.4的速率解调的信号2.5的曲线
[0128]7.2调节值
[0129]7.3没有金属影响的静态值
[0130]9.1曲线7.1和7.2的差值
[0131]10.1阈值
[0132]10.2曲线7.2的数字评估
[0133]10.3曲线9.1的数字评估
[0134]10.4来自曲线10.2和10.3的逻辑操作的结果
[0135]11.1D,距离
[0136]12.1乘法值的行
[0137]12.2中性乘法值
[0138]13.1操作放大器
[0139]13.2第一发射线圈
[0140]13.3第二发射线圈
[0141]13.4接收线圈
[0142]13.5切换开关
[0143]13.6时钟脉冲发生器
[0144]13.7用于同步解调的第一开关[0145]13.8用于同步解调的第二开关
[0146]13.9高增益比较器
[0147]13.11反相级
[0148]13.12调节器
[0149]13.13差异形成电路
[0150]13.14阈值开关
[0151]13.15评估逻辑
[0152]13.16比较器13.10的调节输出值
[0153]13.17“所有金属对象”的输出值
[0154]13.18“屏蔽了不想要的部分的所有金属对象”的输出值
[0155]13.19“只是寻求的金属对象”的输出值
[0156]13.22基准电压
[0157]13.23当接近金属时曲线形状的实力
[0158]14.1第一数字平均化处理
[0159]14.2第二数字平均.化处理
[0160]14.3数字比较器
[0161]14.4向上/向下计数器
[0162]14.5D/A 转换器
[0163]14.6时钟反相级
[0164]14.8乘法级
[0165]14.9第一值存储器
[0166]14.10差值形成电路
[0167]14.11第二值存储器
[0168]14.12差异形成电路
[0169]14.13任意金属对象的趋近值
[0170]14.14用于没有金属影响的平衡的键
[0171]14.15用于待屏蔽的金属对象的教学处理的键
[0172]14.16材料确定值
[0173]14.19A/D 转换器
[0174]14.20操控的输出值
[0175]14.21比较器级
[0176]14.22差异形成电路
[0177]14.23具有掩模的输出值
[0178]15.1金属对象的分配值
[0179]15.2金属对象的识别值
[0180]15.3温度传感器
[0181]15.4乘法值发生器
[0182]15.5逻辑电路
[0183]15.6用于金属对象的简语输出[0184]15.7简语存储器
[0185]15.8用于建立的值分配
[0186]15.9用于距离的简语输出
[0187]15.10乘法值
[0188]16.1馈送电流时钟段
[0189]16.2通过发射线圈配置2.1的线圈电流
[0190]16.3通过发射线圈配置2.2的线圈电流
[0191]17.1具有用于馈送电流时钟段的输出的时钟发生器
[0192]17.2切换配置
[0193]17.3用于第二调节值的高增益比较器
[0194]17.4第二调节值
[0195]17.5电流驱动器级
[0196]17.6反相电流驱动器级
【权利要求】
1.一种用于定位金属或者含金属对象和材料的方法，其中，即使在金属影响下，也可以彼此调节至少两个发射线圈中的电流，由此使得由至少一个接收线圈接收的接收线圈输出信号或从所述接收线圈输出信号生成的解调相位的平均值被持续彼此调节到“零”，所述方法的特征在于， 针对此目的所需的控制变量的幅度以值的形式被获取并且通过解调处理被均衡，优选地，至少在0°被解调处理并且在解调处理中被偏移90°。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在稳定状态下，第一解调相位(6.1)中的所述解调信号的平均值与优选的另一第二解调相位(6.2)中的解调信号的平均值具有大致相同的大小。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过乘数调节所述第一解调相位(6.1)和所述另一解调相位(6.2)的所述解调信号，所述乘数优选地根据所述控制变量确定由此使得所述解调信号全等。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过软件自动地或者通过电位器手动地设置所述乘数。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，彼此调节所述第一解调相位(6.1)和所述另一解调相位(6.2)的所述解调信号的可能存在的差，由此确定的所述调节值可以用作用于获取其他金属对象的检测值。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制变量和/或所述乘数中的至少一个用作用于在金属影响下定位或屏蔽对象的检测值。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，存储使所述解调信号即使在金属接触的情况下也全等的所述乘数和/或所述检测值。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，用作特殊对象的标识符的所述乘数与来自以简语指示已检测的对象的表中的值相比较并根据需要被发出。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，仅检测“获知”的对象，而屏蔽所有其他对象。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对应于所述解调相位的发送电流相位在时钟周期内被子划分成至少三个片段，优选地被子分成四个90°的四个片段A、B、C、D，所述四个片段关于电流的方向被交替或成对地反相。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，存在与所述片段A、B和C、D成对相关联的经确定的各个调节值。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，与片段B和D相关地，在片段A和C中由第一线圈和反相调节线圈电流通过第二线圈调节经调节的线圈电流。
【文档编号】G01V3/10GK103430051SQ201280013280
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年2月2日 优先权日:2011年2月2日
【发明者】格尔德·赖梅 申请人:格尔德·赖梅