电磁金属检测信号的音频呈现制造技术

所提出的是压缩目标检测信号的动态范围，以便对应于所生成的音频信号(81)的期望动态范围(60)，以便将该检测信号声学地呈现给用户，使得最安静的信号是可听的，最响的信号不会对用户造成听力损害，并且使得能够针对中间水平信号逐渐地感知音量。因此，这避免了现有技术中在生成的相应音频信号(71)中丢失低于可听度阈值(63)的检测信号的变化，以及避免将它们限幅在最大听觉舒适阈值(64)之上。它们限幅在最大听觉舒适阈值(64)之上。它们限幅在最大听觉舒适阈值(64)之上。

【技术实现步骤摘要】
电磁金属检测信号的音频呈现


[0001]本专利技术一般涉及使用便携式电磁检测器的金属检测领域，并且更具体地，涉及一种电磁金属检测信号的音频呈现。
[0002]这种金属检测器主要用于休闲(leisure)目的，例如搜索和辨别埋在地下的金属物体，例如硬币、珠宝、珍宝或金块，而且也由专业人员使用，例如用于扫雷、弹道研究，或者甚至搜索建筑工业中的管道或食品行业中的污染金属颗粒。这些示例性应用不是限制性的。现代便携式金属检测器允许用户不仅能找到还能识别出埋在地下的目标。

技术介绍

[0003]通常，金属检测器包括电磁检测头，或更简单地，检测头或检测盘，其构成检测器的活动部分，并且安装在操作轴的端部。该检测头采用盘的形状，因为其包括一个或多个感应线圈，该感应线圈使得可以产生入射电磁场，并且可以接收被周边环境调制所得的磁场。
[0004]检测头还可以容纳控制电子器件，其被设计成在入射电磁场的起源处产生交变电磁信号，并且处理与所得到的磁场相对应的接收到的电磁检测信号。该处理使得可以检测和辨别暴露于入射电磁场的任何金属物体。作为变型，检测头仅容纳用于利用接收到的电磁检测信号的一些电子器件，例如前置放大器，这些电子器件的其余部分远程地布置在与检测头连接的控制壳体中。
[0005]在以连续波模式操作的便携式电磁检测器(也称为连续波(CW)检测器)中，“连续”发射交变磁场，并且基于发射信号的频率分量与接收到的信号的频率分量之间的振幅变化和相位变化进行检测。更具体地，CW检测器使用由被提供有电压的至少一个发射器线圈发射的交变电磁信号的各种分量的振幅和相位的测量，以及由靠近发射器线圈布置的一个或多个接收器线圈接收到的电磁信号的分量的测量。由发射器线圈发射的信号的频率通常小于100kHz。在一些实施方式中，发射器线圈和一个或多个接收器线圈是一个且同一个线圈。
[0006]实施感应平衡(IB)原理使得可以感应地测量环境特性的非常微小的变化。通过将发射线圈和接收线圈布置为使得一个或多个接收线圈和一个或多个发射线圈的互感尽可能低，来实现该实施方式。这可以使在没有目标的情况下测量到的电磁场最小化。两个线圈的耦合使得实际上，当在发射器线圈的场中没有放置金属元件时，由接收器线圈接收的信号基本上为零。这使得可以通过仅测量所产生的电磁场的变化来优化测量信号的动态范围。
[0007]最常见的配置是“双D”头，但是其他配置也是可能的，例如，具有同心线圈，或者通过将线圈彼此成90
°
放置，或者甚至具有用于生成补偿场的辅助线圈，或者具有其他几何形状。
[0008]还存在其他类型的金属检测器，其不是在“频”域中操作，而是在“时”域中操作。在这种情况下，不是分析发射信号的频率分量和接收到的信号的频率分量之间的振幅和相对相位，而是分析接收到的信号的形状。这可能看起来类似于在时域和频域之间存在对应关系(当使用傅立叶变换时)，但是这通常另外涵盖生成发射磁场的不同方式。具体地，在CW检
测器的情况下，连续地发射信号，而在脉冲感应(或“脉冲(PI)”)模式下的检测器的情况下，在检测头中产生几十微秒(μs)的脉冲信号，然后接收并分析在周围环境中在该磁激励之后接收到的信号。然后，可以交替地使用同一线圈来产生脉冲并分析接收到的场。然而，在各种配置(例如，上述“双D”配置等)中也可以使用两个线圈，具体地，一个用于发射，另一个用于接收。在任何情况下，接收到的信号可以被看作表示操作环境的各种指数下降的和。与地球或与盐水相关联的信号表现出通常快速的指数下降，时间常数短于几μs，而感兴趣的目标具有更长的时间常数。当然，激励信号必须周期性地更新(通常具有大约1kHz的重复率)，并且接收到的信号被“平均”以便被利用，但是该处理发生在时域中而不是频域中。
[0009]也可以具有同时在两种模式(具体为CW模式和PI模式)下工作的检测器。
[0010]在检测会话期间，用户在通过操作轴利用便携式检测器扫过地面的同时扫过要探查的确定区域，从而避免用户不得不弯腰或俯身。更具体地，用户站着使用轴来平行于地面移动检测盘，同时从左到右，然后从右到左地扫过检测头，等等。发射线圈产生磁场，由于检测头正在移动的事实，相对于任何固定的金属目标，该磁场随时间改变。该磁场在期望检测的金属目标中产生涡流。
[0011]这些电流又产生由接收线圈(有时与发射线圈相同)获得的磁场。当检测头在目标上方移动时，接收到的电磁信号(也称为目标检测信号或更简单地称为检测信号或在下文中仅称为信号)具有变化的振幅，所述变化的振幅与由在目标中产生的涡流的流动产生的并由检测头接收到的磁场成比例。然后，接收到的电磁信号被控制电子器件放大和处理，以便隔离与期望目标相关联的信号，并将其与干扰信号(工业干扰、气象干扰、与地面相关联的变化、与地球磁场相关联的变化、与干扰目标等相关联的变化)分离。
[0012]金属检测器的有效检测范围取决于目标的类型和检测器制造商所使用的技术。它受到信噪比(SNR)的限制，信噪比取决于金属检测器的控制电子器件的物理特性、所实施的信号处理以及检测盘所经受的各种干扰信号。因此，大多数检测器具有阈值设置，在该阈值设置以下不考虑检测信号，这是因为其位于噪声内或者因为期望故意忽略过小的目标。
[0013]从由检测头分析的信号中推导出其它信息。这是所谓的“辨别”信息，其利用关于目标的特性(例如，其铁或非铁性质)的数据和/或其周围环境(例如，地面的特性，诸如电导率)的数据来丰富与目标检测信号的强度水平有关的主要信息。该辨别信息的相关性高度依赖于检测器的信噪比。
[0014]信号振幅和辨别信息可以通过各种感觉通道(尤其是听觉通道或视觉通道)呈现给用户。音频呈现是优选的并且是最常用的，因为它允许用户保持专注于用检测头扫过地面。
[0015]现有技术
[0016]可以应用本小节中描述的方法，但是这些方法不一定是先前已经开发或应用的方法。因此，除非在本文中另外指出，否则本部分中描述的方法不构成本申请的现有技术，并且不因为它们被包括在本部分中而被这样认为。
[0017]当检测头在目标上方移动时，检测信号具有变化的振幅，所述变化的振幅与由在目标中产生的并由检测头接收到的涡流的流动产生的磁场成比例。分析该信号使得可以通过向用户提供用于辅助其检测和识别金属目标的指示，来检测目标。使用已知的信号处理技术从电磁检测信号中提取这些指示。通常使用电声换能器(例如，音频耳机)以声学形式
将这些指示展示(即，呈现)给用户。为此，从电磁检测信号生成音频信号，并且将该音频信号传递到用户的音频耳机，例如无线耳机。
[0018]可以使用的一些音频呈现方法在于生成声音，该声音的振幅和/或频率由检测到的信号的振幅来调制。例如，具有最高振幅的音频信号可以指示最靠近检测盘的目标的位置。还可以使用信号的这种振幅调制，其频率进一步由辨别信息来确定。还可以基于检测信号同时调制音频信号的振幅和频率。通常，最大声和最高音的音频信号表示最接近检测盘的目标的位置。也可以在分别保持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生成音频信号的方法，适合于使用至少一个电声换能器向便携式金属检测设备(10)的用户音频呈现电磁目标检测信号，所述电磁目标检测信号的振幅可以随确定的动态范围变化，所述方法包括以下步骤：减小所述检测信号的动态范围，使得所述动态范围对应于所述音频信号的期望动态范围；以及基于具有减小的动态范围的所述检测信号来生成(27，28)所述音频信号，其中，减小所述检测信号的动态范围包括：基于确定的检测阈值来对所述检测信号进行限幅(22)；向限幅的检测信号应用(24)严格在0和1之间的总体确定的动态范围压缩率，所述动态范围压缩率取决于所述检测信号的所述动态范围与所述音频信号的所述期望动态范围的比；以及移位(25)压缩的检测信号，以设置所述音频信号的期望的最低水平；并且其中，向限幅的检测信号应用(24)总体动态范围压缩率包括：将所述检测信号的所述动态范围分成多个单独的部分(Z1、Z2、Z3)，并且还向所述限幅的检测信号的不同部分应用相应的局部动态范围调制率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测信号的所述动态范围的一些部分由线段限定。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，至少一个局部动态范围调制率大于等于一。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括在减小所述检测信号的动态范围的步骤之前，以对数标度对所述检测信号进行对数转换(21)，并且其中，向所述限幅的检测信号应用(24)所述总体动态范围压缩率或向所述限幅的检测信号的确定部分应用局部动态范围调制率包括：将所述限幅的检测信号或所述限幅的检测信号部分分别乘以所述总体动态范围压缩率或分别乘以所述局部动态范围调制率。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：在减小所述检测信号的动态范围之后并且在生成所述音频信号之前，对接收到的检测信号进行所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：让，
申请(专利权)人：探索者有限责任公司，
类型：发明
国别省市：