用于操作金属检测器的方法和金属检测器技术

所述方法用于操作金属检测器，所述金属检测器包括平衡线圈系统

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作金属检测器的方法和金属检测器


[0001]本专利技术涉及一种用于操作使用一个或多个操作频率的金属检测器的方法以及一种根据所述方法操作的金属检测器
。

技术介绍

[0002]例如在
US 8,587,301 B2
中描述的金属检测器被用于检测产品中的金属污染
。
如果安装和操作得当，它将有助于减少产品中的金属污染
。
大多数现代金属检测器使用带有平衡线圈系统的探测头
。
这种设计的检测器可以检测各种各样的产品
(
如新鲜和冷冻产品
)
中的所有金属污染物类型，包括黑色金属
、
有色金属和不锈钢
。
[0003]根据平衡线圈原理操作的金属检测器通常包括缠绕在非金属框架上的发射器线圈和两个相同的接收器线圈，每个线圈通常彼此平行
。
由于接收器线圈
(
它们通常围着在它们之间居中的发射器线圈
)
是相同的，因此在它们中的每一个中感应出相同的电压
。
为了在系统处于平衡时接收为零的输出信号，第一接收器线圈与具有相反绕组方向的第二接收器线圈串联连接
。
因此，如果系统处于平衡并且在所观察产品中不存在污染物，则在接收器线圈中感应出的具有相同幅度和相反极性的电压彼此抵消
。
[0004]然而，一旦金属颗粒穿过线圈布置并暴露于磁场，就迫使涡电流在金属颗粒中流动
。
涡电流产生次级磁场，其首先在一个接收器线圈附近并且然后在另一个接收器线圈附近干扰初级电磁场
。
当金属颗粒穿过接收器线圈时，在每个接收器线圈中感应出的电压通常以纳伏改变
。
这种平衡的变化在检测线圈的输出端处产生信号，所述信号可以在接收器单元中被处理
、
放大，并且随后用于检测所观察的产品中金属污染物的存在性
。
[0005]因此，在理想条件下，如果不存在产品或污染物，则平衡线圈系统不提供输出信号
。
然而，如
US2020/333498 A1
中所描述的，尽管相同的检测线圈在工厂现场被设置在接近完美平衡的状态，但仍将存在金属检测器将无法在不存在污染物的情况下处于平衡状态的情况，这导致例如完全可接受的食品被拒绝
。
金属检测器的平衡可能会受到对系统的机械冲击
、
环境条件的变化
、
位于金属检测器附近的金属物体的干扰或由于部件的松弛或老化而受到干扰
。
鉴于金属检测系统的高灵敏度和污染物对线圈系统的输出电压的微小影响，不平衡可能导致接收器通道的饱和，特别是输入放大器和相敏检测器的饱和，它们仅在有限的信号电压范围内操作
。
为了消除这种不平衡，将从驱动信号导出的可调平衡信号与检测器的输出信号组合并改变，直到输出信号中的不平衡被补偿
。
[0006]为补偿不平衡而实施的校正回路具有相对高的时间常数和低带宽，以便不影响源自被扫描对象的信号
。
因此，将花费相当长的时间来补偿强不平衡信号
。
强输入信号可以由外部影响产生的这种不平衡
、
由将金属物体移动到金属检测器附近
、
由包含在所观察产品中的相对大的金属物体或由金属检测器本身的故障
(
例如，通过在发射器通道中发生的振荡
)
导致
。
[0007]因此，不同的效应可能对接收器单元的输出信号具有强烈的影响，这可能导致模糊性
。
由于这些影响，输出信号可能会在不存在污染的情况下指示存在产品污染，或者可能
会在存在污染的情况下指示没有污染，从而导致不期望的假阳性报告或假阴性报告
。
[0008]金属检测器使用参考信号将测量信号分解为实部和虚部
。DE102017124407A1
公开了一种金属检测器，其中在接收器线圈的连接点处分接这样的参考信号
。
[0009]US20150276964A1
公开了用于监测配备有平衡线圈系统的金属检测系统的操作的方法
。
为此目的，将具有调制的监测频率的测试信号或监测信号施加到与接收器线圈中的至少一个感应地耦合的监测线圈，其输出信号在解调单元中被解调，所述解调单元针对每个操作频率提供解调的监测信号，所述解调的监测信号在相位和
/
或幅度上与参考值进行比较，以便获得关于金属检测器性能的信息
。
[0010]US20120098667A1
公开了另一种用于通过引入监测信号来检测金属检测系统中的故障的方法
。
在金属检测系统的第一级中引入监测信号
、
在第二级中提取监测信号以及在第三级中分析所提取的监测信号相当费力，但是提供了关于金属检测系统的性能的有价值的信息
。
然而，在发生临界状况
、
例如接收器级的输出信号在信号范围的一端或另一端被削波的情况下，期望的信息可能不可用
。
[0011]因此，本专利技术基于提供一种用于操作使用一个或多个操作频率的金属检测器的改进的方法以及一种根据所述方法操作的改进的金属检测器的目的
。
[0012]利用本专利技术的方法，将避免由金属检测器中发生的临界状况引起的不期望的假阳性报告
、
即错误警报，以及甚至更重要的假阴性报告
。
[0013]将在尽可能短的时间内检测到金属检测器中发生的可能导致此类错误报告的临界状况，从而可以进行所需的校正并且可以避免发布错误报告
。
[0014]此外，在发生临界状况后，金属检测器将在尽可能短的时间内被带回到正常操作状态
。
[0015]更进一步地，临界状况将能够在无需将测试信号或监测信号引入到金属检测器中的情况下检测
。

技术实现思路

[0016]所述方法用于操作金属检测器，所述金属检测器包括平衡线圈系统，所述平衡线圈系统具有连接到发射器单元的发射器线圈以及连接到接收器单元的输入端的第一和第二接收器线圈，所述接收器单元连接到信号处理单元，所述发射器单元包括发射器信号路径，对于所述发射器信号路径，发射器信号具有至少一个固定的或可选择的操作频率
。
发射器信号和参考信号
(
诸如正交信号
)
可以由内部或外部频率源提供，例如由信号处理单元提供
。
[0017]发射器信号被施加到发射器放大器的输入端，所述发射器放大器将经放大的发射器信号直接或经由发射器匹配单元转发到发射器线圈；所述接收器单元包括至少一个接收器信号路径，在该接收器信号路径中，从平衡线圈系统接收的接收器信号被直接或经由接收器匹配单元施加到接收器放大器，所述接收器放大器将经放大的接收器信号直接或间接地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于操作金属检测器的方法，所述金属检测器包括平衡线圈系统
(2)
，所述平衡线圈系统
(2)
具有连接到发射器单元
(1)
的发射器线圈
(21)
以及连接到接收器单元
(3)
的输入端的第一和第二接收器线圈
(22A、22B)
，所述接收器单元
(3)
连接到信号处理单元
(45)
，所述发射器单元
(1)
包括发射器信号路径
(tp)
，对于所述发射器信号路径
(tp)
，具有至少一个固定的或可选择的操作频率的发射器信号
(tx)
被施加到发射器放大器
(12)
的输入端，所述发射器放大器
(12)
将经放大的发射器信号
(tx)
直接或经由发射器匹配单元
(13)
转发到发射器线圈
(21)
；所述发射器单元
(1)
向所述接收器单元
(3)
或向所述信号处理单元
(45)
提供参考发射器信号
(tx)
和参考正交信号
(tx90
°
)
；所述接收器单元
(3)
包括至少一个接收器信号路径
(rp)
，在所述接收器信号路径
(rp)
中，从平衡线圈系统
(2)
接收的接收器信号
(rs)
被直接或经由接收器匹配单元
(31)
施加到接收器放大器
(33)
，所述接收器放大器
(33)
将经放大的接收器信号
(rs)
直接或间接地转发到设置在接收器单元
(3)
中或者在信号处理单元
(45)
中实施的接收器解调器
(35
；
4535)
；所述接收器解调器
(35
；
4535)
基于从发射器单元
(1)
接收的参考发射器信号
(tx)
和参考正交信号
(tx90
°
)
，提供具有同相接收器信号分量
(rs
‑
I)
和正交接收器信号分量
(rs
‑
Q)
的经解调的复数接收器信号
(rsc)
；所述同相接收器信号分量
(rs
‑
I)
和所述正交接收器信号分量
(rs
‑
Q)
在设置在信号处理单元
(45)
中的至少一个信号处理路径
(sp)
中被处理，在所述信号处理单元
(45)
中，复数接收器信号
(rsc)
的与产品或噪声有关的信号分量被抑制
、
并且源自金属污染物的信号分量被进一步处理，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将从接收器信号路径
(rp)
获取的至少一个测量信号
(ms)
提供到测量通道
(8)
；在评估模块
(88)
中或在接收器控制模块
(488)
中分析测量信号
(ms)
以提供相关的测量信息；基于所获得的测量信息，在接收器控制模块
(488)
中确定是否存在可能损害接收器信号路径
(rp)
中的信号处理的临界状况；以及提供用于处理金属检测器中的临界状况的程序，如果存在临界状况则执行所述程序
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：在所述接收器控制模块
(488)
中评估所述测量信息，以将所述测量信息分类并将所述测量信息分配给至少一个类别的
、
优选至少第一或第二类别的临界状况，并且为用于处理金属检测器中的临界状况的程序提供针对每一类别的临界状况的指令
。3.
根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：根据所述测量信息将所述临界状况分配给：
‑
与由产品或污染物引起的临界状况有关的第一类别；或
‑
与由外部影响
、
例如振动引起的临界状况有关的第二类别；或
‑
与由金属检测器的非正常状态
、
例如电子设备的故障引起的临界状况有关的第三类别；或
‑
与由金属检测器中发生的漂移引起的临界状况有关的第四类别
。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的方法，其中，用于处理临界状况的程序的执行包括以下步骤中的至少一个：
a)
向设置在接收器信号路径
(rp)
中的至少一个功能模块
(33、34)
提供并施加控制信息或控制信号
(gc
；
fc)
，用于重置接收器单元
(3)、
或者用于将接收器单元
(3)
或其部件返回到正常操作状况
、
或者用于将接收器单元
(3)
或其部件保持在稳定状况；
b)
向信号处理路径
(sp)
中的至少一个功能模块
(4533)
提供并施加控制信息
(pc)
，用于重置信号处理单元
(45)、
或者用于将信号处理单元
(45)
或其部件返回到正常操作状况
、
或者用于将信号处理单元
(45)
或其部件保持在稳定状况；
c)
向在控制单元
(4)
中实施的控制程序
(40)
提供信息
(pc)
，所述控制程序
(40)
启动要由金属检测器发出的声学或光学警报信号；
d)
向在控制单元
(4)
中实施的控制程序
(40)
提供信息
(pc)
，所述控制程序
(40)
根据针对临界状况的发生而提供的协议来处理测量数据；
e)
使用平衡控制回路来消除在接收器信号路径
(rp)
中发生的不平衡，并且向设置在平衡控制回路中的至少一个功能模块
(32)
提供并施加控制信息，用于重置平衡控制回路
、
或者用于将平衡控制回路返回到操作状况，在所述操作状况中，不平衡能够至少粗略地被校正或保持在稳定值；
f)
使用平衡控制回路来消除在接收器信号路径
(rp)
中发生的不平衡，所述平衡控制回路从接收器信号
(rs)
或者如果存在临界状况则从测量信号
(ms)
导出不平衡信号
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：将所述测量信号
(ms)
施加到设置在测量通道
(8)
中或在信号处理单元
(45)
中实施的测量解调器
(85
；
4585)
，所述测量解调器
(85、4585)
提供具有同相测量信号分量
(ms
‑
I)
和正交测量信号分量
(ms
‑
Q)
的经解调的复数测量信号
(msc)
，所述同相测量信号分量
(ms
‑
I)
和正交测量信号分量
(ms
‑
Q)
在所述信号处理单元
(45)
中或在所述接收器控制模块
(488)
中被分析以提供相关的测量信息
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：以相敏检测器的实施方式提供接收器解调器
(35
；
4535)
和
/
或测量解调器
(85、4585)
，所述相敏检测器将所施加的接收器信号
(rs)
或测量信号
(ms)
与参考发射器信号
(tx)
和相关的参考正交信号
(tx90
°
)
进行比较，以提供经解调的复数接收器信号
(rsc)
或经解调的复数测量信号
(msc)。7.
根据权利要求1‑6中任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：提供至少一个测量参考信号或测量参考值
(tha、thb)
，并且将所述测量信号
(ms)
或从所述测量信号
(ms)
导出的测量值与所述至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：梅特勒托利多安全线有限公司，
类型：发明
国别省市：