金属检测装置制造方法及图纸

金属检测装置包括发射器单元，发射器单元将发射器信号提供到发射器线圈，发射器线圈耦合到接收器线圈，接收器线圈连接到接收器单元的输入端，发射器单元包括频率发生器，频率发生器将工作频率提供到放大器级的输入端，放大器级的输出端通过变压器连接到发射器线圈。根据本发明专利技术，放大器级的输出端连接到第一抽头，并且发射器线圈连接到变压器的同一变压器绕组的第二抽头，其中发射器线圈被并联连接到电容器，因此形成被调谐到工作频率的谐振电路，并且其中，对变压器绕组的绕组线圈与发射器线圈的绕组线圈的比值进行选择，使得变压器绕组的电感高于发射器线圈的电感至少十倍。

【技术实现步骤摘要】
金属检测装置
本专利技术涉及一种使用一个或多个工作频率的金属检测装置。
技术介绍
金属检测装置被用于检测食用商品和其它产品中的金属污染。如在WO02/25318中所记载的，现代的金属装置使用包含“平衡线圈系统”的探测头，该探测头能够检测诸如生鲜产品和冷冻产品之类的各种各样的产品中的所有的金属污染类型(包括铁的、非铁的和不锈钢的)。根据“平衡线圈”原理工作的金属检测装置典型地包括三个缠绕到非金属框架上的线圈，每个线圈与其它线圈完全平行。位于中心的发射器线圈被供给产生磁场的高频电流。在发射器线圈每侧的两个线圈作为接收器线圈。由于两个接收器线圈是相同的并且被安装在离发射器线圈相同的距离，所以它们每个都感应到相同的电压。为了接收当系统平衡时为零的输出信号，第一接收器线圈与具有相反线圈感应的第二接收器线圈串联连接。因此，在不存在金属污染而系统处于平衡的情况下，接收器线圈中感应的具有相同振幅和相反极性的电压相互抵消。当金属颗粒穿过线圈设备时，高频场首先在一个接收器线圈附近被干扰，并且接着在另一个接收器线圈附近被干扰。当金属颗粒被传送通过接收器线圈时，每个接收器线圈中感应的电压典型地在纳伏的范围中变化。接收器线圈的输出端的信号中的平衡结果中的该变化可以被处理、放大并且随后被用于检测产品中金属污染的存在。信号处理通道将接收到的信号分为两个彼此分离90°的独立分量。合成矢量具有幅值和相位角，其对于被传送通过线圈的产品和污染物来说是典型的。为了识别金属污染物，需要除去或减小“产品功效”。如果产品的相位是已知的，那么可以减小对应的信号矢量。因此，从信号频谱消除不希望的信号因此带来了针对源自污染物的信号的高敏感度。因此，用于从信号频谱消除不希望的信号的方法利用了以下事实：污染物、产品和其他干扰对磁场具有不同的影响，从而得到的信号的相位不同。根据测量目标的导电率和导磁率，当各种金属或产品穿过金属检测装置的线圈时，由各种金属或产品产生的信号可以被分为两个分量，即电阻分量和电抗分量。由铁氧体(ferrite)引起的信号主要是电抗性的，而来自不锈钢的信号主要是电阻性的。导电性产品典型地引起具有强电阻分量的信号。通过相位检测器在不同来源的信号分量的相位之间区分能够获得关于产品和污染物的信息。相位检测器(例如混频器或模拟乘法器电路)产生表示信号输入(例如来自接收器线圈的信号)与由发射器单元提供至接收器单元的基准信号之间的相位差的电压信号。因此，通过选择基准信号的相位以便与产品信号分量的相位相一致，从而在相位检测器输出端处获得为零的相位差和对应的产品信号。如果源自污染物的信号分量的相位不同于产品信号分量的相位，那么能够检测到污染物的信号分量。然而，如果污染物的信号分量的相位接近于产品信号分量的相位，那么污染物检测失败，因为污染物的信号分量与产品信号分量在一起被抑制。因此在已知系统中，发射器的频率是可选择的，如此以致金属污染物的信号分量的相位与产品信号分量的相位异相。GB2423366A公开了一种金属检测装置，其被设计为在至少两个不同工作频率之间切换，以致产品中的任何金属颗粒将受到不同频率的扫描。工作频率快速变化以致于在传送带上穿过的任何金属颗粒将被以两种或多种不同频率扫描。如果针对第一工作频率，由金属颗粒引起的信号分量接近于产品的信号分量的相位并且因此被掩饰，则假设针对第二频率，由金属颗粒引起的信号分量的相位将不同于产品的信号分量的相位，从而这些信号分量能够被区分。通过在许多频率之间切换，期望一种频率能提供对于任意金属类型、尺寸和方向而言适当的敏感度。GB2423366A中公开的发射器的驱动电路包括电可编程逻辑器件和连接到四个场效应晶体管的驱动器，该四个场效应晶体管形成了具有跨接的发射器线圈的全波桥式电路。JP2007278719A公开了另一种金属检测装置，其被设计为在至少两个不同工作频率之间切换，以便改善金属检测灵敏度。该装置包括具有放大器的发射器，该放大器的输出端连接到变压器的初级绕组，该变压器具有连接到发射器线圈的第一次级绕组和连接到调谐电容器的第二次级绕组，可通过控制开关接通或断开该调谐电容器。灵敏度不仅仅取决于所选的频率。重要的是装置的正确校准(如US20110074401A1所述)以及接收和信号处理单元的优化性能。在JP2007278719A中描述了利用连接到变压器的电容器的电容调节可能变得复杂，从而导致将不允许达到最佳灵敏度的限制。另外，变压器中的损耗对由电容器和变压器线圈形成的谐振电路有负面影响。对于GB2423366A，重要的是注意，所应用的切换技术提供了灵活性，但是可能对发射器信号的质量有负面影响。由于快速信号断开直接连接到发射器线圈的晶体管，扰动可能特别出现在工作频率的较大范围中。因此本专利技术是基于以下目的：创造一种改进的使用一种或多种工作频率的金属检测装置。特别地，本专利技术是基于以下目的：创造一种以改进的信号灵敏度工作的金属检测装置。更特别地，本专利技术是基于以下目的：提供一种具有发射器的金属检测装置，该发射器允许具有高信号质量的驱动信号的有效产生并且将具有高信号质量的驱动信号传送到发射器线圈。
技术实现思路
本专利技术的上述和其它目的由权利要求1限定的金属检测装置来实现。以一种或多种频率工作的该金属检测装置包括发射器单元，该发射器单元将发射器信号提供给耦合到接收器线圈的发射器线圈，该接收器线圈连接到接收器单元的输入端。该发射器单元包括频率发生器，该频率发生器将工作频率提供到功率放大器的输入端，该功率放大器的输出端经由变压器连接到该发射器线圈。根据本专利技术，功率放大器的输出端连接到第一抽头，而该发射器线圈连接到该变压器的同一变压器绕组的第二抽头，该变压器在第一抽头和公共电势之间具有数量为n的绕组线圈，以及在第二抽头和公共电势之间具有数量为n+m的绕组线圈。发射器线圈包括数量为q的绕组线圈，并且被并联连接到调谐电容器，因此形成被调谐到工作频率的谐振电路。对变压器绕组的绕组线圈与发射器线圈的绕组线圈的比值(n+m)/q进行选择，使得变压器绕组的电感比发射器线圈的电感高至少十倍。利用该布置，能够优化地并且独立于发射器单元的其它部分来调谐由发射器线圈和一个或多个调谐电容器组成的谐振电路。由于电感的不同，变压器与谐振电路去耦合，以允许发射器的不同部分的单独优化。可以选择标准的A类或B类放大器，以提供适当电压范围内(例如20Vpp)的输出信号。可以针对减小的损耗和电压转换来优化变压器，而可以针对具有高的Q因子来优化谐振电路。用单个变压器绕组完成电压转换，相对于发射器线圈，该单个变压器绕组包括相对更多的绕组线圈，导致了高电感，该高电感实际上将变压器从被调谐的谐振电路去耦合。利用本专利技术的实施方式，能够获得更高的电压和更高的驱动电流，来用于驱动发射器线圈。被调谐的谐振电路的电压值和电流值可以增大到两个或更多的倍数。同时，避免了驱动信号的干扰和衰减，从而总体上能够实现灵敏度的显著增加。优选地，单个变压器绕组包括第一组抽头和第二组抽头，允许选择被施加到谐振电路的期望电压。可以在如下的装置中实施本专利技术：该装置仅使用一种工作频率；或者该装置包括可控频率发生器，该可控频率发生器允许选择两种或更多种的工作频率(优选在300kHz到850kHz的范围内)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属检测装置，包括发射器单元（1），所述发射器单元（1）将发射器信号提供到发射器线圈（21），所述发射器线圈（21）耦合到接收器线圈（3），所述接收器线圈（3）连接到接收器单元（4）的输入端，所述发射器单元（1）包括频率发生器（11），所述频率发生器（11）将工作频率（fTX）提供到放大器级（12）的输入端，所述放大器级（12）的输出端通过变压器（13）连接到所述发射器线圈（21），其特征在于：所述放大器级（12）的输出端连接到第一抽头（141；142；143），并且所述发射器线圈（21）连接到所述变压器（13）的同一初级变压器绕组（131）的第二抽头（151；152；153；154），在所述第一抽头和公共电势之间具有数量为n的绕组线圈，在所述第二抽头（151；152；153；154）和所述公共电势之间具有数量为n+m的绕组线圈，其中，所述发射器线圈（21）包括数量为q的绕组线圈，并且被并联连接到电容器（221），因此形成被调谐到所述工作频率（fTX）的谐振电路，并且其中，对所述初级变压器绕组（131）的绕组线圈与所述发射器线圈（21）的绕组线圈的比值(n+m)/q进行选择，使得所述初级变压器绕组（131）的电感高于所述发射器线圈（21）的电感至少十倍。...

【技术特征摘要】
2011.08.24 EP 11178586.11.一种金属检测装置，包括发射器单元(1)，所述发射器单元(1)将发射器信号提供到发射器线圈(21)，所述发射器线圈(21)耦合到接收器线圈(3)，所述接收器线圈(3)连接到接收器单元(4)的输入端，所述发射器单元(1)包括频率发生器(11)，所述频率发生器(11)将工作频率(fTX)提供到功率放大器(12)的输入端，所述功率放大器(12)的输出端通过变压器(13)连接到所述发射器线圈(21)，其特征在于：所述功率放大器(12)的输出端连接到第一抽头(141；142；143)，并且所述发射器线圈(21)连接到所述变压器(13)的同一初级变压器绕组(131)的第二抽头(151；152；153；154)，在所述第一抽头和公共电势之间具有数量为n的绕组线圈，在所述第二抽头(151；152；153；154)和所述公共电势之间具有数量为n+m的绕组线圈，其中，所述发射器线圈(21)包括数量为q的绕组线圈，并且被并联连接到调谐电容器(221)，因此形成被调谐到所述工作频率(fTX)的谐振电路，并且其中，对所述初级变压器绕组(131)的绕组线圈与所述发射器线圈(21)的绕组线圈的比值(n+m)/q进行选择，使得所述初级变压器绕组(131)的电感高于所述发射器线圈(21)的电感至少十倍。2.根据权利要求1所述的金属检测装置，其中，能够从第一组抽头(141；142；143)中选择所述第一抽头，和/或其中，能够从连接到具有多个绕组线圈的所述初级变压器绕组(131)的第二组抽头(151；152；153；154)中选择所述第二抽头，以允许在1到15的范围内选择比值(n+m)/n。3.根据权利要求1或2所述的金属检测装置，其中，设置了可控频率发生器(11)，所述可控频率发生器允许选择两个或更多个的工作频率(fTX)。4.根据权利要求3所述的金属检测装置，其中，设置一个或多个附加的调谐电容器(222；223)，所述一个或多个附加的调谐电容器(222；223)能够单独地或组合地连接到所述发射器线圈(21)，以便形成被调谐到所选工作频率(fTX)的谐振电路。5.根据权利要求3所述的金属检测装置，其中，能够在100:1到2000:1的范围内选择所述初级变压器绕组(131)的电感与所述发射器线圈(21)的电感的比值。6.根据权利要求5所述的金属检测装置，其中，对于最低工作频率(fTX),所述初级变压器绕组(131)的所述电感与所述发射器线圈(21)的所述电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·G·莱昂，
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：