用于操作金属检测装置的方法及装置制造方法及图纸

该方法用于操作金属检测装置，该金属检测装置包括具有驱动电路（4）的发射器单元（100），驱动电路（4）通过第一组的两个驱动开关（61A、62A）交替地将两个不同的驱动电压（V0、V1）施加到发射器线圈（101）的第一末端，以及通过第二组的两个驱动开关（61B、62B）交替地将两个不同的驱动电压（V0、V1）施加到发射器线圈（101）的第二末端，发射器线圈（101）耦合到接收器线圈（201），接收器线圈（201）连接到接收器单元（200）的输入端。产生用于控制第一组的驱动开关（61A、62A）的至少第一波形wA，而且产生用于控制第二组的驱动开关（61B、62B）的至一个第二波形wB，将对应于所选工作频率的第一波形wA和第二波形wB相对于彼此偏移，以便允许期望的驱动电流IC流经发射器线圈（101）。

【技术实现步骤摘要】
用于操作金属检测装置的方法及装置
本专利技术涉及一种用于操作金属检测装置的方法以及根据该方法操作的金属检测装置。
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。对于特定的线圈系统，在电可编程逻辑装置中存储多个驱动图(drivemap)，每个驱动图包含对应该装置工作的各个预设频率的开关的开关顺序。然后，利用储存的查找表的帮助，微处理器能够根据所选择的工作频率选择合适的图。储存、更新和选择用于特定线圈系统的合适的驱动图需要付出相当大的努力，该努力随着工作频率的数量的增加而增大。针对特定应用来调整和优化系统的过程需要更新和增强该驱动图。如果用户改变待测产品，并且期望与以往应用所测量的污染物在种类和大小上不同的金属污染物出现，则需要执行艰辛的优化过程。因此本专利技术是基于以下的目的，即创造一种用于操作使用一种或多种工作频率的金属检测装置的改进的方法，并且创造一种根据该方法操作的金属检测装置。特别地，本专利技术是基于以下的目的，即创造一种能够容易、快速并且高精度地适用于应用到特定应用的任何线圈系统的金属检测装置。更特别地，本专利技术的方法应当允许以减小的努力和高的精度来调整被施加到发射器线圈的驱动电流。
技术实现思路
通过本专利技术实施例提供的用于操作金属检测的方法和本专利技术实施例提供的金属检测装置来实现本专利技术的上述和其它目的。本专利技术的方法用于操作金属检测装置，该金属检测装置包括具有驱动电路的发射器单元，驱动电路通过第一组的两个驱动开关交替地将两个不同的驱动电压施加到发射器线圈的第一末端，通过第二组的两个驱动开关交替地将两个不同的驱动电压施加到发射器线圈的第二末端，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。根据本专利技术，产生至少第一波形来用于控制第一组的驱动开关，并且产生至少第二波形来用于控制第二组的驱动开关，将对应于所选工作频率的第一波形和第二波形相对于彼此偏移，以便允许期望的驱动电流流经发射器线圈。利用本专利技术的教导，能够容易地生成用于所选的工作频率并且具有能够被精确调整的水平的驱动电流。能够容易地执行改变和调整，从而本专利技术的方法允许不同操作模式之间的快速改变。可以将发射器从工作于第一工作频率和第一水平的驱动电流改变为工作于第二工作频率和第二水平的驱动电流。可以实际上在时钟周期内以具有可选择分辨率的步骤将驱动电流调整为期望的水平。为了在两个波形之间获得需要的相位偏移，仅一个波形需要被移相。优选两个波形相对于彼此朝相反的方向偏移，以便将驱动电流的相位保持恒定。分别被提供用于第一组驱动开关和第二组驱动开关的两个波形优选相对于彼此移相180°。在优选实施例中，利用专用的波形单独地控制每个驱动开关。通过该方式，能够获得对驱动电流的最优控制并且避免故障。波形以具有以下步长的步骤偏移，该步长优选为对应于工作频率的波长除以整数n。最优选地，与波形对应的极性“0”或“1”的节段被偏移，优选在移位寄存器中以一时钟频率被循环，通过将整数n乘以工作频率来获得该时钟频率，从而在移位寄存器的输出端产生期望的波形。在优选的实施例中，提供节段仅用于半波，并且对节段进行反相来用于第二半波，从而允许使用较短的移位寄存器。离开移位寄存器的节段被应用到反相器，该反相器将具有相反极性的节段应用到该移位寄存器的输入端。因此，第一半波和第二半波的节段在移位寄存器中以正确的极性循环。建立相应的移位寄存器用于所选的偏移分辨率，而且该相应的移位寄存器以一时钟频率计时，该时钟频率对应于将整数n乘以工作频率。根据所应用的工作频率来选择所述整数n，从而对于较低的工作频率，获得较高的偏移分辨率，而对于较高的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作金属检测装置的方法，所述金属检测装置包括具有驱动电路（4）的发射器单元（100），所述驱动电路（4）通过第一组的两个驱动开关（61A、62A）交替地将两个不同的驱动电压（V0、V1）施加到发射器线圈（101）的第一末端，以及通过第二组的两个驱动开关（61B、62B）交替地将所述两个不同的驱动电压（V0、V1）施加到所述发射器线圈（101）的第二末端，所述发射器线圈（101）耦合到接收器线圈（201），所述接收器线圈（201）连接到接收器单元（200）的输入端，所述方法的特征在于：至少产生第一波形wA来用于控制所述第一组的驱动开关（61A、62A），并且至少产生第二波形wB来用于控制所述第二组的驱动开关（61B、62B），将对应于所选工作频率的所述第一波形wA和所述第二波形wB相对于彼此偏移，以便允许期望的驱动电流IC流经所述发射器线圈（101）。

【技术特征摘要】
2011.09.19 EP 11181768.01.一种用于操作金属检测装置的方法，所述金属检测装置包括具有驱动电路的发射器单元(100)，所述驱动电路通过第一组的两个驱动开关(61A、62A)交替地将两个不同的驱动电压(V0、V1)施加到发射器线圈(101)的第一末端，以及通过第二组的两个驱动开关(61B、62B)交替地将所述两个不同的驱动电压(V0、V1)施加到所述发射器线圈(101)的第二末端，所述发射器线圈(101)耦合到接收器线圈(201)，所述接收器线圈(201)连接到接收器单元(200)的输入端，所述方法的特征在于：至少产生第一波形wA来用于控制所述第一组的驱动开关(61A、62A)，并且至少产生第二波形wB来用于控制所述第二组的驱动开关(61B、62B)，将对应于所选工作频率的所述第一波形wA和所述第二波形wB相对于彼此以具有以下长度的步长偏移，以便允许期望的驱动电流IC流经所述发射器线圈(101)：所述长度与所述工作频率fOP的波长除以整数n相对应。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一组的驱动开关或所述第二组的驱动开关(61A、62A；61B、62B)的所述波形wA或所述波形wB相对于另一波形wB或另一波形wA偏移。3.根据权利要求2所述的方法，其中，将两个波形wB和wA相对于彼此在相反的方向偏移。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了控制每个驱动开关(61A、62A；61B、62B)，产生独立的波形wA1、wA2和wB1、wB2，并且其中，提供用于所述第一组的驱动开关和所述第二组的驱动开关(61A、62A；61B、62B)的所述波形wA1、wA2和wB1、wB2相对于彼此移相180°，或者所述波形wA1、wA2和wB1、wB2被配置为单独控制相关的驱动开关(61A；62A；61B；62B)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，对与所述波形wA、wB或者所述波形wA1、wA2和wB1、wB2对应的极性为“0”或“1”的节段s1、s0进行偏移，所述节段s1、s0以时钟频率fRC在移位寄存器(32A、32B；32A1、32A2、32B1、32B2)中循环，从而在所述移位寄存器(32A、32B；32A1、32A2、32B1、32B2)的输出端产生期望的波形，通过将整数n乘以工作频率fOP来得到所述时钟频率fRC。6.根据权利要求5所述的方法，其中，针对所述波形wA、wB的半周期或者所述波形wA1、wA2和wB1、wB2的半周期，将节段s1、s0的极性反相，从而允许使用更短的移位寄存器(32A、32B；32A1、32A2、32B1、32B2)，所述更短的移位寄存器仅被提供有所述波形wA、wB的半波或者所述波形wA1、wA2和wB1、wB2的半波。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，提供了以下步骤：只要每个开关组(61A、62A；61B、62B)中的一驱动开关仍然是闭合的，则禁止同一开关组(61A、62A；61B、62B)中的其它驱动开关闭合。8.根据权利要求5所述的方法，其中，使所述控制信号或所述波形wA、wB或所述波形wA1、wA2和wB1、wB2的对驱动开关(61A；62A；61B；62B)进行闭合的前沿延迟，直到相邻的驱动开关(61A；62A；61B；62B)被关断。9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过计数器(34A；34B)，所述控制信号或所述波形wA、wB或所述波形wA1、wA2和wB1、wB2的用于对驱动开...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·麦克亚当，
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：