Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов



Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов
Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов
Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов
Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов
Измерительное устройство, прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов

 


Владельцы патента RU 2595644:

РОБЕРТ БОШ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к металлоискателям. Сущность: устройство для обнаружения металлических предметов содержит излучающую катушку для создания магнитного поля, две приемные катушки, которые ориентированы одна относительно другой в зоне магнитного поля и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки результирующее приемное напряжение на них равно нулю, управляющее устройство для подачи переменного передающего напряжения на излучающую катушку и определяющее устройство для определения наличия металлического предмета на основании приемного напряжения. Управляющее устройство выполнено с возможностью регулирования действующего значения передающего напряжения таким образом, что приемное напряжение остается ниже заданного порогового значения. Технический результат: упрощение регулировки чувствительности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Уровень техники

Из уровня техники известны приборы для обнаружения металлических предметов, так называемые «металлоискатели», которые полезны при поиске металлических предметов, которые могут быть прежде всего скрыты в стенах. Обычно в подобном металлоискателе излучающей (или передающей) катушкой создается переменное магнитное поле. В зоне создаваемого магнитного поля расположена пара электрически соединенных по встречно-последовательной схеме приемных катушек. При отсутствии металлического предмета в зоне действия катушек наводимые в обеих приемных катушках напряжения одинаковы по величине, но противоположны по своему знаку и взаимно уничтожаются по причине последовательного соединения приемных катушек. При наличии металлического предмета в магнитном поле, удаленного на неодинаковое расстояние от обеих приемных катушек, в них наводятся неодинаковые напряжения, и поэтому результирующее напряжение электрически соединенных по последовательной схеме приемных катушек (ниже называемое приемным напряжением) становится не равно нулю. Приемное напряжение усиливается усилителем и затем сравнивается с пороговым значением. При превышении порогового значения приемным напряжением выдается сигнал, указывающий на наличие металлического предмета.

Для возможности обнаружения мелкого и/или далеко удаленного от катушек металлического предмета излучающая катушка может создавать магнитное поле высокой напряженности, а усилитель может быть выполнен с большим коэффициентом усиления. Однако в этом случае крупный и/или находящийся вблизи катушек металлический предмет может обусловливать появление приемного напряжения, вызывающего перегрузку усилителя по входу (переход по характеристике в зону насыщения). Поэтому столь высокая чувствительность металлоискателя может воспрепятствовать точному определению местонахождения металлического предмета, соответственно его границ. Из уровня техники известны металлоискатели, чувствительность которых пользователь может регулировать вручную. Помимо этого из DE 102005007803 А1 известен металлоискатель, чувствительность которого можно настраивать на различные уровни путем изменения частоты переменного напряжения на излучающей катушке.

Однако подобная регулировка частоты сложна с точки зрения схемотехники и может при ее реализации посредством программируемого микрокомпьютера потребовать использования блока обработки со сравнительно высокой производительностью. В обоих вариантах возможно увеличение стоимости изготовления металлоискателя.

В основу изобретения была положена задача предложить измерительное устройство для обнаружения металлического предмета, способ обнаружения металлического предмета и компьютерный программный продукт для осуществления такого способа, которые обеспечивали бы возможность простого согласования чувствительности обнаружения металлического предмета.

Указанная задача решается согласно изобретению с помощью устройства, заявленного в п. 1 формулы изобретения, с помощью способа, заявленного в п. 7 формулы изобретения, и с помощью компьютерного программного продукта, заявленного в п. 9 формулы изобретения. В соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно первому объекту изобретения предлагаемое в нем измерительное устройство для обнаружения металлического предмета имеет излучающую катушку для создания магнитного поля, две приемные катушки, которые ориентированы одна относительно другой в зоне магнитного поля и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки результирующее приемное напряжение на них равно нулю, управляющее устройство для подачи переменного напряжения на излучающую катушку, ниже называемого передающим напряжением, и определяющее устройство для определения наличия металлического предмета на основании приемного напряжения. При этом управляющее устройство выполнено с возможностью регулирования действующего значения передающего напряжения таким образом, что приемное напряжение остается ниже заданного порогового значения.

Действующее значение передающего напряжения легче поддается изменению, чем его частота, благодаря чему измерительное устройство может иметь сравнительно простую конструкцию.

В одном из предпочтительных вариантов управляющее устройство выполнено с возможностью подачи на излучающую катушку сигнала с широтно-импульсной модуляцией и с возможностью регулирования действующего значения передающего напряжения на основании коэффициента заполнения импульсов в этом сигнале с широтно-импульсной модуляцией.

Изменение ширины импульсов в импульсном сигнале постоянной частоты является особо простым в реализации и в предпочтительном варианте может осуществляться программируемым микрокомпьютером невысокой производительности. Программируемый микрокомпьютер может одновременно использоваться и для выполнения других задач по управлению и регулированию в измерительном устройстве, что позволяет получить металлоискатель, чрезвычайно эффективный по своей конструкции. В одном из особенно предпочтительных вариантов сигнал представляет собой прямоугольный сигнал, для преобразования которого в сигнал приблизительно синусоидальной формы не предусмотрены никакие иные конструктивные элементы.

Управляющее устройство может быть выполнено с возможностью изменения действующего значения передающего напряжения в зависимости от приемного напряжения. Благодаря этому можно добиться такого расширения динамического диапазона измерительного устройства, которое для пользователя измерительного устройства является практически прозрачным. В еще одном варианте компенсация изменения чувствительности осуществляется, например, путем вычислений в управляющем устройстве, благодаря чему изменение чувствительности оказывается частично или полностью скомпенсировано в значении, выдаваемом устройством вывода.

Для усиления приемного напряжения может быть предусмотрен приемный усилитель, выполненный с изменяемым в зависимости от действующего значения передающего напряжения коэффициентом усиления.

Благодаря этому расширение динамического диапазона измерительного устройства удается сделать еще более прозрачным, а дополнительно к этому удается избежать перегрузки приемного усилителя, что позволяет эффективнее использовать динамический диапазон измерительного устройства и повысить достижимую точность определения металлического предмета.

В первом варианте предусмотрена возможность бесступенчатого изменения действующего значения передающего напряжения. Данный вариант способствует повышению удобства управления измерительным устройством. Во втором варианте предусмотрена возможность изменения действующего значения передающего напряжения в две дискретные ступени. Определенные варианты изменения действующего значения передающего напряжения могут оказаться проще в реализации при ограничении изменения передающего напряжения дискретными ступенями.

Согласно второму объекту изобретения в нем предлагается способ обнаружения металлического предмета, заключающийся в том, что на излучающую катушку подают переменное передающее напряжение для создания магнитного поля, определяют приемное напряжение, приложенное к двум приемным катушкам, которые ориентированы одна относительно другой и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки результирующее приемное напряжение равно нулю, определяют наличие металлического предмета на основании определенного приемного напряжения и регулируют действующее значение передающего напряжения таким образом, что приемное напряжение остается ниже заданного порогового значения.

В предпочтительном варианте в качестве передающего напряжения используют сигнал с широтно-импульсной модуляцией, а действующее значение передающего напряжения регулируют путем варьирования коэффициента заполнения импульсов в этом сигнале.

Согласно третьему объекту изобретения в нем предлагается компьютерный программный продукт с программным кодом для осуществления описанного выше способа, когда такой компьютерный программный продукт выполняется на устройстве обработки данных, при этом подобный компьютерный программный продукт может быть сохранен на машиночитаемом носителе.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - измерительное устройство для металлоискателя,

на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая принцип работы изображенного на фиг. 1 измерительного устройства,

на фиг. 3 - выполненная по альтернативному варианту излучающая катушка, изображенная на фиг. 1,

на фиг. 4 - схема, иллюстрирующая альтернативный способ изменения действующего значения передающего напряжения в измерительном устройстве, изображенном на фиг. 1,

на фиг. 5 - диаграмма, на которой представлены различные передающие напряжения на излучающей катушке, изображенной на фиг. 1,

на фиг. 6 - схема, иллюстрирующая еще один альтернативный способ изменения действующего значения передающего напряжения в измерительном устройстве, изображенном на фиг. 1,

на фиг. 7 - диаграмма, на которой представлены различные коэффициенты заполнения импульсов в импульсном сигнале в измерительном устройстве, изображенном на фиг. 1, и

на фиг. 8 - блок-схема, иллюстрирующая последовательность выполнения стадий способа управления измерительным устройством, изображенным на фиг. 1.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 показано измерительное устройство 100 в металлоискателе 102. Такое измерительное устройство 100 имеет излучающую катушку 105, которая расположена в зоне первой приемной катушки 110 и второй приемной катушки 115. Приемные катушки 110 и 115 ориентированы одна относительно другой в зоне магнитного поля и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки результирующее приемное напряжение на них равно нулю.

Приемные катушки 110 и 115 ориентированы прежде всего таким образом, что продольные оси, вокруг которых намотаны витки приемных катушек 110 и 115, проходят параллельно друг другу. Так, например, приемные катушки 110, 115 могут быть расположены концентрично друг другу или на одной линии друг с другом. В зависимости от направления, в котором вокруг продольных осей намотаны витки приемных катушек 110, 115, в каждой из них в результате изменения потока внешнего магнитного поля наводится положительное или отрицательное напряжение. При этом положительный вывод одной из приемных катушек 110, 115 электрически соединен с отрицательным выводом другой приемной катушки 110, 115, вследствие чего наведенные напряжения противодействуют друг другу, а суммарное приемное напряжение, которое приложено к соответственно другим выводам приемных катушек 110, 115, равно нулю, если изменение магнитного потока одинаково сказывается на обеих приемных катушках 110, 115. Изобретение может использоваться в сочетании с многочисленными, известными из уровня техники компоновками или системами подобного типа.

Измерительное устройство 100 предназначено для обнаружения металлического предмета 120, находящегося в зоне катушек 105-115.

На излучающую катушку 105 подается переменное напряжение Us, выдаваемое передающим усилителем 125. Передающий усилитель 125 может представлять собой аналоговый или цифровой усилитель. В простом варианте передающий усилитель 125 имеет только один транзистор, который преимущественно работает как переключатель. В другом варианте передающий усилитель 125 имеет четыре транзистора, которые включены по Н-образной схеме и которые работают как переключатели.

Управление передающим усилителем 125 осуществляется импульсным сигналом Ut, который выдается управляющим устройством 130. Такое управляющее устройство 130 в предпочтительном варианте выполнено в виде программируемого микрокомпьютера. В предпочтительном варианте импульсный сигнал Ut выдается через цифровой выход ("порт") управляющего устройства 130.

Управление этим выходом может осуществляться предусмотренным в управляющем устройстве 130 программируемым таймером или счетчиком. Управляющее устройство 130 может по команде таймера переключать импульсный сигнал Ut с высокого уровня на низкий (с высокого значения на низкое), соответственно наоборот. Подобное переключение обычно инициируется по запросу прерывания от таймера, выдаваемого им на управляющее устройство 130. Между прерываниями управляющее устройство 130 может выполнять другие задачи, например, взаимодействовать с пользователем.

Время между двумя последовательными изменениями уровня импульсного сигнала Ut с высокого на низкий всегда одинаково, однако время, в течение которого импульсный сигнал остается на высоком уровне, может изменяться управляющим устройством 130, вследствие чего может изменяться и время, в течение которого импульсный сигнал остается на низком уровне. Соотношение между обоими этими временными интервалами называют коэффициентом заполнения импульсов и обычно указывают в процентах. В том случае, если оба временных интервала одинаковы, коэффициент заполнения импульсов составляет 50%. Тем самым такой импульсный сигнал представляет собой сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ-сигнал).

В результате изменения коэффициента заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut изменяется и действующее значение передающего напряжения Us на излучающей катушке 105. Действующее значение представляет собой среднеквадратическое значение (СК-значение) приложенного к излучающей катушке 105 переменного передающего напряжения Us и указывает, при каком постоянном напряжении на излучающей катушке 105 достигалась бы соответствующая электрическая мощность, если излучающая катушка 105 рассматривается как активная нагрузка. На основании действующего значения передающего напряжения Us возможно управление напряженностью магнитного поля, создаваемого излучающей катушкой 105.

Благодаря изменению действующего значения передающего напряжения Us на излучающей катушке 105 путем широтно-импульсной модуляции среднее количество запросов прерывания, выдаваемых на управляющее устройство 130, остается одинаковым на протяжении некоторого отрезка времени даже при изменении коэффициента заполнения импульсов при широтно-импульсной модуляции. Тем самым нагрузка по прерываниям на управляющее устройство 130 остается постоянной, и поэтому другие задачи могут выполняться управляющим устройством 130 практически независимо от коэффициента заполнения импульсов.

Последовательно соединенные между собой приемные катушки 110 и 115 соединены с приемным усилителем 135, который тем самым позволяет усиливать приемное напряжение Ur приемных катушек 110, 115. Приемный усилитель 135 имеет коэффициент усиления, который в предпочтительном варианте может изменяться управляющим устройством 130. Приемный усилитель выдает на управляющее устройство 130 по соответствующей соединительной линии выходное напряжение Ua, которое соответствует усиленному на коэффициент усиления приемному напряжению Ur. Для обработки выходного напряжения Ua управляющее устройство 130 может быть оснащено соответствующим аналого-цифровым преобразователем.

Управляющее устройство 130 соединено далее с устройством 140 вывода. Такое устройство 140 вывода предназначено для аналогового или цифрового вывода визуальных и/или звуковых сигналов. Соответственно управляющее устройство 130 выполнено с возможностью управления устройством 140 вывода в зависимости от выдаваемого приемным усилителем 135, усиленного им приемного напряжения Ur, в соответствии с чем пользователю измерительного устройства 100, соответственно металлоискателя 102 выдается сигнал, свидетельствующий о наличии металлического предмета 120. В одном из вариантов устройство 140 вывода управляется непосредственно выходным напряжением Ua, выдаваемым приемным усилителем 135, без влияния на устройство 140 вывода со стороны управляющего устройства. Для этого приемный усилитель 135 и устройство 140 вывода соответствующей соединительной линией напрямую соединены между собой.

Выдаваемый управляющим устройством 130 импульсный сигнал Ut представляет собой прямоугольный сигнал с широтно-импульсной модуляцией, который усиливается передающим усилителем 125 и подается на излучающую катушку 105. Обычно такой прямоугольный сигнал претерпевает достаточно выраженное преобразование в синусоидальный сигнал вследствие паразитных эффектов в зоне передающего усилителя 125 и излучающей катушки 105, и поэтому в достаточной степени уменьшаются высшие гармоники, обусловленные возбуждением излучающей катушки 105. Уменьшение высших гармоник в приемном напряжении Ur достигается благодаря магнитной связи излучающей катушки 105 с приемными катушками 110 и 115, а также благодаря соответствующей передаточной характеристике приемного усилителя 135.

Магнитное поле, создаваемое излучающей катушкой 105 в зависимости от переменного передающего напряжения Us, сначала одинаково воздействует на первую приемную катушку 110 и вторую приемную катушку 115 и наводит в них обеих одно напряжение. Поскольку приемные катушки 110 и 115 включены встречно, приемное напряжение Ur последовательно соединенных между собой приемных катушек 110 и 115 в целом равно нулю. При наличии же металлического предмета 120 в зоне создаваемого магнитного поля, который располагается ближе к одной из приемных катушек 110, 115, чем к другой, создаваемое излучающей катушкой 105 магнитное поле оказывает неодинаковое воздействие на приемные катушки 110 и 115,и поэтому приемное напряжение Ur отлично от нуля. Величина приемного напряжения Ur зависит от соотношения расстояний от металлического предмета 120 до приемных катушек 110 и 115,а также от его размера.

В зависимости от приемного напряжения Ur, соответственно выходного напряжения Ua управляющее устройство 130 управляет коэффициентом заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut. В результате этого изменяется действующее значение передающего напряжения Us, а следовательно, и напряженность создаваемого излучающей катушкой 105 магнитного поля. В том случае, если, например, приемное напряжение Ur равно нулю, импульсный сигнал Ut настраивается на коэффициент заполнения импульсов, равный 50%, и поэтому напряженность создаваемого излучающей катушкой 105 магнитного поля становится максимальной. Вследствие этого чувствительность измерительного устройства 100 также становится максимальной.

При высоком же усиленном приемном напряжении Ur коэффициент заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut настраивается на малое значение, например на 2%. В результате этого напряженность создаваемого излучающей катушкой 105 магнитного поля становится существенно меньше по сравнению с описанной выше ситуацией, и поэтому приемное напряжение Ur также становится ниже. Вследствие этого чувствительность измерительного устройства 100 уменьшается.

В альтернативном варианте управляющее устройство 130 не воздействует на коэффициент усиления приемного усилителя 135, а вместо этого путем соответствующего управления устройством 140 вывода предоставляет пользователю информацию о применяемой в данный момент чувствительности измерительного устройства 100.

На фиг. 2 показана диаграмма 200, поясняющая принцип работы изображенного на фиг. 1 измерительного устройства 100. В средней части на фиг. 2 показаны изображенные на фиг. 1 металлоискатель 102 и металлический предмет 120, которые отделены друг от друга стеной 210. Металлоискатель 102 перемещают в горизонтальном направлении параллельно стене 210.

В верхней части на фиг. 2 по горизонтальной оси отложена дистанция S, которая описывает положение металлоискателя 102 на пути его перемещения вдоль стены 210. По вертикальной оси отложено выходное напряжение Ua, выдаваемое приемным усилителем 135. Первая характеристика 220 напряжения на диаграмме 200 отражает теоретическое изменение выходного напряжения Ua приемного усилителя 135 в процессе перемещения металлоискателя 102 вдоль стены 210. Эта первая характеристика 220 напряжения имеет примерно форму колоколобразной кривой.

Металлоискатель 102 при его нахождении на участке между положениями S1 и S2 вдоль стены 210 настолько близко располагается к металлическому предмету 120, что приемный усилитель 135 в отличие от принятой за идеальную формы первой характеристики 220 в этой зоне перегружен по входу, а его выходное напряжение Ua не превышает максимальное выходное напряжение Ua1. В целом любой усилитель с коэффициентом усиления больше единицы можно путем подачи на него соответственно большого входного сигнала довести до перегрузки.

Во избежание перегрузки в том случае, когда первая характеристика 220 напряжения достигает первого порогового значения Ua2, уменьшают действующее значение передающего напряжения Us на излучающей катушке 105 показанного на фиг. 1 измерительного устройства 100, в результате чего на участке между положениями S1 и S2 устанавливается вторая характеристика 230 напряжения. Эта вторая характеристика 230 напряжения имеет в основном такую же форму, что и первая характеристика 220 напряжения на рассматриваемом участке, но уменьшена на предопределенный коэффициент.

В нижней части на фиг. 2 показана характеристика изменения импульсного сигнала Ut по вертикальной оси во времени t по горизонтальной оси. При условии равномерной скорости перемещения металлоискателя 102 вдоль стены 210 такое представление сопоставимо с диаграммой 200 в верхней части на фиг. 2. Путем изменения коэффициента заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut изменяют действующее значение передающего напряжения Us на фиг. 1, в результате чего в конечном итоге изменяется и интенсивность выходного сигнала Ua.

На участке слева от положения S1, которое соответствует моменту t1, коэффициент заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut составляет 50%. Начиная от положения S1 вправо и вплоть до положения S2, которое соответствует моменту t2, коэффициент заполнения импульсов составляет всего лишь 2%. Справа от положения S2, соответственно начиная с момента t2, коэффициент заполнения импульсов вновь составляет 50%.

В показанном на фиг. 2 варианте действующее значение передающего напряжения Us излучающей катушки 105 изменяют в две дискретные ступени, которые соответствуют коэффициентам заполнения импульсов 50% и 2%. В других вариантах осуществления изобретения возможны и иные коэффициенты заполнения импульсов, соответственно возможно использование большего количества различающихся между собой коэффициентов заполнения импульсов. Изменение коэффициентов заполнения импульсов может также осуществляться бесступенчато. Однако во всех случаях справедливо условие, согласно которому действующее значение приложенного к излучающей катушке 105 передающего напряжения Us максимально, если коэффициент заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut соответствует 50%.

На фиг. 3 показана выполненная по альтернативному варианту излучающая катушка 105, изображенная на фиг. 1. В данном случае излучающая катушка 105 выполнена в виде ряда отдельных передающих катушек 305, 310 и 315. По этой причине наряду с концевыми отводами 320 и 325 образуется также соответствующее количество промежуточных отводов 330, 335, 340. Любые два из отводов 320-340 можно соединять с передающим усилителем 125, показанным на фиг. 1, при этом выбором отводов 320-340 определяется количество витков, которые в общей сложности имеют находящиеся между выбранными отводами 320-340 отдельные передающие катушки 305-315. Таким путем можно изменять индуктивность излучающей катушки 105 и варьировать тем самым напряженность магнитного поля, создаваемого излучающей катушкой 105. Одновременно с этим изменяются электрические характеристики излучающей катушки 105, в соответствии с чем путем варьирования индуктивности варьируют также действующее значение передающего напряжения Us.

На фиг. 4 показана схема, иллюстрирующая альтернативный способ изменения действующего значения передающего напряжения в измерительном устройстве, изображенном на фиг. 1. В данном случае генератор 410 колебаний прямоугольной формы выдает прямоугольное напряжение, предпочтительно симметричное прямоугольное напряжение. Выдаваемый генератором 410 колебаний прямоугольной формы сигнал многопозиционным переключателем 420 подается на первый вывод одного из нескольких различающихся между собой резисторов 425. Соответственно вторые выводы резисторов 425 соединены с одним из выводов излучающей катушки 105. Второй вывод излучающей катушки 105 электрически соединен с "массой". Переключением многопозиционного переключателя 420 с излучающей катушкой 105 последовательно соединяют соответственно другой из резисторов 425 и таким путем варьируют ток в излучающей катушке 105, а тем самым и действующее значение передающего напряжения Us.

На фиг. 5 показана диаграмма 500, на которой представлены различные передающие напряжения на излучающей катушке 105, изображенной на фиг. 1. По горизонтальной оси отложено время t, а по вертикальной оси отложено передающее напряжение Us. Первая характеристика 510 соответствует коэффициенту заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut, равному 50%. Вторая характеристика 520 с меньшей амплитудой соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 10%. Третья характеристика 530 с еще меньшей амплитудой соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному примерно 2%.

На фиг. 6 показана схема, иллюстрирующая еще один альтернативный способ изменения действующего значения передающего напряжения Us в измерительном устройстве, изображенном на фиг. 1. Показанная на данном чертеже схема соответствует показанной на фиг. 4, при этом многопозиционный переключатель 420 и резисторы 425 заменены переменным резистором 610. Путем варьирования величины сопротивления переменного резистора 610 можно непрерывно изменять ток в излучающей катушке 105, соответственно действующее значение напряжения на ней.

На фиг. 7 показана диаграмма, на которой представлены различные коэффициенты заполнения импульсов в импульсном сигнале Ut, выдаваемом на передающий усилитель 125, изображенный на фиг. 1. На этой диаграмме показана, в частности, характеристика 710 импульсного сигнала, изменяющегося между низкой амплитудой, которая условно принята равной 0, и высокой амплитудой, которая условно принята равной 1. При этом импульсный сигнал может при неизменной частоте иметь в своей характеристике 710 различные коэффициенты заполнения импульсов. В каждом из описанных ниже случаев амплитуда характеристики 710 возрастает от 0 до 1 в момент t1, а затем вновь в момент t7.

В первом случае амплитуда характеристики 710 в момент t2 уменьшается от 1 до 0, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 10%.

Во втором случае амплитуда характеристики 710 в момент t3 уменьшается от 1 до 0, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 20%.

В третьем случае амплитуда характеристики 710 в момент t4 уменьшается от 1 до 0, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 30%.

В четвертом случае амплитуда характеристики 710 в момент t5 уменьшается от 1 до 0, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 40%.

В четвертом случае амплитуда характеристики 710 в момент t6 уменьшается от 1 до 0, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов, равному приблизительно 50%.

На фиг. 8 показана блок-схема, иллюстрирующая последовательность выполнения стадий способа 800 управления измерительным устройством 100, изображенным на фиг. 1. Первая стадия 805 способа 800 соответствует начальному состоянию (состоянию "пуск").

Затем на стадии 810 на излучающую катушку 105 подается переменное передающее напряжение Us, вследствие чего излучающая катушка 105 начинает создавать магнитное поле в зоне приемных катушек 105, 110.

Далее на стадии 815 определяют приемное напряжение Ur, соответственно выходное напряжение Ua, основанное на приемном напряжении Ur, которое в сумме наводится создаваемым магнитным полем в приемных катушках 105, 110.

После этого на стадии 820 на основании определенного на стадии 815 напряжения обнаруживают металлический предмет 120. Параллельно с этим на стадии 825 регулируют действующее значение передающего напряжения Us. Регулирование действующего значения передающего напряжения Us в предпочтительном варианте осуществляется в зависимости от зарегистрированного выходного напряжения Ua.

После этого происходит возврат на стадию 810, и способ 800 выполняется заново.

1. Измерительное устройство (100), прежде всего измерительное устройство для обнаружения металлических предметов (120), имеющее по меньшей мере следующие компоненты:
- излучающую катушку (105) для создания магнитного поля,
- две приемные катушки (110, 115), которые ориентированы одна относительно другой в зоне магнитного поля и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки (110, 115) результирующее приемное напряжение на них равно нулю,
- управляющее устройство (130) для подачи переменного передающего напряжения на излучающую катушку (105),
- определяющее устройство (130) для определения наличия металлического предмета (120) на основании приемного напряжения (Ue), отличающееся тем, что управляющее устройство (130) выполнено с возможностью изменения действующего значения передающего напряжения (Us) таким образом, что приемное напряжение (Ue) остается вне зависимости от размеров металлического предмета (120) ниже заданного порогового значения (Ua2).

2. Измерительное устройство (100) по п. 1, отличающееся тем, что управляющее устройство (130) выполнено с возможностью подачи на излучающую катушку (105) сигнала (Ut) с широтно-импульсной модуляцией и с возможностью регулирования действующего значения передающего напряжения (Us) на основании коэффициента заполнения импульсов в этом сигнале (Ut) с широтно-импульсной модуляцией.

3. Измерительное устройство (100) по п. 2, отличающееся тем, что управляющее устройство (130) выполнено с возможностью изменения действующего значения передающего напряжения (Us) в зависимости от приемного напряжения (Ue).

4. Измерительное устройство (100) по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрен приемный усилитель (135), предназначенный для усиления приемного напряжения (Ue) и выполненный с изменяемым в зависимости от действующего значения передающего напряжения (Us) коэффициентом усиления.

5. Измерительное устройство (100) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что предусмотрена возможность бесступенчатого изменения передающего напряжения (Us).

6. Измерительное устройство (100) по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что предусмотрена возможность изменения передающего напряжения (Us) в две дискретные эффективные ступени.

7. Способ обнаружения металлического предмета (120), заключающийся в выполнении по меньшей мере следующих стадий:
- на излучающую катушку (105) подают переменное передающее напряжение (Us) для создания магнитного поля,
- определяют приемное напряжение (Ue), приложенное к двум приемным катушкам, которые ориентированы одна относительно другой и электрически соединены между собой таким образом, что при одинаковом воздействии магнитного поля на обе приемные катушки результирующее приемное напряжение равно нулю,
- определяют наличие металлического предмета (120) на основании определенного приемного напряжения (Ue) и
- регулируют действующее значение передающего напряжения (Us) таким образом, что приемное напряжение (Ue) остается ниже заданного порогового значения.

8. Способ по п. 7, при осуществлении которого в качестве передающего напряжения (Us) используют сигнал (Ut) с широтно-импульсной модуляцией, а действующее значение передающего напряжения (Us) регулируют на основании коэффициента заполнения импульсов в этом сигнале (Ut).



 

Похожие патенты:

Способ и устройство автоматической фиксации несанкционированного прохода через зону контроля производят формирование стереоизображениея зоны контроля, определение наличия контролируемого параметра для человека, находящегося в зоне контроля.

Изобретение относится к области интроскопии и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах.

Изобретение относится к средствам радиочастотного сканирования МИТ сканирования пациентов. Способ сканирования объекта заключается в проведении РЧ симуляции для оценки или прогнозирования значения РЧ электромагнитного воздействия, наложенного на объект, в зависимости от предполагаемых рабочих параметров МИТ на основе модели элемента или катушки РЧ передатчика и на основе модели самого объекта, сравнении оценочного или прогнозируемого значения РЧ электромагнитного воздействия с предельным или пороговым значением и проведении МИТ сканирования посредством предполагаемых рабочих параметров, если значение РЧ электромагнитного воздействия ниже предельного или порогового значения, если значение РЧ электромагнитного воздействия равно предельному или пороговому значению или превышает его, повторяют этап с модифицированными предполагаемыми рабочими параметрами МИТ.

Изобретение относится к области электромагнитных индукционных неразрушающих зондирований, в частности к устройствам для измерения электропроводности почвы и грунтов.

Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено для измерения напряженности переменного электрического поля в морской воде при геофизических исследованиях.

Изобретение относится к конфигурации генераторной петли, используемой для наземной и скважинной электромагнитной геофизической разведки. .

Изобретение относится к области магнитной геологоразведки и может быть использовано при разведке железорудных месторождений. .

Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к способам и устройствам, предназначенным для поверки аппаратуры электромагнитного каротажа. .
Наверх