[發(fā)明專利]金屬檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210300915.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN102955173A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·G·萊昂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 梅特勒-托利多安全線有限公司
• 主分類號(hào): G01V3/11
• 分類號(hào): G01V3/11
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用一個(gè)或多個(gè)工作頻率的金屬檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

金屬檢測(cè)裝置被用于檢測(cè)食用商品和其它產(chǎn)品中的金屬污染。如在WO02/25318中所記載的，現(xiàn)代的金屬裝置使用包含“平衡線圈系統(tǒng)”的探測(cè)頭，該探測(cè)頭能夠檢測(cè)諸如生鮮產(chǎn)品和冷凍產(chǎn)品之類的各種各樣的產(chǎn)品中的所有的金屬污染類型（包括鐵的、非鐵的和不銹鋼的）。

根據(jù)“平衡線圈”原理工作的金屬檢測(cè)裝置典型地包括三個(gè)纏繞到非金屬框架上的線圈，每個(gè)線圈與其它線圈完全平行。位于中心的發(fā)射器線圈被供給產(chǎn)生磁場(chǎng)的高頻電流。在發(fā)射器線圈每側(cè)的兩個(gè)線圈作為接收器線圈。由于兩個(gè)接收器線圈是相同的并且被安裝在離發(fā)射器線圈相同的距離，所以它們每個(gè)都感應(yīng)到相同的電壓。為了接收當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí)為零的輸出信號(hào)，第一接收器線圈與具有相反線圈感應(yīng)的第二接收器線圈串聯(lián)連接。因此，在不存在金屬污染而系統(tǒng)處于平衡的情況下，接收器線圈中感應(yīng)的具有相同振幅和相反極性的電壓相互抵消。

當(dāng)金屬顆粒穿過(guò)線圈設(shè)備時(shí)，高頻場(chǎng)首先在一個(gè)接收器線圈附近被干擾，并且接著在另一個(gè)接收器線圈附近被干擾。當(dāng)金屬顆粒被傳送通過(guò)接收器線圈時(shí)，每個(gè)接收器線圈中感應(yīng)的電壓典型地在納伏的范圍中變化。接收器線圈的輸出端的信號(hào)中的平衡結(jié)果中的該變化可以被處理、放大并且隨后被用于檢測(cè)產(chǎn)品中金屬污染的存在。

信號(hào)處理通道將接收到的信號(hào)分為兩個(gè)彼此分離90°的獨(dú)立分量。合成矢量具有幅值和相位角，其對(duì)于被傳送通過(guò)線圈的產(chǎn)品和污染物來(lái)說(shuō)是典型的。為了識(shí)別金屬污染物，需要除去或減小“產(chǎn)品功效”。如果產(chǎn)品的相位是已知的，那么可以減小對(duì)應(yīng)的信號(hào)矢量。因此，從信號(hào)頻譜消除不希望的信號(hào)因此帶來(lái)了針對(duì)源自污染物的信號(hào)的高敏感度。

因此，用于從信號(hào)頻譜消除不希望的信號(hào)的方法利用了以下事實(shí)：污染物、產(chǎn)品和其他干擾對(duì)磁場(chǎng)具有不同的影響，從而得到的信號(hào)的相位不同。

根據(jù)測(cè)量目標(biāo)的導(dǎo)電率和導(dǎo)磁率，當(dāng)各種金屬或產(chǎn)品穿過(guò)金屬檢測(cè)裝置的線圈時(shí)，由各種金屬或產(chǎn)品產(chǎn)生的信號(hào)可以被分為兩個(gè)分量，即電阻分量和電抗分量。由鐵氧體（ferrite）引起的信號(hào)主要是電抗性的，而來(lái)自不銹鋼的信號(hào)主要是電阻性的。導(dǎo)電性產(chǎn)品典型地引起具有強(qiáng)電阻分量的信號(hào)。

通過(guò)相位檢測(cè)器在不同來(lái)源的信號(hào)分量的相位之間區(qū)分能夠獲得關(guān)于產(chǎn)品和污染物的信息。相位檢測(cè)器（例如混頻器或模擬乘法器電路）產(chǎn)生表示信號(hào)輸入（例如來(lái)自接收器線圈的信號(hào)）與由發(fā)射器單元提供至接收器單元的基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差的電壓信號(hào)。因此，通過(guò)選擇基準(zhǔn)信號(hào)的相位以便與產(chǎn)品信號(hào)分量的相位相一致，從而在相位檢測(cè)器輸出端處獲得為零的相位差和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品信號(hào)。如果源自污染物的信號(hào)分量的相位不同于產(chǎn)品信號(hào)分量的相位，那么能夠檢測(cè)到污染物的信號(hào)分量。然而，如果污染物的信號(hào)分量的相位接近于產(chǎn)品信號(hào)分量的相位，那么污染物檢測(cè)失敗，因?yàn)槲廴疚锏男盘?hào)分量與產(chǎn)品信號(hào)分量在一起被抑制。

因此在已知系統(tǒng)中，發(fā)射器的頻率是可選擇的，如此以致金屬污染物的信號(hào)分量的相位與產(chǎn)品信號(hào)分量的相位異相。

GB2423366A公開了一種金屬檢測(cè)裝置，其被設(shè)計(jì)為在至少兩個(gè)不同工作頻率之間切換，以致產(chǎn)品中的任何金屬顆粒將受到不同頻率的掃描。工作頻率快速變化以致于在傳送帶上穿過(guò)的任何金屬顆粒將被以兩種或多種不同頻率掃描。如果針對(duì)第一工作頻率，由金屬顆粒引起的信號(hào)分量接近于產(chǎn)品的信號(hào)分量的相位并且因此被掩飾，則假設(shè)針對(duì)第二頻率，由金屬顆粒引起的信號(hào)分量的相位將不同于產(chǎn)品的信號(hào)分量的相位，從而這些信號(hào)分量能夠被區(qū)分。通過(guò)在許多頻率之間切換，期望一種頻率能提供對(duì)于任意金屬類型、尺寸和方向而言適當(dāng)?shù)拿舾卸取?/p>

GB2423366A中公開的發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電路包括電可編程邏輯器件和連接到四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的驅(qū)動(dòng)器，該四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成了具有跨接的發(fā)射器線圈的全波橋式電路。

JP2007278719A公開了另一種金屬檢測(cè)裝置，其被設(shè)計(jì)為在至少兩個(gè)不同工作頻率之間切換，以便改善金屬檢測(cè)靈敏度。該裝置包括具有放大器的發(fā)射器，該放大器的輸出端連接到變壓器的初級(jí)繞組，該變壓器具有連接到發(fā)射器線圈的第一次級(jí)繞組和連接到調(diào)諧電容器的第二次級(jí)繞組，可通過(guò)控制開關(guān)接通或斷開該調(diào)諧電容器。

靈敏度不僅僅取決于所選的頻率。重要的是裝置的正確校準(zhǔn)（如US20110074401A1所述）以及接收和信號(hào)處理單元的優(yōu)化性能。

在JP2007278719A中描述了利用連接到變壓器的電容器的電容調(diào)節(jié)可能變得復(fù)雜，從而導(dǎo)致將不允許達(dá)到最佳靈敏度的限制。另外，變壓器中的損耗對(duì)由電容器和變壓器線圈形成的諧振電路有負(fù)面影響。