WO2015147701A1 - Датчик металлоискателя и металлоискатель - Google Patents
Датчик металлоискателя и металлоискатель Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015147701A1 WO2015147701A1 PCT/RU2015/000172 RU2015000172W WO2015147701A1 WO 2015147701 A1 WO2015147701 A1 WO 2015147701A1 RU 2015000172 W RU2015000172 W RU 2015000172W WO 2015147701 A1 WO2015147701 A1 WO 2015147701A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- coils
- coil
- block
- metal detector
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V20/00—Geomodelling in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
Definitions
- the invention relates to the field of introscopy, more specifically to metal detectors, and can be used to solve the problem of detecting metal objects located in various covering environments, in particular, in weakly and highly mineralized soil, walls of buildings, etc.
- the metal detector sensor known from D1 contains two different-sized blocks of coaxial coils, each of which consists of two series-connected transmitting (exciting) coils and one receiving (signal) coil. Transmitting coils are turned on in counter, which ensures the achievement of the induction balance of the minimum flux of induction through the receiving coils.
- the well-known metal detector sensor is designed to work in dual-frequency mode.
- a disadvantage of the metal detector sensor known from D1 is the complexity and low-tech design.
- the metal detector sensor known from D2 has an annular housing with connecting ribs located along its middle and transverse axes and a transmitting coil wrapped around one or more receiving coils.
- the housing has four straight sides of the same length and arranged in pairs in parallel. Decoupling between the transmission and reception channels is ensured by the winding of the receiving coil (receiving coils) in a D-shape with a straight side along body center.
- the disadvantage of the metal detector sensor known from D2 is the complexity and low-tech of its design, as well as the inability to operate the metal detector sensor in different modes.
- D3 Known metal detector and metal detector described in the application US2003107377 A1, G01V3 / 10, G01V3 / 11, 06/12/2003 (UZMAN MUSTAFA) (D3).
- the metal detector sensor known from D3 is made D-shaped and has a coil consisting of transmitting and receiving windings located on a metal substrate, and the transmitting winding is located relative to the receiving winding so that the magnetic field generated by the transmitting winding induces only a very small voltage in the receiving winding.
- the disadvantage of the metal detector sensor known from D3 is the complexity and low-tech of its design, as well as the inability to operate the metal detector sensor in different modes.
- the metal detector sensor known from D4 comprises a coil unit consisting of D-shaped receiving and transmitting coils. The coils are located on the same plane and are aligned so that the induction flux of the transmitting coil passing through the winding of the receiving coil is minimal, as well as the output voltage on the winding of the receiving coil.
- a disadvantage of the metal detector sensor known from D4 is the complexity and low-tech of its design, as well as the inability to operate the metal detector sensor in different modes.
- the metal detector sensor known from D4 can be adopted as a prototype of the inventive metal detector sensor.
- the metal detector known from D1 can be adopted as a prototype of the claimed metal detector.
- the tasks of searching for metal objects are quite diverse and include both the need to implement in-depth detection of objects and the possibility of realizing the separation of closely spaced metal objects.
- the solution to these problems today requires a set of multidimensional sensors in the metal detector. So, to increase the depth of search, large-sized sensors are required, and for better separation of closely spaced metal objects, small-sized sensors are used.
- the aim of the present invention is to provide a metal detector and metal detector, which would have improved properties and could be used to solve a wide range of search tasks.
- the technical result achieved by the implementation of the present invention is to simplify the design of the sensor of the metal detector, increase the information content of the search for metal objects, as well as expanding the range of search tasks solved with the help of a metal detector containing the claimed sensor.
- the sensor of the metal detector contains a first block of coils, consisting of the first
- the size of the alignment zone of the first drive coil and the first signal coil is selected such that a minimum induction flux through the first signal coil further comprises a second block of coils consisting of a second drive coil driven by a second drive frequency, and a second a swarm of a signal coil, said second excitation coil and a second signal coil being located on the same plane and partially aligned, and the size of the alignment zone of the second exciting coil and the second signal coil is selected so that a minimum induction flow through the second signal coil is ensured.
- FIG. 1 illustrates an exemplary circuit diagram of a metal detector, which may include a metal detector sensor according to any one of the embodiments of the present invention.
- FIG. 2 illustrates an exemplary spatial arrangement of the detector coils of a metal detector relative to each other.
- FIG. 3 illustrates an exemplary spatial arrangement of coil units of a metal detector sensor relative to each other.
- a metal detector sensor comprising a first coil unit consisting of a first drive coil driven by a first drive frequency and a first signal coil, said first drive coil and a first signal coil being located on the same plane and partially aligned, wherein the size of the zone of the combination of the first exciting coil and the first signal coil is selected so as to ensure a minimum flux of induction h
- the first signal coil further comprises a second block of coils, consisting of a second excitation coil excited by a second excitation frequency, and a second signal coil, said second excitation coil and a second signal coil being located on the same plane and partially aligned, wherein the size of the alignment zone of the second exciting coils and a second signal coil is selected so that a minimum induction flow through the second signal coil is ensured.
- the metal detector of the first embodiment of the present invention may also be provided, characterized in that, in particular, the first excitation frequency and the second excitation frequency are not equal; the geometric dimensions and shape of the first block of coils and the second block of coils and the spatial arrangement of the first block of coils and the second block of coils with respect to each other, as well as the geometric dimensions and shape of the coils and their spatial location along in relation to each other, are selected such that a minimum total output signal is provided; the geometric dimensions of the first block of coils and the second block of coils are not equal; the geometric shape of the first drive coil is similar to the geometric shape of the first signal coil, and the geometric shape of the second drive coil is similar to the geometric shape of the second signal coil; the relative spatial arrangement of the coils of the second block of coils is similar to the relative spatial arrangement of the coils of the first block of coils; the planes of the first coil block and the second coil block are superimposed on one another; the zone of combining coils of the second block of coils is completely
- a metal detector comprising a generator, a metal detector sensor, a microprocessor and an indication unit, the metal detector sensor comprising a first coil unit consisting of a first excitation coil excited by a first excitation frequency and a first signal coil, moreover, the aforementioned first exciting coil and the first signal coil are located on the same plane and partially aligned, moreover, The first excitation coil and the first signal coil are selected such that a minimum induction flow through the first signal coil is ensured, and a second coil unit consisting of a second excitation coil excited by a second excitation frequency and a second signal coil, the second excitation coil and the second signal the coil is located on the same plane and partially aligned, and the size of the zone of matching the second exciting
- b coils and a second signal coil is selected so that a minimum induction flow through the second signal coil is ensured.
- a metal detector may also be provided in the sensor of which, in particular, the first excitation frequency and the second excitation frequency are not equal; the geometric dimensions and shape of the first block of coils and the second block of coils and the spatial arrangement of the first block of coils and the second block of coils with respect to each other, as well as the geometric dimensions and shape of the coils and their spatial arrangement with respect to each other, are selected so as to ensure minimum total output signal; the geometric dimensions of the first block of coils and the second block of coils are not equal; the geometric shape of the first drive coil is similar to the geometric shape of the first signal coil, and the geometric shape of the second drive coil is similar to the geometric shape of the second signal coil; the relative spatial arrangement of the coils of the second block of coils is similar to the relative spatial arrangement of the coils of the first block of coils; the planes of the first coil block and the second coil block are superimposed on one another; the zone of combining coils of the second block of coils is completely superimposed on the zone of combining coils
- FIG. 1 by way of example, but not limitation, an exemplary circuit diagram of the inventive metal detector is shown, in which a metal detector sensor according to any of the embodiments of the present invention related to the metal detector sensor can be used.
- the detector 100 includes a generator 1010, preferably controlled by a microprocessor 1090 and connected by a first drive circuit 1020 containing a first capacitor 1021, to a first drive coil of a first block of coils 1041 of the detector 1040; and connected by a second excitation circuit 1030 containing a second capacitor 1031 with a second excitation coil of a second block of coils 1042 of the metal detector sensor 1040.
- capacitors 1021 and 1031 included in the excitation circuit are introduced into the circuit, which allow achieving a consistent resonance in the first exciting circuit 1020 and a second drive circuit 1030 at a first drive frequency (F1) and a second drive frequency (F2), respectively.
- the first signal coil of the first block 1041 of the detector 1040 sensor coils is connected by the first signal circuit 1050 containing the first shunt capacitor 1051 to the first quadrature component extraction unit (BVC) 1070.
- the second signal coil of the second block of coil 1042 of the metal detector sensor 1040 is connected by a second signal circuit 1060 containing the second shunt capacitor 10 (31 with the second BVKS 1080.
- the shunt capacitors 1051 and 1061 allow you to achieve a serial resonance in the first signal circuit 1050 and the second signal circuit 1060 at the first excitation frequency and the second excitation frequency, respectively.
- the first and second stresses are complex quantities - vectors - which in Cartesian coordinates can be represented through projections (quadrature components).
- Signals with the values of the first and second voltages are fed to the inputs of the first BVKS 1070 and the second BVKS 1080, respectively.
- the first (XI) and second (Y1) output signals of the first BVKS 1070 and the first (X2) and second (Y2) output signals of the second BVKS 1080 are signals directly proportional to the quadrature components of the first and second voltages in the signal circuits 1050 and 1060, respectively.
- These signals are fed to the inputs of the microprocessor 1090, where they are processed, in particular, in accordance with the algorithms described in D1.
- Display unit 1091 when This is configured to output the processed signals in the form of hodographs of the first and second voltages.
- the display unit may be any suitable unit for outputting the hodographs of the first and second voltage unit, in particular, a unit comprising, without limitation, a liquid crystal display, a touch display, a monochrome display, and the like.
- the display unit may include output modules such as a speaker, audio output, headphones, etc., designed to supply an audio signal in case of violation of the induction balance in the sensor.
- the blocks of coils 1041 and 1042 of the sensor of the metal detector 1040 can be made of geometrically different sizes, which, in fact, allows each of the blocks to be used as an independent sensor of the metal detector.
- the drive current of the first drive circuit 1020 can be turned off, thereby disconnecting the first block of coils 1041.
- the first block of coils 1042 is a larger coil block, then obtained by disconnecting the first block of coils
- the 1041 metal detector sensor can be used to better separate metal objects and search in areas with a large amount of metal debris or in highly mineralized soils.
- the first block of coils 1042 on the contrary, is a block of coils of a smaller size, turning it off will allow for an in-depth search of objects suitable for searching in weakly mineralized soils, or when increased identification capabilities of the metal detector are not required, which, as already noted, are realized by processing all signals from the sensor of the metal detector.
- turning off one of the coil blocks 1041, 1042 allows you to save energy and increase the battery life of the detector.
- FIG. 2 and 3 shows an approximate spatial arrangement of the sensor coils
- the drive coils 2010, 2020 and the signal coils 2030 and 2040 are D-shaped, and their relative positions are similar.
- the geometric dimensions of the second block of coils 1042 formed by the coils 2020, 2040 are smaller than the geometric dimensions of the first block of coils 1041 formed by the coils 2010, 2030.
- the registration zone 2060 formed by the coils 2020, 2040 is completely superimposed on the registration zone 2050 formed by the coils 2010, 2030. So from FIG. 2 and 3, it follows that the plane of the second exciting coil 2020 is completely superimposed on the plane of the first exciting coil 2010, and the plane of the second signal coil 2040 is completely superimposed on the plane of the first signal coil 2030. Ensuring such a combination of coils 2010, 2020, 2030, 2040 allows to achieve minimal flows induction through signal coils 2020, 2040, due to which the induction balance in the sensor of the metal detector 1040 and the minimum total output signal are ensured.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к металлоискателям, и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах, в частности, в слабо- и высокоминерализованном грунте, стенах строений и т.п.
Description
ДАТЧИК МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ И МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ
Область техники
Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к металлоискателям, и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах, в частности, в слабо- и высокоминерализованном грунте, стенах строений и т.п.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные датчики металл оискателей.
Известен датчик металлоискателя и металлоискатель, описанные в патенте RU2360268 CI, G01V 3/11, 27.06.2009 (АРБУЗОВ В.О. и др.) (D1). Известный из D1 датчик металлоискателя содержит два разноразмерных блока коаксиальных катушек, каждый из которых состоит из двух последовательно соединенных передающих (возбуждающих) катушек и одной приемной (сигнальной) катушки. Передающие катушки включены встречно, что обеспечивает достижение индукционного баланса минимального потока индукции через приемные катушки. Известный датчик металлоискателя при этом предназначен для работы в двухчастотном режиме. Недостатком известного из D1 датчика металлоискателя является сложность и нетехнологичность его конструкции.
Известен датчик металлоискателя и металлоискатель, описанные в патенте ЕР0764856 В 1, GO I V 3/10, GO I V 3/11, 05.12.2001 (EBINGER KLAUS ING FA) (D2). Известный из D2 датчик металлоискателя имеет кольцевой корпус с соединительными ребрами, расположенными вдоль его средней и поперечной осей и передающую катушку, обмотанную вокруг одной или более приемных катушек. Корпус имеет четыре прямые стороны одинаковой длины и расположенные попарно параллельно. Развязка между каналами приема-передачи обеспечивается за счет выполнения обмотки приемной катушки (приемных катушек) в D-образной форме с прямой стороной вдоль
центра корпуса. Недостатком известного из D2 датчика металлоискателя является сложность и нетехнологичность его конструкции, а гак же невозможность работы датчика металлоискателя в разных режимах.
Известен датчик металлоискателя и металлоискатель, описанные в заявке US2003107377 А1, G01V3/10, G01V3/11, 12.06.2003 (UZMAN MUSTAFA) (D3). Известный из D3 датчик металлоискателя выполнен D- образным и имеет катушку, состоящую из передающей и приемной обмоток, расположенных на металлической подложке, причем передающая обмотка расположена относительно приемной обмотки таким образом, что магнитное поле, генерируемое передающей обмоткой, индуцирует лишь очень небольшое напряжение в приемной обмотке. Недостатком известного из D3 датчика металлоискателя является сложность и нетехнологичность его конструкции, а так же невозможность работы датчика металлоискателя в разных режимах.
Известен датчик металлоискателя и металлоискатель, описанные в патенте US3872380 A, G01V3/10, 18.03.1975 (GARDINER ROBERT F) (D4). Известный из D4 датчик металлоискателя содержит блок катушек, состоящий из D-образных приемной и передающей катушек. Катушки расположены на одной плоскости и совмещены таким образом, что поток индукции передающей катушки, проходящий через обмотку приемной катушки, является минимальным, равно как и выходное напряжение на обмотке приемной каткушки. Недостатком известного из D4 датчика металлоискателя является сложность и нетехнологичность его конструкции, а так же невозможность работы датчика металлоискателя в разных режимах.
Известный из D4 датчик металлоискателя может быть принят в качестве прототипа заявленного датчика металлоискателя.
Известный из D1 металлоискатель может быть принят в качестве прототипа заявленного металлоискателя.
Раскрытие изобретения
На практике для достижения приемлемой чувствительности известного из D4 датчика металлоискателя, как правило, реализуются резонансные режимы работы обеих катушек для заданной частоты тока возбуждения. Чаще всего используется режим последовательного резонанса напряжений, что достигается введением в датчик или в блок обработки сигналов конденсаторов соответствующих резонансу емкостей. Отрицательным следствием такого решения является невозможность эффективного использования датчика на других частотах, необходимость которых часто диктуется задачами поиска. Это обстоятельство, в свою очередь, предопределяет низкую информативность выходных сигналов и, как следствие, низкую информативность поиска. Более того, задачи поиска металлических объектов достаточно разнообразны и включают в себя как необходимость реализации глубинного обнаружения объектов, так и возможность реализации разделения близко расположенных металлических предметов. Решение этих задач на сегодняшний день требует набора разноразмерных датчиков в составе металлоискателя. Так для увеличения глубины поиска требуются большеразмерные датчики, а для лучшего разделения близко расположенных металлических предметов используются малоразмерные датчики.
Исходя из вышесказанного, целью настоящего изобретения является создание датчика металлоискателя и металлоискателя, которые обладали бы улучшенными свойствами и могли бы быть использованы для решения большого спектра поисковых задач.
Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является упрощение конструкции датчика металлоискателя, повышение информативности поиска металлических объектов, а так же расширение спектра поисковых задач, решаемых с помощью металлоискателя, содержащего заявленный датчик.
Технический результат достигается за счет того, что датчик металлоискателя, содержит первый блок катушек, состоящий из первой
з
возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, причем упомянутые первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку, дополнительно содержит второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки, причем упомянутые вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку.
Краткое описание чертежей
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения описываются далее подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые включены в данный документ посредством ссылки, и на которых:
Фиг. 1 иллюстрирует примерную принципиальную электрическую схему металлоискателя, в составе которого может быть использован датчик металлоискателя по любому из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует примерное пространственное расположение катушек датчика металлоискателя друг относительно друга.
На Фиг. 3 иллюстрирует примерное пространственное расположение блоков катушек датчика металлоискателя друг относительно друга.
Варианты осуществления изобретения
Далее приводятся варианты осуществления настоящего изобретения, раскрывающие примеры его реализации в частных исполнениях. Тем не менее, само описание не предназначено для ограничения объема прав,
предоставляемых данным патентом. Скорее, следует исходить из того, что заявленное изобретение также может быть осуществлено другими способами таким образом, что будет включать в себя отличающиеся элементы и условия или комбинации элементов и условий, аналогичных элементам и условиям, описанным в данном документе, в сочетании с другими существующими и будущими технологиями.
В первом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения обеспечивается датчик металлоискателя, содержащий первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, причем упомянутые первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку, дополнительно содержит второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки, причем упомянутые вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку.
В иных вариантах осуществления настоящего изобретения может так же обеспечиваться датчик металлоискателя по первому варианту осуществления настоящего изобретения, отличающийся тем, что, в частности, первая частота возбуждения и вторая частота возбуждения не равны; геометрические размеры и форма первого блока катушек и второго блока катушек и пространственное расположение первого блока катушек и второго блока катушек по отношению друг к другу, а так же геометрические размеры и форма катушек и их пространственное расположение по
отношению друг к другу, выбраны такими, чтобы обеспечивался минимальный суммарный выходной сигнал; геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны; геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки; взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек; плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую; зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек; плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки; первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, относящемся к металлоискателю, обеспечивается металлоискатель, содержащий генератор, датчик металлоискателя, микропроцессор и блок индикации, причем датчик металлоискателя, содержит первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, причем упомянутые первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку, и второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки, причем упомянутые вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения второй возбуждающей
б
катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку.
В иных вариантах осуществления настоящего изобретения может так же обеспечиваться металлоискатель, в датчике которого, в частности, первая частота возбуждения и вторая частота возбуждения не равны; геометрические размеры и форма первого блока катушек и второго блока катушек и пространственное расположение первого блока катушек и второго блока катушек по отношению друг к другу, а так же геометрические размеры и форма катушек и их пространственное расположение по отношению друг к другу, выбраны такими, чтобы обеспечивался минимальный суммарный выходной сигнал; геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны; геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки; взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек; плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую; зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек; плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки; первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
Кроме того, для специалиста в области техники, к которой относится настоящее изобретение, должно быть очевидным, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы в виде различных комбинаций технических признаков, изложенных в предыдущем абзаце, в дополнение к предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, для наилучшего достижения решения задачи, на
которую направлено настоящее изобретение.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Описанные далее возможные осуществления вариантов настоящего изобретения представлены на неограничивающих объем правовой охраны примерах, применительно к конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения, которые во всех их аспектах предполагаются иллюстративными и не накладывающими ограничения. Альтернативные варианты реализации настоящего изобретения, не выходящие за пределы объема его правовой охраны, являются очевидными специалистам в данной области, имеющим обычную квалификацию, на которых это изобретение рассчитано.
На фиг. 1 в качестве примера, но не ограничения, изображена примерная принципиальная электрическая схема заявляемого металлоискателя, в составе которого может быть использован датчик металлоискателя по любому из вариантов осуществления настоящего изобретения, относящихся к датчику металлоискателя. Металлоискатель 100 содержит генератор 1010, предпочтительно управляемый микропроцессором 1090 и связанный первой возбуждающей цепью 1020, содержащей первый конденсатор 1021 , с первой возбуждающей катушкой первого блока катушек 1041 датчика металлоискателя 1040; и связанный второй возбуждающей цепью 1030, содержащей второй конденсатор 1031 , со второй возбуждающей катушкой второго блока катушек 1042 датчика металлоискателя 1040. Как уже отмечалось, для цели повышения чувствительности датчика металлоискателя, предпочтительно возбуждение соответствующих катушек производить в резонансном режиме. Для этой же цели такой режим предпочтительно реализовать и в соответствующих сигнальных катушках. Для реализации этого требования и для уменьшения взаимного влияния блоков катушек друг на друга в схему введены включенные в цепи возбуждения конденсаторы 1021 и 1031, позволяющие добиваться последовательного резонанса в первой возбуждающей цепи
1020 и второй возбуждающей цепи 1030 на первой частоте возбуждения (F1) и второй частоте возбуждения (F2) соответственно. Первая сигнальная катушка первого блока 1041 катушек датчика металлоискателя 1040 связана первой сигнальной цепью 1050, содержащей первый шунтирующий конденсатор 1051, с первым блоком выделения квадратурных составляющих (БВКС) 1070. Вторая сигнальная катушка второго блока катушек 1042 датчика металлоискателя 1040 связана второй сигнальной цепью 1060, содержащей второй шунтирующий конденсатор 10(31 со вторым БВКС 1080. Шунтирующие конденсаторы 1051 и 1061 позволяют добиваться последовательного резонанса в первой сигнальной цепи 1050 и второй сигнальной цепи 1060 на первой частоте возбуждения и второй частоте возбуждения соответственно. При правильном выборе величин зон совмещения катушек в блоках катушек 1041 и 1042 обеспечивается минимальный поток индукции через их сигнальные катушки, за счет чего достигается индукционный баланс. При помещении в зону чувствительности датчика металлоискателя 1040 какого-либо металлического объекта, индукционный баланс нарушается, что приводит к появлению в первой сигнальной цепи 1050 и второй сигнальной цепи 1060 первого напряжения и второго напряжения соответственно. Первое и второе напряжения представляют собой комплексные величины - векторы, - которые в декартовых координатах могут быть представлены через проекции (квадратурные составляющие). Сигналы с величинами первого и второго напряжений поступают на входы первого БВКС 1070 и второго БВКС 1080 соответственно. Первый (XI) и второй (Y1) выходные сигналы первого БВКС 1070 и первый (Х2) и второй (Y2) выходные сигналы второго БВКС 1080 представляют собой сигналы, прямо пропорциональные квадратурным составляющим первого и второго напряжений в сигнальных цепях 1050 и 1060 соответственно. Эти сигналы поступают на входы микропроцессора 1090, где осуществляется их обработка, в частности, в соответствии с алгоритмами, описанными в D1. Блок индикации 1091 при
этом выполнен с возможностью вывода обработанных сигналов в виде годографов первого и второго напряжений. Блок индикации может представлять собой любой пригодный для вывода годографов первого и второго напряжения блок, в частности, блок, содержащий, не ограничиваясь, жидкокристаллический дисплей, сенсорный дисплей, монохромный дисплей и т.п. Кроме того, блок индикации может содержать такие модули вывода, как динамик, аудиовыход, наушники и т.п., предназначенные для подачи звукового сигнала при нарушении индукционного баланса в датчике. При этом блоки катушек 1041 и 1042 датчика металлоискателя 1040 могут быть выполнены геометрически разных размеров, что, фактически позволяет использовать каждый из блоков в виде самостоятельного датчика металлоискателя. Посредством микропроцессора 1090, в частности, ток возбуждения первой цепи возбуждения 1020 может быть отключен, за счет чего обеспечится отключение первого блока катушек 1041. В том случае, если первый блок катушек 1042 является блоком катушек большего размера, то полученный за счет отключения первого блока катушек 1041 датчик металлоискателя может быть использован для лучшего разделения металлических предметов и поиска на участках с большим количеством металлического мусора или в высокоминерализованных грунтах. В случае, когда первый блок катушек 1042, наоборот, является блоком катушек меньшего размера, его отключение позволит обеспечить глубинный поиск объектов, пригодный для поиска в слабоминерализованных грунтах, или, когда не требуются повышенные идентификационные возможности металлоискателя, которые, как уже отмечалось, реализуются посредством обработки всех сигналов с датчика металлоискателя. Кроме того, отключение одного из блоков катушек 1041 , 1042 позволяет обеспечить экономию электроэнергии и увеличить срок автономной работы металлоискателя.
На фиг. 2 и 3 в качестве примера, но не ограничения, изображено примерное пространственное расположение катушек датчика
ю
металлоискателя друг относительно друга. В данном неограничивающем объем охраны примере, возбуждающие катушки 2010, 2020 и сигнальные катушки 2030 и 2040 имеют D-образную форму, а их взаимное расположение подобно. Кроме того, геометрические размеры формируемого катушками 2020, 2040 второго блока катушек 1042 меньше геометрических размеров формируемого катушками 2010, 2030 первого блока катушек 1041. При этом формируемая катушками 2020, 2040 зона совмещения 2060 полностью наложена на формируемую катушками 2010, 2030 зону совмещения 2050. Так же из фиг. 2 и 3 следует, что плоскость второй возбуждающей катушки 2020 полностью наложена на плоскость первой возбуждающей катушки 2010, а плоскость второй сигнальной катушки 2040 полностью наложена на плоскость первой сигнальной катушки 2030. Обеспечение такого совмещения катушек 2010, 2020, 2030, 2040 позволяет добиться минимальных потоков индукции через сигнальные катушки 2020, 2040, за счет чего обеспечивается индукционный баланс в датчике металлоискателя 1040 и минимальный суммарный выходной сигнал.
Claims
1. Датчик металлоискателя, содержащий первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, причем упомянутые первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки, причем упомянутые вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку.
2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что первая частота возбуждения и вторая частота возбуждения не равны.
3. Датчик по любому из п. п. 1 или 2, отличающийся тем, что геометрические размеры и форма первого блока катушек и второго блока катушек и пространственное расположение первого блока катушек и второго блока катушек по отношению друг к другу, а так же геометрические размеры и форма катушек и их пространственное расположение по отношению друг к другу, выбраны такими, чтобы обеспечивался минимальный суммарный выходной сигнал.
4. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
5. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны.
6. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки.
7. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек.
8. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую.
9. Датчик по п. 8, отличающийся тем, что зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек.
10. Датчик по п. 9, отличающийся тем, что плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки.
11. Датчик по п. 3, отличающийся тем, что:
геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны; причем
геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки; причем
взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек; причем
плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую таким образом, что зона совмещения катушек второго блока катушек
полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек, а плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки.
12. Датчик по любому из п.п. 1-2, 5-1 1, отличающийся тем, что первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
13. Металлоискатель, содержащий генератор, датчик металлоискателя, первый блок выделения квадратурных составляющих (БВКС), второй БВКС, микропроцессор и блок индикации, отличающийся тем, что датчик металлоискателя, содержит первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, причем упомянутые первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку, и второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки, причем упомянутые вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены, причем величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку.
14. Металлоискатель по п. 13, отличающийся тем, что первая частота возбуждения и вторая частота возбуждения не равны.
15. Металлоискатель по любому из п.п. 13 или 14, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя геометрические размеры и форма первого блока катушек и второго блока катушек и пространственное расположение первого блока катушек и второго блока катушек по отношению друг к другу, а так же геометрические размеры и форма катушек и их пространственное
расположение по отношению друг к другу, выбраны такими, чтобы обеспечивался минимальный суммарный выходной сигнал.
16. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
17. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны.
18. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки.
19. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек.
20. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую.
21. Металлоискатель по п. 20, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек.
22. Металлоискатель по п. 21 , отличающийся тем, что в датчике металлоискателя плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки.
23. Металлоискатель по п. 15, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя :
геометрические размеры первого блока катушек и второго блока катушек не равны; причем
геометрическая форма первой возбуждающей катушки подобна геометрической форме первой сигнальной катушки, а геометрическая форма второй возбуждающей катушки подобна геометрической форме второй сигнальной катушки; причем
взаимное пространственное расположение катушек второго блока катушек подобно взаимному пространственному расположению катушек первого блока катушек; причем
плоскости первого блока катушек и второго блока катушек наложены одна на другую таким образом, что зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек, а плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки.
24. Металлоискатель по любому из п.п. 13-14, 17-23, отличающийся тем, что в датчике металлоискателя первый и второй блоки катушек размещены в одном корпусе и жестко зафиксированы.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111228/28A RU2569488C2 (ru) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Датчик металлоискателя |
| RU2014111235 | 2014-03-25 | ||
| RU2014111228 | 2014-03-25 | ||
| RU2014111235/28A RU2569489C2 (ru) | 2014-03-25 | 2014-03-25 | Металлоискатель |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015147701A1 true WO2015147701A1 (ru) | 2015-10-01 |
Family
ID=54196064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000172 Ceased WO2015147701A1 (ru) | 2014-03-25 | 2015-03-25 | Датчик металлоискателя и металлоискатель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015147701A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3872380A (en) * | 1974-01-02 | 1975-03-18 | Robert F Gardiner | Metal detector distinguishing between different metals by using a bias circuit actuated by the phase shifts caused by the metals |
| US20030160617A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-28 | Rowan Mark D. | Metal detector employing static discrimination |
| RU2216028C2 (ru) * | 2000-11-20 | 2003-11-10 | Лубов Валерий Павлович | Металлоискатель |
| RU2360268C1 (ru) * | 2008-02-29 | 2009-06-27 | Виктор Олегович Арбузов | Вихретоковое устройство |
-
2015
- 2015-03-25 WO PCT/RU2015/000172 patent/WO2015147701A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3872380A (en) * | 1974-01-02 | 1975-03-18 | Robert F Gardiner | Metal detector distinguishing between different metals by using a bias circuit actuated by the phase shifts caused by the metals |
| RU2216028C2 (ru) * | 2000-11-20 | 2003-11-10 | Лубов Валерий Павлович | Металлоискатель |
| US20030160617A1 (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-28 | Rowan Mark D. | Metal detector employing static discrimination |
| RU2360268C1 (ru) * | 2008-02-29 | 2009-06-27 | Виктор Олегович Арбузов | Вихретоковое устройство |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11791659B2 (en) | Inductive power transmitter | |
| EP3685198B1 (en) | Device and method for foreign object detection in wireless energy transfer | |
| JP4111934B2 (ja) | 金属検出装置 | |
| TWI433421B (zh) | 無接觸電力供應裝置，無接觸電力接收裝置，及優先性顯示之相關方法 | |
| US8441251B2 (en) | Proximity sensor | |
| EP3096436A1 (en) | Wireless power transmission device | |
| US10605946B2 (en) | Metal detection apparatus | |
| KR20180118498A (ko) | 에너지 밀도가 균일한 충전 영역을 형성하는 2차원 원형 배열 구조 무선 충전 방법 및 장치 | |
| US10277074B2 (en) | Wireless power transmitter and method for controlling the same | |
| RU2569489C2 (ru) | Металлоискатель | |
| JP5576226B2 (ja) | 金属検出機 | |
| RU2360268C1 (ru) | Вихретоковое устройство | |
| JP6218951B2 (ja) | 物体のタイプを判断する方法および近接センサー | |
| WO2015147701A1 (ru) | Датчик металлоискателя и металлоискатель | |
| RU2569488C2 (ru) | Датчик металлоискателя | |
| EP2985882A1 (en) | Wireless power transmission device | |
| RU2560246C1 (ru) | Металлодетектор | |
| RU2569639C1 (ru) | Датчик металлодетектора | |
| WO2016003328A1 (ru) | Датчик металлодетектора и металлодетектор | |
| RU2663250C1 (ru) | Металлодетектор и способ обнаружения металлических объектов | |
| RU2436112C1 (ru) | Магнитометрический датчик | |
| KR101579675B1 (ko) | 공진주파수 탐색 시스템 및 방법 | |
| KR20160094333A (ko) | 자기 유도 충전 디바이스 | |
| WO2018101217A1 (ja) | 環境検出装置 | |
| JPS6025474A (ja) | 金属検出器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15768848 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15768848 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |