[发明专利]用于操作金属探测系统的方法以及金属探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于操作使用至少两个操作频率的金属探测系统的方法并且涉及实施该方法的金属探测系统。

背景技术

工业金属探测系统用于探测和抵制不希望的金属污染。当被正确地按照和操作时，它将帮助减少金属污染和提高食品安全。大部分现代金属探测器利用包括“平衡线圈系统”的搜索头。这一设计的探测器能够探测在各种种类的产品（例如新鲜产品和冷冻产品）中的所有金属污染物类型（包括铁的、有色金属的和不锈钢的）。

根据“平衡线圈”原理操作的金属探测系统一般包括缠绕在非金属框架上的三个线圈，每个线圈精确地与其它线圈平行。位于中心的发射器线圈被供能有产生磁场的高频电流。在发射器线圈的每侧上的两个线圈充当接收器线圈。因为这两个接收器线圈是相同的并被安装在离发射器线圈的相同距离处，在它们的每个中感应出相同的电压。为了接收输出信号（其在系统处于平衡时为零），第一接收器线圈与具有反转的绕组方向（inversed sense of winding）的第二接收器线圈串联连接。因此，在没有金属污染时系统处于平衡的情况下，在接收器线圈中感应出的、具有相同的振幅和想法极性的电压彼此抵消。

当金属的颗粒穿过线圈装置时，高频场首先分布在一个接收器线圈附近并接着分布在另一接收器线圈附近。当金属的颗粒被输送通过接收器线圈时，每个接收器线圈中感应出的电压改变了（改变了若干纳伏）。平衡中的这个改变的结果是接收器线圈的输出处的信号，可将该信号进行处理、放大并随后用于探测金属污染的存在。

信号处理通道将所接收的信号分成彼此分开90°的两个单独的分量。因而合成矢量具有量级和相角，该量级和相角对于被输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，“产品效应”需要被移除或减小。如果产品的相位是已知的，则可减小相应的信号矢量。从信号谱消除不希望的信号，因此导致对源自污染物的信号的较高敏感度。

适用于从信号谱消除不希望的信号的方法因此利用以下事实：污染物、产品和其它干扰对磁场具有不同的影响，从而得到的信号在相位上不同。

当各种金属或产品穿过金属探测系统的线圈时，可将由它们引起的信号根据所测量的对象的导电率和导磁率分成两个分量，即，电阻性分量和电抗性分量。由铁氧体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。导电的产品一般引起具有强电阻性分量的信号。

借助于相位探测器在不同起源的信号分量的相位之间区分允许得到关于产品和污染物的信息。相位探测器（例如混频器或模拟乘法器电路）产生表示信号输入之间的相位上的差异的电压信号（例如来自接收器线圈的信号），以及由发射器单元提供给接收器单元的参考信号。因此，通过将参考信号的相位选择为与产品信号分量的相位相一致，相位差和相应的产品信号在相位探测器的输出端处得到（其为零）。在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的情况下，则污染物的信号分量可被探测到。然而在污染物的信号分量的相位接近于产品信号分量的相位的情况下，则对污染物的探测失败，因为污染物的信号分量连同产品信号分量一起被抑制。

在已知的系统中，因此可选择发射器频率，使得金属污染物的信号分量的相位将与产品信号分量异相。

GB2423366A公开了一种装置，该装置被布置成在至少两个不同的操作频率之间切换，使得产品中的任何金属颗粒将受到在不同的频率处的扫描。操作频率被快速改变，使得在输送带上通过的任何金属颗粒将受到在两个或多个不同的频率处的扫描。在对于第一操作频率，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因此被掩蔽的情况下，则假定对于第二频率，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，从而可分辨这些信号分量。通过在很多频率之间切换，所预期的是，一个频率将提供对任何特定的金属类型、尺寸和取向的适当敏感度。

从不同的角度看待这个方法，其可被陈述为，为了获得一个最佳频率设置，已经应用了很多其它频率设置，揭露了这种方法需要相当多的努力。在测量单个产品时，需要应用各种频率设置。这意味着对于提供最佳结果的频率设置来说，只有小测量时间段是可用的。因此，测量的结果将不是最佳的。此外，因为针对所有选定的频率来设置执行测量，所以将忽视以相当多的努力处理的数据的主要部分。因此，在信号处理阶段中需要相当多的努力的这种方法的特征在于相对低的效率。

本发明因此基于提供一种用于操作使用至少两个操作频率的金属探测系统的改进的方法的目的，以及基于提供一种根据该方法来操作的金属探测系统的目的。