[发明专利]用于定位金属物体的传感器及相关线圈

说明书

相关申请的引用

本发明要求于2011年8月10日提交的德国专利申请102011109870.8和于2012年1月24日提交的102012001202.0的优先权，从而其公开的内容清楚地包含在本申请的主题中。

发明领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种用于定位金属物体的传感器，并涉及根据权利要求13的前序部分所述的一种相关线圈。

现有技术

金属检测器按照多种原理进行操作。在一些结构中，仅使用一个线圈，并且例如，这是振荡器的一部分。随着金属接近，振荡器的振荡电路处的电压发生变化。然后，相应地分析此电压上的变化，并用使用此电压上的变化来确定金属。

其他测量原理使用线圈来发射电磁脉冲，该电磁脉冲在待检测的金属部分中产生涡流。典型地，此涡流由第二线圈接收，并相应地进行分析。

根据另一方法，使用发射线圈来发射连续的交变场，该交变场由第二线圈接收。相对于第一线圈（发射线圈），此第二线圈布置成使得在没有由待检测物体中的金属产生的影响的情况下，发射线圈的磁性影响在接收线圈中消除。必须将发射线圈和接收线圈的机械布置选择为是非常稳定的，这是因为任何小的位移或变形将立即在接收线圈中产生输出信号。

在另一方法中，形成独立权利要求的前序部分的基础并在WO2010/084000A1和WO2010/133328A1中公开的布置使用两个发射线圈，该两个发射线圈彼此偏离，并且连续地（即，不管存在或不存在金属）通过电流部件将接收信号调节至零。在此系统中，影响接收线圈和前置放大器的温度对测量到的检测值没有影响。该检测值来自所调节的发射电流的比例，其结果是，即使发射电流几乎是相同的，也可能排除影响线圈布置的温度将影响检测值的可能性。由于接收信号保持为零，因此线圈布置的机械变形仅导致检测值的偏离。

在上面最后提到的方法中，使用这样的线圈布置：在该线圈布置中，发射线圈（或多个发射线圈）的磁场（或多个磁场）在接收线圈（或多个接收线圈）中消除。仅测量到在待检测金属物体中产生的分量。为此目的，将线圈布置为重叠的，以使得在没有来自金属的影响的情况下，在接收线圈中消除所发射的磁场。线圈仅在小部分的线圈表面上彼此重叠。为了检测的目的，这部分是最敏感的区域。然而，大部分的线圈表面并不重叠，因此，这使得大的线圈系统仅具有小的敏感区域，典型地，这相对于整个线圈系统来说也是不对称的。

在所谓的“寻宝”或“探雷器（mine detector，探矿器）”装置的情况下，诸如从DE4339419C2中已知的那些，线圈布置频繁地用于双D布置中。发射线圈和接收线圈以使得互感系数最小的方式部分地安装在彼此上方。线圈交替地用作发射线圈和接收线圈。在此情况中，两个D布置为镜面对称且重叠。从图1中，为什么仅有线圈的一小部分可重叠是显而易见的。这从侧面示出了线圈布置。从发射线圈1.2发出的场线1.3在线圈的中心点上比在线圈周围的外部区域中更集中。图1中的布置是以下事实的必然结果：相同数量的场线必须在发射线圈的内部和外部区域中穿过接收线圈1.1。

从DE10301951A9中已知在脉冲感应（PI）模式中操作的金属检测器。初级线圈和次级线圈之间的相互作用通过共面线圈系统的局部重叠而解耦（decouple，消除）。该解耦通过重叠区域中的可机械移动的物块或通过电补偿协助（例如，以从发生器（generator）到接收电路的额外的补偿信号的形式）来调节。这些可补偿发射至未完全解耦的接收线圈的能量的比例。在由接收线圈检测到的信号与补偿作用之间没有“反馈”，即，没有闭合环路。

DE10318350B3公开了一种类似的布置，在该布置中，多个线圈嵌套在彼此内，使得这些线圈在彼此附近偏离，并且这些线圈的交变磁场重叠。最大的线圈（优选地，接收线圈）决定线圈布置的周边（periphery，周缘）。

DE3619308C1中是与上述原理相反的原理，也就是说，周围的发射线圈具有两个8字形的接收线圈，这两个接收线圈相互抵消其发射的场。