[发明专利]一种金属物体探测装置及金属探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属探测领域，特别涉及一种基于频域的金属物体探测装置及方法。

背景技术

随着社会的发展，金属探测技术在现代社会生活中的应用越来越广泛。在军事、安全领域、考古、工程应用、工业等领域都可见到金属探测器的身影。如常用的电磁感应式金属探测器，其基本原理就是利用通电的线圈产生一个探测磁场，当有金属进入探测磁场范围时，就会引起磁场的变化，由此判断是否有金属目标。同时也存在多种其他类型的探测器，如X射线检测型、微波检测型、激光检测型等。但总体来说，现有的金属探测技术中，无论是采用何种探测原理、何种探测技术，其目前均不具备区分不同材质金属目标的能力。此外，现有的金属探测技术大多只能用于陆地空气环境中的探测工作，而对水下工作环境并不适用。

目前，主要的金属探测技术方法如：基于电涡流的探测技术、基于激光偏振特性的探测技术、基于电磁法探测技术、基于HSV色空间的探测技术、基于导热性能的探测技术以及物理识别方法等。虽然存在一些水下金属探测技术，但是这些技术并不是普遍适应的，甚至还有诸多的限制因素导致其不能使用或探测效果不理想。如基于电涡流传感器的金属材质探测技术，其利用探测线圈产生的交变磁场，通过被测金属导体处于该磁场中引起探测磁场的变化来探测出金属物体。该技术应用于空气环境中效果较好，但不能识别被测金属物体的材质；基于金属目标表面激光的反射偏振特性的探测技术，通过对反射光Stokes矢量的分析，线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光，根据其椭圆度和方位角的不同来区分被探测金属物体。虽然该技术能够识别水下金属物体材质，但这样的激光在水中传播的时候不可避免的会发生一些非线性光学作用，从而极大的影响金属探测的效果；基于HSV色空间的水下物体探测技术，它也是一种水下物体的光学识别技术，利用斯托克斯成像技术和HSV颜色空间相结合的方式，将同种颜色不同材料的物体偏振信息在HSV空间中展现出来。根据HSV色彩空间的色度(代表偏振度信息)、饱和度(表反射光的偏振方位角信息)、亮度的不同来对被测物体材质进行区分，该种技术与基于激光偏振特性探测技术一样，都要依靠反射光的特性来开展工作，难免会有同样的限制条件；而基于导热性能的水下金属探测技术，该技术是一种接触式探测技术，它依靠不同材料具有不同的导热性能的特性，通过测量材料的导热性即可达到识别材料的目的。但缺点是，需要接触被测物体才能检测出其导热性能，对于水下检测，该类探测传感器的探头暴露在介质环境中，探测时难免会带入介质环境对导热性产生的影响；而物理识别方法如感官鉴别，火花鉴别，看谱分析等都不宜在水中展开工作。

综上，现有的各种金属探测技术要么不能探测金属的具体种类，要么在针对水下环境探测时，易受到诸如探测环境、探测装置自身功能的限制而不能达到理想的探测效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种应用在导电液体(如水)中探测金属物体的金属物体探测装置；

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种金属物体探测装置，包括，

发射装置，包括至少两个发射电极，其中一个发射电极接地；所述发射装置用于在控制装置的控制下向目标探测区域发射具有指定频率的第一信号，从而在目标探测区域建立探测电场；

接收装置，包括接收电极，所述接收装置用于自所述探测电场中采集电场信号，并将该电场信号处理为第二信号后传送至控制装置，所述控制装置将接收到的第二信号处理为可以表征不同金属材质的第三信号。

进一步的，所述发射装置还包括与所述发射电极连接的信号发生装置；所述信号发生装置用于根据控制装置的指令产生指定频率的信号。

进一步的，所述接收装置包括第一接收电极和第二接收电极，还包括同时跟所述第一接收电极和第二接收电极连接的数据采样器；

所述数据采样器用于将两个接收电极分别采集到电场信号处理为第二信号。

优选的，所述发射电极为两个，两个发射电极之间距离为10～90mm；

所述接收电极为两个，两个接收电极之间的距离为5～80mm。

优选的，所述发射电极和接收电极之间至少距离5mm。

本发明同时提供一种可以在导电液体中探测金属材质的金属物体探测方法，

具体的，一种金属物体探测方法，包括如下步骤：

步骤1：按照指定频率向目标探测区域发射第一信号建立探测电场；

步骤2：按照指定路线移动发射电极和接收电极，自探测电场采集电场信号；