[发明专利]用于操作金属检测装置的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作金属检测装置的方法以及根据该方法操作的金属检测装置。

背景技术

金属检测装置被用于检测食用商品和其它产品中的金属污染。如在WO02/25318中所记载的，现代的金属装置使用包含“平衡线圈系统”的探测头，该探测头能够检测诸如生鲜产品和冷冻产品之类的各种各样的产品中的所有的金属污染类型（包括铁的、非铁的和不锈钢的）。

根据“平衡线圈”原理工作的金属检测装置典型地包括三个缠绕到非金属框架上的线圈，每个线圈与其它线圈完全平行。位于中心的发射器线圈被供给产生磁场的高频电流。在发射器线圈每侧的两个线圈作为接收器线圈。由于两个接收器线圈是相同的并且被安装在离发射器线圈相同的距离，所以它们每个都感应到相同的电压。为了接收当系统平衡时为零的输出信号，第一接收器线圈与具有相反线圈感应的第二接收器线圈串联连接。因此，在不存在金属污染而系统处于平衡的情况下，接收器线圈中感应的具有相同振幅和相反极性的电压相互抵消。

当金属颗粒穿过线圈设备时，高频场首先在一个接收器线圈附近被干扰，并且接着在另一个接收器线圈附近被干扰。当金属颗粒被传送通过接收器线圈时，每个接收器线圈中感应的电压典型地在纳伏的范围中变化。接收器线圈的输出端的信号中的平衡结果中的该变化可以被处理、放大并且随后被用于检测产品中金属污染的存在。

信号处理通道将接收到的信号分为两个彼此分离90°的独立分量。合成矢量具有幅值和相位角，其对于被传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，需要除去或减小“产品功效”。如果产品的相位是已知的，那么可以减小对应的信号矢量。因此，从信号频谱消除不希望的信号因此带来了针对源自污染物的信号的高敏感度。

因此，用于从信号频谱消除不希望的信号的方法利用了以下事实：污染物、产品和其他干扰对磁场具有不同的影响，从而得到的信号的相位不同。

根据测量目标的导电率和导磁率，当各种金属或产品穿过金属检测装置的线圈时，由各种金属或产品产生的信号可以被分为两个分量，即电阻分量和电抗分量。由铁氧体（ferrite）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。导电性产品典型地引起具有强电阻分量的信号。

通过相位检测器在不同来源的信号分量的相位之间区分能够获得关于产品和污染物的信息。相位检测器（例如混频器或模拟乘法器电路）产生表示信号输入（例如来自接收器线圈的信号）与由发射器单元提供至接收器单元的基准信号之间的相位差的电压信号。因此，通过选择基准信号的相位以便与产品信号分量的相位相一致，从而在相位检测器输出端处获得为零的相位差和对应的产品信号。如果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，那么能够检测到污染物的信号分量。然而，如果污染物的信号分量的相位接近于产品信号分量的相位，那么污染物检测失败，因为污染物的信号分量与产品信号分量在一起被抑制。

因此在已知系统中，发射器的频率是可选择的，如此以致金属污染物的信号分量的相位与产品信号分量的相位异相。

GB2423366A公开了一种金属检测装置，其被设计为在至少两个不同工作频率之间切换，以致产品中的任何金属颗粒将受到不同频率的扫描。工作频率快速变化以致于在传送带上穿过的任何金属颗粒将被以两种或多种不同频率扫描。如果针对第一工作频率，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且因此被掩饰，则假设针对第二频率，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，从而这些信号分量能够被区分。通过在许多频率之间切换，期望一种频率能提供对于任意金属类型、尺寸和方向而言适当的敏感度。

GB2423366A中公开的发射器的驱动电路包括电可编程逻辑器件和连接到四个场效应晶体管的驱动器，该四个场效应晶体管形成了具有跨接的发射器线圈的全波桥式电路。对于特定的线圈系统，在电可编程逻辑装置中存储多个驱动图（drive map），每个驱动图包含对应该装置工作的各个预设频率的开关的开关顺序。然后，利用储存的查找表的帮助，微处理器能够根据所选择的工作频率选择合适的图。

储存、更新和选择用于特定线圈系统的合适的驱动图需要付出相当大的努力，该努力随着工作频率的数量的增加而增大。针对特定应用来调整和优化系统的过程需要更新和增强该驱动图。如果用户改变待测产品，并且期望与以往应用所测量的污染物在种类和大小上不同的金属污染物出现，则需要执行艰辛的优化过程。