本發(fā)明涉及使用一個或多個操作頻率的金屬檢測裝置。

背景技術(shù)：

金屬檢測裝置用于檢測食用品和其它產(chǎn)品中的金屬污染物?，F(xiàn)代金屬裝置利用探測頭，該探測頭包括“平衡線圈系統(tǒng)”，該“平衡線圈系統(tǒng)”一般具有被纏繞到非金屬框架上的三個線圈。用生成磁場的高頻電流使位于中心處的發(fā)射器線圈通電。發(fā)射器線圈的每一側(cè)上的兩個線圈用作接收器線圈。由于兩個接收器線圈是相同的并且被安裝為離發(fā)射器線圈具有相同的距離，所以在這兩個接收器線圈中的每一個接收器線圈中感應(yīng)出相同的電壓。為了在系統(tǒng)處于平衡時接收到為零的輸出信號，第一接收器線圈與具有相反繞組的第二接收器線圈串聯(lián)連接。因此，如果在不存在金屬污染物的情況下系統(tǒng)處于平衡，則接收器線圈中感應(yīng)的具有相同幅度和相反極性的電壓彼此抵消。

當(dāng)金屬微粒通過線圈布置時，高頻場在一個接收器線圈附近首先受到干擾并且然后在另一個接收器線圈附近受到干擾。當(dāng)金屬微粒被傳送通過接收器線圈時，每個接收器線圈中感應(yīng)的電壓一般在毫微伏的范圍內(nèi)變化。這種平衡狀態(tài)下的變化產(chǎn)生了在接收器線圈的輸出端處的信號，該信號可以被處理、被放大、并且隨后被用于檢測產(chǎn)品中金屬污染物的存在。

信號處理信道通常將所接收到的信號分為彼此分離90°的兩個單獨分量。所得到的矢量具有幅度和相位角，這對于被傳送通過線圈的產(chǎn)品和污染物來說是典型的。為了識別金屬污染物，需要去除或者降低“產(chǎn)品效應(yīng)”。如果產(chǎn)品的相位是已知的，則可以減小對應(yīng)的信號矢量。因此，從信號譜消除不希望的信號導(dǎo)致針對源自污染物的信號的較高敏感度。

因此，用于從信號譜消除不希望的信號的方法利用了以下事實：污染物、產(chǎn)品和其它干擾對磁場具有不同的影響，從而所產(chǎn)生的信號的相位不同。

借助于相位檢測器在不同來源的信號分量的相位之間進行區(qū)分允許獲得關(guān)于產(chǎn)品和污染物的信息。相位檢測器(例如，混頻器或模擬乘法器電路)生成電壓信號，該電壓信號表示信號輸入(例如，來自接收器線圈的信號)與由發(fā)射器單元提供給接收器單元的參考信號之間的相位差。因此，通過將參考信號的相位選擇為與產(chǎn)品信號分量的相位相一致，在相位檢測器的輸出端處獲得為零的相位差和對應(yīng)的產(chǎn)品信號。如果源自污染物的信號分量的相位不同于產(chǎn)品信號分量的相位，那么能夠檢測到污染物的信號分量。然而，如果污染物的信號分量的相位接近于產(chǎn)品信號分量的相位，那么污染物的檢測失敗，因為污染物的信號分量與產(chǎn)品信號分量一起被抑制。因此，在已知系統(tǒng)中，發(fā)射器的頻率是可選擇的，如此以使得金屬污染物的信號分量的相位與產(chǎn)品信號分量的相位異相。

US8841903B2公開了以下在圖1中所示的金屬檢測裝置，該裝置包括向發(fā)射器線圈21提供發(fā)射器信號的發(fā)射器單元1，該發(fā)射器線圈21電感耦合到第一和第二接收器線圈3(31、32)，該第一和第二接收器線圈3(31、32)連接到信號處理單元4的輸入端，該信號處理單元4包括連接到信號處理器42的接收器單元41。發(fā)射器單元1包括向放大器級12的輸入端提供操作頻率f_TX的頻率發(fā)生器11，該放大器級12的輸出端經(jīng)由耦合變壓器13連接到發(fā)射器線圈21。放大器級12的輸出端經(jīng)由第一開關(guān)組14連接到第一抽頭141、142、143，并且發(fā)射器線圈21經(jīng)由第二開關(guān)組連接到變壓器13的相同變壓器繞組131的第二抽頭151、152、153、154。變壓器繞組131在第一抽頭141、142、143與公共電勢端(common potential)之間具有數(shù)量為n的繞組線圈，并且在第二抽頭151、152、153、154與公共電勢端之間具有數(shù)量為n+m的繞組線圈。發(fā)射器線圈21包括數(shù)量為q的繞組線圈，并且經(jīng)由第三開關(guān)組23連接到調(diào)諧電容器221、222、223或其組合，從而形成被調(diào)諧為操作頻率f_TX的諧振電路。選擇變壓器繞組131的繞組線圈與發(fā)射器線圈21的繞組線圈的比率n+m/q，以使得變壓器繞組131的電感比發(fā)射器線圈21的電感至少高十倍。

針對這個布置，可以最佳地并且獨立于發(fā)射器單元的其它部分對諧振電路進行調(diào)諧，該諧振電路由發(fā)射器線圈21和可選擇的電容器221、222、223組成。由于電感的差異，變壓器13從諧振電路去耦合，從而允許發(fā)射器的不同部分的個體優(yōu)化。

放大器級由A類或B類放大器組成，該A類或B類放大器可以被選擇以提供在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶鷥?nèi)的輸出信號(例如，20Vpp)。

對于響應(yīng)信號的相位檢測，變壓器13包括另外的變壓器繞組132，該變壓器繞組132具有第一和第二抽頭1321、1323以及被布置在它們之間的中心抽頭1322。當(dāng)沒有產(chǎn)品P和/或污染物C通過平衡線圈系統(tǒng)21、3時，第二繞組132兩端出現(xiàn)的電壓(其作為參考信號S_REF被饋送到信號處理器42)精確地對應(yīng)于接收器線圈3兩端出現(xiàn)的信號。因此，通過參考信號S_REF，由產(chǎn)品P或污染物C感應(yīng)的所接收到的信號的變化可以被精確地檢測到。由于在功率放大器12的輸出端處參考信號S_REF被相位鎖定至發(fā)射器信號S_TX，所以響應(yīng)信號的變化可以被準(zhǔn)確地檢測到。

圖1還象征性地示出了傳送器8，在傳送器8上可能包括污染物C的產(chǎn)品P被傳輸通過發(fā)射器線圈21和接收器線圈31、32。

這個有利的電路布置也具有缺點。A類電路以最小失真放大信號，但是以低效率進行放大，這是因為功率晶體管即使在靜態(tài)下也連續(xù)地消耗電流。放大器效率被定義為輸入到負(fù)載的AC功率除以電路所消耗的DC功率的比率。典型地在最大輸出功率時，典型的A類放大器的效率僅為40％，比其理論的50％最大值小大約10％。在減小的輸出功率的情況下，效率相應(yīng)地降低。

AB類電路在很大程度上避免交越失真并且以減少的損耗進行操作，這是因為在靜態(tài)下由于向晶體管的互補對施加的偏置而導(dǎo)致僅存在小的集電極電流。該電路需要典型地具有PNP和NPN功率晶體管的互補放大繞組，這些功率晶體管被布置為發(fā)射極跟隨器(emitter follower)。對于每個放大器繞組，提供不同但互補的放大繞組需要不同的電子元件和不同的設(shè)計，并且因此需要相當(dāng)大的制造工作量。此外，具有“推挽式”電路的AB類放大器級典型地在互補功率晶體管的發(fā)射極處傳輸被施加到負(fù)載的輸出電壓。為了避免電壓下降(不對其進行補償)，輸出電壓被直接施加到負(fù)載從而避免了連接電纜。

此外，AB類電路不會傳輸用于相位檢測的參考信號，因此在變壓器13中需要所述附加繞組132以及附加制造成本的結(jié)果。

此外，將由發(fā)射器線圈和調(diào)諧電容器組成的諧振電路調(diào)諧和適配(adapt)至輸入信號的頻率的選項受到限制。因此，金屬檢測裝置以有限范圍的操作頻率進行操作。

因此，本發(fā)明基于提供改進的金屬檢測裝置的目標(biāo)。

具體而言，金屬檢測裝置應(yīng)被創(chuàng)建為以減少的失真和增加的效率進行操作。

在不增加電源電壓的電平的情況下，期望將較高的驅(qū)動電壓施加到發(fā)射器線圈。

此外，期望提供可以被布置為遠(yuǎn)離檢測器頭并且可以經(jīng)由較長連接電纜連接到檢測器頭的放大器級。

因此，期望創(chuàng)建具有一個或多個檢測器頭的改進的模塊化金屬檢測裝置，該一個或多個檢測器頭可以靈活地適應(yīng)于各種應(yīng)用，特別是期望在所暴露的位置處放置一個或多個檢測器頭的應(yīng)用，其中，在該所暴露的位置處無法放置整個裝置。

此外，期望以減少的工作量獲得高質(zhì)量的參考電壓。

此外，期望創(chuàng)建具有至少一個檢測器頭的金屬檢測裝置，該至少一個檢測器頭可以被更準(zhǔn)確地調(diào)諧和適配于剩余的電路。

更進一步地，期望創(chuàng)建設(shè)計更簡單并且可以以減少的成本和工作量以及改進的規(guī)范被制造的放大器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的以上和其它目標(biāo)通過權(quán)利要求1中所定義的金屬檢測裝置來實現(xiàn)。金屬檢測裝置包括具有頻率發(fā)生器的發(fā)射器單元，該頻率發(fā)生器向放大器級的輸入端提供具有可選擇的操作頻率的輸入信號，該放大器級的輸出端經(jīng)由耦合變壓器連接到發(fā)射器線圈，該發(fā)射器線圈耦合到第一和第二接收器線圈，該第一和第二接收器線圈連接到信號處理單元，該信號處理單元包括連接到信號處理器的接收器單元。

根據(jù)本發(fā)明，耦合變壓器包括第一繞組和第二繞組以及第三繞組，該第一繞組和第二繞組連接到放大器級的輸出端，該第三繞組連接到發(fā)射器線圈。第一和第二繞組通過第一端連接到電源電壓，并且在從所述第一端開始計數(shù)的相同匝數(shù)處均具有至少一個抽頭。放大器級包括：至少具有第一功率晶體管的第一放大翼(amplification wing)，該第一功率晶體管連接到第一繞組的至少一個抽頭；以及至少具有第二功率晶體管的第二放大翼，該第二功率晶體管連接到第二繞組的至少一個抽頭，并且其中，第一放大翼將輸入信號的第一半波放大，并且第二放大翼將輸入信號的第二半波放大。

創(chuàng)造性金屬檢測裝置的包括放大器級和耦合變壓器的發(fā)射器單元包括幾乎對稱的結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生了若干優(yōu)點。

放大器級可以被設(shè)置為具有兩個翼，這兩個翼相同地進行操作并且這兩個翼可以以第一和第二繞組的形式向幾乎相同的負(fù)載傳輸具有高效率和低失真的驅(qū)動信號。由于對稱性，可以以具有改進的規(guī)范的較低成本選擇相同的電子元件(例如，晶體管和電阻器)。該放大器級中出現(xiàn)的失真可與A類放大器中出現(xiàn)的失真相比較，而效率至少在AB類放大器的范圍內(nèi)。

耦合變壓器的第一和第二繞組優(yōu)選地包括相同數(shù)量的匝，其中相應(yīng)的第一和第二抽頭連接到第一和第二繞組的相同匝數(shù)。因此，在最佳實施例中，耦合變壓器的第一和第二繞組呈現(xiàn)完全的對稱性。

第一和第二功率晶體管可經(jīng)由相關(guān)的第一或第二開關(guān)連接到相應(yīng)的第一或第二抽頭。第一和第二開關(guān)可由控制單元控制，以使得功率晶體管總是連接到相對應(yīng)的抽頭從而維持完全對稱性。

在優(yōu)選實施例中，放大器翼被設(shè)計為使得第一和第二功率晶體管的集電極可經(jīng)由第一或第二開關(guān)連接到耦合變壓器的相應(yīng)的第一或第二抽頭從而連接到相同的負(fù)載。

第一繞組的第一端和第二繞組的第一端連接到第一電源電壓。第一繞組和第二繞組優(yōu)選地具有相對于彼此反向的繞組(inverse sense of winding)。這允許使用具有相同功率晶體管的相同高功率級，該功率晶體管將具有相同極性的輸入信號的半波放大。出于此目的，輸入信號的半波被反相施加到放大器級或在放大器級內(nèi)被反相并且然后由于第一或第二繞組的相反方向的繞組而再次被耦合變壓器反相，以便將全波信號施加到發(fā)射器線圈21。

使用相同的功率晶體管，特別是相同的NPN功率晶體管，提供了相當(dāng)大的優(yōu)點。在Tietze/Schenk,Halbleiterschaltungstechnik,第11版,Heidelberg 1999,第4.1章,301-307頁中，闡述了PNP和NPN晶體管與下級PNP晶體管不同的特性。還闡述了：在雙極型技術(shù)中，采用單獨的工藝來制造NPN晶體管和PNP晶體管。因此，如果不仔細(xì)選擇和匹配晶體管，那么具有互補功率級的常規(guī)B類或AB類放大器會呈現(xiàn)不期望的非線性。

利用創(chuàng)造性的放大器級來避免這個問題，在該放大器級中，互補放大器翼利用相同的晶體管(優(yōu)選地，NPN晶體管)以及相同的電路(在其中嵌入功率晶體管)來進行操作。Tietze/Schenk闡述了：工藝步驟中的制造容限以相同的方式影響所有NPN晶體管。因此，優(yōu)選地選擇相同制造周期的NPN晶體管，這是簡單的管理任務(wù)。此外，可以容易地選擇功率級的附加元件(特別是發(fā)射極電阻器)，從而達到完全的對稱并避免失真。

在常規(guī)晶體管或MOSFET的實施例中，功率晶體管被優(yōu)選地實施為具有可變輸入電壓的電流源或電壓跟隨器。每個功率晶體管的集電極連接到負(fù)載，即連接到電源電壓的耦合變壓器的相應(yīng)的第一或第二繞組。兩個功率晶體管都以發(fā)射極電阻器兩端的電壓跟隨輸入電壓的方式起作用，該發(fā)射極電阻器起到電流感應(yīng)電阻器的作用。因此，流過相應(yīng)的第一或第二繞組的電流跟隨輸入信號。如果輸入電壓變化，該布置將起到電壓-電流轉(zhuǎn)換器(電壓受控的電流源VCCS)的作用。

在優(yōu)選實施例中，耦合變壓器的初級繞組的中心抽頭(即，耦合變壓器的第一和第二繞組的第一端)連接到第一電源電壓，并且發(fā)射極電阻器連接到具有相反電壓電勢的第二電源電壓。因此，第一電源電壓與第二電源電壓之間的電壓差可以單獨地被施加到每個放大器翼。如果電源向功率放大器傳輸+15V和-15V，那么可以向每個放大器翼施加30V以用于每次放大一個半波，而在常規(guī)的A類、B類或AB類放大器中這些電壓將用于放大兩個半波。因此，創(chuàng)造性金屬檢測裝置以雙倍的效率進行操作。

對具有雙倍效率的電壓受控的電流源的創(chuàng)造性使用允許將集電極電流經(jīng)由電纜在較長距離內(nèi)而沒有減損的情況下傳導(dǎo)到耦合變壓器。由于連接電纜的使用而引起的負(fù)載變化將不會改變電流，因為電流跟隨輸入信號而非負(fù)載。因此，創(chuàng)造性發(fā)射器級允許金屬檢測系統(tǒng)的模塊化設(shè)置。可以為發(fā)射器級提供第一外殼，發(fā)射器級可以經(jīng)由電纜連接到包括耦合變壓器的一個或多個檢測器頭。

更進一步地，具有嵌入式功率晶體管的電子電路使用了允許對高輸入信號進行放大的偏置。

此外，在第一和第二功率晶體管的集電極處的、被轉(zhuǎn)發(fā)到選擇的第一和第二抽頭的信號可以被有利地用作信號處理單元中的高精度參考信號。因此避免了耦合變壓器上附加繞組。

功率晶體管由放大單元(優(yōu)選地，操作放大器)驅(qū)動。可以通過將第一放大器翼中的輸入信號施加到操作放大器的反相輸入端并且將第二放大器翼中的輸入信號施加到操作放大器的非反相輸入端來達到在放大器翼中的一個放大器翼中180°的相位變化。

在優(yōu)選實施例中，第一和第二繞組是耦合變壓器的初級繞組，并且第三繞組是耦合變壓器的次級繞組。耦合變壓器的第三繞組優(yōu)選地包括多個抽頭。發(fā)射器線圈的第一端連接到這些抽頭中的一個抽頭，并且發(fā)射器線圈的第二端可經(jīng)由第三開關(guān)選擇性地連接到其它抽頭中的一個抽頭。對于耦合變壓器具有連接到放大器級的兩個初級繞組以及連接到發(fā)射器線圈的一個次級繞組的這種布置，發(fā)射器線圈可以以較寬的范圍適配至放大器級。變壓器的第一和第二繞組的電感與發(fā)射器線圈的電感的比率例如在50:1直到2000:1的范圍內(nèi)是可選擇的。

此外，發(fā)射器線圈與調(diào)諧電容器一起形成了可以最佳調(diào)諧的諧振電路。發(fā)射器線圈的第一端可經(jīng)由第三開關(guān)選擇性地連接到調(diào)諧電容器中的一個電容器的一側(cè)，并且發(fā)射器線圈的第二端直接連接到或經(jīng)由第三繞組的多個匝連接到調(diào)諧電容器的另一側(cè)。通過將調(diào)諧電容器中的至少一個電容器經(jīng)由耦合變壓器的第三繞組的多個匝連接到發(fā)射器線圈，所得到的諧振電路可以被調(diào)諧至低得多的頻率。因此，金屬檢測裝置可以以較寬范圍的操作頻率進行操作。

附圖說明

已經(jīng)闡述了本發(fā)明的一些目標(biāo)和優(yōu)點，當(dāng)結(jié)合附圖一起考慮以下描述時其它目標(biāo)和優(yōu)點將顯現(xiàn)，在附圖中：

圖1示出了US8841903B2中所公開的金屬檢測裝置的框圖；以及

圖2示出了創(chuàng)造性金屬檢測裝置的框圖。

具體實施方式

圖1示出了US8841903B2(在上面已經(jīng)描述)中所公開的金屬檢測裝置的框圖。本發(fā)明是對該裝置的改進，但是也可以在沒有限制的情況下應(yīng)用在其它系統(tǒng)中。

圖2示出了創(chuàng)造性金屬檢測裝置的優(yōu)選實施例的框圖，該金屬檢測裝置包括發(fā)射器單元1、具有發(fā)射器線圈21、第一和第二接收器線圈31、32的平衡線圈系統(tǒng)、具有接收器單元41和信號處理器42的信號處理單元4、以及包括標(biāo)準(zhǔn)接口、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備(優(yōu)選地，鍵盤和監(jiān)測器)的控制單元5。圖2還象征性地示出了傳送器8，在傳送器8上可能包括污染物C的產(chǎn)品P被傳輸通過發(fā)射器線圈21和接收器線圈31、32。

發(fā)射器單元1包括頻率發(fā)生器11，該頻率發(fā)生器11向放大器級12中所提供的上部放大器繞組12A和下部放大器繞組12B提供具有可選操作頻率f_TX的輸入信號S_IN。分別在第一或第二操作放大器OA、OA’的實施例中，每個放大器繞組12A、12B包括前置放大器，該前置放大器放大輸入信號S_IN的半波，輸入信號S_IN經(jīng)由電阻器R1被施加到第一操作放大器OA的反相輸入端并且經(jīng)由電阻器R2’被施加到第二操作放大器OA’的非反相輸入端。第一操作放大器OA的非反相輸入端和第二操作放大器OA’的反相輸入端經(jīng)由電阻器R2和電阻器R1’彼此連接并且連接到與第一電源電壓-Ub的一半相對應(yīng)的電壓電勢。第一和第二操作放大器OA、OA’的輸出端經(jīng)由電阻器R3、R3’連接到它們的反相輸入端，并且經(jīng)由電阻器R4、R4’連接到相應(yīng)的第一或第二功率晶體管T、T’的基極。

由于輸入信號S_IN被施加到第一操作放大器OA的反相輸入端，輸入信號S_IN的正半波被反相并且隨后在第一放大器繞組12A中被放大。即，第一和第二操作放大器OA和OA’兩者向相應(yīng)的第一或第二功率晶體管T、T’的基極傳輸負(fù)半波，該第一或第二功率晶體管T、T’經(jīng)由電阻器R5、R5’連接到零電勢0V并且經(jīng)由電阻器R6、R6’連接到它們的發(fā)射極，該發(fā)射極經(jīng)由電阻器R7或R7’分別連接到第一電源電壓-Ub。第一功率晶體管T的集電極經(jīng)由第一開關(guān)14A連接到耦合變壓器13的第一繞組13A的多個抽頭141、142、143、144中的一個抽頭。

第二功率晶體管T’的集電極經(jīng)由第二開關(guān)14B連接到耦合變壓器13的第二繞組13B的多個抽頭141’、142’、143’、144’中的一個抽頭。相同地設(shè)計但反向纏繞的第一和第二繞組13A、13B利用第一端在公共抽頭140處彼此連接并且連接到第二電源電壓+Ub。抽頭141、142、143、144和141’、142’、143’、144’位于從該公共抽頭140開始計數(shù)的相同匝數(shù)處。第一和第二開關(guān)或開關(guān)組14A、14B被控制以使得抽頭141、141’；142、142’；143、143’；144、144’總是被選擇為彼此相對應(yīng)從而使相同負(fù)載被施加到功率晶體管T、T’并且維持對稱。由于開關(guān)14A和14B的電流設(shè)置，抽頭140與144之間的線圈繞組形成了第一功率晶體管T的負(fù)載并且抽頭140與144’之間的線圈繞組形成了第二功率晶體管T’的負(fù)載，這兩個負(fù)載都連接到第二電源電壓+Ub。

因此，在該優(yōu)選實施例中，在放大器繞組12A、12B中具有功率晶體管T、T’的功率級是完全相同的。相同的NPN功率晶體管和高精度發(fā)射極電阻器R7、R7’可以選自于相同的產(chǎn)品系列。因此，針對開關(guān)14A、14B每一種的設(shè)置得到并維持了放大器繞組12A、12B的完全對稱。

由于第二電源電壓+Ub經(jīng)由負(fù)載(抽頭繞組13A或13B)被施加到集電極，并且第一電源電壓-Ub經(jīng)由發(fā)射極電阻R7或R7’被施加到第一或第二功率晶體管T、T’的發(fā)射極，所以第一電源電壓-Ub與第二電源電壓+Ub之間的電壓差被施加到每個放大器繞組12A、12B。因此，放大器級12可以以常規(guī)AB類功率放大器的一半電源電壓進行操作或者以相同的電源電壓提供雙倍的輸出電壓。

功率晶體管T、T’以以下方式被配置：發(fā)射極電阻器R7、R7’兩端的電壓跟隨輸入電壓，該發(fā)射極電阻器R7、R7’用作電流感測電阻器。因此，流過耦合變壓器13的相應(yīng)的第一或第二繞組13A、13B的電流跟隨輸入信號。如果輸入電壓變化，那么這個布置將起到電壓-電流轉(zhuǎn)換器(電壓受控的電流源VCCS)的作用。

由于電流實際上維持與負(fù)載無關(guān)并且因此與功率晶體管T、T’的集電極與耦合變壓器13之間的連接線路的長度無關(guān)，所以放大器級12和耦合變壓器13可以被布置在不同的外殼中并且可以通過具有例如幾米長度的發(fā)射器電纜TC進行連接，這允許按照生產(chǎn)工藝所需要地將金屬檢測裝置的模塊放置在不同位置處。

圖2還示出參考信號R、R’取自于功率晶體管T、T’的集電極并且被路由到信號處理單元4(具體而言，信號處理器42)的參考輸入端。在信號處理單元4或信號處理器42中實施相位檢測器的情況下，可以對響應(yīng)信號進行解調(diào)以便于檢測與污染物或產(chǎn)品單獨相關(guān)的信號。避免了如圖1的系統(tǒng)中所使用的耦合變壓器13中的次級繞組。

在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，第一和第二繞組13A、13B是耦合變壓器13的初級繞組，并且第三繞組13C是耦合變壓器13的次級繞組。

耦合變壓器13的第三繞組13C包括多個抽頭150、151、152、153、154。發(fā)射器線圈21的第一端被固定地連接到抽頭150，并且其中發(fā)射器線圈21的第二端經(jīng)由第三開關(guān)15選擇性地可連接到耦合變壓器13的第三繞組13C的其它抽頭151、152、153、154中的一個抽頭。通過使用初級繞組13A、13B和次級繞組13C，與圖1的系統(tǒng)相比，變壓器13的第一和第二繞組13A、13B、13C的電感與發(fā)射器線圈21的反射電感的比率在抽頭組合的較寬范圍內(nèi)是精細(xì)可選的，以提供放大器到發(fā)射器線圈21之間的最佳阻抗匹配。

在圖2中所示的實施例中，發(fā)射器線圈21的第一端可經(jīng)由第四開關(guān)23連接到三個調(diào)諧電容器221、222、223中的一個電容器，三個調(diào)諧電容器221、222、223直接地或經(jīng)由耦合變壓器13的第三繞組13C一部分(例如，多個匝)和第三開關(guān)15連接到發(fā)射器線圈21的第二端。

所以，發(fā)射器線圈21和連接的調(diào)諧電容器221、222、223形成了可以最佳調(diào)諧的諧振電路。通過將調(diào)諧電容器223中的至少一個電容器經(jīng)由耦合變壓器13的第三繞組13C的多個匝而連接到發(fā)射器線圈21，所得到的諧振電路可以被調(diào)諧為較低頻率，從而使諧振電路可以按照25kHz到850kHz的范圍內(nèi)的頻率進行諧振。

控制單元5(例如，處理器或個人計算機)經(jīng)由總線系統(tǒng)60與信號處理器單元4進行通信。因此，控制單元5可以向信號處理單元4(具體而言，向信號處理器42)提供操作參數(shù)，并且采集信號處理單元4中所得到的測量數(shù)據(jù)，該信號處理單元4也可以集成在控制單元5中。此外，控制單元5經(jīng)由控制線路或控制總線51、52A、52B、53和54向頻率發(fā)生器11提供控制信號，以選擇操作頻率；向第一和第二開關(guān)或開關(guān)組14A、14B提供控制信號，以選擇性地將放大器級12連接到變壓器13的初級繞組13A、13B；向第三開關(guān)或開關(guān)組15提供控制信號，以選擇性地將發(fā)射器線圈21連接到變壓器13的次級繞組13C；以及向第四開關(guān)或開關(guān)組23提供控制信號，以選擇性地將調(diào)諧電容器221、222、223中的一個或多個電容器連接到發(fā)射器線圈21。