一種金屬傳感器以及用于該金屬傳感器檢測被包圍在介質(zhì)中物體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測定位領(lǐng)域，尤其涉及一金屬傳感器以及用于該金屬傳感器檢測被包圍在介質(zhì)中物體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬探測器主要用于對金屬類物體進(jìn)行定位，現(xiàn)有的探測器分成很多類別，也通過多種原理進(jìn)行操作。比如，其主要組成部件為傳感器，傳感器通過線圈來構(gòu)成的，使用發(fā)射線圈來發(fā)射連續(xù)的交變場，該交變場由接收線圈接收，相對于發(fā)射線圈，此接收線圈布置成使得在沒有待測物體產(chǎn)生影響的情況下，在接收線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓相互抵消，使得感應(yīng)電壓輸出接近為0，有待測物體產(chǎn)生影響的情況下，待測物體就會改變原來的交變場，更準(zhǔn)確來說，待測物體會產(chǎn)生另一個交變的場，這種交變場會傳遞到接收線圈，并在接收線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過對其進(jìn)行分析即可確定待測物位置。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，其幾何結(jié)構(gòu)為:由兩組反向的第一接收線環(huán)1和第二接收線環(huán)2組成的接收線圈系統(tǒng)，第一接收線環(huán)1和第二接收線環(huán)2在共同的平面3中彼此同軸地布置，發(fā)射機(jī)線圈4位于該共同的接收機(jī)平面3之上一定距離z處，該發(fā)射機(jī)線圈同樣與第一接收線環(huán)1或第二接收線環(huán)2同軸地布置。第一接收線環(huán)1的繞組在此例如以順時針方向纏繞，則第二接收線環(huán)2的繞組逆時針方向纏繞，在這些繞組中所感生的電壓因此具有相反的符號，并且在適當(dāng)?shù)卮_定尺寸時在不存在外部的目標(biāo)物的情況下彼此補(bǔ)償而不輸出感應(yīng)電壓。通過該傳感器定位物體存在如下的缺陷:(1)該現(xiàn)有技術(shù)的傳感器只能用于檢測金屬的存在，而無法確定其屬性；(2)由于發(fā)射線圈產(chǎn)生一個很大的交變場，而被測物通過感應(yīng)產(chǎn)生的反向場是極其微小的，所以當(dāng)探測極其微弱的被測物產(chǎn)生的交變場時，接收線圈一定要忽略巨大的發(fā)射線圈產(chǎn)生的交變場，使得接收線圈和發(fā)射線圈不存在感應(yīng)耦合，現(xiàn)有技術(shù)中線圈布局方式中，必需使第一接收線環(huán)1和第二接收線環(huán)2相反的繞向，這樣也務(wù)必抵消由目標(biāo)物產(chǎn)生的交變場，降低探測的靈敏度；(3)待測物位于某個特定位置時，接收線圈中感應(yīng)第二磁場的感應(yīng)電壓會處于完全抵消狀態(tài)，這樣就會形成測量的盲區(qū)，探測不到目標(biāo)物，而實際上目標(biāo)物是存在的，也就是說，存在測量盲點或者靈敏度最極低區(qū)域；(4)由于第一線圈第二線圈同軸不同半徑，改變磁通量主要是通過改變面積來實現(xiàn)的，為了到達(dá)較大范圍的補(bǔ)償，2個線圈的半徑差不能太小，只能通過增大電路板的尺寸來實現(xiàn)，這樣必然占用電路板空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種用于金屬傳感器檢測被包圍在介質(zhì)中物體的方法，通過分析接收線圈輸出信號的幅值和相位，來確定被測物的屬性和位置。同時本發(fā)明還提供了一種金屬傳感器，通過在布置具有相同的繞向的接收線圈系統(tǒng)，能提高對目標(biāo)物的靈敏度，而且不會形成測量的盲區(qū)，大大提高了測量的精度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0006]—種用于金屬傳感器檢測被包圍在介質(zhì)中物體的方法，通過分析測量信號來獲得被包圍物體的屬性和位置信息，所述測量信號為所述傳感器檢測狀態(tài)時接收線圈端產(chǎn)生的信號與預(yù)設(shè)信號相減后得到的矢量信號，所述預(yù)設(shè)信號為未存在物體情況下傳感器接收線圈端產(chǎn)生的信號。
[0007]進(jìn)一步的，當(dāng)所述矢量信號C的幅值大于設(shè)定閾值時，對所述矢量信號C的相位進(jìn)行分析，當(dāng)所述矢量C的相位在第一相位區(qū)間內(nèi)時輸出判斷信號顯示介質(zhì)中存在金屬物體，所述第一相位區(qū)間的兩端值分別為待檢測物體為磁導(dǎo)率最大和磁導(dǎo)率最小的金屬時矢量信號C的相位值。
[0008]進(jìn)一步的，當(dāng)所述矢量信號C的幅值大于設(shè)定閾值時，對所述矢量信號C的相位進(jìn)行分析:當(dāng)所述矢量C的相位在第二相位區(qū)間內(nèi)時輸出判斷信號顯示介質(zhì)中存在磁性金屬物體，所述第二相位區(qū)間的兩端值分別為待檢測物體為磁導(dǎo)率最大和磁導(dǎo)率最小的磁性金屬時矢量信號C的相位值；當(dāng)所述矢量信號C的相位在第三相位區(qū)間內(nèi)時輸出判斷信號顯示介質(zhì)中物體為非磁性金屬，所述第三相位區(qū)間的兩端值分別為待檢測物體為磁導(dǎo)率最大和磁導(dǎo)率最小的非磁性金屬時矢量信號C的相位值。
[0009]進(jìn)一步的，分析矢量信號C的幅值變化，記錄矢量信號C的幅值變化中的第一波峰值和第二波峰值所在平面位置一和二，將平面位置一、二的中點位置信息作為介質(zhì)中物體的最接近位置信息輸出。
[0010]本發(fā)明還公開了一種金屬傳感器，其具體方案如下:、
[0011]—種金屬傳感器，具有彼此感應(yīng)耦合的至少一個發(fā)射線圈和至少一個接收線圈系統(tǒng)，所述接收線圈系統(tǒng)包括位于同一平面的至少一個第一接收線圈和至少一個第二接收線圈，所述發(fā)射線圈在所述平面上形成投影，所述第一接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域包含所述的投影，所述第二接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域布置在所述投影的周圍，所述第一接收線圈和第二接收線圈電連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述第一接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域全部包含所述的投影。
[0013]進(jìn)一步的，所述第一接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域部分包含所述的投影。
[0014]進(jìn)一步的，所述第二接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域為一個，所述的區(qū)域呈開口環(huán)繞在所述投影的周圍。
[0015]進(jìn)一步的，所述第二接收線圈在所述平面上形成的區(qū)域為至少兩個，所述的區(qū)域依次分布在所述投影的周圍。
[0016]進(jìn)一步的，所述第一接收線圈和/或第二接收線圈和/或第一與第二接收線圈的連接線上分別設(shè)有1個輸出級。
[0017]進(jìn)一步的，所述第一接收線圈設(shè)有至少2個輸出級，所述第二接收線圈設(shè)有至少2個輸出級。
[0018]本發(fā)明取得如下的有益效果:
[0019](1)通過本發(fā)明的檢測方法，分析接收線圈端產(chǎn)生的信號與預(yù)設(shè)信號相減后得到的矢量信號來獲得被包圍物體的屬性和位置信息，能很好地定位和識別被測金屬的屬性；
(2)對于目標(biāo)物產(chǎn)生的第二磁場，由于接收線圈的同向繞向，它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相互疊加，會增強(qiáng)接收線圈對目標(biāo)物的磁場感應(yīng)的靈敏度，且不會形成測量的盲區(qū)，大大提高了測量的準(zhǔn)確性；且第一接收線圈和第二接收線圈布置在電路板上，針對外置繞線接收線圈，具有位置的精度非常高，目前可以做到0.1mm以上，大大提高了產(chǎn)品的一致性，也可以更好的抵消第一磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，布置在電路板上可以降低成本。
[0020]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0021]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)金屬傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一種金屬傳感器實施例一的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明一種金屬傳感器實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明一種金屬傳感器實施例一對應(yīng)的接收線圈系統(tǒng)連接示意圖；
[0026]圖5為本發(fā)明一種金屬傳感器實施例二對應(yīng)的接收線圈系統(tǒng)連接示意圖；
[0027]圖6為本發(fā)明一種金屬傳感器實施例一幾何結(jié)構(gòu)對應(yīng)的原理構(gòu)造圖；
[0028]圖7為本發(fā)明一種金屬傳感