[go: up one dir, main page]

DE102023136523A1 - Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium - Google Patents

Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium Download PDF

Info

Publication number
DE102023136523A1
DE102023136523A1 DE102023136523.1A DE102023136523A DE102023136523A1 DE 102023136523 A1 DE102023136523 A1 DE 102023136523A1 DE 102023136523 A DE102023136523 A DE 102023136523A DE 102023136523 A1 DE102023136523 A1 DE 102023136523A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal detector
coil
measuring
primary
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023136523.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Simon Mariager
Winfried Mayer
Ivan Jesus Romeo Suarez
Thomas Walter
Bernd Arendt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FINDMINE GGMBH, DE
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to DE102023136523.1A priority Critical patent/DE102023136523A1/en
Priority to PCT/EP2024/087451 priority patent/WO2025132822A1/en
Publication of DE102023136523A1 publication Critical patent/DE102023136523A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/10Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
    • G01V3/104Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils
    • G01V3/105Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops
    • G01V3/107Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils using several coupled or uncoupled coils forming directly coupled primary and secondary coils or loops using compensating coil or loop arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Metalldetektor zur Klassifizierung eines elektrisch leitenden Gegenstands, umfassend: Eine Mess- und Betriebsschaltung (1); Eine mit einem Wechselstrom gespeiste Primärspule (2) um ein primäres Magnetfeld mit einer Symmetrieebene (3) zu erzeugen; Mehrere Spulenpaare (4), jeweils umfassend zwei Sekundärspulen (411, 412; 421, 422) mit identischen magnetischen Kopplungen mit der Primärspule (2), an einen Eingang (5) der Mess- und Betriebsschaltung derart angeschlossen, dass von dem primären Magnetfeld induzierte Spannungen gegensätzliche Vorzeichen aufweisen; wobei eine Summenamplitude von einem Spulenpaar (4) durch eine Amplitude von einer Summe von in dem Spulenpaar (4) induzierten Spannungen gebildet ist; wobei die Mess- und Betriebsschaltung (1) Folgen von Messwerten von Summenamplituden mehrerer Spulenpaare (4) erfasst und als geordnete Zeitreihen speichert; wobei die Mess- und Betriebsschaltung (1) die geordneten Zeitreihen nach extern übermittelt oder selbstständig verarbeitet; wobei ein oder mehrere Spulenpaare Sekundärspulen mit einer symmetrischen Anordnung (41) und/oder einer asymmetrischen Anordnung (42) zur Symmetrieebene (3) des primären Magnetfelds aufweisen. A metal detector for classifying an electrically conductive object, comprising: a measuring and operating circuit (1); a primary coil (2) supplied with an alternating current to generate a primary magnetic field with a plane of symmetry (3); multiple coil pairs (4), each comprising two secondary coils (411, 412; 421, 422) with identical magnetic couplings to the primary coil (2), connected to an input (5) of the measuring and operating circuit such that voltages induced by the primary magnetic field have opposite signs; wherein a sum amplitude of a coil pair (4) is formed by an amplitude of a sum of voltages induced in the coil pair (4); wherein the measuring and operating circuit (1) detects sequences of measured values of sum amplitudes of multiple coil pairs (4) and stores them as ordered time series; wherein the measuring and operating circuit (1) transmits the ordered time series externally or processes them independently; wherein one or more coil pairs have secondary coils with a symmetrical arrangement (41) and/or an asymmetrical arrangement (42) to the plane of symmetry (3) of the primary magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft einen Metalldetektor zur Klassifizierung von verborgenen elektrisch leitfähigen Gegenständen, ein Verfahren zur Klassifizierung von verborgenen elektrisch leitfähigen Gegenständen mit einem Metalldetektor, und weiterhin ein Messgerät zum Entdecken und Klassifizieren von verborgenen elektrisch leitfähigen Gegenständen in einem Medium.The invention relates to a metal detector for classifying hidden electrically conductive objects, a method for classifying hidden electrically conductive objects with a metal detector, and further to a measuring device for detecting and classifying hidden electrically conductive objects in a medium.

Ein Metalldetektor ist ein Gerät zur Lokalisierung verborgener metallischer Objekte, und wird zum Beispiel zum Auffinden von Rohrleitungen, leitfähigen Objekten in Behältnissen, insbesondere Fremdkörpern in Medien, elektrischen Leitern, elektrisch leitfähigen Gegenständen, oder an Personen verborgenen Gegenständen eingesetzt. Im Hinblick auf aktuelle Ereignisse ist vor allem die Anwendung von Metalldetektoren zum Lokalisieren von Kampfmitteln wie Minen, Munition und Blindgängern von Interesse. Gebräuchliche Metalldetektoren umfassen eine Sendespule oder Primärspule, welche von einer elektronischen Schaltung mit einem Wechselstrom gespeist wird um ein möglichst weitreichendes (primäres) Magnetfeld zu erzeugen, sowie eine oder mehrere Empfangsspulen oder Sekundärspulen.A metal detector is a device for locating hidden metallic objects. It is used, for example, to locate pipelines, conductive objects in containers, especially foreign bodies in media, electrical conductors, electrically conductive objects, or objects concealed on people. In light of current events, the use of metal detectors to locate munitions such as mines, munitions, and unexploded bombs is of particular interest. Common metal detectors consist of a transmitting coil, or primary coil, which is fed with an alternating current by an electronic circuit to generate the widest possible (primary) magnetic field, as well as one or more receiving coils, or secondary coils.

Die Schrift US10056186B2 beschreibt einen Metalldetektor als eine Vorrichtung zur Erkennung von elektrisch leitfähigen Materialien, die mehrere elektromagnetische Spulen und Leiterplatten umfasst. Die Leiterplatten sind so positioniert, dass ihre metallischen Oberflächen und Schichten den Einfluss der Spulen auf die Erkennung von elektrisch leitfähigen Materialien reduzieren oder eliminieren.The writing US10056186B2 describes a metal detector as a device for detecting electrically conductive materials that includes multiple electromagnetic coils and circuit boards. The circuit boards are positioned so that their metallic surfaces and layers reduce or eliminate the influence of the coils on the detection of electrically conductive materials.

Die Schrift WO0225318A1 lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von elektrisch leitfähigen Materialien, umfassend eine als Anregungsspule bezeichnete Primärspule, die mit Wechselspannung betrieben wird, eine als Detektionsspule bezeichnete Sekundärspule, die Ausgangssignale detektiert, und eine Subtraktionseinheit, die ein detektiertes Signal vom anderen subtrahiert. Die Erfindung ermöglicht es, ein Hintergrundsignal zu eliminieren und ermöglicht die Erkennung von Metallpartikeln.The writing WO0225318A1 teaches a device and method for detecting electrically conductive materials, comprising a primary coil, referred to as the excitation coil, which is operated with alternating voltage, a secondary coil, referred to as the detection coil, which detects output signals, and a subtraction unit that subtracts one detected signal from the other. The invention makes it possible to eliminate a background signal and enables the detection of metal particles.

Die Schrift US2022107439A1 lehrt eine Vorrichtung zur Detektion von an Personen versteckten Gegenständen, bestehend aus einem Metalldetektor mit mindestens drei Wandlern oder Spulen, die um einen Durchgang herum angeordnet sind, so dass eine Kombination einer induzierten Spannung eine ungenaue Lokalisierung des Gegenstands möglich ist.The writing US2022107439A1 teaches a device for detecting objects hidden on persons, consisting of a metal detector with at least three transducers or coils arranged around a passage, so that a combination of an induced voltage allows an inaccurate localization of the object.

Die Schrift BG3298U1 lehrt eine Produktionslinie zur Füllung und Dosierung eines Produkts in der Süßwarenindustrie, umfassend unter anderem einen Metalldetektor. In dieser Schrift wird ein Mechanismus beschrieben, der mit dem Metalldetektor verbunden und zum Teil dafür zuständig ist, einen Teil des Produkts aus der Produktionslinie zu entfernen, zum Beispiel um eine Kontamination des Produkts mit metallischen Gegenständen zu vermeiden.The writing BG3298U1 teaches a production line for filling and dosing a product in the confectionery industry, including, among other things, a metal detector. This document describes a mechanism connected to the metal detector that is partly responsible for removing a portion of the product from the production line, for example, to prevent contamination of the product with metallic objects.

Die Schrift CN213800188U lehrt ein Gerät zur Erkennung von Landminen, das an einem unbemannten Luftfahrzeug montiert ist. Das Gerät umfasst unter anderem einen Mikrocontroller, einen Metalldetektor, und einen GPS-Positionierer. Das Gerät kann dazu beitragen, die Sicherheit von Minenräumern zu gewährleisten, die Erkennungszeit zu verkürzen und die Effizienz der Minenräumung zu verbessern.The writing CN213800188U teaches a landmine detection device mounted on an unmanned aerial vehicle. The device includes a microcontroller, a metal detector, and a GPS positioner. The device can help ensure the safety of deminers, reduce detection time, and improve the efficiency of mine clearance.

Metalldetektoren gemäß Stand der Technik liefern meist keine oder höchstens sehr ungenaue Informationen über die Art und die Größe eines entdeckten elektrisch leitfähigen Gegenstands, und ebenso liefern sie bestenfalls ungenaue Informationen über eine Position des Gegenstands relativ zum Metalldetektor. Oftmals wird ein Metalldetektor an die Suchbedingungen angepasst, zum Beispiel durch eine Variation von Eigenschaften und Anordnungen der Sekundärspulen. Insbesondere werden die Größen der Empfangsspulen an den Abstand zwischen dem Gegenstand und dem Metalldetektor angepasst, um so die durch das sekundäre Magnetfeld in den Sekundärspulen induzierte Spannung zu maximieren. Um verborgene elektrisch leitfähige Gegenstände mit unbekanntem Abstand zu entdecken, ist es folglich manchmal notwendig die Empfangsspulen auszuwechseln. Weiterhin haben herkömmliche Metalldetektoren üblicherweise nur zwei Empfangsspulen und können somit nur begrenzt Informationen über ein Objekt generieren.State-of-the-art metal detectors usually provide no, or at best very inaccurate, information about the type and size of a detected electrically conductive object, and they also provide, at best, inaccurate information about the object's position relative to the metal detector. A metal detector is often adapted to the search conditions, for example, by varying the properties and arrangements of the secondary coils. In particular, the sizes of the receiving coils are adapted to the distance between the object and the metal detector in order to maximize the voltage induced in the secondary coils by the secondary magnetic field. Consequently, to detect hidden electrically conductive objects at an unknown distance, it is sometimes necessary to replace the receiving coils. Furthermore, conventional metal detectors typically have only two receiving coils and can therefore generate only limited information about an object.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Metalldetektor bereit zu stellen, der einen entdeckten elektrisch leitfähigen Gegenstand gemäß seiner Art, Beschaffenheit und Größe klassifizieren, und dessen relative Position zum Metalldetektor bestimmen kann.The invention is based on the object of providing a metal detector which can classify a detected electrically conductive object according to its type, nature and size, and determine its relative position to the metal detector.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Messaufnehmer für einen Metalldetektor nach dem unabhängigen Anspruch 1.The invention solves the problem by a measuring sensor for a metal detector according to independent claim 1.

Der erfindungsgemäße Metalldetektor zur Klassifizierung eines elektrisch leitenden Gegenstands umfasst: Eine Mess- und Betriebsschaltung; Eine Primärspule, eingerichtet von der Mess- und Betriebsschaltung mit einem Wechselstrom gespeist zu werden, und dazu eingerichtet ein primäres Magnetfeld mit einer Symmetrieachse und/oder einer Symmetrieebene zu erzeugen; Mehrere Spulenpaare, jeweils umfassend zwei Sekundärspulen mit bis auf Toleranzen identischen magnetischen Kopplungen mit der Primärspule, die derart an einen Eingang der Mess- und Betriebsschaltung angeschlossen sind, dass von dem primären Magnetfeld induzierte und an dem Eingang anliegenden Spannungen der zwei Sekundärspulen gegensätzliche Vorzeichen aufweisen; wobei eine Summenamplitude von einem Spulenpaar durch eine Amplitude von einer Summe von in dem Spulenpaar induzierten Spannungen gebildet ist; wobei die Mess- und Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, Folgen von Messwerten von Summenamplituden mehrerer Spulenpaare zu erfassen und als geordnete Zeitreihen zu speichern; und wobei die Mess- und Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist die geordneten Zeitreihen entweder an ein externes Gerät zu übermitteln oder selbstständig zu verarbeiten; wobei ein oder mehrere Spulenpaare Sekundärspulen mit einer symmetrischen Anordnung und/oder einer Asymmetrischen Anordnung zur Symmetrieachse oder Symmetrieebene des primären Magnetfelds aufweisen.The metal detector according to the invention for classifying an electrically conductive object comprises: A measuring and operating circuit; A primary coil, configured to be supplied with an alternating current by the measuring and operating circuit and configured to generate a primary magnetic field with an axis of symmetry and/or a plane of symmetry; Several coil pairs, each comprising two secondary coils with magnetic couplings with the primary coil which are identical up to tolerances and are connected to an input of the measuring and operating circuit in such a way that voltages of the two secondary coils induced by the primary magnetic field and present at the input have opposite signs; wherein a sum amplitude of a coil pair is formed by an amplitude of a sum of voltages induced in the coil pair; wherein the measuring and operating circuit is configured to record sequences of measured values of sum amplitudes of several coil pairs and to store them as ordered time series; and wherein the measuring and operating circuit is configured to either transmit the ordered time series to an external device or to process them independently; wherein one or more coil pairs have secondary coils with a symmetrical arrangement and/or an asymmetrical arrangement to the axis of symmetry or plane of symmetry of the primary magnetic field.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein am Eingang der Mess- und Betriebsschaltung anliegendes Spannungssignal um einen Verstärkungsfaktor verstärkt wird bis auf maximal einen Wert der Sättigungsspannung; wobei eine erste Sekundärspule eines Spulenpaars, eine Hauptschleife und eine Nebenschleife aufweist, wobei die Nebenschleife mit der Hauptschleife gekoppelt ist; wobei die Hauptschleife (HS) eine magnetische Kopplung mit der Primärspule M1,H aufweist und die zweite Sekundärspule aus dem Spulenpaar eine magnetische Kopplung mit der Primärspule M2 aufweist, so dass M 1, H M 2 M 1, H + M 2 < 0.05 ;

Figure DE102023136523A1_0001
wobei die magnetische Kopplung der ersten Sekundärspule mit der Primärspule und magnetische Kopplung zweiten Sekundärspule mit der Primärspule derart abgestimmt ist, dass eine Amplitude der durch das primäre Magnetfeld induzierten, am Eingang anliegenden Spannung kleiner als die - vorzugsweise kleiner als eine Hälfte der - durch den Verstärkungsfaktor geteilten Sättigungsspannung der Mess- und Betriebsschaltung ist.In one embodiment of the invention, a voltage signal applied to the input of the measuring and operating circuit is amplified by an amplification factor up to a maximum value of the saturation voltage; wherein a first secondary coil of a coil pair has a main loop and a secondary loop, wherein the secondary loop is coupled to the main loop; wherein the main loop (HS) has a magnetic coupling with the primary coil M 1,H and the second secondary coil of the coil pair has a magnetic coupling with the primary coil M 2 , so that M 1, H M 2 M 1, H + M 2 < 0.05 ;
Figure DE102023136523A1_0001
wherein the magnetic coupling of the first secondary coil with the primary coil and the magnetic coupling of the second secondary coil with the primary coil is tuned such that an amplitude of the voltage induced by the primary magnetic field and applied to the input is smaller than - preferably smaller than one half of - the saturation voltage of the measuring and operating circuit divided by the amplification factor.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die asymmetrische Form der mindestens zwei Sekundärspulen mit asymmetrischer Anordnung ein Polygon, insbesondere ein Dreieck.In one embodiment of the invention, the asymmetric shape of the at least two secondary coils with asymmetric arrangement is a polygon, in particular a triangle.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein erstes Spulenpaar mit symmetrischer Anordnung und ein zweites Spulenpaar mit Symmetrischer Anordnung unterschiedliche Eigenschaften auf; wobei die Eigenschaft eine aktive Fläche, eine Induktivität, eine magnetische Kopplung mit der Primärspule, eine Anzahl Windungen, oder eine Form umfasst.In one embodiment of the invention, a first coil pair with a symmetrical arrangement and a second coil pair with a symmetrical arrangement have different properties; wherein the property includes an active area, an inductance, a magnetic coupling with the primary coil, a number of turns, or a shape.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Primärspule Leiterbahnen auf einer Leiterplatte, ist insbesondere durch Leiterbahnen auf einer Leiterplatte gebildet.In one embodiment of the invention, the primary coil comprises conductor tracks on a printed circuit board, in particular is formed by conductor tracks on a printed circuit board.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung umassen die Spulenpaare Leiterbahnen auf einer Leiterplatte umfassen, sind insbesondere durch Leiterbahnen auf einer Leiterplatte gebildet.In one embodiment of the invention, the coil pairs comprise conductor tracks on a printed circuit board, in particular are formed by conductor tracks on a printed circuit board.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Metalldetektor an einem Flugzeug, oder an einem Fahrzeug, oder an einem Schwimmzeug angebracht.In one embodiment of the invention, the metal detector is attached to an aircraft, or to a vehicle, or to a swimming device.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung verarbeitet die Mess- und Betriebsschaltung die gespeicherten geordneten Zeitreihen selbstständig; wobei die Verarbeitung eine Analyse der gespeicherten geordneten Zeitreihen umfasst; wobei ein Klassifizieren eines elektrisch leitenden Gegenstands mittels von dem primären Magnetfeld durch induzierte Wirbelströme erzeugten Sekundären Magnetfeld in den Spulenpaaren induzierten Spannungsamplituden, im Hinblick auf ein Ergebnis der Analyse stattfindet, hinsichtlich mindestens einer der folgenden Eigenschaften: Einen Abstand zwischen einer Position des Gegenstands und einem Referenzpunkt innerhalb des Metalldetektors, eine orthogonale Projektion der Position des Gegenstands auf eine durch die Bewegungsrichtung des Referenzpunkts in dem Metalldetektor gegebenen Linie, eine Menge/Masse leitfähigen Materials, eine räumliche Größe.In one embodiment of the invention, the measuring and operating circuit independently processes the stored ordered time series; wherein the processing comprises an analysis of the stored ordered time series; wherein a classification of an electrically conductive object takes place by means of voltage amplitudes induced in the coil pairs by the primary magnetic field and the secondary magnetic field generated by induced eddy currents, with regard to a result of the analysis, with regard to at least one of the following properties: a distance between a position of the object and a reference point within the metal detector, an orthogonal projection of the position of the object onto a line defined by the direction of movement of the reference point in the metal detector, a quantity/mass of conductive material, a spatial quantity.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Klassifizierung von einem elektrisch leitenden Gegenstand mit einem erfindungsgemäßen Metalldetektor, wobei zwischen dem elektrisch leitenden Gegenstand und dem Metalldetektor eine Relativbewegung stattfindet, umfasst zumindest die folgenden Schritte: Erzeugen eines primären Magnetfelds mit der Primärspule des Metalldetektors, zum Erzeugen eines sekundären Magnetfelds durch in dem elektrisch leitenden Gegenstand induzierte Wirbelströme; Erfassen von Folgen von Summenamplituden mehrerer Spulenpaare durch die Mess- und Betriebsschaltung , und Speichern der Folgen als geordnete Zeitreihen; Analyse der geordneten Zeitreihen mit Referenzdaten; Klassifizieren des Gegenstands im Hinblick auf ein Ergebnis der Analyse, hinsichtlich mindestens einer der folgenden Eigenschaften: Einen minimalen Abstand zwischen einer Position des Gegenstands und einem Referenzpunkt innerhalb des Metalldetektors, einen minimalen Abstand der Position des Gegenstands zu einem Referenzpunkt in dem Metalldetektor, eine zu einer durch ein Spulenpaar definierten Ebene parallele orthogonale Projektion der Position des Gegenstands auf eine durch die Bewegungsrichtung des Referenzpunkts in dem Metalldetektor gegebenen Linie, eine Menge, Masse, und/oder Art leitfähigen Materials, eine räumliche Größe.A method according to the invention for classifying an electrically conductive object with a metal detector according to the invention, wherein a relative movement takes place between the electrically conductive object and the metal detector, comprises at least the following steps: generating a primary magnetic field with the primary coil of the metal detector, for generating a secondary magnetic field by eddy currents induced in the electrically conductive object; detecting sequences of sum amplitudes of several coil pairs by the measuring and operating circuit, and storing the sequences as ordered time series; analyzing the ordered time series with reference data; classifying the object with regard to a result of the analysis, with regard to at least one of the following properties: a minimum distance between a position of the object and a reference point within the metal detector, a minimum distance of the position of the object to a reference point in the metal detector, an orthogonal projection of the position of the object onto a line given by the direction of movement of the reference point in the metal detector, a set, Mass, and/or type of conductive material, a spatial quantity.

Ein erfindungsgemäßes Messgerät, dazu eingerichtet elektrisch leitfähige Gegenstände in einem Medium zu entdecken, umfasst: ein das Medium führendes Behältnis; einen erfindungsgemäßen Metalldetektor.A measuring device according to the invention, designed to detect electrically conductive objects in a medium, comprises: a container carrying the medium; a metal detector according to the invention.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts ist dazu eingerichtet eine Messgröße eines Mediums in einem Behältnis zu messen, umfasst weiterhin einen Messaufnehmer; wobei der Messaufnehmer mit dem Medium beaufschlagbar ist, und dazu eingerichtet ist, wenigstens ein von der Messgröße abhängiges Messsignal zu erzeugen.An embodiment of the measuring device according to the invention is configured to measure a measured variable of a medium in a container, further comprising a measuring sensor; wherein the measuring sensor can be acted upon by the medium and is configured to generate at least one measuring signal dependent on the measured variable.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts ist das Messgerät dazu eingerichtet durch Aussenden eines Hochfrequenzsignals einen Dielektrizitätswert eines Mediums zu bestimmen; und wobei die zu bestimmende Messgröße aus dem Dielektrizitätswert ableitbar ist.In one embodiment of the measuring device according to the invention, the measuring device is configured to determine a dielectric value of a medium by emitting a high-frequency signal; and wherein the measured variable to be determined can be derived from the dielectric value.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts ist das Behältnis ein Rohr; wobei das Messgerät ein Durchflussmessgerät ist, dazu eingerichtet einen Massendurchfluss oder einen Volumendurchfluss eines in dem Rohr fließenden Mediums zu bestimmen.In one embodiment of the measuring device according to the invention, the container is a pipe; wherein the measuring device is a flow meter configured to determine a mass flow or a volume flow of a medium flowing in the pipe.

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts ist das Messgerät dazu eingerichtet durch Aussenden eines Radarsignals eine Füllstandshöhe eines Füllstands eines Mediums in einem Behältnis zu bestimmen.In one embodiment of the measuring device according to the invention, the measuring device is designed to determine a fill level of a medium in a container by emitting a radar signal.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei gleichförmiger Bewegung verschiedener Sekundärspulen mit verschiedenen Formen über einen zu entdeckenden Gegenstand verschiedene Eigenschaften des Gegenstands, wie zum Beispiel eine räumliche Größe oder eine Menge darin enthaltenen leitfähigen Materials, auf die Verläufe der in den Sekundärspulen induzierten Spannungsamplituden abgebildet werden, was die Grundlage für eine Klassifikation des Gegenstands bildet. Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass eine Kombination von geeigneten Sekundärspulen mit unterschiedlichem Wicklungssinn es erlaubt störende Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Reflexionen vom Boden, zu kompensieren und/oder zu erfassen. Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass eine sehr gute Kompensation des Primärfeldes erfolgen kann, wodurch ein Verstärker mit einem besonders großen Verstärkungsfaktor von mindestens 1000, vorzugsweise mindestens 10000, beaufschlagt werden können, ohne dass nichtlineare Effekte eintreten, was es ermöglicht kleinere, weniger leitfähige, oder weiter entfernte Gegenstände zu entdecken und zu klassifizieren. Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass die Sekundärspulen auf mehreren Ebenen einer Leiterplatte angeordnet werden können, wodurch der benötigte Raum für und auch das Gesamtgewicht des Messaufnehmers besonders gering sind, so dass sich der erfindungsgemäße Messaufnehmer gut eignet an kleinen, insbesondere unbemannten, Flugzeugen, Fahrzeugen, und Schwimmzeugen, angebracht zu werden.The invention has the advantage that, when different secondary coils of different shapes are moved uniformly over an object to be detected, different properties of the object, such as a spatial size or the amount of conductive material contained therein, are mapped onto the curves of the voltage amplitudes induced in the secondary coils, which forms the basis for classifying the object. The invention also has the advantage that a combination of suitable secondary coils with different winding senses makes it possible to compensate for and/or detect disruptive environmental influences, such as reflections from the ground. The invention also has the advantage that very good compensation of the primary field can be achieved, whereby an amplifier with a particularly high amplification factor of at least 1000, preferably at least 10,000, can be applied without non-linear effects occurring, which makes it possible to detect and classify smaller, less conductive, or more distant objects. The invention further has the advantage that the secondary coils can be arranged on several levels of a printed circuit board, whereby the space required for and also the total weight of the measuring sensor are particularly low, so that the measuring sensor according to the invention is well suited to be attached to small, in particular unmanned, aircraft, vehicles, and swimming craft.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren erläutert.

  • 1 zeigt eine Schaltskizze einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metalldetektors.
  • 2 zeigt eine Skizze von Ausführungen der einzelnen Sekundärspulen von Spulenpaaren.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführung der Anordnung von Primärspule und Sekundärspulen auf einer Leiterplatte.
  • 4a zeigt eine Seitenansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4b zeigt eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 5 zeigt einen Querschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts.
The invention is explained with reference to the following figures.
  • 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the metal detector according to the invention.
  • 2 shows a sketch of designs of the individual secondary coils of coil pairs.
  • 3 shows a schematic cross-section of an embodiment of the arrangement of primary coil and secondary coils on a printed circuit board.
  • 4a shows a side view of an embodiment of the method according to the invention.
  • 4b shows a plan view of an embodiment of the method according to the invention.
  • 5 shows a cross section of an embodiment of the measuring device according to the invention.

Die in 1 gezeigte Schaltskizze einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metalldetektors umfasst eine Mess- und Betriebsschaltung 1, die mit einer Primärspule 2 mit einer Symmetrieebene 3 verbunden ist und diese mit Wechselspannung speist, so dass ein primäres Magnetfeld erzeugt werden kann mit einer Symmetrieebene, die der Symmetrieebene 3 der Primärspule 2 entspricht. Weiterhin ist die Mess- und Betriebsschaltung 1 über einen Eingang 5 derart mit mehreren aus einer ersten Sekundärspule 411 und aus einer zweiten Sekundärspule 412 bestehenden Spulenpaaren 4 verbunden, das die vom von der Primärspule 1 erzeugten primären Magnetfeld induzierten Spannungsamplituden in den jeweils zwei Sekundärspulen 411, 412 eines Spulenpaars 4 gegensätzliche Vorzeichen aufweisen. Die Mess- und Betriebsschaltung 1 zeichnet erfindungsgemäß als Summenamplituden die Summe der Amplituden der einzelnen Sekundärspulen 411, 412 der mehreren Spulenpaare 4 zur Verarbeitung und/oder Auswertung auf. Jedes Spulenpaar 4 umfasst mindestens eine Hauptschleife HS und eine Nebenschleife NS aus einer Vielzahl von Nebenschleifen VNS, wobei eine Nebenschleife NS aus der Vielzahl von Nebenschleifen VNS durch eine oder mehrere Kurzschlussbrücken KB mit der Hauptschleife HS gekoppelt ist. In dieser Ausführung kann die Kopplung einer Nebenschleife NS mit einer Hauptschleife HS deren magnetische Kopplung mit der Primärspule 2 vergrößern oder verringern. The 1 The circuit diagram shown of an embodiment of the metal detector according to the invention comprises a measuring and operating circuit 1, which is connected to a primary coil 2 with a plane of symmetry 3 and feeds this with alternating voltage, so that a primary magnetic field can be generated with a plane of symmetry that corresponds to the plane of symmetry 3 of the primary coil 2. Furthermore, the measuring and operating circuit 1 is connected via an input 5 to several coil pairs 4 consisting of a first secondary coil 411 and a second secondary coil 412 in such a way that the voltage amplitudes induced by the primary magnetic field generated by the primary coil 1 in the two secondary coils 411, 412 of a coil pair 4 have opposite signs. According to the invention, the measuring and operating circuit 1 records the sum of the amplitudes of the individual secondary coils 411, 412 of the several coil pairs 4 as sum amplitudes for processing and/or evaluation. Each coil pair 4 comprises at least one main loop HS and one secondary loop NS from a plurality of secondary loops VNS, wherein one secondary loop NS from the plurality of secondary loops VNS is coupled to the main loop HS by one or more short-circuit bridges KB. In this embodiment, the coupling of a secondary loop NS to a main loop HS can increase or decrease its magnetic coupling to the primary coil 2.

Die in 2 gezeigten Skizzen stellen Ausführungen der einzelnen Sekundärspulen von Spulenpaaren (4) dar, wobei die einzelnen Sekundärspulen von einem Spulenpaar eine symmetrische Anordnung 41 zur Symmetrieebene 3 der Primärspule und damit des primären Magnetfeldes aufweisen, und wobei die einzelnen Sekundärspulen von einem Spulenpaar eine asymmetrische Anordnung 42 aufweisen. In dieser Ausgestaltung sind die asymmetrisch angeordneten Spulen dreieckig und die symmetrisch angeordneten Spulen rechteckig und nebeneinanderliegend.The 2 The sketches shown represent embodiments of the individual secondary coils of coil pairs (4), wherein the individual secondary coils of a coil pair have a symmetrical arrangement 41 to the plane of symmetry 3 of the primary coil and thus of the primary magnetic field, and wherein the individual secondary coils of a coil pair have an asymmetrical arrangement 42. In this embodiment, the asymmetrically arranged coils are triangular and the symmetrically arranged coils are rectangular and adjacent to one another.

Der in 3 gezeigte Querschnitt einer Anordnung der Spulenpaare 4 gemäß einer Ausführung der Erfindung. Auf der Leiterplatte L sind mehrere Ebenen angeordnet. Hier bezeichnete EP eine oder mehrere die Primärspule 1 umfassenden Ebenen, ESS bezeichnet eine oder mehrere Ebenen die jeweils die Spulenpaare mit symmetrischer Anordnung 41 umfassen, und ESA bezeichnet eine oder mehrere Ebenen die jeweils die Spulenpaare mit asymmetrischer Anordnung 42 umfassen. In dieser Ausführung der Erfindung sind sämtliche Spulen planar und alle Ebenen EP, ESS, ESA und die Leiterplatte L sind parallel zu einer gemeinsamen Orientierungsebene.The 3 1 shows a cross-section of an arrangement of coil pairs 4 according to one embodiment of the invention. Several planes are arranged on the circuit board L. Here, EP denotes one or more planes comprising the primary coil 1, ESS denotes one or more planes each comprising the coil pairs with a symmetrical arrangement 41, and ESA denotes one or more planes each comprising the coil pairs with an asymmetrical arrangement 42. In this embodiment of the invention, all coils are planar, and all planes EP, ESS, ESA, and the circuit board L are parallel to a common orientation plane.

4a zeigt eine Seitenansicht einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei sich der Metalldetektor 7 entlang der Bewegungsrichtung 11 mit Geschwindigkeit v bewegt und das primäre Magnetfeld 8 aussendet, unter anderem zum elektrisch leitfähigen Gegenstand 6, wo Wirbelströme induziert werden, die wiederrum ein Sekundäres Magnetfeld 9 erzeugen. Der Gegenstand weist einen minimalen Abstand 10 zum Metalldetektor auf. 4a shows a side view of an embodiment of the method according to the invention, wherein the metal detector 7 moves along the direction of movement 11 at speed v and emits the primary magnetic field 8, among other things, to the electrically conductive object 6, where eddy currents are induced, which in turn generate a secondary magnetic field 9. The object has a minimum distance 10 from the metal detector.

4b zeigt eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der elektrisch leitfähige Gegenstand 6 mit Bezug zur Bewegungsrichtung 11 seitlich versetzt ist, mit einem durch eine Orthogonalprojektion (10') auf die Beweungsrichtung gegebenen minimalen transversalem Abstand zur Trajektorie des Metalldetektors 7. 4b shows a plan view of an embodiment of the method according to the invention, wherein the electrically conductive object 6 is laterally offset with respect to the direction of movement 11, with a minimum transverse distance to the trajectory of the metal detector 7 given by an orthogonal projection (10') onto the direction of movement.

Der in 5 gezeigte Querschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgeräts zeigt ein Medium 12 das in einem Behältnis 13 geführt wird, was ein Rohr sein kann. In dieser Ausführung verfügt das Messgerät 15 über einen Messaufnehmer 14, mit dem es eine Messgröße des Mediums messen kann. Weiterhin umfasst das Messgerät 15 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Metalldetektors 7, um im Medium befindliche elektrisch leitfähige Gegenstände zu entdecken und zu klassifizieren.The 5 The cross-section of an embodiment of the measuring device according to the invention shown shows a medium 12 that is guided in a container 13, which can be a pipe. In this embodiment, the measuring device 15 has a sensor 14 with which it can measure a measured variable of the medium. Furthermore, the measuring device 15 comprises an embodiment of the metal detector 7 according to the invention for detecting and classifying electrically conductive objects located in the medium.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Mess- und BetriebsschaltungMeasuring and operating circuit
22
Primärspuleprimary coil
33
Symmetrieachse oder Symmetrieebeneaxis of symmetry or plane of symmetry
44
SpulenpaareCoil pairs
4141
Spulenpaar aus symmetrisch angeordneten SekundärspulenPair of coils consisting of symmetrically arranged secondary coils
4242
Spulenpaar aus asymmetrisch angeordneten SekundärspulenCoil pair of asymmetrically arranged secondary coils
411,421411,421
Erste Sekundärspule eines SpulenpaarsFirst secondary coil of a coil pair
412,422412,422
Zweite Sekundärspule eines SpulenpaarsSecond secondary coil of a coil pair
55
Eingang zur Mess- und BetriebsschaltungInput for measuring and operating circuit
HSHS
HauptschleifeMain loop
NSNS
Nebenschleifesecondary loop
VNSVNS
Vielzahl an NebenschleifenNumerous sub-loops
KBKB
Kurzschlussbrückeshort-circuit bridge
66
Elektrisch leitender GegenstandElectrically conductive object
77
Metalldetektormetal detector
88
Primäres MagnetfeldPrimary magnetic field
99
Sekundäres MagnetfeldSecondary magnetic field
1010
Minimaler AbstandMinimum distance
10'10'
OrthogonalprojektionOrthogonal projection
1111
Bewegungsrichtung des MetalldetektorsDirection of movement of the metal detector
1212
Mediummedium
1313
Behältniscontainer
1414
MessaufnehmerSensor
1515
Messgerätmeasuring device
EPEP
Primärspule umfassende LeiterplattenebenenPCB levels encompassing the primary coil
ESSESS
Spulenpare mit symmetrischer Anordnung umfassende LeiterplattenebenenCoil pairs with symmetrical arrangement comprising circuit board levels
ESAESA
Spulenpare mit asymmetrischer Anordnung umfassende LeiterplattenebenenCoil pairs with asymmetrical arrangement comprising circuit board levels

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 10056186B2 [0003]US 10056186B2 [0003]
  • WO 0225318A1 [0004]WO 0225318A1 [0004]
  • US 2022107439A1 [0005]US 2022107439A1 [0005]
  • BG 3298U1 [0006]BG 3298U1 [0006]
  • CN 213800188U [0007]CN 213800188U [0007]

Claims (14)

Metalldetektor zur Klassifizierung eines elektrisch leitenden Gegenstands, umfassend: • Eine Mess- und Betriebsschaltung (1); • Eine Primärspule (2), eingerichtet von der Mess- und Betriebsschaltung (1) mit einem Wechselstrom gespeist zu werden, und dazu eingerichtet ein primäres Magnetfeld mit einer Symmetrieachse und/oder einer Symmetrieebene (3) zu erzeugen; • Mehrere Spulenpaare (4), jeweils umfassend zwei Sekundärspulen (411, 412; 421, 422) mit bis auf Toleranzen identischen magnetischen Kopplungen mit der Primärspule (2), die derart an einen Eingang (5) der Mess- und Betriebsschaltung angeschlossen sind, dass von dem primären Magnetfeld induzierte und an dem Eingang (5) anliegenden Spannungen der zwei Sekundärspulen (411, 412; 421, 422) gegensätzliche Vorzeichen aufweisen; • wobei eine Summenamplitude von einem Spulenpaar (4) durch eine Amplitude von einer Summe von in dem Spulenpaar (4) induzierten Spannungen gebildet ist; • wobei die Mess- und Betriebsschaltung (1) dazu eingerichtet ist, Folgen von Messwerten von Summenamplituden mehrerer Spulenpaare (4) zu erfassen und als geordnete Zeitreihen zu speichern; • und wobei die Mess- und Betriebsschaltung (1) dazu eingerichtet ist die geordneten Zeitreihen entweder an ein externes Gerät zu übermitteln oder selbstständig zu verarbeiten; • wobei ein oder mehrere Spulenpaare Sekundärspulen mit einer symmetrischen Anordnung (41) und/oder einer asymmetrischen Anordnung (42) zur Symmetrieachse oder Symmetrieebene (3) des primären Magnetfelds aufweisen.A metal detector for classifying an electrically conductive object, comprising: • A measuring and operating circuit (1); • A primary coil (2) configured to be supplied with an alternating current by the measuring and operating circuit (1) and configured to generate a primary magnetic field with an axis of symmetry and/or a plane of symmetry (3); • Several coil pairs (4), each comprising two secondary coils (411, 412; 421, 422) with magnetic couplings to the primary coil (2) that are identical, except for tolerances, and connected to an input (5) of the measuring and operating circuit such that voltages of the two secondary coils (411, 412; 421, 422) induced by the primary magnetic field and present at the input (5) have opposite signs; • wherein a total amplitude of a coil pair (4) is formed by an amplitude of a sum of voltages induced in the coil pair (4); • wherein the measuring and operating circuit (1) is configured to record sequences of measured values of total amplitudes of several coil pairs (4) and to store them as ordered time series; • and wherein the measuring and operating circuit (1) is configured to either transmit the ordered time series to an external device or to process them independently; • wherein one or more coil pairs have secondary coils with a symmetrical arrangement (41) and/or an asymmetrical arrangement (42) to the axis of symmetry or plane of symmetry (3) of the primary magnetic field. Metalldetektor nach Anspruch 1, • wobei ein am Eingang (5) der Mess- und Betriebsschaltung (1) anliegendes Spannungssignal um einen Verstärkungsfaktor verstärkt wird bis auf maximal einen Wert der Sättigungsspannung; • wobei eine erste Sekundärspule (411; 421) eines Spulenpaars (4), eine Hauptschleife (HS) und eine Nebenschleife (NS) aufweist, wobei die Nebenschleife (NS) mit der Hauptschleife (HS) gekoppelt ist; • wobei die Hauptschleife (HS) eine magnetische Kopplung mit der Primärspule M1,H aufweist und die zweite Sekundärspule (412; 422) aus dem Spulenpaar (4) eine magnetische Kopplung mit der Primärspule M2 aufweist, so dass M 1, H M 2 M 1, H + M 2 < 0.05 ;
Figure DE102023136523A1_0002
• wobei die magnetische Kopplung der ersten Sekundärspule (411; 421) mit der Primärspule und magnetische Kopplung zweiten Sekundärspule (412; 422) mit der Primärspule derart abgestimmt ist, dass eine Amplitude der durch das primäre Magnetfeld induzierten, am Eingang (5) anliegenden Spannung kleiner als die - vorzugsweise kleiner als eine Hälfte der - durch den Verstärkungsfaktor geteilten Sättigungsspannung der Mess- und Betriebsschaltung (1) ist.
Metal detector after Claim 1 , • wherein a voltage signal applied to the input (5) of the measuring and operating circuit (1) is amplified by an amplification factor up to a maximum value of the saturation voltage; • wherein a first secondary coil (411; 421) of a coil pair (4) has a main loop (HS) and a secondary loop (NS), wherein the secondary loop (NS) is coupled to the main loop (HS); • wherein the main loop (HS) has a magnetic coupling with the primary coil M 1,H and the second secondary coil (412; 422) of the coil pair (4) has a magnetic coupling with the primary coil M 2 , so that M 1, H M 2 M 1, H + M 2 < 0.05 ;
Figure DE102023136523A1_0002
• wherein the magnetic coupling of the first secondary coil (411; 421) with the primary coil and the magnetic coupling of the second secondary coil (412; 422) with the primary coil is tuned such that an amplitude of the voltage induced by the primary magnetic field and applied to the input (5) is smaller than - preferably smaller than half of - the saturation voltage of the measuring and operating circuit (1) divided by the amplification factor.
Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, • wobei die asymmetrische Form der mindestens zwei Sekundärspulen (42) mit asymmetrischer Anordnung ein Polygon, insbesondere ein Dreieck ist.Metal detector according to one of the Claims 1 or 2 , • wherein the asymmetrical shape of the at least two secondary coils (42) with asymmetrical arrangement is a polygon, in particular a triangle. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, • wobei ein erstes Spulenpaar mit symmetrischer Anordnung (41) und ein zweites Spulenpaar mit Symmetrischer Anordnung (41') unterschiedliche Eigenschaften aufweisen; • wobei die Eigenschaft eine aktive Fläche, eine Induktivität, eine magnetische Kopplung mit der Primärspule, eine Anzahl Windungen, oder eine Form umfasst.Metal detector according to one of the Claims 1 until 3 , • wherein a first coil pair with a symmetrical arrangement (41) and a second coil pair with a symmetrical arrangement (41') have different properties; • wherein the property comprises an active area, an inductance, a magnetic coupling with the primary coil, a number of turns, or a shape. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die Primärspule Leiterbahnen auf einer Leiterplatte umfasst, insbesondere durch Leiterbahnen auf einer Leiterplatte gebildet ist.Metal detector according to one of the Claims 1 until 4 , • wherein the primary coil comprises conductor tracks on a printed circuit board, in particular is formed by conductor tracks on a printed circuit board. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, • wobei die Spulenpaare (4) Leiterbahnen auf einer Leiterplatte umfassen, insbesondere durch Leiterbahnen auf einer Leiterplatte gebildet sind.Metal detector according to one of the Claims 1 until 5 , • wherein the coil pairs (4) comprise conductor tracks on a printed circuit board, in particular are formed by conductor tracks on a printed circuit board. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, • wobei der Metalldetektor (7) an einem Flugzeug, oder an einem Fahrzeug, oder an einem Schwimmzeug angebracht ist.Metal detector according to one of the Claims 1 until 6 , • wherein the metal detector (7) is attached to an aircraft, or to a vehicle, or to a swimming device. Metalldetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, • wobei die Mess- und Betriebsschaltung (1) die gespeicherten geordneten Zeitreihen selbstständig eine Analyse der gespeicherten geordneten Zeitreihen durchführt; • wobei ein Klassifizieren eines elektrisch leitenden Gegenstands (6) mittels von dem primären Magnetfeld durch induzierte Wirbelströme erzeugten Sekundären Magnetfeld in den Spulenpaaren induzierten Spannungsamplituden, im Hinblick auf ein Ergebnis der Analyse stattfindet, hinsichtlich mindestens einer der folgenden Eigenschaften: ◯ einen Abstand zwischen einer Position des Gegenstands (6) und einem Referenzpunkt innerhalb des Metalldetektors (7), ◯ eine orthogonale Projektion (10) der Position des Gegenstands (6) auf eine durch die Bewegungsrichtung des Referenzpunkts in dem Metalldetektor (7) gegebenen Linie (11), ◯ eine Menge leitfähigen Materials, ◯ eine räumliche Größe.Metal detector according to one of the Claims 1 until 7 , • wherein the measuring and operating circuit (1) independently carries out an analysis of the stored ordered time series; • wherein a classification of an electrically conductive object (6) takes place by means of voltage amplitudes induced in the coil pairs by the primary magnetic field generated by eddy currents, the secondary magnetic field, with regard to a result of the analysis, with regard to at least one of the following properties: ◯ a distance between a position of the object (6) and a reference point within the metal detector (7), ◯ an orthogonal projection (10) of the position of the object (6) onto a reference point defined by the direction of movement of the reference point in the metal detector (7) given line (11), ◯ a quantity of conductive material, ◯ a spatial quantity. Verfahren zur Klassifizierung von einem elektrisch leitenden Gegenstand (6) mit einem Metalldetektor (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen dem elektrisch leitenden Gegenstand und dem Metalldetektor eine Relativbewegung (v) stattfindet, umfassend zumindest die folgenden Schritte: • Erzeugen eines primären Magnetfelds (8) mit der Primärspule (1) des Metalldetektors (7), zum Erzeugen eines sekundären Magnetfelds (9) durch in dem elektrisch leitenden Gegenstand (6) induzierte Wirbelströme; • Erfassen von Folgen von Summenamplituden mehrerer Spulenpaare (4) durch die Mess- und Betriebsschaltung (1), und Speichern der Folgen als geordnete Zeitreihen; • Analyse der geordneten Zeitreihen mit Referenzdaten; • Klassifizieren des Gegenstands (6) im Hinblick auf ein Ergebnis der Analyse, hinsichtlich mindestens einer der folgenden Eigenschaften: ◯ Einen minimalen Abstand (10) zwischen einer Position des Gegenstands (6) und einem Referenzpunkt innerhalb des Metalldetektors (7), ◯ Einen minimalen Abstand der Position des Gegenstands (6) zu einem Referenzpunkt in dem Metalldetektor (7), ◯ eine zu einer durch ein Spulenpaar (4) definierten Ebene parallele orthogonale Projektion (10') der Position des Gegenstands (6) auf eine durch die Bewegungsrichtung des Referenzpunkts in dem Metalldetektor (7) gegebenen Linie (11), ◯ eine Menge leitfähigen Materials, ◯ eine räumliche Größe.Method for classifying an electrically conductive object (6) with a metal detector (7) according to one of the Claims 1 until 8 , wherein a relative movement (v) takes place between the electrically conductive object and the metal detector, comprising at least the following steps: • generating a primary magnetic field (8) with the primary coil (1) of the metal detector (7), for generating a secondary magnetic field (9) by eddy currents induced in the electrically conductive object (6); • detecting sequences of sum amplitudes of several coil pairs (4) by the measuring and operating circuit (1), and storing the sequences as ordered time series; • analyzing the ordered time series with reference data; • Classifying the object (6) with regard to a result of the analysis, with regard to at least one of the following properties: ◯ A minimum distance (10) between a position of the object (6) and a reference point within the metal detector (7), ◯ A minimum distance of the position of the object (6) to a reference point in the metal detector (7), ◯ An orthogonal projection (10') of the position of the object (6) onto a line (11) given by the direction of movement of the reference point in the metal detector (7), parallel to a plane defined by a pair of coils (4), ◯ An amount of conductive material, ◯ A spatial quantity. Messgerät, dazu eingerichtet elektrisch leitfähige Gegenstände in einem Medium (12) zu entdecken, umfassend: • ein das Medium (12) führendes Behältnis (13); • einen Metalldetektor (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Measuring device, designed to detect electrically conductive objects in a medium (12), comprising: • a container (13) carrying the medium (12); • a metal detector (7) according to one of the Claims 1 until 8 . Messgerät nach Anspruch 8, dazu eingerichtet eine Messgröße eines Mediums (12) in einem Behältnis (13) zu messen, weiterhin umfassend: • einen Messaufnehmer (14); • wobei der Messaufnehmer (14) mit dem Medium (12) beaufschlagbar ist, und dazu eingerichtet ist, wenigstens ein von der Messgröße abhängiges Messsignal zu erzeugen.Measuring device according to Claim 8 , designed to measure a measured variable of a medium (12) in a container (13), further comprising: • a measuring sensor (14); • wherein the measuring sensor (14) can be acted upon by the medium (12) and is designed to generate at least one measuring signal dependent on the measured variable. Messgerät nach Anspruch 11, • wobei das Messgerät (15) dazu eingerichtet ist durch Aussenden eines Hochfrequenzsignals einen Dielektrizitätswert eines Mediums (12) zu bestimmen; und • wobei die zu bestimmende Messgröße aus dem Dielektrizitätswert ableitbar ist.Measuring device according to Claim 11 , • wherein the measuring device (15) is configured to determine a dielectric value of a medium (12) by emitting a high-frequency signal; and • wherein the measured variable to be determined can be derived from the dielectric value. Messgerät nach Anspruch 11, • wobei das Behältnis (13) ein Rohr ist; • wobei das Messgerät (15) ein Durchflussmessgerät ist, dazu eingerichtet einen Massendurchfluss oder einen Volumendurchfluss eines in dem Rohr (13) fließenden Mediums (12) zu bestimmen.Measuring device according to Claim 11 , • wherein the container (13) is a pipe; • wherein the measuring device (15) is a flow meter, configured to determine a mass flow or a volume flow of a medium (12) flowing in the pipe (13). Messgerät nach Anspruch 11, • wobei das Messgerät (15) dazu eingerichtet ist durch Aussenden eines Radarsignals eine Füllstandshöhe eines Füllstands eines Mediums (12) in einem Behältnis zu bestimmen.Measuring device according to Claim 11 , • wherein the measuring device (15) is designed to determine a fill level of a medium (12) in a container by emitting a radar signal.
DE102023136523.1A 2023-12-22 2023-12-22 Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium Pending DE102023136523A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023136523.1A DE102023136523A1 (en) 2023-12-22 2023-12-22 Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium
PCT/EP2024/087451 WO2025132822A1 (en) 2023-12-22 2024-12-19 Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects using a metal detector, and measurement device for detecting conductive objects in a medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023136523.1A DE102023136523A1 (en) 2023-12-22 2023-12-22 Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023136523A1 true DE102023136523A1 (en) 2025-06-26

Family

ID=94283622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023136523.1A Pending DE102023136523A1 (en) 2023-12-22 2023-12-22 Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102023136523A1 (en)
WO (1) WO2025132822A1 (en)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9300788U1 (en) * 1993-01-21 1993-05-27 Ebinger, Klaus, 5000 Köln Ring-shaped probe for a metal detector
DE3784177T2 (en) * 1986-03-27 1993-07-01 Stanley Works DEVICE FOR DETECTING OBJECTS BEHIND A SURFACE.
DE4423661A1 (en) * 1994-07-06 1996-01-11 Foerster Inst Dr Friedrich Coil system for inductive object detector
US6628119B1 (en) * 1998-08-28 2003-09-30 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Method and apparatus for determining the content of subterranean reservoirs
DE102004047188A1 (en) * 2004-09-29 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Device for locating metallic objects and method for adjusting such a device
WO2008025937A2 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Qinetiq Limited Metal object detecting apparatus
WO2012100806A1 (en) * 2011-01-25 2012-08-02 Sartorius Weighing Technology Gmbh Metal detector
CN103499843A (en) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 Vehicle-mounted type transient electromagnetic quick exploration device and measurement method
US20140063239A1 (en) * 2012-02-10 2014-03-06 Visualant, Inc. Area surveillance systems and methods
WO2016050787A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 Iphase Limited Method and apparatus for monitoring of the multiphase flow in a pipe
DE102017208874A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Eddy current sensor for non-destructive testing of a substrate
US10473811B1 (en) * 2018-07-12 2019-11-12 ADANI Systems, Inc. Multi-modal scanner with metal detector for defining X-ray scan region of a human body
CN213800188U (en) * 2020-11-26 2021-07-27 大连交通大学 Unmanned aerial vehicle machine carries landmine detector device, landmine detection unmanned aerial vehicle
DE102021131503A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Endress+Hauser SE+Co. KG level gauge

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0023303D0 (en) 2000-09-22 2000-11-08 Safeline Ltd Metal detector
MA41539A (en) 2015-11-25 2017-12-26 Vayyar Imaging Ltd METHODS AND APPARATUS FOR COLLOCATION OF ELECTROMAGNETIC COILS AND ELECTRONIC CIRCUITS
US11002874B2 (en) * 2018-12-21 2021-05-11 Witricity Corporation Foreign object detection circuit using mutual impedance sensing
FR3092198B1 (en) 2019-01-29 2021-03-05 Alessandro Manneschi PERFECTED METAL DETECTOR MEANS TO LOCATE THE PRESENCE OF METAL OBJECTS
CN217639001U (en) * 2022-03-29 2022-10-21 内蒙古丝绸之路供水有限公司 Detection equipment for heavy metal elements in urban drinking water

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3784177T2 (en) * 1986-03-27 1993-07-01 Stanley Works DEVICE FOR DETECTING OBJECTS BEHIND A SURFACE.
DE9300788U1 (en) * 1993-01-21 1993-05-27 Ebinger, Klaus, 5000 Köln Ring-shaped probe for a metal detector
DE4423661A1 (en) * 1994-07-06 1996-01-11 Foerster Inst Dr Friedrich Coil system for inductive object detector
US6628119B1 (en) * 1998-08-28 2003-09-30 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Method and apparatus for determining the content of subterranean reservoirs
DE102004047188A1 (en) * 2004-09-29 2006-03-30 Robert Bosch Gmbh Device for locating metallic objects and method for adjusting such a device
WO2008025937A2 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Qinetiq Limited Metal object detecting apparatus
WO2012100806A1 (en) * 2011-01-25 2012-08-02 Sartorius Weighing Technology Gmbh Metal detector
US20140063239A1 (en) * 2012-02-10 2014-03-06 Visualant, Inc. Area surveillance systems and methods
CN103499843A (en) * 2013-09-18 2014-01-08 安徽惠洲地下灾害研究设计院 Vehicle-mounted type transient electromagnetic quick exploration device and measurement method
WO2016050787A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 Iphase Limited Method and apparatus for monitoring of the multiphase flow in a pipe
DE102017208874A1 (en) * 2017-05-24 2018-11-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Eddy current sensor for non-destructive testing of a substrate
US10473811B1 (en) * 2018-07-12 2019-11-12 ADANI Systems, Inc. Multi-modal scanner with metal detector for defining X-ray scan region of a human body
CN213800188U (en) * 2020-11-26 2021-07-27 大连交通大学 Unmanned aerial vehicle machine carries landmine detector device, landmine detection unmanned aerial vehicle
DE102021131503A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-01 Endress+Hauser SE+Co. KG level gauge

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025132822A1 (en) 2025-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2893336B1 (en) Differentail sensor, investigation apparatus and method of detecting defects in electrically conducting materials
DE102011104296A1 (en) Shielded eddy current coils and methods of forming them on printed circuit boards
DE102014207253B4 (en) Device for checking the presence of an electrically conductive body and charging device for inductively charging an electric vehicle
DE19628220A1 (en) Nuclear fuel pin oxide layer thickness determination
EP0844499A2 (en) Method for operating and signal processing of an eddy-current probe and apparatus for carrying out this method
EP2614355A1 (en) Magnetic flow cytometry for individual cell detection
DE3720686A1 (en) METHOD FOR EXAMINING AN OBJECT
WO2005100924A1 (en) Device sensor arrangement and method for capacitive positional determination of a target object
DE102023136523A1 (en) Metal detector for classifying conductive objects, method for classifying conductive objects with a metal detector, measuring device for detecting conductive objects in a medium
DE4429689C2 (en) Test arrangement and method for checking documents in processing machines
DE4405860B4 (en) Measuring arrangement for evaluating a metal thread
DE69617741T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR INDUCTIVELY MEASURING THE POSITION AND DIMENSIONS OF MEASURING OBJECTS MADE OF ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIAL
DE2552397C1 (en) Arrangement of one or more magnetometer probes
DE102015002219A1 (en) Magnetic biasing magnet and measuring device for measuring magnetic properties of the surroundings of the measuring device and methods for biasing magnetic materials on a measuring object
DE102023136527A1 (en) Method for generating reference data for classifying conductive objects with a metal detector, method for classifying conductive objects, metal detector, device and measuring device
EP3631382B1 (en) Method and apparatus for determining a fill level of a storage container
DE102023136519A1 (en) Sensor for metal detector, method for detecting hidden electrically conductive objects with a sensor for metal detector, and method for producing a sensor for a metal detector
DE102024110381A1 (en) Metal detector for determining the position of conductive objects, method for determining the position of conductive objects with a metal detector, measuring point for detecting conductive objects in a medium
DE3132933C2 (en) Procedure for determining the winding currents in magnetic intrinsic protection (MES) systems
LU87879A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE MASS FLOW OF THE INDIVIDUAL COMPONENTS OF A MULTI-COMPONENT FLOW
DE102017129150A1 (en) Method and device for measuring the thickness of non-magnetizable layers on a magnetizable base material
DE1250146B (en) DEVICE FOR QUANTITY OR LEVEL MEASUREMENT OF LIQUID, GASEOUS OR SOLID GOODS
DE3033204A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING COINS OR THE LIKE
DE102016015545A1 (en) Method and device for detecting a security thread in a value document
DE102021001965A1 (en) Method and measuring device for material testing of a card-shaped data carrier

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: FINDMINE GGMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ENDRESS+HAUSER FLOWTEC AG, REINACH, CH

R082 Change of representative

Representative=s name: ANDRES, ANGELIKA, DIPL.-PHYS., DE