DE68914537T2

DE68914537T2 - Fremdstoffdetektor.

Info

Publication number: DE68914537T2
Application number: DE68914537T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Inoue; Kazuo Nakayama
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: EP0353035B1; DE68914537D1; AU3896189A; JPH0619470B2; EP0353035A3; EP0353035A2; US5045789A; JPH0236390A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Detektor zum Erfassen des Vorhandenseins von Materialien wie Metallen in Nahrungsmittelerzeugnissen, pharmazeutischen Erzeugnissen usw., die im Erzeugnis nicht vorhanden sein sollen und die eine andere Qualität aufweisen, als es der Eigen- oder Standardqualität des tatsächlichen Erzeugnisses entspricht.
Bei Herstellern von Nahrungsmittelerzeugnissen kann das Vorhandensein von Fremdstoffen in Ausgangsmaterialien zu Beschädigungen an der Verarbeitungsausrüstung führen. Auch stellt das Vorhandensein von Fremdstoffen in fertiggestellten Erzeugnissen ein Problem hinsichtlich der Sicherheit der Erzeugnisse und der Gesundheit dar. Aus diesem Grund werden seit langem Detektoren für eine Untersuchung an derjenigen Stelle verwendet, an der Ausgangsmaterialien für solche Erzeugnisse einer Verarbeitungsausrüstung zugeführt werden, und für eine Untersuchung an der Versandstelle eingepackter Endprodukte, um Fremdstoffe aufzufinden.
Diese Art herkömmlicher Detektor beinhaltet einen elektromagnetischen Wandler, wie er in Fig. 19 oder Fig. 20 dargestellt ist, der im wesentlichen ein Differenztransformator ist. Der Wandler verfügt über eine primäre Spule oder Anregungsspule 3, die ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, wenn ihr ein hochfrequenter elektrischer Strom zugeführt wird, und ein Paar sekundärer Spulen oder Erfassungsspulen 4 und 5, die elektromagnetisch mit der Spule 3 verbunden sind.
Die Sekundärspulen 4 und 5 sind in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt und so in Reihe geschaltet, daß sie differenzmäßig arbeiten. Die in den Sekundärspulen induzierten Ströme oder Spannungen löschen einander oder heben sich gegeneinander auf. Dies bildet eine Einrichtung zum Erfassen der Differenz der in den Sekundärspulen induzierten Signale.
In Fig. 19 ist die Primärspule 3 zwischen die Sekundärspulen 4 und 5 koaxial zu diesen gewickelt. In Fig. 20 ist die Primärspule in einer Ebene parallel zu den Sekundärspulen gewickelt.
Der Wandler verwendet das folgende Phänomen, das auftritt, wenn ein zu untersuchender Gegenstand in der Richtung 31 durch das Magnetfeld hindurchgeführt wird.
Wenn der Gegenstand Eisen enthält, wächst die Magnetflußdichte an. Die in der dem durchlaufenden Gegenstand benachbarten Sekundärspule 5 induzierte Spannung wird früher höher als diejenige in der anderen Sekundärspule 4. Wenn der Gegenstand ein Nichteisenmetall enthält, bewirkt der im Metall auftretende Wirbelstrom einen Verlust an magnetischen Feldkraftlinien. Infolgedessen wird die induzierte Spannung in der Sekundärspule 5 vor derjenigen in der Sekundärspule 4 kleiner.
Einige Nahrungsmittelerzeugnisse können Wasser oder Salz enthalten, die ein relativ großes Signal aus Gründen ähnlich wie denjenigen im Fall eines Nichteisenmetalls erzeugen, obwohl die Erzeugnisse keinen Fremdstoff enthalten. Dieses Signal repräsentiert die Materialeigenschaft des Materials, was als "Materialeffekt" bezeichnet wird.
Wenn in diesen Materialien Eisen- oder Nichteisen-Fremdstoffe enthalten sind, führt die Kombination der Signale von diesen Fremdstoffen und der Erzeugniseigenschaften zu einem zusammengesetzten Signal.
Wenn wenig Fremdstoff vorhanden ist, ist das von ihm herrührende Signal klein, und es besteht nur eine kleine Differenz zwischen dem von der Erzeugniseigenschaft des Erzeugnisses selbst hervorgerufenen Signals und der Kombination aus diesein Signal und demjenigen, das durch den Fremdstoff verursacht wird. Dies erschwert es, den Fremdstoff zu erfassen.
Angesichts derartiger Schwierigkeiten wurden Detektoren vorgeschlagen wie derjenige, der in der japanischen vorläufigen Patentveröffentlichung SHO.57-198880 vorgeschlagen wurde.
Gemäß dieser Veröffentlichung wird ein Schwingungssignal von einem Oszillator über einen Phasenschieber einem Wandler 4 zugeführt, der ein Differenzsignal ausgibt, wenn ein Gegenstand durch ihn hindurchläuft. Dieses Ausgangssignal wird durch einen ersten Zerhacker erfaßt, der mit dem Schwingungssignal synchronisiert ist, um ein phasengleiches, zerhacktes Signal zu erhalten, und von einem zweiten Zerhacker mit einer Phase, die um 90º gegen die des Schwingungssignals verschoben ist, um ein zerhacktes Quadratursignal zu erhalten. Jedes zerhackte Signal wird gefiltert und unabhängig durch einen Pegelkomparator verglichen.
Bei diesem Detektor kann, um Fremdstoffe in Erzeugnissen mit Materialeffekt zu ermitteln, durch Einstellen einer der Zerhacker auf die Phase, bei der der Einfluß des Materialeffekts minimiert ist (Phase von 90º gegenüber dem Phasenwinkel, bei dem der Materialeffekt maximiert ist), ein Erfassungssignal mit guter Empfindlichkeit für den Fremdstoff erhalten werden.
Um jedoch den Materialeffekt auf einen Pegel von einem Zehntel oder weniger des Maximalwerts zu verringern, ist es theoretisch erforderlich, den zulässigen Fehlerwinkel der Phaseneinstellung innerhalb von 6º gegen den optimalen Phasenwinkel zu halten. Anders gesagt, ist es für eine tatsächliche Erfassung von Fremdstoffen zum Begrenzen des Materialeffektwertes auf einen Pegel, der beim praktischen Gebrauch keinen Einfluß hat, z. B. auf einen Pegel innerhalb von 3 % des maximalen Materialeffektwertes, erforderlich, daß der zulässige Fehlerwinkel für die Phaseneinstellung innerhalb ungefähr 1,8º liegt. So sind genaue Trial-and-error-Einstellungen erforderlich, um Fremdstoffe in Erzeugnissen mit großem Materialeffekt zu erfassen.
Darüber hinaus ist es für die Pegeleinstellung des Pegelkomparators erforderlich, was später erläutert wird, die Empfindlichkeit oder die Verstärkung so einzustellen, daß ein geeigneter Pegel entsprechend der gerade beschriebenen Phaseneinstellung erzielt wird. So muß die Bedienperson bei diesem Detektor geschickte Trial-and-error-Einstellungen vornehmen, um die zwei Variablen bei der Phaseneinstellung und der Empfindlichkeitseinstellung einzustellen.
Darüber hinaus ist es selbst dann, wenn der Detektor wie vorstehend beschrieben eingestellt ist, erforderlich, vorab einen großen Bezugspegel einzustellen, um den Materialeffekt für Fremdstoffe aufzuheben, die ein Signal in derselben Richtung erzeugen, in der der Materialeffekt liegt. Demgemäß wird der Detektor in dieser Phasenrichtung in einem Zustand verwendet, bei dem die Empfindlichkeit stark verringert ist. Demgemäß kann für Metalle und andere Fremdstoffe in dieser Phasenrichtung weniger Leistungsvermögen für die Erfassung erwartet werden.
Die veröffentlichte internationale Patentanmeldung Nr. WO-A- 88 03273 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen der Anwesenheit von Metall oder anderer Verunreinigungen in einem Nahrungsmittelerzeugnis dadurch, daß ein Feldvektor erzeugt wird, der elektromagnetische Eigenschaften des Erzeugnisses anzeigt, und dieser Feldvektor mit einem Bereich vektorieller Werte verglichen wird. Der Bereich wird durch einen Maximalamplitudenwert und einen Minimalamplitudenwert festgelegt.
Das US-Patent Nr. US-A-4,690,284 beschreibt eine Vorrichtung zum automatischen Erfassen und Positionieren von Gegenständen bei automatischer Herstellung. Wie bei der vorstehend angegebenen Anmeldung werden elektromagnetische Signale erzeugt, die eine Vektorgröße mit zwei unabhängigen Freiheitsgraden wie der Amplitude und der Phase festlegen. Der Wert jeder Vektorkomponente wird mit einem jeweiligen vorab abgespeicherten Wert verglichen.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Zustände wäre es erwünscht, einen Detektor zum Erfassen der Anwesenheit von Metallen oder anderer Fremdstoffe anzugeben, bei dem die Bedienperson keine geschickten Trial-and-error-Einstellungen wie solche für die zwei Faktoren der Phaseneinstellung und der Empfindlichkeitseinstellung vornehmen muß, und der dazu in der Lage ist, Fremdstoffe, bei denen die Phasenrichtung dieselbe wie diejenige des Materialeffekts ist oder dicht bei dieser liegt, mit guter Empfindlichkeit zu erfassen.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Detektor zum Erfassen von Fremdstoffen in einem Gegenstand angegeben, mit:
- einer Einrichtung zum Erstellen eines zweidimensionalen Paars analoger Signale, die für elektromagnetische Parameter eines Gegenstands repräsentativ sind;
- einer Einrichtung zum Umwandeln der analogen Signale in eine erste bzw. eine zweite Reihe digitaler Werte;
- einer Einrichtung, die auf die zwei Reihen digitaler Werte reagiert, um jeweilige repräsentative Werte X und Y zu bestimmen; und
- einer Berechnungseinrichtung zum Ausführen einer Berechnung auf Grundlage einer Erkennungsgleichung, um zu ermitteln, ob die Repräsentativwerte X und Y den dadurch wiedergegebenen Bedingungen für den Gegenstand genügen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichung die folgende ist:
A' (X - uX)² + C'(Y - uY)² - D' ≤ 0,
wobei die Koeffizienten A', C', D', uX und uY Werte sind, die für den Gegenstand geeignet gewählt sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Detektors;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm für jede der Gewichtungsschaltungen im Detektor;
Fig. 3a - 3c zeigen analoge Signale an verschiedenen Stellen im Detektor;
Fig. 4 veranschaulicht auf graphische Weise digitale Werte von einem der A/D-Umsetzer im Detektor;
Fig. 5a - 5c veranschaulichen auf graphische Weise verschiedene Gewichtungsfunktionen;
Fig. 6 veranschaulicht auf graphische Weise gewichtete digitale Werte aus einer der Gewichtungsschaltungen;
Fig. 7a zeigt ebenfalls digitale Werte, wie sie jedoch erhalten werden, wenn zwei Gegenstände aufeinanderfolgend durch den Wandler im Detektor laufen;
Fig. 7b zeigt ebenfalls gewichtete Werte, wie sie jedoch durch Gewichten der Werte von Fig. 7a erhalten werden;
Fig. 8 ist ein Flußdiagramm für ein Programm zum Bestimmen von Primärwerten;
Fig. 9 zeigt die Überwachung der gewichteten Werte, um einen Primärwert zu erhalten;
Fig. 10 ist eine schematische Teilansicht eines erfindungsgemäßen modifizierten Detektors;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung, wie sie innerhalb des Detektors von Fig. 10 verwendet wird;
Fig. 12a und 12b zeigen Signale an verschiedenen Punkten im modifizierten Detektor;
Fig. 13 ist ein Koordinatensystem mit zwei Achsen und vier Quadranten, das Vektoren zeigt, die die Meßwerte und Metalltypen repräsentieren;
Fig. 14 ist ein Koordinatensystem mit zwei Achsen und vier Quadranten, das Daten für Objekte mit Materialeffekt zeigt.
Fig. 15 ist ein Koordinatensystem mit zwei Achsen und vier Quadranten, das Daten für Objekte ohne Materialeffekt zeigt;
Fig. 16 ist ein Koordinatensystem mit zwei Achsen und vier Quadranten, das die Beziehung zwischen einem Korrelationskoeffizienten und dem durch eine Erkennungsgleichung ermittelten Bereich zeigt;
Fig. 17 ist ein Koordinatensystem mit zwei Achsen und vier Quadranten, das den Bereich zeigt, wie er durch eine andere Erkennungsgleichung gemäß einem Beispiel bestimmt wird;
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm für ein Programm zum Erfassen und Anzeigen, ob Primärwerte in einem vorgegebenen Bereich oder außerhalb desselben liegen;
Fig. 19 und 20 zeigen schematische herkömmliche elektromagnetische Wandler.
Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen in den mehreren Ansichten der Zeichnungen entsprechende Teile.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 erzeugt ein Oszillator 1 ein sinusförmiges, elektrisches Wechselstrom-Basissignal hoher Frequenz, das innerhalb eines Bereichs von 30 bis 400 kHz wählbar ist.
Ein elektromagnetischer Wandler 10 ist im wesentlichen derselbe wie der in Fig. 19 dargestellte herkömmliche Wandler und kann ansonsten aufgebaut sein, wie dies in Fig. 20 dargestellt ist.
Der Wandler 10 verfügt über eine Primärspule 3, die über einen ersten Anschluß mit dem Ausgang eines Verstärkers 2 verbunden ist, und über ein Paar Sekundärspulen 4 und 5, um ein Differenzsignal XY zu erhalten, das elektromagnetische Parameter eines untersuchten Gegenstandes repräsentiert.
Ein photoelektrischer Sensor, der einen Lichtemitter 26A und einen Lichtempfänger 26B enthalten kann, ist vor der Sekundärspule 5 angeordnet, um den Einlauf des Gegenstandes in den Wandler 10 zu erfassen.
Die Ausgangsleitung der Sekundärspulen 4 und 5 ist über einen zweiten Verstärker 6 mit ersten Eingängen eines Paars Multiplizierer/Detektoren 7A und 7B verbunden, die im wesentlichen dieselben sind wie vier Quadrantendetektoren oder Produktdetektoren, wie sie bei FM-Empfängern verwendet werden.
Der Signaldetektor 7A verfügt über einen zweiten Eingang, der mit dem Ausgang des ersten Verstärkers 2 verbunden ist, um das verstärkte Signal als Bezugssignal in Phase mit dem schwingenden Basissignal zu empfangen.
Der Detektor 7B verfügt über einen zweiten Eingang, der über einen Phasenschieber 8 mit dem Ausgang des ersten Verstärkers 2 verbunden ist, um ein phasenverschobenes Bezugssignal zu erhalten, das um 90º gegen das Basissignal verzögert ist.
Die Ausgänge der Detektoren 7A und 7B sind über Paare von Glättern/Filtern 9A und 9B, Abtast/Halte-Schaltungen 11A und 11B, Analog/Digital-Umsetzern 12A und 12B sowie Gewichtungsschaltungen 14A und 14B mit der Eingangsschnittstelle 15A einer Steuerungs- oder Berechnungsvorrichtung 15 verbunden.
Die Eingangsschnittstelle 15A ist mit dem Lichtempfänger 26B und einer Vorrichtung 24 zum Eingeben eines Bereichskoeffizienten verbunden, wie dies später erläutert wird.
Die Steuerungsvorrichtung 15 beinhaltet eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 15B und eine Ausgangsschnittstelle 15C, die mit einer Warnvorrichtung 19 wie einer Lampe oder einem Summer verbunden ist, die eine Warnanzeige ausgibt, wenn ein Fremdstoff erfaßt ist. Die Schnittstelle 15C ist auch mit einem R/Φ-Anzeiger 20 versehen, der die Größe und den Phasenwinkel der Daten anzeigt.
Eine Zeitgeber-Steuerschaltung 16 ist mit den Abtast/Halte- Schaltungen 11A und 11B, den A/D-Umsetzern 12A und 12B, den Gewichtungsschaltungen 14A und 14B sowie der Steuerungsvorrichtung 15 verbunden, um diese synchron zueinander zu betreiben.
Eine Programmsteuerschaltung 17 ist mit der Steuerungsvorrichtung 15, einer Ausführungs(EIN)-Taste 21, die den Betrieb der Steuerungsvorrichtung 15 auslöst, und einer Stopp(AUS)-Taste 22 verbunden, die ihn beendet.
Die Programmsteuerschaltung 17 ist auch mit einem Auswahlschalter 18 verbunden, um eine der Betriebsarten "Probentest", "Gleichungsermittlung" und "Betrieb" auszuwählen, und mit einem anderen Schalter 23, um eine der später erläuterten Probenbetriebsarten "M" und "N" auszuwählen.
Die Programmsteuerschaltung 17 ist mit einer Tastatur 25 versehen, um Daten für einen Gegenstandstyp abzuspeichern und diese für anschließende Untersuchungen zu verwenden. Die Tastatur 25 verfügt über Zifferntasten zum Spezifizieren einer Codenummer zum Kennzeichnen des Gegenstandstyps nach dem Erfassen der Daten, eine Befehlstaste Mi zum Abspeichern der Daten im Speicher der MPU 15b und eine Befehlstaste Mo zum Wiederabrufen der Daten.
Wie in Fig. 2 (und in der am 13. April 1989 eingereichten europäischen Patentanmeldung Nr. 89303673.1 der Anmelderin) gezeigt, weisen die Gewichtungsschaltungen 14A und 14B jeweils eine vorgegebene Anzahl von Stufen von Verzögerungselementen 141 auf, die hintereinander oder in Reihe geschaltet sind und die ein Schieberegister sein können.
Die Eingänge der Elemente 141 und der Ausgang des letzten Elements sind jeweils über Koeffizientenmultiplizierer 142 mit einem Addierer 143 wie einem Zähler verbunden.
Die Schaltung von Fig. 2 ist eine solche vom nicht rekursiven Typ und kann das sein, was allgemein als FIR-Filter (Filter mit endlicher Impulsantwort) bekannt ist. Die Gewichtungsschaltung kann z. B. durch einen 16-Bit-Mikroprozessor oder einen käuflich verfügbaren Multiplizierer/Akkumulator ersetzt werden, der für digitale Berechnungen entworfen ist.

SIGNALERFASSUNG UND GEWICHTUNG

Gemäß Fig. 1 ändert sich, wenn ein z. B. Eisen enthaltender Gegenstand zur Untersuchung von einem (nicht dargestellten) Bandförderer durch den Wandler 10 geführt wird, die durch die Primärspule 3 und die Sekundärspulen 4 und 5 erzeugte elektromagnetische Induktion, wenn der Gegenstand durchläuft. Als Differenzsignal wird vom Wandler 10 eine induzierte Spannung XY mit einer Signalform erzeugt, wie sie in Fig. 3a dargestellt ist.
Das Differenzsignal XY wird vom zweiten Verstärker 6 verstärkt und dann durch die Signaldetektoren 7A und 7B durch Multiplikation mit dem phasenrichtigen bzw. phasenverschobenen Bezugssignal gleichgerichtet. Die Detektoren 7A und 7B geben Ausgangssignale Xde und Yde mit Signalformen aus, wie sie in Fig. 3b dargestellt sind.
Das Meßsignal Xde entspricht derjenigen Komponente des Differenzsignals XY, die in Phase mit dem Basisschwingungssignal ist, während das Signal Yde derjenigen Komponente des Signals XY entspricht, die eine Phasenverzögerung von 90º zum Basissignal aufweist.
Die Meßsignale Xde und Yde werden durch die zugeordneten Glätter/Filter 9A und 9B zu Signalen Xf und Yf gefiltert, mit den Signalformen, wie sie in Fig. 3c dargestellt sind, die dann in den entsprechenden Abtast/Halte-Schaltungen 11A und 11B zwischengespeichert werden.
Die abgespeicherten analogen Signale werden durch die entsprechenden A/D-Umsetzer 12A und 12B in gleichmäßigen Zeitabständen in digitale Signale Xdi und Ydi umgewandelt und in die entsprechende Gewichtungsschaltung 14A bzw. 14B eingegeben, die eine Gewichtungsverarbeitung ausführt, die durch eine Zeitverteilung gekennzeichnet ist, wie dies nachfolgend im einzelnen erläutert wird.
Gemäß Fig. 4 wird das Signal Xdi z. B. als diskrete Reihe digitaler Werte X(0), X(T), ... X((nn-1)T) mit Abtastzeitintervallen T in die Gewichtungsschaltung 14A eingegeben. (Der Einfachheit halber verwendet diese Erläuterung Null als Zeitpunkt für den ersten Wert X(0).)
Jede Gewichtungsschaltung 14A, 14B weist eine Impulsübertragungsfunktion zum Gewichten auf, die eine Reihe ist, die als Polynom von Z&supmin;¹ mit dem Rang n-1 wiedergegeben wird, wobei die Zahl n ungeradzahlig ist, wie durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben:
H(z) = Ko + K&sub1;Z&supmin;¹ + K&sub2;Z&supmin;² + ... Kn-1Z-(n-1) (1).
Gemäß Fig. 2 ist den Gewichtungskoeffizienten Ko bis Kn-1, die in Form einer ungeraden Funktion verteilt sind, wie in den Fig. 5a, 5b oder 5c dargestellt, die Anzahl n von Multiplizierern 142 zugeordnet. Die Koeffizienten weisen eine punktsymmetrische Verteilung auf, und der mittlere Koeffizient für den mittleren Multiplizierer 142 liegt im Ursprung der geraden Funktion.
Die Dreiecksverteilung von Fig. 5a ist die Umkehrform eines typischen Signalverlaufs, der Fig. 4 ähnelt und der die zeitliche Signaländerung repräsentiert, wenn Eisen durch den Wandler 10 läuft. Die Zahl n ist experimentell abhängig von der Dauer einer typischen Welle bestimmt. Die Verteilung von Fig. 5b nimmt die Form einer Doppelsinuswelle ein, und die von Fig. 5c ist rechteckig.
Die Dauer der Funktion H(z) ist am bevorzugtesten im wesentlichen dieselbe wie die Zeitspanne, in der ein typisches Material wie Eisen durch den Wandler 1 läuft.
Wenn das digitale Signal Xdi in der in Fig. 4 dargestellten Form in die Gewichtungsschaltung 14A eingegeben wird, wird eine zeitliche Reihe gewichteter Signalwerte Xw ausgegeben, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Gewichtete Werte Yw werden auf dieselbe Weise von der Gewichtungsschaltung 14B erhalten.
So erzeugt ein digitales Signal mit den in Fig. 4 dargestellten Polaritäten, das in die Gewichtungsschaltung 14A oder 14B eingegeben wird, ein gewichtetes Signal, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, das die folgenden Eigenschaften aufweist:
(1) Die Amplitude des Maximalwerts ist ungefähr doppelt so groß wie diejenige des Minimalwerts;
(2) die Polarität des Minimalwerts ist derjenigen des Maximalwerts entgegengesetzt; dieser Minimalwert tritt zweimal auf, mit ungefähr einem Intervall t1 vor und nach dem Maximalwert; und
(3) die Daten des Ausgangssignals, die dem zentralen Maximalwert vorangehen und folgen, sind im wesentlichen symmetrisch um den Maximalwert.
Umgekehrt wird dann, wenn die Polaritäten des Eingangssignals Xdi oder Ydi umgekehrt zu den in Fig. 4 dargestellten sind, ein Ausgangssignal Xw oder Yw erhalten, das Polaritäten aufweist, die zu denen in Fig. 6 genau entgegengesetzt sind.
Anders gesagt, weist das Ausgangssignal der Gewichtungseinrichtung, an die ein Ausgangssignal angelegt wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Charakteristik eines Ausgangssignals mit einer diskreten zeitlichen Signalreihe auf, die in Form einer geraden Funktion mit dem Ursprungspunkt als Maximalwert verteilt ist, wenn die Zeit, zu der das als zeitliche Reihe gewichtete Signal seinen Maximalwert aufweist, als Nullpunkt für die Zeit festgelegt ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt, weist z. B. das digitale Signal Xdi eine Form mit zwei Polaritäten, positiv und negativ (oder negativ und positiv) für einen einzelnen Gegenstand auf.
Wie in Fig. 7a dargestellt, weist das Signal Xdi dann, wenn zwei Fremdstoffe enthaltende Erzeugnisse dicht beieinander durch den Wandler 1 geführt werden, vier Peaks P1'-P4' auf. In diesem Fall sollte das Paar Peaks P1' und P2' sowie das Paar Peaks P3' und P4' für die jeweiligen Erzeugnisse getrennt erkannt werden.
Wenn das Signal Xdi nicht gewichtet oder auf andere Weise speziell verarbeitet würde, könnten die getrennten Signalgruppierungen nicht erkannt werden. So könnten die Peaks P2' und P3' unzutreffenderweise als ein Paar erkannt werden, da ihre Polaritäten entgegengesetzt sind. Dies würde zur Erkennung eines anderen Materials durch die berechneten Daten und die R/Φ-Anzeigeeinrichtung 20 führen.
Wie in Fig. 7b dargestellt, kann das gewichtete Signal Xw für die verschiedenen Erzeugnisse korrekt erkannt werden, da die Peaks P1" und P3" jeweils dem Paar P1'-P2' und dem Paar P3'-P4' in Fig. 7a entsprechen. So können die Signale selbst dann, wenn ein kontinuierlicher Fluß von Erzeugnissen vorliegt, immer für die jeweiligen Erzeugnisse erkannt werden.

PRIMÄRWERTBESTIMMUNG

Die MPU 15B verfügt über ein Programm, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, um "Primärwerte" innerhalb der gewichteten Signale Xw und Yw zu bestimmen bzw. zu erkennen. Die Primärwerte repräsentieren die elektromagnetischen Eigenschaften eines untersuchten Gegenstands.
Um die Primärwerte zu bestimmen, ist es erforderlich, eine typische zeitliche Änderung des gewichteten Signals Xw zu überwachen, z. B. desjenigen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Die Überwachungszeitspanne sollte das drei- bis fünf- fache der Zeitspanne t1 der zwei Peaks sein, wie sie auftritt, wenn ein Fremdstoff ein Signal erzeugt, wie in Fig. 3c oder in Fig. 4 dargestellt.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wird eine geeignete Anzahl 2n + 1 gewichteter Werte Xw, wie sie während einer vorgegebenen Zeitspanne erhalten werden, dauernd überwacht. Wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt, werden die Werte Xw in der Reihenfolge vom neuesten bis zum ältesten Datenwert als Xi bis Xi-2n in einer Reihe von Speicheradressen 0-2n abgespeichert. Tabelle 1 Adresse Datenwert
Wenn ein neuer Datenwert in die Adresse 0 eingegeben wird, werden die vorigen Daten der Reihenfolge nach von links nach rechts verschoben, und der älteste Datenwert unter der Adresse 2n wird verworfen. Jedesmal wird der Datenwert Xi-n an der mittleren Adresse n überprüft, um zu untersuchen, ob sein Absolutwert der Maximalwert oder einer von mehreren Maximalwerten unter den Werten Xi bis Xi-2n zu diesem Zeitpunkt ist oder nicht (Schritt 1-2 in Fig. 8)..
Wenn es der Fall ist, wird die folgende Gleichung (2) berechnet, um zu überprüfen, ob sich ein identischer Maximalwert Xi-n+α in der unmittelbaren Umgebung der mittleren Adresse n befindet, wie dies in Fig. 9 allgemein durch einen Kreis A angezeigt ist (Schritt 3).
0 < α ≤ δ, Xi - n + α = Xi-n ? (2)
Dabei ist angenommen, daß der Wert δ die Grenze für die Umgebung um die mittlere Adresse festlegt.
Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wird Xi-n als Primärwert Xp festgelegt. Wenn die Bedingung erfüllt ist, werden Yi-n und Yi-n+α, für die dieselben Adressen wie für Xi-n und Xi-n+α gelten, verglichen. Wenn Yi-n ≤ Yi-n+α gilt (Schritt 4), wird Xi-n als Primärwert Xp bestimmt, und der zugehörige Wert Yi-n wird als Primärwert Yp für das gewichtete Signal Yw bestimmt.
Wenn umgekehrt herausgefunden wird, daß Yi-n+α größer als Yi-n ist, wird Xi-n nicht als Primärwert bestimmt. Wenn dies auftritt, wird, wenn später Yi-n+α zur mittleren Adresse n verschoben wird, dieser Wert der Maximalwert und wird so als Primärwert Yp bestimmt.
Wenn die Gegenstände auf feste Gegenstände oder einzelne Posten wie verpackte Erzeugnisse beschränkt sind, können die Primärwerte ohne Gewichtung erhalten werden, da die Signale ursprünglich als einzelne erfaßt werden.
Z. B. ist, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist, ein positionsmäßig einstellbarer photoelektrischer Sensor 50 oder ein solcher von anderem Typ (mit einer Betriebszeit, die sich von derjenigen der Sensoren 26A, 26B in Fig. 1 unterscheidet) an einem geeigneten Abstand L entlang eines Bandförderers 51 in bezug auf die Mitte der Primärspule 3 angeordnet.
Wie in den Fig. 12a und 12b dargestellt, werden die Position und die Betriebszeit des Sensors 50 so voreingestellt, daß das vom Sensor erzeugte Signal Q in der Zeit t1 EIN ist, das einer Hälfte (z. B. der ersten Hälfte) des wellenförmigen Signalverlaufs der gefilterten Signale Xf und Yf entspricht, die erzeugt werden, wenn ein Gegenstand durch den Förderer 51 durch die Spulen geführt wird, beginnend mit dem Ansteigen des Signals und andauernd, bis das Signal den Maximalwert erreicht und dann unter den Nullpunkt fällt.
Die Signale Xf und Yf werden zusammen mit dem Durchlaufsignal Q in UND-Schaltungen 100 gegeben, wie in Fig. 11 dargestellt, so daß die Signale Xf und Yf nur dann erfaßt werden können, während das Signal Q EIN ist. Wie in den Fig. 12a und 12b dargestellt, werden nur die ersten Hälften der Signale Xf und Yf als Signale in Form einer einzigen Welle erfaßt, ähnlich wie bei den gewichteten Signalen.
Anschließend werden diese Signale in digitale Signale umgewandelt, und Primärwerte können aus den digitalen Signalen auf dieselbe Weise wie für die gewichteten Signale erhalten werden.
Wenn die Primärwerte auf diese Weise erhalten werden, ist ihre Bestimmung einfacher als bei Gewichtung, jedoch bestehen Nachteile wie die Beschränkung auf verpackte Gegenstände und das Erfordernis des Einstellens der Position usw. des Sensors.

BEURTEILUNG (ERKENNUNG)

Die MPU 16B enthält ein Programm zur Beurteilung oder Erkennung, wie in Fig. 18 dargestellt, was später erläutert wird.
Fig. 13 zeigt Vektoren, die die Primärwerte Xp und Yp für verschiedene Materialien entlang der x- bzw. der y-Achse repräsentieren.
Der Phasenwinkel des Vektors für Eisen (Fe) ist im allgemeinen um ungefähr 90º gegenüber dem Schwingungssignal verzögert, und sein Absolutwert oder seine Ausgangsempfindlichkeit ist hoch. Wie in den Fig. 3b und 3c dargestellt, ist die y-Komponente des Signals für Eisen absolutwertmäßig größer als die x-Komponente.
Demgegenüber ist die Phasendifferenz der Vektoren für rostfreien Stahl (SUS) in bezug auf das Schwingungssignal nicht sehr groß. Für manche Typen rostfreien Stahls SUS1 (Fig. 13) haben beide Komponenten positive Werte. Für andere Typen rostfreien Stahls SUS2 weisen die x- und die y-Komponente einen positiven bzw. negativen Wert auf.
Einige Typen von Materialien erzeugen nacheilende Signale, ähnlich wie Eisen, und andere erzeugen vorauseilende Signale.
Ein Materialeffekt verfügt im allgemeinen über eine Charakteristik und einen Phasenwinkel, der jedem einzelnen Erzeugnis eigen ist. Obwohl die Größe des Vektors sich mit dem Volumen des Erzeugnisses ändert, ändert sich der Phasenwinkel im allgemeinen nicht stark.
Gemäß Fig. 14 repräsentieren Punkte P1 (Xp1, Yp1), P2 (Xp2, Yp2) usw. die Primärwerte Xp und Yp für verschiedene Volumina von Produkten desselben Typs, die einen Materialeffekt aufweisen, jedoch keinen Fremdstoff enthalten.
Selbst wenn Produkte desselben Typs sich etwas im Volumen oder Gewicht unterscheiden, liegen diese Punkte in einem elliptischen Bereich oder einer Domäne Dm, und es besteht eine Neigung für eine Verteilung nahe um den mittleren Mittelungspunkt Po (uX, uY), der durch einen Vektor rs ausgehend vom Ursprung O1 des Koordinatensystems repräsentiert werden kann.
Die Primärwerte für Pakete von Erzeugnissen desselben Typs und im wesentlichen desselben Volumens und Gewichts mit Materialeffekt, jedoch ohne Fremdstoff fallen in einen kleinen kreisförmigen Bereich Dm', dessen Mitte im Mittelungspunkt Po liegt, da die Vektoren im wesentlichen konstante Größe und konstanten Winkel aufweisen.
Die Primärwerte für ein Erzeugnis mit Materialeffekt und das selbst kleine Teilchen Fremdstoff wie Eisen enthält, werden in einem Punkt Pa (Xa, Ya) als Vektor ra repräsentiert. Wenn der Vektor rs vom Vektor ra abgezogen wird, ergibt dies einen Abweichungsvektor Ra ausgehend vom Mittelungspunkt Po.
So legt der Bereich Dm die Bereichsgrenze für Erzeugnisse ohne Fremdstoff fest, und Daten wie ein Punkt Pa außerhalb dieses Bereichs werden als solche angesehen, die Erzeugnisse repräsentieren, die einen Fremdstoff enthalten.
Für Erzeugnisse, die weder einen Materialeffekt aufweisen noch einen Fremdstoff enthalten, tritt beinahe keine Signalverlaufscharateristik, wie in den Fig. 3a - 3c dargestellt, auf. In diesem Fall werden zufällige Störsignale, die von internen elektrischen Faktoren wie dem Betrieb der Verstärker, Signaldetektoren oder des Förderers herrühren, der Primärfaktor beim Bestimmen des Verteilungsbereichs.
Wie in Fig. 15 dargestellt, werden diese Erzeugnisse im Diagramm als Punkt P1, P2 usw. innerhalb eines Kreisbereichs Dn repräsentiert. Der mittlere Mittelungspunkt Po des Bereichs Dn liegt extrem nahe beim Nullpunkt O1. Der Bereich Dn ist extrem kleiner als für Erzeugnisse mit Materialeffekt.
In diesem Fall ist die Größe des Abweichungsvektors Ra im wesentlichen dieselbe wie diejenige des Signalvektors ra. Wegen der kleinen Größe des Bereichs Dn erstrecken sich die Vektoren selbst dann, wenn ihre Absolutwerte ziemlich klein sind, über den Bereich Dn. So ist es möglich, selbst noch kleinere Teilchen an Fremdstoff als bei Erzeugnissen mit Materialeffekt zu erfassen.
Um die Daten zu erhalten, die dazu erforderlich sind, die Bereiche für verschiedene Typen von Gegenständen festzulegen, stehen Probentests in Betriebsarten "M" und "N" zur Verfügung, die die folgenden Eigenschaften aufweisen.

M(MATERIALEFFEKT-ERFASSUNG)-BETRIEBSART BEIM PROBENTEST

Dieser Test wird für Gegenstände mit Materialeffekt, die keinen Fremdstoff enthalten, dadurch ausgeführt, daß Primärwerte Xp und Yp aus Proben als Probendaten Xsm und Ysm in der Betriebsart "M" erhalten werden, wie durch Punkte P1-P4 in Fig. 14 repräsentiert, wenn Gegenstände durch den Wandler laufen. Diese Daten beinhalten die Erzeugniseigenschaften zusammen mit zufälligen Schwankungen für diese, und auch die Effekte verschiedener kleiner Störungsanteile, die selbst nach dem Filtern verbleiben.

N(STÖRUNGSERFASSUNG)-BETRIEBSART BEIM PROBENTEST

Dieser Test erfolgt für Gegenstände ohne Materialeffekt, die keinen Fremdstoff enthalten und bei denen es schwierig ist, die Primärwerte zu erhalten.
Wenn der Durchlauf eines z. B. abgepackten Gegenstands durch den Wandler 1 durch die Sensoren 26A - 26B (Fig. 1) erfaßt wird, wird ein Durchlaufsignal für eine Zeitspanne erzeugt, die der Zeit 2t1 (Fig. 3c) entspricht, die die Summe aus der Zeit t1 vor dem Durchlauf des Gegenstands durch die Mitte der Primärspule 3 und der darauf folgenden Zeit t1 entspricht. Während dieses Durchlaufsignal erzeugt wird, werden Paare gewichteter Werte Xw und Yw als Probendaten Xsn bzw. Ysn in der Betriebsart "N" mit Intervallen für eine bestimmte Anzahl von Proben unter den kontinuierlich gewichteten Werten entnommen. Z. B. werden 10 bis 20 gewichtete Werte für einen verpackten Gegenstand entnommen. Diese Werte Xsn und Ysn können durch Punkte P1-P4 in Fig. 15 repräsentiert werden.
Im allgemeinen sind, da verschiedene Arten zufälliger Störsignale ein Hauptfaktor betreffend die Signale von Erzeugnissen sind, die keine Erzeugniseigenschaften aufweisen, auch die Probenwerte Xsn und Ysn hinsichtlich einer zeitlichen Folge zufällig. Es ist möglich, die Eigenschaften der Amplitude, Verteilung usw. den ursprünglich zufälligen Signalen aus den vielen Datensignalen ungefähr zu entnehmen, wie sie dadurch erhalten werden, daß wie vorstehend beschrieben zu bestimmten Intervallzeitpunkten entnommen wird.
Die Probenwerte Xsm und Xsn der Betriebsarten M und N werden nachfolgend allgemein als Probenwert Xs bezeichnet, und die Werte Ysm und Ysn werden als Probenwerte Ys bezeichnet.
Die Probenwerte Xs und die Primärwerte Xp werden nachfolgend allgemein als Repräsentativwert X bezeichnet, und Ys und Yp werden als Repräsentativwert Y bezeichnet.

KORRELATION

Für eine genauere Bereichsbestimmung wird die Korrelation der Repräsentativwerte X und Y berücksichtigt. Speziell wird ein Korrelationskoeffizient als die Korrelation der Werte X und Y repräsentierender Faktor in eine Erkennungsgleichung (5) eingeschlossen, die den Bereich festlegt und später erläutert wird.
Die Beziehung zwischen diesem Korrelationskoeffizienten und dem Bereich ist die folgende:
Wenn X' = X - uX und Y' = Y - uY angenommen wird, um einen allgemeinen Ausdruck zu finden, kann die Beziehung zwischen dem Koeffizienten und dem Bereich wiedergegeben werden, wie es in Fig. 16 dargestellt ist, wenn x und y als Maßeinheiten für X und Y ausgewählt werden und X'/ x und Y'/ y für die Achsen des Koordinatensystems verwendet werden, um dieses zu normieren.
In Fig. 16 ändert sich die Form oder die Ausdehnung (Fläche) des Bereichs abhängig vom Korrelationskoeffizienten. Speziell gilt, daß dann, wenn keine Korrelation (wenn = 0 ist) zwischen den Repräsentativwerten X und Y besteht, der Bereich ein Kreis mit der größtmöglichen Ausdehnung ist.
Auch gilt, daß die Differenz zwischen der Haupt- und Nebenachse um so größer ist, je stärker die Korrelation ist, und der Bereich um so elliptischer ist, so daß der Bereich schmaler wird, wenn sich der Korrelationskoeffizient dem Wert "1" annähert.
Wenn der Materialeffekt klein ist und die zweidimensionalen Paare von Repräsentativwerten X und Y, die zufällig aus den gewichteten Werten Xw bzw. Yw entnommen wurden, im Koordinatensystem aufgetragen werden, sind sie in einem ungefähr kreisförmigen Bereich verteilt, da die gewichteten Signale Xw und Yw Störsignaleigenschaft aufweisen, d. h., die Größen und Phasen der Signale zufällig und gegenseitig ohne Beziehung sind, wie in Fig. 15 dargestellt und früher erläutert.
Anders gesagt, ist in diesem Fall der Korrelationskoeffizient ein Wert, der dem Wert Null angenähert ist.
Andererseits behält dann, wenn der Materialeffekt groß ist und die Gegenstände entweder stückig sind oder Änderungen ihres Volumens aufweisen, obwohl sich die Repräsentativwerte X und Y, die Primärwerte Xp und Yp manchmal vorübergehend ändern, ihr Verhältnis eine ungefähr festliegende Beziehung bei. Anders gesagt, ist, da eine Korrelation zwischen X und Y besteht, die Aufzeichnung der Paare dieser Werte in einem Koordinatensystem im allgemeinen mit einer elliptischen Form verteilt, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist.
So kann, wie dies später erläutert wird, eine Erkennungsgleichung, die den Bereich bestimmt, als Erkennungsgleichung für einen elliptischen Bereich erstellt werden, der Korrelation beinhaltet. Durch Einfügen der Korrelation in die Gleichung kann der Bereich enger festgelegt werden als dann, wenn Korrelation nicht berücksichtigt wird und mangelhafte Erzeugnisse, die irrtümlicherweise dann, wenn Korrelation zuvor nicht berücksichtigt wurde, als nicht mangelhaft beurteilt werden, können korrekt als mangelhaft beurteilt werden, was zu genaueren Beurteilungen führt. Anders gesagt, verbessert das Einführen des Konzepts der Korrelation das Vermögen, das Vorhandensein von Fremdstoffen zu beurteilen.
Der Probentest, wie er dazu verwendet wird, die Koeffizienten usw. der Gleichung zu ermitteln, erfolgt in der Betriebsart M oder N. Bei diesem Test wird eine große Anzahl von Paaren von Probendaten Xs und Ys erhalten, im Speicher der MPU 15B abgespeichert und dazu verwendet, jeden der folgenden Werte (Daten für die Gleichung) zu berechnen:
uX: Mittelwert von Xs
uY: Mittelwert von Ys
x: Standardabweichung hinsichtlich Xs
y: Standardabweichung hinsichtlich Ys
xy: Kovarianz hinsichtlich Xs und Ys
: Korrelationskoeffizient wie er durch xy/( x y) ausgedrückt wird
Da sich in allgemeinen Grundwerken zur Statistik detaillierte Erläuterungen zu den vorstehend aufgelisteten Symbolen befinden, werden solche hier weggelassen.
Wie bereits erläutert, werden die Primärwerte Xp und Yp dazu verwendet, eine vorgegebene Erkennungsgleichung zu berechnen, und es erfolgt eine Beurteilung hinsichtlich des Vorhandenseins von Fremdstoffen auf Grundlage dessen, ob die Gleichung erfüllt ist oder nicht. Die Gleichung wird nachfolgend beschrieben.
Erkennungsgleichung gemäß dem ersten Beispiel, das jedoch kein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist (grundsätzliche Erkennungsgleichung).
Bei der Beurteilungsverarbeitung wird eine Gleichung wie die folgende Gleichung (4), die ein Beispiel für eine statistische Verteilungsfunktion ist, wie sie in Grundwerken zur Statistik gefunden wird, als Dichtefunktion für die statistische Verteilung der Daten verwendet. Diese Gleichung gilt sowohl für die Untersuchung von Gegenständen mit Materialeffekt als auch für solche ohne, solange angenommen wird, daß die Daten nicht dieselbe Grundgesamtheit enthalten.
Bei diesem Beispiel wird zum Ermitteln der Bereichsbedingung derjenige Teil der obigen Gleichung (4), der den Exponenten der Gleichung betrifft, als "D" bezeichnet. Dieses D ist ein Zahlwert, der den Bereich festlegt, und er kann entweder auf Grundlage empirischer Daten oder durch die folgende Gleichung bestimmt werden, die den Korrelationskoeffizienten und einen Bereichskoeffizienten d verwendet, der später erläutert wird.
D = 2/(1 + ) d²
So ist unter Verwendung der obigen Erkennungsgleichung die folgende Gleichung (5) die grundlegende Erkennungsgleichung zum Festlegen eines Bereichs.
Der Bereichskoeffizient "d" in der obigen Gleichung (5) wird durch die in Fig. 1 dargestellte Bereichskoeffizient-Einstellvorrichtung 24 eingegeben, die bei diesem Ausführungsbeispiel die Eingabevorrichtung ist.
Der Wert d ist im wesentlichen der Zahlenkoeffizient in der Statistik. Z. B. gilt:
Dieser Koeffizient d kann von der Bedienperson abhängig vom Vertrauenswert geeignet gewählt werden. So ist, wenn der Korrelationskoeffizient berechnet wird und der Bereichskoeffizient d von der Bedienperson ausgewählt wird, der Wert von "D", der den Bereich festlegt, bestimmt.
Darüber hinaus kann unter Verwendung der folgenden Definition
Gleichung (5) in die folgenden Gleichungen (8) und (8)' umgeschrieben werden.
A(X - uX)² + B(X - uX)(Y - uY) + C(Y - uY)² = D ... (8)
A(X - uX)² + B(X - uX)(Y - uY) + C(Y - uY)² - D ≤ 0 ... (8) '
Gleichung (8) legt die Grenze für den Verteilungsbereich fest, und Gleichung (8) ' ist die Erkennungsgleichung, die beurteilt, ob die Daten im Bereich liegen oder nicht.
Wie früher erläutert, ist Gleichung (8), da sie einen elliptischen oder kreisförmigen Bereich abhängig vom Wert des Korrelationskoeffizienten festlegt, sowohl auf Erzeugnisse mit Materialeffekt als auch auf solche ohne anwendbar.
Gleichung (8)' ist in der MPU 15B in Form eines Programms vorhanden, und sie wird für jedes Paar Primärwerte Xp und Yp zur Endüberprüfung von Gegenständen berechnet.
Theoretisch kann die Bereichserkennungsgleichung von der Bedienperson dadurch festgelegt werden, daß diese geeignete Werte A, B und C sowie den Bereichskoeffizienten d abhängig von den Eigenschaften des Gegenstandes auswählt und eingibt. Da es jedoch nicht einfach ist, diese Werte auszuwählen, wurde bei diesem Ausführungsbeispiel eine Maßnahme vorgesehen, um die Auswahlaufgabe für die Bedienperson zu vereinfachen.
Speziell gilt, daß, anstatt eine Vorrichtung zum Eingeben der Werte A, B und C vorzusehen, die MPU 15B ein Programm enthält, durch das dann, wenn die Bedienperson den Schalter 18 zum Auswählen der Betriebsart zur Gleichungsberechnung verwendet, die im vorigen Probentest erhaltenen und abgespeicherten Daten aufgerufen werden, die statistischen Größen uX, uY, x, y, usw. automatisch berechnet werden und auch die Werte A, B und C automatisch berechnet werden.
Das Programm berechnet ferner mit diesen berechneten Ergebnissen den Wert D in Gleichung (8), wenn der Bereichskoeffizient d von der Bedienperson über die Vorrichtung 24 eingegeben wird. Dadurch sind alle Koeffizienten der Erkennungsgleichung (8)' festgelegt, um diese Gleichung zu spezifizieren. Auf diese Weise wird die automatische Einstellung für die Bereichserkennungsgleichung (8)' abgeschlossen.

Erkennungsgleichung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel

Anstatt die Erkennungsgleichung für das obige Ausführungsbeispiel zu verwenden, ist es auch möglich, die nachfolgend beschriebene Erkennungsgleichung zu verwenden. Das Ausführungsbeispiel unter Verwendung dieser Gleichung wird als erstes Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Erkennungsgleichung beschrieben.
Wenn die Untersuchungsgegenstände ein ungefähr konstantes Volumen oder eine ungefähr festliegende Größe aufweisen wie bei verpackten Gegenständen, können selbst dann, wenn die Gegenstände einen Materialeffekt aufweisen, da die Hauptachse der elliptischen Verteilung der Charakteristik kleiner wird und die Form sich derjenigen eines Kreises annähert, die folgenden Gleichungen (5a) und (8a) anstelle der Gleichungen (5) und (8) verwendet werden:
(X-uX)²/ x² + (Y-uY)²/ y² = 2d² = D' ... (5a)
Diese Gleichung (5a) ist anwendbar, wenn = 0 beim bereits beschriebenen ersten Beispiel gilt.
Hierbei kann unter Verwendung der folgenden Definitionen:
A' = 1/ x²
C' = 1/ y²
Gleichung (5a) dazu verwendet werden, die folgende Gleichung (8a) ' als Erkennungsgleichung zu bestimmen:
A' (X- uX)² + C' (Y - uY)² - D' ≤ 0 (8a)'.
Dieser Fall entspricht einem fehlenden Berücksichtigen der Korrelation, anders gesagt, einem Nichtverwenden des Korrelationskoeffizienten ( ). Darüber hinaus ist es, genau wie beim ersten Beispiel, auch möglich, unter Verwendung eines empirischen Wertes D' direkt einen Zahlenwert zuzuordnen.

Erkennungsgleichung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel

Ferner ist es auch möglich, die nachfolgend beschriebene Erkennungsgleichung zu verwenden, anstatt die vorstehend für das erste Beispiel und das erste Ausführungsbeispiel beschriebenen Erkennungsgleichungen zu verwenden. Das diese Erkennungsgleichung verwendende Beispiel wird als zweites Beispiel hinsichtlich der Erkennungsgleichung beschrieben, das jedoch, wie das erste Beispiel, kein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Anders gesagt, sind, genau wie beim ersten, vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dann, wenn die Untersuchungsgegenstände ungefähr konstantes Volumen oder ungefähr konstante Größe aufweisen wie verpackte Gegenstände dann, wenn die Meßdaten (Primärwerte) P1-P4 usw. für einen typischen Untersuchungsgegenstand in einem x-y-Koordinatensystem aufgetragen werden, diese in der Umgebung eines speziellen Orts auf dem Koordinatensystem versammelt, wie in Fig. 17 dargestellt.
Diese Daten können als innerhalb eines geschlossenen Bereichs vorgegebener Schwankungsbreite von ±d x(= ±Dx) und ±d y(= ±Dy) in positiver und negativer Richtung hinsichtlich der Mittelwert uX und uY entlang der x- bzw. y-Achse verteilt angesehen werden. Daraus sind die folgenden Gleichungen (5b und (5c) ableitbar.
uX - Dx ≤ X ≤ uX + Dx (5b)
uY - Dy ≤ Y ≤ uY + Dy (5c)
Die obigen Gleichungen (5b) und (5c) können umgewandelt werden, um die folgenden Gleichungen (8b)' und (8c)' zu erhalten.
X - uX - Dx ≤ 0 (8b)'
Y - uY - Dy ≤ 0 (8c)'
5 Die Gleichungen (8b)' und (8c)' sind Erkennungsgleichungen, und Gegenstände, die diesen beiden Gleichungen genügen, sind mängelfreie Erzeugnisse ohne Fremdstoffe. Andererseits werden Gegenstände, die weder einer noch keiner der beiden Gleichungen genügen genügen als mängelbehaftete Erzeugnisse mit Fremdstoffen angesehen. Eine Veranschaulichung des durch diese Gleichungen bestimmten Bereichs erscheint als ein von einem Rechteck umschlossener Bereich, wie in Fig. 17 dargestellt. Anders gesagt, fallen mängelfreie und mängelbehaftete Erzeugnisse jeweils in den Bereich bzw. liegen sie außerhalb desselben.
In Fig. 17 repräsentiert der Abstand zwischen dem Mittelpunkt Po des Bereichs und dem Ursprung O1 des Koordinatensystems die mittlere Größe des Materialeffekts des Erzeugnisses. So sind für Gegenstände ohne Materialeffekt diese Punkt Po und O1 dieselben.
Die Erkennungsgleichungen (8b)' und (8c)' sind auch in die Steuerungsvorrichtung 15 einprogrammiert. Der Korrelationskoeffizient ist bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ebenfalls nicht berücksichtigt. Die Werte Dx und Dy können ebenfalls empirische Werte sein.
Wie oben erläutert, bedient die Bedienperson die folgenden Vorrichtungen:
- die Vorrichtung 24 zum Spezifizieren des Bereichskoeffizienten d;
- die Zifferntasten der Tastatur 25 (Fig. 1) zum Spezifizieren der Codezahl für den Gegenstandstyp;
- die Befehlstaste Mi der Tastatur 25 zum Eingeben und Abspeichern der Codenummer für die verschiedenen Koeffizienten wie A-D beim ersten Beispiel, A', C' und D' beim ersten Ausführungsbeispiel oder Dx und Dy beim zweiten Beispiel sowie der statistischen Größen uX und uY der Erkennungsgleichung/en, die auch aus den aus den Probentestergebnissen erhaltenen Daten und dem von der Bedienperson eingegebenen Koeffizienten d erhalten wurden, in der MPU 15B; und
- die Befehlstaste Mo zum Wiederabrufen der Codenummer der Daten, wenn dieselbe Erkennungsgleichung bei einer anschließenden Gelegenheit zu verwenden ist.
Durch diese Vorgänge werden verschiedene Koeffizienten, statistische Größen usw., die zueinander in Beziehung stehen, für jeden von mehreren verschiedenen Erzeugnistypen bei der ersten Untersuchung abgespeichert, und dann, wenn ein Erzeugnis von einem dieser Typen wieder zu untersuchen ist, kann die einschlägige Information wieder aufgerufen und direkt verwendet werden.

BETRIEB

Das Folgende ist eine Erläuterung der Abläufe, wie sie mit der Erfassung von Fremdstoffen verbunden sind.

VORBEREITENDE VORGÄNGE

(1) Testbetrieb

Die Bedienperson stellt den Wählschalter 18 auf die Probentest-Betriebsart ein. Gleichzeitig wird die R/Φ-Anzeigeeinrichtung 20 so eingestellt, daß sie den Absolutwert r und den Phasenwinkel Θ eines Vektors r anzeigt, der vom Ursprung des Koordinatensystems (Fig. 14, 15) ausgeht. Die Werte r und Θ werden wie folgt aus gewichteten Werten Xw und Yw berechnet.
r= [Xw + Y²]
Θ = (180/π) tan&supmin;¹(Yw/Xw).
Auf diese Weise ist die Bedienperson dazu in der Lage, die Anzeigewerte während des chargenfreien Betriebs und des anschließenden Probentests dauernd zu überwachen.
Zunächst wird ein Test für chargenfreien Betrieb ausgeführt, um auf der Anzeigeeinrichtung 20 das Störsignalniveau für die Vorrichtung selbst herauszufinden.
Danach wählt die Bedienperson eine Anzahl von Proben eines zu untersuchenden Gegenstandstyps aus, für die ermittelt wurde, daß sie frei von Fremdstoffen sind. Sie gibt die durch die Spulen zu transportierenden Proben ein, liest die Absolutwerte auf der Anzeigeeinrichtung 20 ab und ermittelt, ob die Werte gegenüber denjenigen während des chargenfreien Betriebs erhöht sind oder nicht.
Wenn die Werte deutlich größer als das Störsignalniveau sind, wird beurteilt, daß ein Materialeffekt vorliegt, und der anschließende Probentest wird in der Betriebsart M ausgeführt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird entschieden, daß kein Materialeffekt vorliegt, und der Probentest wird in der Betriebsart N ausgeführt.

(2) Probentest

Die Bedienperson stellt den Wahlschalter 23 entweder auf die Betriebsart M oder N, betätigt die Ausführungstaste 21, wahlt eine große Anzahl von Proben ohne Fremdstoffe von diesem Gegenstandstyp und gibt die Proben so ein, daß sie durch die Spulen transportiert werden. Im Ergebnis werden die Daten für die Proben unabhängig von der gewählten Betriebsart in der MPU 15B abgespeichert.

(3) Bestimmung (Spezifizierung) der Erkennungsgleichung

Wenn die Bedienperson den Schalter 18 auf die Betriebsart für die Gleichungsberechnung einstellt und die Ausführungstaste 21 betätigt, werden die Werte uX, uY, x, y, usw. für die Proben, wie vorstehend beschrieben, mit den beim Probentest erhaltenen Daten berechnet.
Für das erste Beispiel werden dann die Gleichungen für die Werte A, B und C berechnet, um die Koeffizienten für die linke Seite der Gleichung (8) zu ermitteln.
Wenn die Bedienperson den geeigneten Bereichskoeffizienten d eingibt, wird der Wert D, der die Bereichsbedingungen festlegt, berechnet, und die Erkennungsgleichung (8)' wird spezifiziert. Dies schließt die Vorbereitungen für die Berechnung der Erkennungsgleichung für das erste Beispiel ab.
Auch für das erste Ausführungsbeispiel und das zweite Beispiel werden die Gleichungen (8a)' oder (8b)' sowie (8c)' auf entsprechende Weise bestimmt.
Die Werte D, D', Dx, Dy usw. können, wie erläutert, durch Berechnen herausgefunden werden, oder sie können, wenn empirische Werte bekannt sind, direkt eingegeben werden.

(4) Abspeichern von Koeffizienten und statistischen Größen

Wenn die Bedienperson die Gleichungsbestimmung abschließt, ist es möglich, anstatt direkt mit einem tatsächlichen Vorgang fortzufahren, die Koeffizienten und statistischen Größen für die Erkennungsgleichung abzuspeichern, wie sie jedem Gegenstandstyp eigen sind, und sie später jederzeit wieder aufzurufen, wie zuvor erläutert.
Speziell speichert die Bedienperson die Werte A, B, C, D, uX, uY usw. für eine einzelne Erkennungsgleichung dadurch ab, daß sie die Codenummer für den Gegenstandstyp über die Tastatur 25 eingibt und dann deren Speichertaste Mi betätigt und sie die Daten bei Bedarf dadurch aufruft, daß sie dieselbe Codenummer eingibt und dann die Tast Mo betätigt.
So kann beim tatsächlichen Betrieb durch Vorgeben einer Codenummer für verschiedene Daten, die zu einem speziellen Gegenstandstyp gehören, und durch Abspeichern derselben ein Teil der Vorbereitungsabläufe bei anschließenden Untersuchungsarbeiten vermieden werden.

TATSÄCHLICHER BETRIEB

Der tatsächliche Betrieb beginnt dann, wenn die vorbereitenden Abläufe abgeschlossen sind. Während des tatsächlichen Betriebs wird die R/Φ-Anzeigeeinrichtung 20 so eingestellt, daß sie den Absolutwert R und den Phasenwinkel Φ eines Abweichungsvektors R zeigt, der durch die nachstehenden Gleichungen (11) und (12) mit den Primärwerten Xp und Yp berechnet wird.
Wenn die Bedienperson den Schalter 18 auf die Betriebsart für tatsächlichen Betrieb umschaltet, gibt die Programmsteuerschaltung 17 das Programm zur Untersuchung von Gegenständen in die MPU 15B ein. In dieser Betriebsart erhält der Beurteilungsabschnitt der MPU 15B die Daten aus der Betriebsart M.
Die Bedienperson betätigt die Ausführungstaste 21 und führt durch den Wandler 10 Gegenstände hindurch, von denen Proben getestet wurden, für die jedoch unklar ist, ob die Gegenstände Fremdstoff enthalten oder nicht. Wenn der Wandler 10 für einen Gegenstand ein Signal XY ausgibt, wie es in Fig. 3a dargestellt ist, wird dieses durch die verschiedenen Vorrichtungen verarbeitet und in die MPU 15B eingegeben.
In der MPU 15B werden ein Paar Primärwerte Xp und Yp durch das Programm von Fig. 8 erhalten. Selbst während dieser Verarbeitung werden andere Gegenstände kontinuierlich erfaßt (Parallelverarbeitung).
Wie in Fig. 18 dargestellt, werden dann die folgenden Gleichungen für die Primärwerte berechnet, und die Ergebnisse werden auf der R/Φ-Anzeigeeinrichtung 20 dargestellt.
Wie früher angegeben, sind die Werte uX und uY die gemittelten Probenwerte, wie sie beim Probentest in der Betriebsart M oder N erhalten werden, und die Werte A-D oder A', C' und D' oder Dx und Dy in der Erkennungsgleichung bzw. den Erkennungsgleichungen (8)', (8a)' oder (8b)' und (8c)' wurden bei den vorbereitenden Abläufen vorbestimmt.
Die Gleichungen/en wird/werden dann mit den Werten Xp und Yp berechnet, die jeweils für die Werte X bzw. Y eingesetzt wurden. Wenn das Ergebnis der Gleichung genügt (d. h., daß die linke Seite 0 oder negativ ist), wird entschieden, daß die Daten im Bereich liegen. Wenn die Gleichung nicht erfüllt ist, wird entschieden daß die Daten außerhalb des Bereichs liegen.
Wenn die Daten außerhalb des Bereichs liegen, wird die Warneinrichtung 19 betätigt, um warnend darüber zu informieren, daß der Gegenstand die Untersuchung nicht bestanden hat, und eine (nicht dargestellte) Aussortiervorrichtung, die weiter unten entlang des Strangs liegt, wird dazu angewiesen, den Gegenstand zu entfernen.
Bei diesem Verfahren ändern sich dann, wenn ein Gegenstand Wasser, Salz oder dergleichen enthält und einen Materialeffekt aufweist, dann, wenn sich die Menge des enthaltenen Materials ändert, die elektromagnetischen Eigenschaften und die Bereichsbedingungen für einen Bezugsgegenstand (Standarderzeugnis) sind nicht erfüllt. Dies führt dazu, daß ein Signal erzeugt wird, das anzeigt, daß der Gegenstand mängelbehaftet ist. So ist dieses Verfahren zur Verwendung bei der Qualitätskontrolle wirkungsvoll.
Die R/Φ-Anzeigeeinrichtung 20 kann so ausgebildet sein, daß sie die Art des Materialeffekts des Gegenstandes anzeigt oder den Typ des Fremdstoffs (Metall, Eisen oder Nichteisenmetall usw.), der im Gegenstand erfaßt wurde, wie in Fig. 13 dargestellt.

VORTEILE DES DETEKTORS MIT BEURTEILUNGSABSCHNITT

(1) Da die beim Probentest erhaltenen Daten automatisch berechnet werden, um die Beurteilungsbedingungen zu bestimmen, ist die Bestimmung der Beurteilungsbedingungen beinahe vollständig automatisch. Darüber hinaus besteht, da die Daten nach ihrer Erfassung abgespeichert werden und sie für denselben Untersuchungsgegenstand wieder aufgerufen und erneut verwendet werden können, kein Bedarf, Daten für den Untersuchungsgegenstand zu diesem Zeitpunkt zu erfassen.
(2) Die Bedienperson muß nur derartige Dinge wie die Auswahl eines Vertrauensniveaus von 2 oder 3 berücksichtigen, um den Bereichskoeffizienten zu bestimmen, und es besteht kein Bedarf für Einstellungen, die geschickte Erfahrung erfordern wie Phaseneinstellungen für das Anregungssignal oder das Signalerfassung-Bezugssignal, wie sie bei Detektoren im Stand der Technik erforderlich sind.
(3) Es ist möglich, eine deutliche Verbesserung gegenüber bekannten Detektoren hinsichtlich der Genauigkeit der Erfassung von Fremdstoffen zu erzielen, die in Untersuchungsgegenständen mit Materialeffekt enthalten sind.
(4) Es ist möglich, mehr Typen von Untersuchungsgegenständen als bei bekannten Fremdstoffdetektoren dieses Typs zu erfassen, wodurch der Bereich der Untersuchungsanwendbarkeit erhöht wird. Anders gesagt, kann der erfindungsgemäße Detektor unabhängig davon, ob die Untersuchungsgegenstände getrennt oder verpackt, und auch unabhängig davon, ob sie einen Materialeffekt aufweisen oder nicht, gemäß einem vorgegebenen Ablauf eingestellt und verwendet werden, ohne daß ein Einfluß durch die Konfiguration oder die Eigenschaften der Untersuchungsgegenstände besteht.

Allgemeine Vorteile der Erfindung

Durch die Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ist es möglich, selbst dann eine genaue Ermittlung auszuführen, wenn ein Untersuchungsgegenstand einen Materialeffekt aufweist, und selbst dann, wenn der Untersuchungsgegenstand winzige Metallteilchen enthält, die sich in derselben Phasenrichtung wie der Materialeffekt äußern.
Darüber hinaus ist es, wenn vorab die Beziehung zwischen dem Metalltyp und der Phase bekannt ist, auch möglich, den Typ und die Größe (Menge) des Metalls zu bestimmen. Außerdem kann, da kein Erfordernis für genaue Trial-and-error-Einstellungen entweder der Phase oder der Empfindlichkeit besteht, wie dies bei bekannten Detektoren erforderlich war, dieser Detektor einfach durch jedermann bedient werden, ohne daß ausgedehnte Vorbereitungen erforderlich sind.
So wird eine Beschädigung von Verarbeitungsausrüstungen, die vom Vorhandensein von Fremdstoffen im Ausgangsmaterial usw. herrühren kann, verhindert, und ferner wird auch verhindert, daß Erzeugnisse usw. versandt werden, die Fremdstoffe enthalten.
Da die Meßsignale nicht nur Daten darüber enthalten, ob ein Fremdstoff vorhanden ist oder nicht, sondern da sie auch quantitative Daten enthalten, wird darüber hinaus die Erfassung von Fremdstoffen oder von Qualitätsunterschieden leicht erzielt. So ist es mit diesem Detektor auch möglich, Fälle zu erfassen, bei denen sich die Qualität des Erzeugnisses vom vorgegebenen Niveau unterscheiden.
Ferner kann der Detektor, da er einen einfachen Aufbau aufweist, mit geringeren Kosten hergestellt werden als bekannte Detektoren, wie sie hier beschrieben wurden, und die Wartung und die Einstellungen können einfach ausgeführt werden.
Selbst wenn Metall oder ein anderer Fremdstoff in einem Untersuchungsgegenstand mit Materialeffekt vorhanden ist und dieser Fremdstoff eine Phase erzeugt, die in derselben Richtung wie die Phase des Materialeffekts liegt, kann eine Erkennung mit größerer Empfindlichkeit ausgeführt werden, als sie unter Verwendung eines Detektors aus dem Stand der Technik möglich ist, da das zweidimensionale Paar digitaler Primärwertsignale für den Untersuchungsgegenstand berechnet wird und unter Verwendung einer Erkennungsgleichung identifiziert wird, die unter Berücksichtigung dieses Materialeffekts des Untersuchungsgegenstandes vorab bestimmt wurde.
Aus demselben Grund wie vorstehend angegeben, kann selbst dann, wenn von der Vorrichtung Störsignale erzeugt werden, die Erfassung von Metallen und anderen Fremdstoffen ausgeführt werden, ohne von diesen Störsignalen beeinflußt zu werden.
Da die Meßsignale durch zwei Koordinaten (d. h. in einer zweidimensionalen Ebene) ausgedrückt werden, können der Typ und die Größe des Metalls einfach erkannt werden, und selbst Fremdstoffe, die nur ein kleines Signal erzeugen, können erfaßt werden.

Claims

1. Detektor zum Erfassen von Fremdstoffen in einem Gegenstand, mit:

- einer Einrichtung (1 bis 10) zum Erstellen eines zweidimensionalen Paars analoger Signale, die für elektromagnetische Parameter eines Gegenstands repräsentativ sind;

- einer Einrichtung (11, 12) zum Umwandeln der analogen Signale in eine erste bzw. eine zweite Reihe digitaler Werte;

- einer Einrichtung (14, 15), die auf die zwei Reihen digitaler Werte reagiert, um jeweilige repräsentative Werte X und Y zu bestimmen; und

- einer Berechnungseinrichtung (15) zum Ausführen einer Berechnung auf Grundlage einer Erkennungsgleichung, um zu ermitteln, ob die Repräsentativwerte X und Y den dadurch wiedergegebenen Bedingungen für den Gegenstand genügen, gekennzeichnet durch die Gleichung

A' (X - uX)² + C'(Y - uY)² - D' ≤ 0

wobei die Koeffizienten A', C', D', uX und uY als auf den Gegenstand angepaßte Werte gewählt sind.

2. Detektor nach Anspruch 1, bei dem die Umwandlungseinrichtung (11, 12) dazu in der Lage ist, mehrere Sätze erster und zweiter digitaler Werte zu erstellen, wobei jeder Satz auf analoge Signale hin erzeugt wird, die für elektromagnetische Parameter einer jeweiligen Probe des Gegenstands repräsentativ sind; mit:

A' = 1/ x²

C' = 1/ y²

D' = 2d²;

und wobei

-- uX und uY die Mittelwerte der Repräsentativwerte X bzw. Y für die Proben sind; und

-- x und y die jeweiligen Standardabweichungswerte von X bzw. Y für die Proben sind;

- der Detektor ferner eine Einrichtung (15) zum Erhalten der Werte der Koeffizienten uX und uY zusammen mit A', C' und D' aus den Sätzen der ersten und zweiten digitalen Werte und eines Wertes d, der für den Gegenstand geeignet gewählt ist, aufweist.

3. Detektor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, der ferner folgendes aufweist:

- eine Einrichtung (15, 25), die das Abspeichern und Wiederabrufen eines ausgewählten Satzes von Bezugskoeffizienten für die Gleichung erlaubt, wobei jeder Satz einem jeweiligen Gegenstandstyp zugeordnet ist.

4. Detektor nach Anspruch 3, bei dem die die Abspeicherung erlaubende Einrichtung ferner das Abspeichern eines Codes erlaubt, der dem Gegenstandstyp zugeordnet ist, auf den sich die Koeffizienten beziehen, wodurch späteres Wiederaufrufen der Daten durch Eingabe der Codenummer möglich ist.

5. Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit:

- einer Einrichtung (50) zum Erzeugen eines Durchlaufsignals, während der Gegenstand durch einen vorgegebenen Bereich läuft, während die analogen Signal erzeugt werden; und

- einer Einrichtung (15), die dafür sorgt, daß die Repräsentativwerte X und Y jeweils aus der ersten und zweiten Reihe digitaler Werte bestimmt werden, während das Durchlaufsignal erzeugt wird.

6. Detektor nach Anspruch 5, bei dem die Erstelleinrichtung (1 bis 10) so ausgebildet ist, daß die analogen Signale jeweils Werte einnehmen, die sich in einer ersten Richtung von einem Eingangswert unterscheiden, wenn der Gegenstand in einen ersten Teil seines Wegs läuft, und die sich in einem zweiten, entgegengesetzten Richtung vom Anfangswert unterscheiden, wenn der Gegenstand in einem zweiten Teil seines Wegs läuft, und wobei der vorgegebene Bereich einem der Teile des Wegs des Gegenstands entspricht.

7. Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (15, 25) zum Abspeichern mehrerer Sätze von Bezugswerten, wobei sich jeder Satz auf einen jeweiligen Gegenstandstyp bezieht, wobei die Einrichtung (15, 25) das Abrufen jedes Satzes auf die Eingabe eines entsprechenden Codes hin erlaubt.

8. Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Erstellungseinrichtung (1 bis 10) folgendes aufweist:

- einen Oszillator (1) zum Erzeugen eines Schwingungsbasissignals;

- einen Phasenschieber (8), der mit dem Oszillator (1) verbunden ist und so ausgebildet ist, daß er ein phasenverschobenes Schwingungssignal erzeugt;

- einen elektromagnetischen Wandler (10) mit einer mit dem Oszillator (1) verbundenen Anregungsspule (3) und zwei wechselseitig miteinander verbundenen Erfassungsspulen (4, 5), die magnetisch mit der Anregungsspule gekoppelt sind und so ausgebildet sind, daß sie ein Differenzsignal erzeugen, wenn ein Gegenstand durch den Wandler (10) hindurchgeführt wird;

- einen ersten Detektor (7A), der mit den Erfassungsspulen (4, 5) und dem Oszillator (1) verbunden ist und so ausgebildet ist, daß er ein erstes analoges Meßsignal erzeugt, das diejenige Komponente des Differenzsignals repräsentiert, die in Phase mit dem Schwingungsbasissignal ist; und

- einen zweiten Detektor (7B), der mit den Erfassungsspulen (4, 5) und dem Phasenschieber (8) verbunden ist und so ausgebildet ist, daß er ein zweites analoges Meßsignal erzeugt, das diejenige Komponente des Differenzsignals repräsentiert, die in Phase mit dem phasenverschobenen Schwingungssignal ist.