FR2602876A1 - Procede et appareil pour la detection d'objets metalliques - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE ET APPAREIL POUR LA DETECTION D'OBJETS METALLIQUES. LEDIT APPAREIL QUI COMPREND UN CIRCUIT DE COMPENSATION RACCORDE ENTRE LE SYSTEME EMETTEUR ET LE SYSTEME RECEPTEUR AFIN DE COMPENSER L'INDUCTANCE MUTUELLE ENTRE L'EMETTEUR ET LE RECEPTEUR, AINSI QUE DES ELEMENTS POUR DETECTER ET TRAITER LES SIGNAUX ENGENDRES PAR LES OBJETS METALLIQUES, SE CARACTERISE EN CE QUE LE CIRCUIT DE COMPENSATION FONCTIONNE DE SORTE QUE LE SIGNAL ENGENDRE PAR LES OBJETS METALLIQUES EST MESURABLE PENDANT AU MOINS DEUX SEQUENCES DE MESURE 21, 22 SITUEES A L'INTERIEUR DES LIMITES DE LA POINTE DE COUPURE DU COURANT D'EMETTEUR, ET PENDANT AU MOINS UNE SEQUENCE DE MESURE 23 SITUEE A L'EXTERIEUR DES LIMITES DE LA POINTE DE COUPURE DU COURANT D'EMETTEUR.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour la
détection d'objets métalliques, de sorte que l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur peut être compensée pour la rendre sensiblement nulle et qu'en même temps la sensibilité aux perturbations mécaniques, telles que le bruit inhérent de l'appareil, peut
être réduite.
Lorsqu'on construit un détecteur de métal fonctionnant par impulsion, il est habituel d'employer une dite 10 fenêtre de mesure qui est définie par un retard et un intervalle de mesure. Ainsi, on utilise la fenêtre de mesure pour mesurer les courants induits ou courants de Foucault engendrés par la coupure du courant d'émetteur. Il est caractéristique de beaucoup de matières qu'une mesure avec 15 un retard aussi court que possible procure le signal le plus fort. Toutefois, dans beaucoup de cas, l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur provoque une pointe dite de coupure qui est sensiblement plus élevée que le signal effectif. Par suite, du fait de la grande 20 pointe de coupure, le retard de mesure ne peut pas être
prévu très court.
On peut compenser l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur,qui provoque la pointe de coupure, par exemple au moyen du dispositif illustré par la figure 1. Dans ce dispositif, entre l'émetteur 1 et le récepteur 2, on place un circuit de compensation 3 qui comprend, en plus des enroulements d'inductance 4, les résistances R1 et R2. Afin de pouvoir annuler l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur de la figure 1, 30 il faut choisir les résistances R1 et R2 du circuit de compensation de façon à vérifier la condition ci-après: R1 M _Mk = 0 (1)
LV R+R
1 i 2
dans laquelle MLV est l'inductance mutuelle entre l'émet-
teur et le récepteur et Mk est l'inductance mutuelle du
circuit de compensation. Les réactances des bobines d'induction 4 sont faibles par rapport à la résistance R1+R2.
Bien qu'on puisse compenser et annuler l'induc5 tance mutuelle entre le transmetteur et le récepteur au moyen du dispositif illustré sur la figure 1, il serait nécessaire, dans une application pratique, d'accorder chaque détecteur de métal sur place en fonction des fluctuations de l'inductance mutuelle. Dans ce cas, on pourrait 10 définir les résistances R1 et R2 du circuit de compensation seulement sur le lieu d'utilisation. Un autre inconvénient du dispositif représenté sur la figure 1 serait le fait que des changements irréversibles de la forme ou de la position des enroulements pourraient empêcher le fonc15 tionnement de l'appareil et nécessiter ainsi une nouvelle compensation. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus de l'Art antérieur et de procurer un procédé et un appareil à impulsion nouveaux, perfectionnés 20 et plus sûrs,pour détecter des objets métalliques de sorte que, par élimination des inconvénients provoqués par la technique d'impulsion et les interférences externes, on peut améliorer le rapport signal/interférence de l'appareil, ce
qui améliore également l'identification des matériaux.
Le procédé et l'appareil suivant l'invention sont caractérisés en ce que le circuit de compensation fonctionne de sorte que le signal engendré par les objets métalliques est mesurable pendant au moins deux séquences de mesure situées à l'intérieur des limites de la pointe de coupure du 30 courant d'émetteur et pendant au moins une séquence de mesure située en dehors des limites de la pointe de coupure
du courant d'émetteur.
Conformément à l'invention, on évite avantageusement la nécessité d'un accord suivant l'Art antérieur, en 35 ce que la compensation de l'inductance mutuelle entre l'é-
metteur et le récepteur est effectuée d'une manière automatique sensiblement continue, au moyen d'une commande par microprocesseur. Ainsi, on peut également placer la fenêtre de mesure, c'est-à-dire la séquence de mesure désirée, dans la plage de coupure du courant d'émetteur, c'estàdire à l'intérieur des limites de la pointe de coupure du courant d'émetteur. Comme les signaux effectifs fournis par divers matériaux commencent à se former sensiblement immédiatement pendant la variation du courant d'émetteur, il est possible d'effectuer les mesures, dans la compensation continue de l'inductance mutuelle, même lorsque les signaux effectifs provenant des divers matériaux sont à leur valeur maximale. Les seuils d'alarme réglés dans les éléments de détection et de traitement de signal du détecteur de métal 15 peuvent être définis, dans la plage des signaux effectifs, en fonction d'un composant reconnaissable désiré. Toutefois, comme une perturbation mécanique éventuelle, telle qu'un bruit et une vibration, peut affecter les signaux mesurés dans la plage de coupure du courant d'émetteur, il est avan20 tageux de placer la fenêtre de mesure de sorte qu'elle reste en dehors de la zone effective de la plage de coupure du courant d'émetteur, c'est-à-dire en dehors de la zone effective de la pointe de coupure. Le seuil d'alarme critique pour cette fenêtre de mesure placée en dehors de la pointe 25 de coupure doit toutefois être choisi de sorte qu'il est plus faible qu'à l'intérieur des limites de la pointe de coupure, puisque le niveau de signal des signaux effectifs diminue sensiblement pour un long retard de mesure. La grandeur et la position des fenêtres de mesure, c'est-à30 dire les séquences de mesure, peuvent avantageusement être choisies indépendamment l'une de l'autre, toutes deux avec
un court et un long retard de mesure.
On utilise avantageusement l'appareil suivant l'invention pour détecter des objets métalliques de sorte 35 que si le seuil d'alarme critique, servant de paramètre d'identification dans la fenêtre de mesure située en dehors de la plage de coupure du courant d'émetteur, est dépassé, il est nécessaire que le seuil d'alarme critique soit également dépassé dans la fenêtre de mesure située à l'inté5 rieur de la plage de coupure du courant d'émetteur avant que l'appareil émette un signal d'alarme correct. Le degré de dépassement du seuil d'alarme requis pour un signal d'alarme pendant les séquences de mesure situées à l'intérieur de la plage de la pointe de coupure peut être avantageuse10 ment défini de sorte que tout dépassement du seuil d'alarme est suffisant pour déclencher une alarme, ou bien de sorte que, à l'intérieur de la plage de la pointe de coupure, le seuil d'alarme doit être dépassé à un degré qui est comparable au degré de dépassement se produisant à l'extérieur 15 de la plage de la pointe de coupure. Ainsi, conformément à l'invention, on peut sensiblement éviter toute fausse alarme ou signalisation provoquée par une interférence extérieure.En ce qui concerne une telle interférence, les seuils d'alarme utilisés, qui sont différents à l'intérieur 20 et à l'extérieur de la plage de coupure du courant d'émetteur, assurent que, même si le seuil d'alarme à. l'extérieur de la plage de coupure est dépassé, il est nécessaire que le seuil d'alarme soit également dépassé à l'intérieur de
la plage de coupure, par exemple au même degré,indépendam25 ment d'un niveau d'alarme sensiblement plus haut.
L'utilisation du procédé suivant l'invention permet également d'identifier pour classification le matériau engendrant le signal d'alarme. Puisque, par exemple, les signaux effectifs engendrés par des matériaux magnéti30 ques et non magnétiques ont une forme sensiblement différente à l'intérieur des limites de la pointe de coupure, la nature du matériau qui a engendré le signal peut être déduite de la relation des signaux si on utilise au moins
deux séquences de mesure dans la plage de la pointe de 35 coupure.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront
de la description qui va suivre.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du complé5 ment de description ci-après, qui se réfère aux dessins
annexés dans lesquels: la figure 1 illustre un dispositif suivant l'Art antérieur, prévu pour compenser l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur, la figure 2 illustre un mode préféré de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, pour compenser l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur, la figure 3 illustre une position avantageuse des fenêtres de mesure sur l'axe des temps, suivant l'invention, ainsi que des seuils d'alarme respectifs avantageux pour diverses fenêtres de mesure pendant la variation du courant d'émetteur dans le système de coordonnées hauteur/temps du signal, et la figure 4 illustre une autre position des fenêtres de mesure sur l'axe des temps, suivant l'invention, ainsi que des seuils d'alarme respectifs avantageux pour diverses fenêtres de mesure pendant la variation du courant
d'émetteur dans le système de coordonnées hauteur/temps du 25 signal.
Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont
donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une li30 mitation.
La figure 1 a déjà été expliquée à propos de la
description de l'Art antérieur.
Dans le dispositif de la figure 2, conformément àl'invention, entre le système émetteur 13 et le système 35 récepteur 14 est placé un convertisseur de multiplication numérique-à-analogique 16 commandé par un microprocesseur 15 de manière à compenser continuellement et automatiquement l'inductance mutuelle MLV entre l'émetteur 11 et le récepteur 12. Le convertisseur 16 est raccordé électrique5 ment aux systèmes d'émetteur et de récepteur 13,14 par l'intermédiaire d'un transformateur 17 et d'un amplificateur d'addition 18. Afin d'effectuer la compensation d'une manière avantageuse, on utilise un égaliseur 19 pour corriger les réponses de fréquence des signaux connectés à
l'amplificateur d'addition 18 par l'intermédiaire des inductances mutuelles MLV et Mk,de sorte que lesdites réponses de fréquence sont sensiblement égales.
Sur la figure 3, les signaux effectifs schématiques 31,32 et 33 pour divers matériaux contenant un métal 15 sont illustrés dans les coordonnées de hauteur de signal/ temps, de sorte que l'instant t=0 correspond au début de la coupure du courant d'émetteur. Pendant la coupure du courant d'émetteur, la pointe de coupure résultant de la coupure commence à se former; cette pointe est représentée 20 par la ligne en pointillé 34. Comme la pointe de coupure 34 est sensiblement plus haute que les pointes des signaux effectifs, la crête finale de la pointe de coupure 34 est
laissée en dehors de la figure 3, pour la clarté du dessin.
Conformément à l'invention,à l'intérieur des limites ou de la plage de la pointe de coupure 3.4, c'est-à-dire de la plage de coupure du courant d'émetteur, qui est représentée par l'intervalle du point t=0 au point A sur l'axe des temps de la figure 3, on place les séquences de mesure 21 et 22. En outre, on place la séquence de mesure 23 sensible30 ment en dehors de la plage de la pointe de coupure 34. Lorsqu'on utilise le procédé de l'invention,d'une manière avantageuse, le seuil d'alarme fixé pour la fenêtre de mesure ou séquence de mesure 23, intervenant avec un long retard de mesure après la coupure du courant d'émetteur et située en dehors de la plage de coupure, est sensiblement inférieur au seuil d'alarme fixé pour les séquences de mesure 21 et 22 intervenant avec un court retard de mesure et situées
dans la plage de coupure du courant d'émetteur, comme illustré par les lignes horizontales 35,36 et 37 sur la fi5 gure 3.
Lorsqu'on mesure, conformément à l'invention, les signaux engendrés par un objet en examen, au moyen d'un appareil qui utilise une technique par impulsion, il est avantageux d'employer au moins deux séquences de mesure, 10 21 et 22, situées à l'intérieur de la plage de coupure, et une séquence de mesure 23 située à l'extérieur de la plage de coupure. Les résultats de mesure obtenus sont avantageusement enregistrés par exemple dans un microprocesseur 15 qui effectue la comparaison avec les seuils d'alarme pré15 déterminés 35,36 et 37. Si le seuil d'alarme sensiblement de faible valeur,en ce qui concerne sa valeur absolue, établi pendant la séquence de mesure 23 à long retard de mesure, est dépassé, on compare les résultats de mesure des séquences 21 et 22 à court retard de mesure avec les seuils 20 d'alarme sensiblement de forte valeur en ce qui concerne leur valeur absolue. Si le seuil d'alarme est dépassé à la fois pendant la séquence de mesure 23 à long retard de mesure et pendant au moins une des séquences 21 et 22 à court retard de mesure, l'appareil émet un signal d'a25 larme. En outre, à l'aide des séquences de mesure 21 et 22 situées dans la plage de coupure du courant d'émetteur, on peut également obtenir une information sur le matériau
détecté, lorsqu'on compare les résultats de mesure reçus aux caractéristiques des signaux effectifs engendrés par 30 différents matériaux.
La figure 4 illustre une autre application de la position des séquences de mesure des signaux effectifs,engendrés par divers matériaux,dans la plage de la pointe de coupure 34 de la figure 3. Dans l'application de la figure 35 4, l'une des séquences de mesure situées à l'intérieur de la plage de la pointe de coupure 34, c'est-à-dire la séquence 22a, est allongée de sorte qu'elle chevauche partiellement la séquence 21. En même temps, ce changement de la séquence de mesure peut entraîner une nécessité de chan5 gement du seuil d'alarme et le nouveau seuil d'alarme est
indiqué sur la figure 4 par le repère 36a.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon 10 plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les
variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention.
Claims (9)
1. Procédé pour améliorer le rapport signal/interférence et l'identification des matériaux dans un appareil de détection de métal utilisant des techniques par impulsion pour détecter des objets métalliques, ledit appareil compre5 nant un circuit de compensation raccordé entre le système émetteur et le système récepteur afin de compenser l'inductance mutuelle entre l'émetteur et le récepteur, ainsi que des éléments pour détecter et traiter les signaux engendrés par les objets métalliques, caractérisé en ce que le 10 circuit de compensation fonctionne de sorte que le signal engendré par les objets métalliques est mesurable pendant au moins deux séquences de mesure (21,22) situées 'à l'intérieur des limites de la pointe de coupure du courant d'émetteur, et pendant au moins une séquence de mesure (23) située 15 à l'extérieur des limites de la pointe de coupure du courant d'émetteur.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que le circuit de compensation est commandé par un microprocesseur (15).
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit de compensation est prévu pour
fonctionner d'une manière sensiblement continue.
4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que, pendant les séquences de mesure (21, 25 22) situées à l'intérieur des limites de la pointe de coupure, le niveau de signal est sensiblement plus haut que pendant la séquence de mesure (23) située à l'extérieur des
limites de la pointe de coupure.
5. -Procédé suivant l'une quelconque des revendica30 tions précédentes, caractérisé en ce que, afin de détecter des objets métalliques, le signal engendré par des objets métalliques est reconnaissable à la fois pendant la séquence de mesure (23) située en dehors des limites de la pointe de coupure du courant d'émetteur et pendant au moins une des
séquences de mesure (21,22) situées à l'intérieur des limites de la pointe de coupure du courant d'émetteur.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, pour détecter des objets métalliques, le si5 gnal engendré par un objet métallique doit dépasser le seuil d'alarme prédéterminé,utilisé comme paramètre d'identification,à la fois pendant la séquence de mesure (23) située en dehors des limites de la pointe de coupure et pendant au moins une des séquences de mesure (21,22) situées 10 à l'intérieur des limites de la pointe de coupure,dans laquelle le seuil d'alarme a une grandeur qui est dans un rapport comparable au signal mesuré pendant la séquence
(23) située à l'extérieur des limites de la pointe de coupure.
7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, pour détecter des objets métalliques, le signal engendré par lesdits objets métalliques doit dépasser le seuil d'alarme prédéterminé servant de paramètre d'identification, à la fois pendant la séquence de mesure (23) si20 tuée à l'extérieur des limites de la pointe de coupure et pendant au moins une des séquences de mesure (21,22) situées
à l'intérieur des limites de la pointe de coupure, le seuil d'alarme dans ladite séquence étant directement comparable au signal mesuré pendant la séquence (23) située à l'exté25 rieur des limites de la pointe de coupure.
8. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de
compensation comprend un convertisseur numérique-à-analogique (16) et un égaliseur (19) qui sont installés entre le 30 système émetteur (13) et le système récepteur (14).
9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le convertisseur (16) est connecté à un microprocesseur (15).
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