一种传感器、用于分析传感器的测量信号的方法以及检测物体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测定位领域，尤其涉及一种传感器、用于分析该传感器的测量信号的方法以及通过该传感器进行检测物体的方法。
【背景技术】
[0002]金属探测器主要用于对金属类物体进行定位，现有的探测器分成很多类别，也通过多种原理进行操作。比如，其主要组成部件为传感器，传感器通过线圈来构成的，使用发射线圈来发射连续的交变场，该交变场由接收线圈接收，相对于发射线圈，此接收线圈布置成使得在没有由待测物体产生影响的情况下，在接收线圈上产生感应电压相互抵消，使得感应电压输出接近为0，有待测物体产生影响的情况下，待测物体就会改变原来的交变场，更准确来说，待测物体会产生另一个交变的场，这种交变场会传递到接收线圈，并在接收线圈上产生感应电压，通过放大并相应进行分析。
[0003]图1为现有技术中的传感器结构示意图，其几何结构为:由两组反向的第一接收线环I和第二接收线环2组成的接收线圈系统，第一接收线环I和第二接收线环2在共同的平面3中彼此同轴地布置，发射机线圈4位于该共同的接收机平面3之上一定距离z处，该发射机线圈同样与第一接收线环I和第二接收线环2同轴地布置。第一接收线环I的绕组在此例如设置为顺时针方向缠绕，则第二接收线环2的绕组需采用逆时针方向缠绕，使得在这些绕组中所感生的电压具有相反的符号，且在适当确定尺寸后在不存在外部目标物的情况下能达到彼此补偿而不输出感应电压。通过此类传感器定位物体存在如下的缺陷:
(I)由于发射线圈产生一个很大的交变场，而被测物通过感应产生的反向场是极其微小的，所以当探测极其微弱的被测物产生的交变场时，接收线圈一定要忽略巨大的发射线圈产生的交变场，使得接收线圈和发射线圈不存在感应耦合，现有技术中线圈布局方式中，必需使第一接收线环I和第二接收线环2相反的绕向，这样也务必抵消由目标物产生的交变场，降低探测的灵敏度，目标物在某个特定的位置，接收线圈中感应第二磁场的感应电压处于完全抵消状态，这样就会形成测量的盲区，探测不到目标物，而实际上目标物是存在的，也就是说，存在测量盲点或者灵敏度最极低区域；(2)由于第一线圈第二线圈同轴不同半径，改变磁通量主要是通过改变面积来实现的，为了到达较大范围的补偿，2个线圈的半径差不能太小，只能通过增大电路板的尺寸来实现，这样必然占用电路板空间。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术中的不足，提供一种金属传感器，接收线圈之间布置具有相同的绕向，对于目标金属物产生的第二磁场，并在接收线圈上产生感应电压相互叠加，能提高对目标物的灵敏度，而且不会形成测量的盲区，大大提高了测量的精度。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0006]一种金属传感器，具有彼此感应耦合的至少一个发射线圈和至少一个接收线圈系统，所述接收线圈系统包括位于同一平面的至少一个第一接收线圈和至少一个第二接收线圈，所述发射线圈在所述平面上形成投影，所述第一接收线圈在所述平面上形成的区域包含所述的投影，所述第二接收线圈在所述平面上形成的区域布置在所述投影的周围，所述第一接收线圈和第二接收线圈电连接。
[0007]优选的，所述第一接收线圈在所述平面上形成的区域全部包含所述的投影。
[0008]优选的，所述第一接收线圈在所述平面上形成的区域部分包含所述的投影。
[0009]优选的，所述第二接收线圈在所述平面上形成的区域为一个，所述的区域呈开口环绕在所述投影的周围。
[0010]优选的，所述第二接收线圈在所述平面上形成的区域为至少两个，所述的区域依次分布在所述投影的周围。
[0011]进一步的，所述第一接收线圈和/或第二接收线圈和/或第一与第二接收线圈的连接线上分别设有I个输出级。
[0012]进一步的，所述第一接收线圈设有至少2个输出级，所述第二接收线圈设有至少2个输出级。
[0013]进一步的，包括开关装置，所述第一接收线圈、第二接收线圈上的输出级分别与开关装置相连。
[0014]进一步的，所述开关装置为Mos管或三级管。
[0015]进一步的，包括分析电路，所述接收线圈系统的输出级通过开关装置与所述分析电路相连。
[0016]进一步的，包括分析电路，所述接收线圈系统的输出级与所述分析电路相连。
[0017]进一步的，所述分析电路包括运算放大器和处理器。
[0018]进一步的，所述发射线圈嵌入式安装在印制电路板上。
[0019]进一步的，印制电路上设有至少两个供所述发射线圈固定安装的定位孔。
[0020]一种用于分析上述传感器的测量信号的方法，通过数字地生成频率Fl的激励信号，以及对所述传感器的分析电路的测量放大器的输出信号进行相位同步的模数转换并输出转换信号，对是否有目标的数据进行分析，在无目标物体时，对所述转换信号进行频谱分析，得到频率为Fl的矢量信号A，在有目标物体时对所述转换信号进行频谱分析，得到频率为Fl的矢量信号B，将矢量信号A、B相减，得到新的矢量信号C。
[0021]进一步的，当所述矢量信号C的幅值大于设定阈值时，对所述矢量信号C的相位进行分析，当所述矢量C的相位在第一相位区间内时输出判断信号显示介质中存在金属物体，所述第一相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的金属时矢量信号C的相位值。
[0022]进一步的，当所述矢量信号C的幅值大于设定阈值时，对所述矢量信号C的相位进行分析，当所述矢量C的相位在第二相位区间内时输出判断信号显示介质中存在磁性金属物体，所述第二相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的磁性金属时矢量信号C的相位值；当所述矢量信号C的相位在第三相位区间内时输出判断信号显示介质中物体为非磁性金属，所述第三相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的非磁性金属时矢量信号C的相位值。
[0023]进一步的，分析矢量信号C的幅值变化，记录矢量信号C的幅值变化中的第一波峰值和第二波峰值所在平面位置一和二，将平面位置一、二的中点位置信息作为介质中物体的最接近位置信息输出。
[0024]一种通过上述的传感器检测被包围在介质中物体的方法，通过分析测量信号来获得被包围物体的属性和位置信息，所述测量信号为所述传感器检测状态时接收线圈端产生的信号与预设信号相减后得到的矢量信号，所述预设信号为未存在物体情况下传感器接收线圈端产生的信号。
[0025]进一步的，当所述矢量信号C的幅值大于设定阈值时，对所述矢量信号C的相位进行分析，当所述矢量C的相位在第一相位区间内时输出判断信号显示介质中存在金属物体，所述第一相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的金属时矢量信号C的相位值。
[0026]进一步的，当所述矢量信号C的幅值大于设定阈值时，对所述矢量信号C的相位进行分析，当所述矢量C的相位在第二相位区间内时输出判断信号显示介质中存在磁性金属物体，所述第二相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的磁性金属时矢量信号C的相位值；当所述矢量信号C的相位在第三相位区间内时输出判断信号显示介质中物体为非磁性金属，所述第三相位区间的两端值分别为待检测物体为磁导率最大和磁导率最小的非磁性金属时矢量信号C的相位值。
[0027]进一步的，分析矢量信号C的幅值变化，记录矢量信号C的幅值变化中的第一波峰值和第二波峰值所在平面位置一和二，将平面位置一、二的中点位置信息作为介质中物体的最接近位置信息输出。
[0028]一种测量设备，包括上述所述的传感器。
[0029]进一步的，所述测量设备是手持式定位设备。
[0030]本发明取得如下的有益效果:
[0031]对于目标物产生的第二磁场，由于线圈的同向绕向，使得其产生的感应电动势相互叠加，进而增强接收线圈对目标物的磁场感应的灵敏度，且不会形成测量的盲区，大大提高了测量的准确性；同时第一接收线圈和第二接收线圈布置在电路板上，针对外置绕线接收线圈，具有位置的精度非常高，目前可以做到0.1mm以上，大大提高了产品的一致性，也可以更好的抵消第一磁场产生的感应电压，布置在电路板上可以降低成本。
[0032]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0033]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0034]图1为现有技术金属传感器的结构示意图；