专利名称：用于金属探测系统的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属探测器领域，其可以应用于军事、工业和民用。在一种形式中，本发明涉及一种用于金属探测系统的方法及装置，其中第一部件与第二部件同步。为方便起见，下面将就本发明在消除紧密接近地工作的两个或多个金属探测器之间的干扰方面的用途对本发明进行描述，然而应当认识到，本发明不只限于该用途。
背景技术：
贯穿整个说明书，以单数形式出现的词语“发明人”可被认作提及本发明的一个(单数)发明人或一个以上(多个)发明人。应认识到，本说明书中对文档、设备、行为或知识的任何讨论均被包括用于解释本发明的上下文。另外，贯穿本说明书的讨论源于发明人的实现和/或发明人对某些现有技术或相关领域的问题的认识。此外，任何对材料(例如说明书中的文档、设备、行为或知识)的讨论被包括用于按照发明人的知识和经验来解释本发明的上下文，因此任何这样的讨论不应被视为承认:在本文的公开文本和权利要求的优先权日或优先权日之前，任何该材料构成现有技术基础的一部分或者澳大利亚或任何其它地方的相关领域中的公知常识。最简单形式的金属探测器可包括生成交流电流的振荡电源，所述交流电流经过线圈，线圈转而放射交流磁场，所述交流磁场被用于探询交流磁场所放射入的空间物理区域。如果导电金属件靠近该线圈，则通过交流磁场在该金属中感应出涡流，该涡流产生其自己的交流磁场。金属探测器的该线圈或者某些形式下的第二线圈然后可以通过作为磁强计的方式来测量从金属目标放射出的该磁场。因此可以检测到因金属目标引起的所记录的磁场的变化。金属探测器的近代发展始于20世纪20年代，期间加利福尼亚的FederalTelegraph公司的雇员Gerhard Fisher研制了一种无线电测向系统,其被用于精确导航。该系统运行非常良好，但是Fisher注意到在具有含矿岩的地形区域中存在异常。他推论，如果金属会导致无线电射束变形，则应当能够设计一种能够利用适于在无线电下发生共振的探察线圈来检测金属的机器。在1925年，他申请了并且被授权了被认为是有关金属探测器的第一项专利1O然而，在第二次世界大战的早期，隶属于派驻St Andrews, Fife,Scotland的单位的波兰官员Lieutenant Jozef Stanislaw Kosacki将该项设计进一步完善为一种实用的探测器，其通常被称作Polish布雷探测器2。这些早期的军用金属探测器笨重，在真空管上运行，且需要单独的电池组。根据金属探测器的早期发展(最引人注目的是Polish布雷探测器)，第一种工业金属探测器在20世纪60年代研制出，并且这些探测器被广泛用于采矿和其它工业应用。典型的用途包括排雷(检测地雷)、武器(诸如小刀和枪支)检测(尤其是在机场安检中)、地球物理勘探、考古和业余寻宝。在某些工业应用中，金属探测器还被用于检测食物中的异物，在另一实例中在建筑行业中被用于检测混凝土中的钢加强条以及墙壁和地面中的管道和线路。此后还对金属探测器进行开发以通过利用材料(例如金或铁)的特有电性能(其将它们与它们所在的材料区别开)以及利用电信号特性(例如通过同步电源干扰抑制(synchronous mains rejection)等),来提供更高灵敏度、更低噪声和更大的穿透深度。在以Candy名义的第5506506号美国专利和以Rockey名义的第2010101019号澳大利亚发明专利中描述了这样的开发的实例。然而，这些现有技术参考文献或者发明人知晓的其它任何现有技术或相关领域公开文献均未解决有关金属探测器的以下问题。金属探测器不能紧邻另一金属探测器工作，因为各个单元所生成的电磁场将不可避免地产生对位于所生成的电磁场范围内的其它金属探测器的接收器电路所接收的信号的干扰效果。作为说明，金属探测器不能紧邻其它金属探测器工作，因为对于各探测器而言，各金属探测器的发射和接收定时电路(timing circuit)在给定的定时循环路中的相对不同的位置处工作。例如，图3示出了三个单独的金属探测器301、302和303，每个探测器具有它们自己的由各自探测器内的电路控制的线圈操作。换言之，各个金属探测器301、302和303的发射/接收定时并不对准。从探测器301、302和303中取任意两个探测器，并且将这两个示例性探测器标为A和B,参见图1,在所示时序(timing sequence)中，在时间t处，金属探测器A已经完成发射，并且已经开始在它的定时周期Tl内进行接收。然而，在时间为t时，金属探测器B仍在它自身特定的定时周期内进行发射。假定在金属探测器A进入接收时段时，金属探测器B仍在进行发射，则金属探测器B发射的信号将引起对金属探测器A接收的信号的干扰。图3中示出了探测器各自的周期内发射和接收定时的这一破坏性重叠，其中来自各探测器的探询线圈的发射信号304或多或少地同时被在其附近工作的其它探测器所接收到。发明人所认识的有关金属探测器的另一个问题是，金属探测器所提供的探测深度被产生探询磁场的探察线圈或初级线圈的尺寸限制。大的探察线圈比较小的探察线圈探测得更深，因此，为金属探测器提供更大的深度或穿透这一问题的最直接的解决方案是采用更大的探察线圈。然而，大的探察线圈在使用时具有它自身的缺陷:例如在便携领域使用具有大的探测线圈的金属探测器时，鉴于它们的尺寸，它们难以在长草中或者类似树这样的物体之间使用。还存在的缺陷是:固定式(非便携式)金属探测器(例如用于工业用途的那些)将需要占据更大的空间，因为所需要的尺寸增大以容纳更大线圈。
发明内容
本文所述实施例的目标在于克服或缓解现有或相关技术的系统的上述缺陷中的至少一个，或者至少提供对现有或相关技术的系统的有用的替换方案。在本文所述实施例的第一方面中，提供了一种操作包括至少一个金属探测器和通信接口的金属探测系统的方法，该方法包括以下步骤:使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步。通信接口可以包括如通讯领域已知的电磁信号接口。相应地，通信接口可以是卫星、无线电、红外线、光学、电线或电缆通信接口中的任何一种或其组合。同步的步骤可以转而包括以下步骤:生成同步脉冲信号；经由通信接口发射同步脉冲信号；在第一金属探测器系统部件处接收同步脉冲信号；根据同步脉冲信号重设第一金属探测器系统部件的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。根据第一优选实施例，生成和发射同步脉冲信号的步骤通过相对于第一和第二金属探测器系统部件的远程通信设备发起，其中该远程通信设备可以包括GPS卫星。同步脉冲信号相应地可以包括被配置为与世界时间同步的合成(resultant) PPS信号，并且通过第一和第二金属探测器系统部件中的一个或组合中的GPS接收机生成该同步脉冲信号。此夕卜，在替换实施例中，提供了引入操纵信号(steering signal)的步骤，所述操纵信号适于将第一和第二金属探测器系统部件中的一个或组合的定时振荡器锁定在精确的频率上。优选地，在利用远程设备发起同步脉冲信号的生成和发射的情况下，接收同步脉冲信号的步骤由用作从设备的第一和第二金属探测器系统部件中的一个或多个来执行。在另一实施例中，优选的是生成和发射同步脉冲信号的步骤由用作主设备的第二金属探测器系统部件来执行。在这种形式中，接收同步脉冲信号的步骤可以由用作从设备的第一金属探测器系统部件来执行。优选地，通信接口包括以下部件中的一个或组合:卫星通信接口 ；无线电接口 ；无线红外线链路；电线或电缆链路；光纤链路。第一金属探测器系统部件可以包括第一金属探测器发射/接收定时电路，第二金属探测器系统部件可以包括第二金属探测器发射/接收定时电路。可替代地，在另一实施例中，第一金属探测器系统部件包括地面环路线圈。在本文所述实施例的另一方面中，提供了一种操作紧邻第二金属探测器的第一金属探测器的方法，其包括以下步骤:使第一金属探测器的发射/接收定时电路与第二金属探测器的发射/接收定时电路同步。在该实施例中，同步步骤包括:生成同步脉冲信号；经由通信接口发射同步脉冲信号；在第一金属探测器处接收同步脉冲信号；根据同步脉冲信号来重设第一金属探测器的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
在本文所述实施例的又一方面中，提供了一种提高至少一个金属探测器的探测深度的方法，其包括以下步骤:使该至少一个金属探测器的发射/接收定时电路与至少一个地面环路线圈的发射/接收定时电路同步。在该实施例中，同步步骤包括:生成同步脉冲信号；经由通信接口发射同步脉冲信号；在地面环路线圈的控制设备处接收同步脉冲信号；根据同步脉冲信号来重设地面环路线圈的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。地面环路系统优选利用要结合到更大的线圈或线圈环路驱动器供能系统中的普通金属探测器技术，其中所述激励系统通过与接收机和发射机耦合允许源于金属探测器的发射机的同步，以经由相关电子装置来耦合和供能地面环路线圈。在本文所述实施例的另一方面，提供了一种金属探测系统，其包括:至少一个金属探测器；通信接口 ；用于使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步的同步装置。优选地，金属探测系统还包括:用于生成同步脉冲信号的同步脉冲信号装置；用于经由通信接口发射同步脉冲信号的发射装置；用于在第一金属探测器系统部件处接收同步脉冲信号的接收装置；用于根据同步脉冲信号来重设第一金属探测器系统部件的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序的重设装置。在优选形式中，上述金属探测系统还包括远程通信设备，该远程通信设备适于发动同步脉冲信号装置以生成同步脉冲信号，并且适于发动发射装置以经由通信接口发射同步脉冲信号。远程通信设备可以包括GPS卫星。此外，在一种优选形式中，同步脉冲信号包括被配置为与世界时间同步的合成PPS信号，并且通过第一和第二金属探测器系统部件中的一个或组合中的GPS接收机生成该同步脉冲信号。在一个另外的实施例中，接收装置适于引入操纵信号，所述操纵信号适于将第一和第二金属探测器系统部件中的一个或组合的定时振荡器锁定在精确的频率上。优选地，第一和第二金属探测器系统部件中的一个或多个适于通过用作从设备来接收同步脉冲信号。在另一优选形式中，用作主设备的第二金属探测器系统部件适于生成和发射同步脉冲信号。在该优选形式中，用作从设备的第一金属探测器系统部件可适于接收同步脉冲信号。优选形式中的系统可以包括这样的布置，其中通信接口包括以下部件中的一个或
组合:卫星通信接口 ；
无线电接口 ；无线红外线链路；电线或电缆链路；光纤链路。在本文所述实施例的另一方面中，提供了一种适于操作与第二金属探测器紧邻的第一金属探测器的金属探测系统，其包括:用于使第一金属探测器的发射/接收定时电路与第二金属探测器的发射/接收定时电路同步的同步装置。该同步装置可以包括:用于生成同步脉冲信号的同步脉冲信号装置；用于经由通信接口发射同步脉冲信号的发射装置；用于在第一金属探测器处接收同步脉冲信号的接收装置；以及用于根据同步脉冲信号来重设第一金属探测器的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序的重设装置。在本文所述实施例的又一方面中，提供了一种适于提高至少一个金属探测器的探测深度的金属探测系统，其包括:用于使该至少一个金属探测器的发射/接收定时电路与至少一个地面环路线圈的发射/接收定时电路同步的同步装置。优选地，该同步装置包括:用于生成同步脉冲信号的同步脉冲信号装置；用于经由通信接口发射同步脉冲信号的发射装置；用于在地面环路线圈的控制设备处接收同步脉冲信号的接收装置；用于根据同步脉冲信号来重设地面环路线圈的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序的重设装置。在上述金属探测系统中，通信接口可包括以下部件之一或组合:卫星通信接口 ；无线电接口 ；无线红外线链路；电线或电缆链路；光纤链路。本发明的某些实施例还设想为适于使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步的设备，所述设备包括:适于根据预定指令集工作的处理器装置；与所述指令集协同，所述装备适于执行本文所述的方法步骤。本发明的其它一些具体实施例还被设想在一种计算机程序产品中，该产品包括:计算机可用介质，在所述介质上包含有计算机可读的程序代码和计算机可读的系统代码，用于在数据处理系统中使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步，所述计算机程序产品包括:用于显示执行本文所述的方法步骤的所述计算机可用介质内的计算机可读代码。其它方面和优选形式在说明书中公开和/或在构成本发明的说明书的一部分的所附权利要求中限定。
实质上，本发明实施例源于以下理解:耦合一个或多个金属探测器系统部件以同步地对各个部件的发射/接收定时电路进行操作性控制能够提高或者甚至放大金属探测器的能力。本发明所能提供的优点如下:在包含例如利用GPS定时的同步的本发明的方面中，可以避免漂移和干扰(其可能由一些探测器在进行发射而同时其它探测器正进行接收的情形下引起)。可以例如借助使用无线或电缆通信来执行该同步。两个或更多的金属探测器可以彼此紧邻地使用。这将允许一组操作人员在不覆盖相同区域的情况下以较少时间覆盖大块地面。由包含地面环路的本发明的方面所提供的优点是:借助生成的合成的更大和/或更强的场可以提供对用于探测的地面的更深的穿透。在这方面，可以设想非军事应用，例如地下矿体的探测。当金属探测器的线圈尺寸受到限制时，本发明实施例的这个方面可能是有帮助的。在优选实施例中，可以借助从用户到控制箱的电缆或者甚至无线链路来建立用于金属探测器经由地面环路的扩展操作的连接。该方面显然能够提供更深的探测深度。相应地，提供了一种地面环路金属探测系统，其允许探测在与当前借助标准脉冲感应或感应型金属探测仪器可获得的深度相比更深的深度处的金属或金属目标。根据下面给出的具体描述，本发明实施例的应用性的其它范围将变得清楚。然而，应当理解，尽管具体描述和特定示例表示本发明的优选实施例，但是只是以说明性的方式提供该具体描述和特定示例，因为对于本领域技术人员而言，通过该具体描述，落在本公开的精神和范围内的各种变化和修改将变得清楚。
通过参考结合附图做出的对实施例的下列描述，本领域技术人员可以更好地理解本发明的优选和其它实施例的另外的公开内容、目标、优点和方面，其中所述附图只是以说明性目的提供，因此对于文中的公开内容不具有限制性，在附图中:图1示出了现有技术的两个常规金属探测器的相关定时周期，其包括发射时段和接收时段，这些时段对于各个探测器而言是特有的，且彼此之间无关或不相关；图2示出了两个金属探测器的相关定时周期，其中根据本发明的优选实施例，对这两个探测器的相应发射时段和接收时段进行同步；图3示出了处于使用中的现有技术的三个独立的常规金属探测器，其显示了由于具有如图1所示的不相干的定时周期所致的在各个探测器之间的干扰；图4示出了根据本发明第一实施例的处于使用中的三个独立的金属探测器；图5A和图5B为系统方框图，其中分别示出了两种替换构造，其包括根据本发明第一实施例的金属探测器的定时振荡器和探测器定时电路；图6示出了根据本发明第二实施例的处于使用中的三个独立的金属探测器；图7A和图7B为系统方框图，其中分别示出了两种替换构造，其包括根据本发明第二实施例的金属探测器的定时振荡器和探测器定时电路；图8示出了根据本发明第三实施例的处于使用中的三个独立的金属探测器；图9A和图9B为系统方框图，其中分别示出了两种替换构造，其包括根据本发明第三实施例的金属探测器的定时振荡器和探测器定时电路；图10示出了根据本发明第四实施例的处于使用中的金属探测器系统。
具体实施例方式紧邻地工作的金属探测器的同步根据本发明的第一、第二和第三实施例，一个或多个金属探测器结合一项技术或多项技术的组合以将金属探测器的定时电路(例如金属探测器的发射和/或接收定时信号)同步在一起，以减少或消除各探测器之间的干扰，允许多个探测器彼此紧邻地工作。因此，且以由人工操作以检查地面中和附近的金属的便携式金属探测器为例，这将允许一组操作人员以较短时间且无重叠地(否则在重叠时一个或多个探测器会覆盖同一区域)覆盖大量的地面。第一、第二和第三实施例包括利用借助GPS (全球定位系统)、无线的无线电链路、无线红外线链路、光纤电缆、以及有线或电缆连接的信号通讯，以使两个或更多个金属探测器的工作同步，并且允许金属探测器彼此紧邻地工作。在本发明实施例的范围内还设想利用这些不同的信号通讯手段之一或组合来在金属探测器之间实现期望的同步。为了说明本发明的第一、第二和第三实施例的效果，图2示出了因为已使时序同步，任意两个给定的金属探测器A和B同时进行发射和接收。相应地，在金属探测器A和金属探测器B之间几乎不会因为任何一个探测器的工作而产生干扰。如本领域技术人员将认识到的那样，尽管文中描述的第一、第二和第三实施例的示例性系统说明了三个单独金属探测器的操作，但是文中描述的同步可适用于任何数量的单独金属探测器，只要多个金属探测器能够与 其它金属探测器紧密或“重叠”靠近地工作。在第一方面，现在进一步参见图4、图5A和图5B及图2,其中根据本发明的第一实施例，图4中示出的三个金属探测器400同步地工作以防止相互干扰。图4示出三个独立的金属探测器400，其中它们各自的线圈操作由借助GPS参考信号404进行同步的相应探测器内的电路来控制。图5A和图5B的基本方框图尤其示出了为图4中示出的三个探测器中的任何一个的经GPS同步的金属探测器400的定时电路503。如图5A和图5B详细所示，在金属探测器400中并入GPS接收器501以允许通过金属探测器定时电路503来对发射器和接收器电路的进行精确同步。一个或多个金属探测器400的接收和发射功能的定时的锁定(locking in)将允许很多金属探测器400紧邻工作，而不会相互引起干扰。GPS接收器501生成以PPS (脉冲/^APulse Per Second)信号507的形式的同步脉冲信号。PPS信号507具有与GPS时间基准秒对准的上升沿，并且可以被用于训练本地的时钟/振荡器以保持与世界时间(UT)的同步。定时电路503从定时振荡器504中生成发射定时信号508和接收定时信号509，发射定时信号508和接收定时信号509被用于在发射探询场和检测响应于探询场的发射而从感兴趣区域中发出的返回磁场时操作金属探测器的线圈514。定时振荡器504的频率或相位无法与另一金属探测器400中的任何其它定时振荡器504完全相同，因为如本领域技术人员将认识到的，各个定时振荡器504将会随着时间和/或温度而产生漂移。然而，有利地是，每秒一次地或者任意多个数量的秒一次地，来自GPS接收机501的PPS信号507将重设金属探测器400的时序。在执行相同所述同步的情况下，这将使给定金属探测器400的发射和接收时序与另一金属探测器400保持在一序列中。至于重设时序这一动作，在本说明书和公开文本的上下文中，术语“重设”取其在电子学或数字计算领域中的普通含义。例如，就重设定时电路而言，本领域技术人员理解范围内的任何手段均可以用来改变相关定时电路内的设置以使其恢复至初始状态。在本发明的优选实施例中，通过这种方式同时且有效地使一个或多个探测系统部件的定时电路改变成其各自的初始状态来实现同步化尝试。在第一实施例的替换形式中，图5B示出了包括GPS接收机501的基本的方框图，所述接收机501具有定时振荡器操纵信号513和PPS信号507。操纵信号513被用于将定时振荡器504锁定在精确的频率上，使得金属探测器400的时序不会漂移得像图5A的实施例中那么多。与图5A的实施例的较短重设时间段相比，金属探测器400现在可以只需要每分钟一次或者任意多个分钟一次的时序重设，而这是本领域技术人员能够认识到的。在本发明的第二实施例中，图6示出金属探测器同步系统中使用的无线链路(例如无线电或红外线链路)，在该系统中示出三个示例的金属探测器600、601。金属探测器之一将被构造成主机600，所有其它金属探测器被构造成从机601。主机金属探测器600发射同步脉冲信号604，所有从机601都接收该信号604。图7A示出了基本的方框图，其包括用于可被构造成主机金属探测器600或从机金属探测器601的经无线的无线电链路同步的金属探测器的定时电路703。定时电路703从定时振荡器704处生成发射定时信号708和接收定时信号709，以与参考图5A和图5B描述的方式大致一样地控制金属探测器线圈714的发射或接收操作。定时振荡器704的频率或相位无法与另一金属探测器600或601中的任何其它定时振荡器704完全相同，因为它们将会如本领域技术人员所能理解的那样随着时间和/或温度而产生漂移。从主机金属探测器600的天线700通过无线的无线电链路发射的同步脉冲信号在从机金属探测器601的相应天线700上被接收，其按照主机金属探测器600的预定周期性速率来重设从机金属探测器601的时序。这将使具有多个靠近的探测器的系统的任何金属探测器600、601的发射和接收定时与该系统中具有相同所述同步的其它金属探测器保持在一序列中。作为替换方式，图6中示出的多探测器系统可以使用红外线链路来将控制信号604从主机金属探测器600传送至从机金属探测器601，以便提供同步化的系统。如上所述，金属探测器之一可以被构造成主机600,所有其它金属探测器被构造成从机601。主机金属探测器600发射同步脉冲信号604，所有从机接收该信号604。图7B示出了基本的方框图，其包括用于可被构造成主机金属探测器600或从机金属探测器601的经红外线链路同步的金属探测器的定时电路703。定时电路703从定时振荡器704处生成发射定时信号708和接收定时信号709，以与参考图7A描述的方式大致一样地控制金属探测器线圈714的发射或接收操作。定时电路703分别从定时振荡器704处生成发射定时信号708和接收定时信号709。定时振荡器704的频率或相位无法与另一金属探测器600或601中的任何其它定时振荡器704完全相同，因为它们将会如本领域技术人员所能理解的那样随着时间和/或温度而产生漂移。通过红外线链路从主机金属探测器600发射的同步脉冲信号604在从机601上被接收，且它以周期性速率来重设金属探测器601的时序。这将使各个金属探测器600/601的发射和接收定时与其它金属探测器600/601保持在一序列中。根据本发明的第三实施例，图8示出了金属探测器同步系统中使用的电缆链路(例如线缆或光纤电缆链路)，在该系统中示出三个示例的金属探测器800、801。金属探测器之一将被构造成主机800，所有其它金属探测器被构造成从机801。主机金属探测器800发射同步脉冲信号804，所有从机801都接收该信号804。图9A示出了基本的方框图，其包括用于可被构造成主机金属探测器800或从机金属探测器801的经线缆链路同步的金属探测器的定时电路903。定时电路903从定时振荡器904处生成发射定时信号908和接收定时信号909，以与参考图5A、图5B、图7A和图7B描述的方式大致一样地控制金属探测器线圈914的发射或接收操作。定时振荡器904的频率或相位不可能与另一金属探测器800或801中的任何其它定时振荡器904完全相同，因为它们将会随着时间和/或温度而产生漂移，这是本领域技术人员所能理解的。从主机金属探测器800的电缆端口或电缆连接器900处通过线缆链路发射的同步脉冲信号在一个或多个从机金属探测器801的相应电缆端口或连接器900上被接收，其按照主机金属探测器800的预定周期性速率来重设从机金属探测器801的时序。这将保持该系统的任何金属探测器800、801的发射和接收定时与该系统中的其它金属探测器形成一定次序。作为替换方式，图8中示出的多探测器系统可以使用光纤链路来将控制信号804从主机金属探测器800传送至从机金属探测器801，以便提供同步化的系统。如上所述，金属探测器之一可以被构造成主机800，所有其它金属探测器被构造成从机801。主机金属探测器800发射同步脉冲信号804，所有从机经光纤链路电缆接收该信号804。图9B示出了基本的方框图，其包括用于凭借具有光纤接收器901/911和光纤发射器902/912的经光纤链路同步的金属探测器(其可被构造成主机金属探测器800或从机金属探测器801)的定时电路903。定时电路903分别从定时振荡器904处生成发射定时信号908和接收定时信号909。定时振荡器904的频率或相位不可能与另一金属探测器800或801中的任何其它定时振荡器904完全相同，因为它们将会随着时间和/或温度而产生漂移，这是本领域技术人员所能理解的。通过光纤链路912从主机金属探测器800发射的同步脉冲信号804在从机801上被接收，且它按照周期性速率来重设金属探测器801的时序。这将保持各个金属探测器600/601的发射和接收定时与其它金属探测器800/801形成一定次序。用于增大的探测深度的具有地面环路控制器的金属探测器的同步参见图10，根据本发明的第四实施例，包括至少一个金属探测器的金属探测系统并入了一项技术或多项技术的组合以使金属探测器的定时电路同步。例如，金属探测器的发射和/或接收定时信号，具有操作性地与金属探测器相关联的地面环路操作，以便允许探测在与当前借助脉冲感应或感应型金属探测仪器可实现的深度相比更深的深度处的金属或金属目标。因此，且以由人工操作以检查地面中和附近的金属的便携式金属探测器为例，这将允许单个或一组的工作的金属探测器穿透与单独工作的一个或多个探测器所能实现的深度相比更深的深度。第四实施例包括利用借助GPS (全球定位系统)、无线的无线电链路、无线红外线链路、光纤电缆、以及有线或电缆连接的信号通讯，以使具有一个或多个地面环路的一个或多个金属探测器的操作同步，并且允许一个或多个金属探测器在与金属探测器本身的正常工作能力相比更深的深度下工作。在本发明实施例的范围内还设想利用这些不同的信号通讯手段之一或组合来在金属探测器和地面环路之间实现期望的同步。如图10中所示，地面环路系统可包括线圈环路1002，以及等同地包括可以被放置在地面上或附近的多个环路。该环路1002或多个环路与控制设备1003连接，所述设备1003包括电源、发射和接收电路、以及用于环路1002的电控开关功能系统中的一个或组合。该供能系统控制被耦合到线圈环路1002中的能量的量和/或持续时间。控制设备1003的供能系统可以由接收器控制，所述接收器适于从独立或远程的发射器接收控制信号，而所述发射器例如受到来自独立的金属探测器设备的控制。在优选实施例中，现有的脉冲或感应型金属探测装置1001 (例如通常可获得的金属探测器)可以按照这种方式使用。接收器和发射器与金属探测器单元1001耦联。该接收器截取来自金属探测器线圈或发射器电子器件的所发射的信息，然后该信息被发送给与地面环路线圈1002的供能发射器系统耦联的接收器。在更为详细的描述中，且进一步具体参见图10，第四实施例的地面环路金属探测系统包括带电池的控制箱1003、地面环路1002或多个环路、和金属探测器1001，所述探测器1001可以使地面环路控制箱1003的发射器同步。该同步脉冲信号可以来自GPS (全球定位系统)卫星，例如图10中描绘的GPS信号1004。作为替换，该同步脉冲信号可以经由无线的无线电链路或无线红外线链路传播(例如信号1006)，或者该同步信号可以经由光缆或线缆链路传播(例如通过有线链路信号1007所描绘的)。借助GPS链接的系统，来自GPS卫星的同步信号1004使金属探测器1001的发射序列与地面环路1002同步，从而它们同时实施发射(和同样地同时接收)。在利用无线电/红外线/光纤/线缆进行信号传播的情况下，金属探测器1001被构造成定时主机，地面环路1002将始终是定时从机。定时信号形式的同步脉冲信号由主机(金属探测器1001)发出，并且被从机(地面环路1002或更准确地说被控制设备1003接收)接收，以将金属探测器1001的发射和/或接收序列与地面环路1002同步，使得它们同时实施发射和/或接收。本领域技术人员将认识到，地面环路线圈1002生成的磁场远大于金属探测器1001自身所能产生的磁场，因此能够实现更大的探测深度。尽管已联系具体实施例对本发明进行了描述，但是将认识到本发明可以具有进一步的变型。本申请旨在覆盖大体符合本发明原理的并且包括与本公开不同但落在本发明所属技术领域的公知或惯常实践范围内和可应用于上文中提出的必要特征的本发明的各种变化用途或改变。例如，设想在本发明的实施例中主机装置(例如主机金属探测器)所凭借的提供同步信号的装置可以包括锁相环路以及本领域技术人员所能认识到的其它电子装置。同样地，在本发明的实施例内设想用于从机装置(例如从机金属探测器或地面环路线圈)捕获和响应同步信号的装置也可以包括锁相环路或本领域技术人员所能认识到的其它电子装置。由于本发明可以以多种实现方式实现而不背离本发明的必要特性的精神，因此应当认识到，上述实施例并非限制本发明，除非另有说明，上述实施例应当在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内进行广义地解释。所述实施例应在各个方面上被视为只是说明性，而非限制性的。各种改进和等同结构被期望包含在本发明和所附权利要求的精神及范围内。因此，这些特定实施例应被理解成说明可以实践本发明原理的多种方式。在下面的权利要求中，装置加功能(means-plus-function)的从句旨在覆盖如执行所定义的功能的结构,不仅包括结构等同，而且还包括等同结构。例如，尽管因为钉子利用圆柱形表面来将木制部件固定到一起，而螺钉利用螺旋形表面来将木制部件固定到一起，钉子和螺钉不能构成结构等同，但是在紧固木制部件的环路境下，钉子和螺钉为等同结构。
应注意到，在使用术语“服务器”、“安全服务器”或类似术语的地方，描述了一种通讯设备，其可以用于通讯系统中(除非上下文中有特别要求)该通讯设备不应被解释成将本发明限制为任何具体的通讯设备类型。因此，通讯设备可以包括(但非限制性地)桥接器、路由器、桥路器(路由器)、开关、节点、或者其它通讯设备，且这些设备可以是安全的，也可以不是安全的。还应注意到，在本文使用流程图来说明本发明各个方面的情况下，它不应被解释成将本发明限制成任何具体的逻辑流或逻辑实施方式。所描述的逻辑可以被分割成不同的逻辑块(例如程序、模块、功能或子例程)，而不改变整体结果或者脱离本发明的真实范围。通常，逻辑元件可以被增加、修改、省略、以不同顺序执行、或者利用不同逻辑结构(例如逻辑门、循环路基元、条件逻辑、及其它逻辑结构)执行，同时不改变整体结果或者脱离本发明的真实范围。本发明的各种实施例可以以多种不同形式实现，包括用于与处理器(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器、或者通用计算机，且就此而论，任何商业处理器均可用于作为系统中的单个处理器、串行或并行的处理器组来实施本发明的实施例，且在这点上，商业处理器的不例包括、但不限于 Merced 、Pentium 、Pentium II 、Xeon 、Celeron 、PentiumPro , Efficeon , Athlon 、AMD 等)一同使用的计算机程序逻辑，用于与可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列(FPGA)或者其它PLD) —同使用的可编程逻辑，分立部件、集成电路(例如专用集成电路(ASIC))，或者包括其任意组合的任何其它装置。在本发明的示例性实施例中，用户与服务器之间的所有通讯主要实现为计算机程序指令的集合，该指令的集合被转换成计算机可执行的形式，照此存储在计算机可读介质中，并且在操作系统的控制下由微处理器执行。实现文中所述全部或部分功能的计算机程序逻辑可以实现成各种形式，包括源代理形式、计算机可执行形式及各种中间形式(例如由汇编器、编译器、链接器或定位器生成的形式)。源代码可以包括用于与各种操作系统或操作环路境一同使用的、以各种编程语H (例如目标代码、汇编语目或者闻级语目，诸如Fortran、C、C++、JAVA或HTML。此外，存在数百种可用于实现本发明实施例的可用计算机语言，其中最常见的有Ada ；Algol ；APL；awk ；Basic ；C ；C++ ；ConoI:Delphi ；Eiffel ；Euphoria ；Forth ；Fortran ；HTML ；Icon ；Java ；Javascript ；Lisp ；Logo ；Mathematica ；MatLab ；Miranda ；Modula~2 ；0beron ；Pascal ；Perl ；PL/I ；Prolog ；Python ；Rexx ；Scheme ；sed ；Simula ；Smalltalk ；Snobol ；SQL ；VisualBasic ；Visual C++ ;Linux和XML)实现的一系列计算机程序指令。源代码可以定义和使用各种数据结构和通讯信息。该源代码可以是计算机可执行形式(例如经由解释器)，或者源代码可以(例如经由译码器、汇编器或编译器)转换成计算机可执行的形式。计算机程序可以以任意形式(例如源代码形式、计算机可执行形式或中间形式)永久性或短暂性固定在有形的存储介质中，有形的存储介质例如是半导体存储设备(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或Flash-Programmable RAM)、磁性存储设备(例如软盘或硬盘)、光学存储设备(例如CD-ROM或DVD-R0M)、PC卡(例如PCMCIA卡)、或者其它存储设备。计算机程序可以以任意形式固定在信号中，其中可利用各种通讯技术中的任意将该信号传递给计算机，所述通讯技术包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、联网技术和互联网技术。计算机程序可以以任意形式分配为附有打印或电子文档(例如压缩打包软件)的可移除存储介质，预装有计算机系统(例如在系统ROM或硬盘上)，或者经通讯系统(例如因特网或万维网)从服务器或电子公告牌来分配。实现文中所述的全部或部分功能的硬件逻辑(包括用于与可编程逻辑器件一同使用的可编程逻辑)可以利用传统的人工方法进行设计，或者可以利用各种工具进行设计、捕获、模拟或电子记录，所述工具例如是计算机辅助设计(CAD)、硬件描述语言(例如VHDL或AHDL)或者PLD编程语言(例如PALASM、ABEL或CUPL)。还可以将硬件逻辑并入用于实现本发明实施例的显示屏中，所述显示屏可以是分段式显示屏、模拟显示屏、数字显示屏、CRT、LED屏、等离子体屏、液晶二极管屏等。可编程逻辑可以永久性或暂时性固定在有形的存储介质中，有形的存储介质例如是半导体存储设备(例如RAM、ROM、PROM、EEPROM或Flash_Progra_able RAM)、磁性存储设备(例如软盘或硬盘)、光学存储设备(例如CD-ROM或DVD-ROM)、或者其它存储设备。可编程逻辑可以固定在信号中，其中可利用各种通讯技术将该信号传送给计算机，所述通讯技术包括但不限于模拟技术、数字技术、光学技术、无线技术(例如蓝牙)、联网技术和互联网技术。可编程逻辑可以分配成附有打印或电子文档(例如压缩打包软件)的可拆卸式存储介质，预装有计算机系统(例如在系统ROM或硬盘上)，或者经通讯系统(例如因特网或万维网)从服务器或电子公告牌分配。本说明书中使用的“包含”和“包括/包括了”被视为指示所声明的特征、整数、步骤或部件的存在，但是不排除存在或增加一个或多个其它的特征、整数、步骤、部件或它们的组。因此，除非上下文中清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，“包括‘包含”和“包括了”等单词应被解释为包含性含义，而非排它或穷尽性含义；即为“包括但不限于”的含义。
权利要求
1.一种操作包括至少一个金属探测器和通信接口的金属探测系统的方法，所述方法包括以下步骤: 使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述同步的步骤包括: 生成同步脉冲信号； 经由所述通信接口发射所述同步脉冲信号； 在所述第一金属探测器系统部件处接收所述同步脉冲信号； 根据所述同步脉冲信号来重设所述第一金属探测器系统部件的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
3.如权利要求2所述的方法，其中，通过相对于所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件的远程通信设备来发起生成和发射同步脉冲信号的所述步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述远程通信设备包括GPS卫星。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述同步脉冲信号包括被配置为与世界时间同步的合成PPS信号，并且通过所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件中的一个或组合中的GPS接收器来生成所述同步脉冲信号。
6.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤: 引入操纵信号，所述操纵信号被配置为将所述第一金属探测器系统和所述第二金属探测器系统部件中的一个或组 合的定时振荡器锁定于精确频率。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，接收所述同步脉冲信号的所述步骤由所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件中用作从设备的一个或多个来执行。
8.如权利要求2所述的方法，其中，生成和发射所述同步脉冲信号的所述步骤由用作主设备的所述第二金属探测器系统部件来执行。
9.如权利要求2或8所述的方法，其中，接收所述同步脉冲信号的所述步骤由用作从设备的所述第一金属探测器系统部件来执行。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，所述通信接口包括以下部件中的一个或组合: 卫星通信接口； 无线电接口； 无线红外线链路； 电线或电缆链路； 光纤链路。
11.如权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，所述第一金属探测器系统部件包括第一金属探测器发射/接收定时电路。
12.如权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，所述第二金属探测器系统部件包括第二金属探测器发射/接收定时电路。
13.如权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中，所述第一金属探测器系统部件包括地面环路线圈。
14.一种操作与第二金属探测器紧邻的第一金属探测器的方法，包括以下步骤:使所述第一金属探测器的发射/接收定时电路与所述第二金属探测器的发射/接收定时电路同步。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述同步的步骤包括: 生成同步脉冲信号； 经由通信接口发射所述同步脉冲信号； 在所述第一金属探测器处接收所述同步脉冲信号； 根据所述同步脉冲信号来重设所述第一金属探测器的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
16.一种增大至少一个金属探测器的探测深度的方法，包括以下步骤: 使所述至少一个金属探测器的发射/接收定时电路与至少一个地面环路线圈的发射/接收定时电路同步。
17.如权利要 求16所述的方法，其中，所述同步的步骤包括: 生成同步脉冲信号； 经由通信接口发射所述同步脉冲信号； 在所述地面环路线圈的控制设备处接收所述同步脉冲信号； 根据所述同步脉冲信号来重设所述地面环路线圈的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
18.如权利要求15或17中的任一项所述的方法，其中，所述通信接口包括以下部件中的一个或组合: 卫星通信接口； 无线电接口； 无线红外线链路； 电线或电缆链路； 光纤链路。
19.一种金属探测系统，包括: 至少一个金属探测器； 通信接口 ； 同步装置，其用于使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步。
20.如权利要求19所述的金属探测系统，还包括: 同步脉冲信号装置，其用于生成同步脉冲信号； 发射装置，其用于经由所述通信接口发射所述同步脉冲信号； 接收装置，其用于在所述第一金属探测器系统部件处接收所述同步脉冲信号； 重设装置，其用于根据所述同步脉冲信号来重设所述第一金属探测器系统部件的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
21.如权利要求19或20所述的金属探测系统，还包括远程通信设备，所述远程通信设备被配置为请求所述同步脉冲信号装置以生成所述同步脉冲信号，并且所述远程通信设备被配置为调用所述发射装置以经由所述通信接口发射所述同步脉冲信号。
22.如权利要求21所述的金属探测系统，其中，所述远程通信设备包括GPS卫星。
23.如权利要求22所述的金属探测系统，其中，所述同步脉冲信号包括被配置为与世界时间同步的合成PPS信号，并且通过所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件中的一个或组合中的GPS接收器来生成所述同步脉冲信号。
24.如权利要求23所述的金属探测系统，其中，所述接收装置被配置为引入操纵信号，所述操纵信号被配置为将所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件中的一个或组合的定时振荡器锁定于精确频率。
25.如权利要求19-24中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述第一金属探测器系统部件和所述第二金属探测器系统部件中的一个或多个被配置为通过用作从设备来接收所述同步脉冲信号。
26.如权利要求20所述的金属探测系统，其中，用作主设备的所述第二金属探测器系统部件被配置为生成和发射所述同步脉冲信号。
27.如权利要求20或26所述的金属探测系统，其中，用作从设备的所述第一金属探测器系统部件被配置为接收所述同步脉冲信号。
28.如权利要求19-27中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述通信接口包括以下部件中的一个或组合: 卫星通信接口； 无线电接口； 无线红外线链路； 电线或电缆链路； 光纤链路。
29.如权利要求19-28中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述第一金属探测器系统部件包括第一金属探测器发射/接收定时电路。
30.如权利要求19-28中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述第二金属探测器系统部件包括第二金属探测器发射/接收定时电路。
31.如权利要求19-28中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述第一金属探测器系统部件包括地面环路线圈。
32.—种被配置为操作与第二金属探测器紧邻的第一金属探测器的金属探测系统，包括: 同步装置，其用于使所述第一金属探测器的发射/接收定时电路与所述第二金属探测器的发射/接收定时电路同步。
33.如权利要求32所述的金属探测系统，其中，所述同步装置包括: 同步脉冲信号装置，其用于生成同步脉冲信号； 发射装置，其用于 经由通信接口发射所述同步脉冲信号； 接收装置，其用于在所述第一金属探测器处接收所述同步脉冲信号； 重设装置，其用于根据所述同步脉冲信号来重设所述第一金属探测器的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
34.一种被配置为增大至少一个金属探测器的探测深度的金属探测系统，包括: 同步装置，其用于使所述至少一个金属探测器的发射/接收定时电路与至少一个地面环路线圈的发射/接收定时电路同步。
35.如权利要求34所述的金属探测系统，其中，所述同步装置包括: 同步脉冲信号装置，其用于生成同步脉冲信号； 发射装置，其用于经由通信接口发射所述同步脉冲信号； 接收装置，其用于在所述地面环路线圈的控制设备处接收所述同步脉冲信号； 重设装置，其用于根据所述同步脉冲信号来重设所述地面环路线圈的发射定时信号和接收定时信号中的至少一个定时信号的时序。
36.如权利要求33或34中的任一项所述的金属探测系统，其中，所述通信接口包括以下部件之一或组合: 卫星通信接口； 无线电接口； 无线红外线链路； 电线或电缆链路； 光纤链路。
37.一种被配置为使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步的装备，所述装备包括: 被配置为根据预定指令集来工作的处理器装置； 所述装备，连同所述指令集，被配置为执行如权利要求1-18中的任一项所述的方法步骤。
38.一种计算机程序产品，包括: 计算机可用介质，在所述介质上包含有计算机可读程序代码和计算机可读系统代码，用于在数据处理系统中使至少一个第一金属探测器系统部件与至少一个第二金属探测器系统部件同步，所述计算机程序产品包括: 所述计算机可用介质内的用于显示执行如权利要求1-18中的任一项所述的方法步骤的计算机可读代码。
39.一种如本文所公开的方法或协议。
40.一种如本文所公开的装备、系统和/或设备。
全文摘要
本发明涉及金属探测器领域，其可以应用于军事、工业和民用。在一种形式中，本发明涉及一种金属探测系统的方法及装置，其中第一部件与第二部件同步。本发明被配置用于消除紧邻地工作的两个或更多个金属探测器之间的干扰。在一个优选形式中，本发明被配置用于地面环路金属探测系统中，该探测系统允许探测在与当前借助标准脉冲感应或感应型金属探测仪器可获得的深度相比更深的深度处的金属或金属目标。
文档编号G01V3/00GK103180758SQ201180050939
公开日2013年6月26日 申请日期2011年8月29日 优先权日2010年8月29日
发明者P·R·伍德兰德, S·舍伍德, J·A·惠廷厄姆 申请人:金翼设计与建筑私人有限公司