[发明专利]金属传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1所述的金属传感器以及一种按权利要求10所述的、用于运行金属传感器的方法。

背景技术

用于发现在墙壁、地板中或者在土层中的金属的或者其它的能磁化的物体的金属传感器应用了用于磁场激励并且用于测量磁通量变化的线圈。通过以下方式来识别物体：所测量的通量变化根据是否存在物体而进行区分。所测量的通量变化一部分是激励的磁场的直接结果并且一部分是基于物体的次级磁场的结果。基于物体的次级磁场一般是激励的磁场的结果。

已知基于线圈的金属传感器，所述金属传感器可以估算所探测到的物体的距离。这种仪器在现有技术中根据脉冲感应方法来工作并且从所测量的通量变化的衰减特性中估算所述距离。然而，这种估算取决于物体的材料特性并且取决于物体的直径。

从在申请日未公开的、具有文件登记号DE 10 2010 043 078.1的专利申请中公开了一种具有两个线圈和一个磁场传感器的金属传感器。在此所述线圈如此布置，使得所述线圈在待发现的物体的位置处产生较高的磁场，但是在磁场传感器的位置处没有能探测到的物体时各个线圈的磁场相互抵消。在存在能探测到的物体时，由物体发出的次级磁场在磁场传感器的位置处引起了不消失的磁场，该磁场可以由磁场传感器来探测。由此产生有利的信号噪声比。但是不能对待探测的物体的距离进行估算。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种进一步改进的金属传感器。所述目的通过一种具有权利要求1的特征的金属传感器来实现。此外，本发明的目的是，给出一种用于运行所述金属传感器的方法。所述目的通过一种具有权利要求10的特征的方法来实现。此外，本发明的目的是，提供一种具有改进的金属传感器的测量仪。所述目的通过一种具有权利要求11的特征的测量仪来实现。优选的改进方案在从属权利要求中给出。

按本发明的金属传感器包括布置在第一层面中的初级线圈、布置在第二层面中的第一补偿线圈、布置在第三层面中的第二补偿线圈以及布置在第四层面中的磁场传感器。在此所述第一层面、所述第二层面、所述第三层面和所述第四层面彼此平行地并且相应地垂直于共同的z方向定向。有利地，这种金属传感器不仅允许探测金属的或者能磁化的物体的存在，而且允许估算其距离。

在此，所述金属传感器的一种简单的实施方式在下述情况下得出：所述初级线圈、所述第一补偿线圈和所述第二补偿线圈构造为圆形并且彼此同轴地布置。有利地，通过不同的线圈产生的磁场以明了的并且可容易地控制的方式相互叠加。

在所述金属传感器的一种实施方式中，所述第三层面与所述第一层面或者所述第二层面相同。有利地，由此得出了所述金属传感器的一种紧凑的并且简单的实施方式。

在所述金属传感器的另一种实施方式中，所述第四层面与所述第一层面、所述第二层面或者所述第三层面相同。这也能够有利地实现所述金属传感器的一种紧凑并且简单的实施方式。

在所述金属传感器的一种特别优选的实施方式中，所述第三层面与所述第四层面彼此间具有小于2mm的第一间距。在此所述第四层面布置在所述第一层面与所述第二层面之间并且分别大致同样远地与所述第一层面和所述第二层面隔开，优选以同样小于2mm的间距隔开。此外，所述初级线圈和所述第一补偿线圈具有大致相同的直径和大致相同的匝数。其中所述直径彼此相差不超过5%。所述匝数彼此间相差不超过10%。此外，能够向所述初级线圈加载第一电流，能够向所述第一补偿线圈加载第二电流并且能够向所述第二补偿线圈加载第三电流，其中所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流具有大致相同的绝对值。此外，所述第二补偿线圈具有一种匝数，该匝数为所述初级线圈的匝数的一小部分（例如四分之一）。此外，所述第二补偿线圈具有一种直径，该直径与所述初级线圈的直径的相同的一小部分（例如四分之一）相差了较小的校正值。有利地，而后对于叠加所述初级线圈和所述第一补偿线圈在所述磁场传感器的位置处的磁场，产生第一阶的零位，并且对于叠加所述初级线圈的与所述补偿线圈在所述磁场传感器的位置处的磁场，产生第二阶的零位。所述金属传感器则有利地相对于该金属传感器的组件的制造公差以及较小的误定位很不敏感。

优选地，可以如此向所述初级线圈和所述第一补偿线圈通电，从而产生第一磁场，该第一磁场在远处（in der Ferne）具有四极形的特征，其中如果在所述金属传感器的环境中没有能磁化的物体，则所述第一磁场沿着z方向的分量在所述磁场传感器的位置处近乎消失。所述第一磁场则有利地具有取决于间距的四次方的振幅。