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1、10申请公布号CN104137161A43申请公布日20141105CN104137161A21申请号201380008331322申请日201301251202202620120208GB1216492720120914GBG08B13/12200601G08B13/14200601G08B13/2220060171申请人可撒特有限公司地址英国白金汉郡72发明人西蒙詹姆斯贾维斯保罗芒福德罗杰麦钱特74专利代理机构深圳新创友知识产权代理有限公司44223代理人江耀纯54发明名称金属导体扰动检测装置和方法57摘要检测金属导体34中的扰动的方法，包括如下步骤提供电感传感电路12，所述电感传感电路与。
2、具有可监控电感的金属导体34机械连接且电连接；基于外加到金属导体34上的电磁场和内部产生的电路振荡来调谐电感传感电路12；以及当来自经调谐的电感传感电路12的经调谐的输出信号由于金属导体34的至少部分的添加或移除引起的金属导体34的电感变化而变得失谐时，输出报警信号。还提供了用于这种方法的金属导体扰动检测装置10，所述装置10包括振幅和/或频率可调谐的电感传感电路12以及基于电感传感电路12的输出来输出报警信号的报警电路16。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014080786PCT国际申请的申请数据PCT/GB2013/0501652013012587PCT国际申请的公布数据W。
3、O2013/117905EN2013081551INTCL权利要求书3页说明书11页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书11页附图5页10申请公布号CN104137161ACN104137161A1/3页21检测金属导体34中的扰动的方法，所述方法包括如下步骤提供电感传感电路12，所述电感传感电路12与具有可监控电感的金属导体34机械连接且电连接；基于外加于所述金属导体34的电磁场和内部产生的电路振荡来调谐所述电感传感电路12；以及当来自经调谐的电感传感电路12的经调谐的输出信号由于所述金属导体34的至少部分的添加或移除而引起的所述金属导体34的电感的变。
4、化而变得失谐时，输出报警信号。2如权利要求1所述的方法，其中经调谐的电感传感电路12的经调谐的输出信号输出到滤波器电路14，所述滤波器电路14基于经调谐的信号的频率进行滤波。3如权利要求2所述的方法，其中所述滤波器电路14包括带通滤波器30。4如任一前述权利要求所述的方法，其中机械连接提供了单一电连通路径。5如任一前述权利要求所述的方法，其中机械连接提供了两条电连通路径，从而形成闭环。6如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述电感传感电路12包括变压器60，所述变压器60具有在所述金属导体34侧的第一初级线圈和第二初级线圈，以及在报警电路16侧的次级线圈。7如权利要求6所述的方法，其中所述。
5、第一初级线圈与振荡器62连接。8如权利要求7所述的方法，其中将所述振荡器62输出的信号的频率锁定，并且能够基于所述振荡器62输出的信号的振幅来调谐所述电感传感电路12。9如权利要求7所述的方法，其中能够基于所述振荡器62输出的信号的振幅和频率来调谐所述电感传感电路12。10如权利要求7所述的方法，其中将所述振荡器62输出的信号的振幅锁定，并且能够基于所述振荡器62输出的信号的频率来调谐所述电感传感电路12。11如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中将所述报警信号输出到远离所述电感传感电路12的装设处的报警装置。12如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述金属导体34为金属基础结构26。
6、或者为其部分。13如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述金属导体34为包括移动电话天线柱、分站和公共服务事业中的至少一者的地面金属基础结构26或者为其部分。14如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述金属导体34为形成列车发信电力电缆以及列车牵引电力和/或回流电缆的至少部分的金属传导电缆或其部分。15如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述金属导体34为包括电接地建筑物结构、桥和金属街道用具中的至少一者的金属结构或其部分。16金属导体扰动检测装置10，用于如前述权利要求中任一项所述的检测金属导体34中的扰动的方法，所述装置10包括振幅和/或频率可调谐的电感传感电路12，其与。
7、所述金属导体34机械连接且电连接；以及报警电路16，其基于由于所述金属导体34的至少部分的添加或移除引起的所述电感传感电路12的输出而输出报警信号。17如权利要求16所述的金属导体扰动检测装置10，还包括与所述电感传感电路12的输出连接的滤波器电路14。18如权利要求16或权利要求17所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述电感权利要求书CN104137161A2/3页3传感电路12包括变压器60，所述变压器60具有第一和第二初级绕组以及次级绕组。19如权利要求18所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述电感传感电路12还包括与所述变压器60的第一初级绕组电连通的振荡器62。20如权利要求18。
8、或权利要求19所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述变压器60的所述第二初级绕组与待监控的金属导体34电连通。21如权利要求18至20中任一项所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述变压器60的所述次级绕组与所述报警电路60连通。22如权利要求18至21中任一项所述的金属导体扰动检测装置10，还包括用于调谐所述电感传感电路12的调谐电路24，所述调谐电路24提供对所述金属导体34外加电磁场的内部电路振荡。23如权利要求22所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述调谐电路24是具有振幅调谐器和电阻调谐器的两部分式调谐电路。24如权利要求23所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述振幅调谐器在所。
9、述变压器60的所述第一初级绕组的上游，并且所述电阻调谐器在所述变压器60的所述次级绕组的下游。25如权利要求16至24中任一项所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述报警电路16包括用于将所述报警信号输出到装置外位置的发射器。26如权利要求25所述的金属导体扰动检测装置10，其中所述发射器是无线发射器。27如权利要求16至26中任一项所述的金属导体扰动检测装置10，还包括驱动器电路18，用于驱动所述电感传感电路12和/或所述报警电路16。28金属导体扰动检测装置10，用于检测金属导体34中的扰动，所述装置10包括电感传感电路12，其包括变压器60，所述变压器60具有第一和第二初级绕组以及次级绕。
10、组；以及可调谐振荡器62，其与所述变压器60的所述第一初级绕组电连通，所述第二初级绕组能够与金属基础结构26机械连通且电连通，并且所述次级绕组能够基于所述金属基础结构26的第一状态而输出经调谐的输出信号；以及基于由于所述金属导体34的至少部分的添加或移除而引起的所述金属基础结构26的第二状态而输出失谐的输出信号。29金属导体扰动检测装置10，其与金属基础结构26机械连通且电连通，所述装置10包括电感传感电路12，其包括变压器60，所述变压器具有第一和第二初级绕组以及次级绕组；以及可调谐振荡器62，其与所述变压器60的所述第一初级绕组电连通，所述第二初级绕组与所述金属基础结构26机械连通且电连通。
11、，并且所述次级绕组基于所述金属基础结构26的未窜改状态而输出经调谐的输出信号以及基于所述金属基础结构26的窜改状态而输出失谐的输出信号。30检测金属导体34中的扰动的方法，所述方法包括如下步骤提供电感传感电路12，所述电感传感电路12与具有可监控电感的金属导体34电连接；基于外加到所述金属导体34上的电磁场和内部产生的电路振荡来调谐所述电感传感电路12；以及当来自经调谐的电感传感电路12的经调谐的输出信号由于所述金属导体34的至少部分的添加或移除而引起的所述金属导体34的电感的变化而变得失谐时，输出报警信号。权利要求书CN104137161A3/3页431检测金属导体34中的扰动的方法，所述方。
12、法包括如下步骤提供电感传感电路12，所述电感传感电路12与具有可监控电感的金属导体34电连通且机械连通；通过利用对所述金属导体34外加电磁场的振荡器62来调谐所述电感传感电路12；以及当来自经调谐的电感传感电路12的经调谐的输出信号由于所述金属导体34的至少部分的添加或移除而引起的所述金属导体34的电感的变化而变得失谐时，输出报警信号。权利要求书CN104137161A1/11页5金属导体扰动检测装置和方法技术领域0001本发明涉及金属导体扰动检测装置，并且涉及检测金属导体中或金属导体附近的扰动的方法。背景技术0002由于它们快速增长的价值，在诸如远程通信站点和运输站点的金属基础结构中诸如铜或。
13、铝的金属导体的窜改和/或移除的事件近年来不断上升，因此变成世界范围的问题。0003另外，能够监测由于腐蚀或意外加害导致的金属导体的自然降解将是有益的。0004在对抗这种金属导体的广布盗窃的努力中，已经提议了多种解决方案。这些解决方案通常能够划分成三类防止窃贼或未经许可的人接近或进入站点；检测在站点的窃贼或未经许可的人；以及捕捉在事件之后接收到非法移除的材料的窃贼或操作者。0005防止通常包括安全围栏，包括电子围栏，但是经证实在防止所确定的窃贼进入方面无效。0006检测主要利用用于检测在站点的窃贼的所确定的传统安全技术。所使用的技术是主监控CCTV、移动和声音传感器。监控站点CCTV能够提供在站。
14、点有窃贼的通知，但是不确认何物被移除。此外，该技术对于大多数站点成本仍过高。诸如移动和声音传感器的装置有在这种站点环境下发出错误警报的倾向，例如由于动物经过站点，这增加了操作成本和不便性。0007第三种方法是确保在事件之后捕捉到窃贼或操作者。在该领域最成熟的方法和技术是SMARTWATERRTM，其提供了对失窃材料的不可见追踪并且经证实对于失窃材料的再出售寻址方面非常有效；在护套/外壳上印刷所有者标识，这是威慑，但是作为惯常做法能够被烧掉；以及LANDMINES，其收容可见和/或不可见的颜料并且当窃贼处于未经许可区域中时由于被扰动而引爆。该后述布置是近期发展的，其也将有助于对窃贼进行标识。发明。
15、内容0008本发明落入检测的类别，从而目的在于一当初便防止或限制金属导体的移除和/或损害，并且因此提高安全性且减少操作停机时间。0009根据本发明的第一方案，提供一种检测金属导体中的扰动的方法，所述方法包括如下步骤提供电感传感电路，所述电感传感电路与具有可监控电感的金属导体机械连接且电连接；基于外加到所述金属导体上的电磁场以及内部产生的电路振荡来调谐电感传感电路；以及当来自经调谐的电感传感电路的经调谐的输出信号由于金属导体的至少部分的添加或移除引起的金属导体的电感的变化而变得失谐时，输出报警信号。0010在权利要求2至15包含权利要求2和15中阐述了本发明的第一方案的优选的和/或任选的特征。0。
16、011根据本发明的第二方案，提供一种用于检测金属导体中的扰动的方法的金属导体说明书CN104137161A2/11页6扰动检测装置，所述装置包括振幅和/或频率可调谐的电感传感电路，其与所述金属导体机械连接且电连接；以及报警电路，其基于由于金属导体的至少部分的添加或移除引起的电感传感电路的输出而输出报警信号。0012在权利要求17至27包含权利要求17和27中阐述了本发明的第二方案的优选的和/或任选的特征。0013根据本发明的第三方案，提供一种用于检测金属导体中的扰动的金属导体扰动检测装置，所述装置包括电感传感电路，其包括变压器，所述变压器具有第一和第二初级绕组以及次级绕组；以及可调谐振荡器，其。
17、与所述变压器的第一初级绕组电连通，所述第二初级绕组能够与金属基础结构机械连通且电连通，并且所述次级绕组能够基于金属基础结构的第一状态而输出经调谐的输出信号，并且基于由于所述金属导体的至少部分的添加或移除而引起的金属基础结构的第二状态而输出失谐的输出信号。0014根据本发明的第四方案，提供一种与金属基础结构机械连通且电连通的金属导体扰动检测装置，所述装置包括电感传感电路，所述电感传感电路包括变压器，所述变压器具有第一和第二初级绕组以及次级绕组；以及可调谐振荡器，其与所述变压器的第一初级绕组电连通，所述第二初级绕组与所述金属基础结构机械连通且电连通，并且次级绕组基于金属基础结构的未窜改状态而输出经。
18、调谐的输出信号以及基于金属基础结构的窜改状态而输出失谐的输出信号。0015根据本发明的第五方案，提供一种检测金属导体中的扰动的方法，所述方法包括如下步骤提供电感传感电路，所述电感传感电路与具有可监控电感的金属导体电连接；基于外加在金属导体上的电磁场和内部产生的电路振荡来调谐电感传感电路；以及当来自经调谐的电感传感电路的经调谐的输出信号由于金属导体的至少部分的添加或移除引起的金属导体的电感的变化而变得失谐时，输出报警信号。0016根据本发明的第六方案，提供一种检测金属导体中的扰动的方法，所述方法包括如下步骤提供电感传感电路，所述电感传感电路与具有可监控电感的金属导体电连通且机械连通；通过利用对金。
19、属导体外加电磁场的振荡器来调谐电感传感电路；以及当来自经调谐的电感传感电路的经调谐的输出信号由于所述金属导体的至少部分的添加或移除引起的金属导体的电感的变化而变得失谐时，输出报警信号。附图说明0017现在将参照附图通过实施例的方式更具体地描述本发明，在附图中0018图1A示出了依照本发明的第二方案且显示有为清晰而标识出的电路模块的金属导体扰动检测装置的第一实施方案的电路图；0019图1B示出了图1A的电路图，为清晰而参照了电路组件；0020图2是示出了通过图1A和图1B的金属导体扰动检测装置所监控的金属导体的电表征的电路图；0021图3示出了依照本发明的第一方案的金属导体扰动检测装置与金属基础。
20、结构之间的连接的第一实施例的电路框图，金属基础结构包括至少一个金属导体；0022图4示出了依照本发明的第一方案的金属导体扰动检测装置与金属基础结构之间的连接的第二简化实施例的电路框图，金属基础结构包括至少一个金属导体；说明书CN104137161A3/11页70023图5示出了还是依照本发明的第一方案的金属导体扰动检测装置与包括至少一个金属导体的金属基础结构之间的连接的第三实施例的电路框图，其中在装置与导体之间仅需要单个连接；0024图6示出了依照本发明的第二方案的金属导体扰动检测装置的第二实施方案；0025图7示出了依照本发明的第二方案的金属导体扰动检测装置的第三实施方案；以及0026图8示。
21、出了依照本发明的第二至第五方案的金属导体扰动检测装置的第四实施方案。具体实施方式0027首先参考本发明的图1A和图1B，示出了金属导体扰动检测装置10的第一实施方案，其包括电感传感电路12、与电感传感电路12的输出连接的滤波器电路14以及基于滤波器电路14的输出而输出报警信号的报警电路16。装置10优选地进一步包括驱动器电路18，其用于驱动电感传感电路12、滤波器电路14和/或报警电路16，以及另外地或可选地包括电压调节电路20。0028读出线22经由位于传感电路12左侧的瞬间按钮测试开关SW进入传感电路12。0029实现从测试开关SW到形成传感电路12的调谐电路24的部分的可调谐电容器C1的。
22、连接。对于本实施方案，可调谐电容器C1具有9微微法拉和180微微法拉之间的值范围，并且被用来调节或将装置10与形成待监控的金属基础结构26的部分的金属导体耦合。0030如果认为电路的正确工作期望或需要额外的稳定性，则在可调谐电容器C1的输入与装置10的B之间的2M的电阻器R可用来切断外加到地的信号的一部分，从而限制传感电路将具有的初始增益并且防止其变得饱和。0031可调谐电容器C1与晶体管Q1的基极连接，在该实例中晶体管Q1是NPN小信号晶体管，并且其形成了传感电路12的放大/振荡电路28的第一级。0032近似200K的偏压电阻器R2从晶体管Q1的集电极结连接到基极结以提供晶体管Q1的所需偏压。
23、。0033从B到晶体管Q1的集电极的5K电阻器R3提供了晶体管Q1处的电压调节。0034还期望的是，根据应用，如果用于第一所述晶体管Q1的基极的过饱和风险会变成问题的应用，则从晶体管Q1的基极连接到地采用近似100K的分流电阻器R4以进一步稳定装置10。0035在使用时，既定频率和振幅的进入信号与包括晶体管Q1的放大/振荡电路28所产生的本地振荡相混合。然后，信号经由近似15毫微法拉的固定陶瓷电容器C2馈送到第二晶体管Q2的基极结，其中组合信号仍旧进一步以与晶体管Q1相同的方式和配置来放大。0036采用提供从集电极到基极的偏压的50K电阻器R5，并且在晶体管Q2上优选地使用在B与集电极结之间的。
24、21K电阻器R6。0037在该点处的输入信号已由放大/振荡电路28充分放大且直接馈送到用作输出增益控制的100K的低漂移数字电位器POTP1。100K的POTP1经由极高值的电阻器R7与B连接，在本实例中电阻器R7具有15M的值，但是电阻值可小至2M并且仍得到良好的结果。说明书CN104137161A4/11页80038然后，将100K的POTP1的接帚WIPER馈送到称为LED1的第一LED的阳极，以提供装置10的操作状况的一种形式的可视指示。LED1的阴极连接与滤波器电路14的可调谐的带通滤波器30连接，带通滤波器30与所述LED1的输出和B并联。0039在该实例中与放大/振荡电路28的输。
25、出连通的滤波器电路14包括100H的线圈32，其与53K的电阻器R8串联至B。03毫微法拉的可变电容器C2与线圈32和电阻器R8并联。因此，如果对于具体应用需要改变带通滤波器30的特性，则能够通过改变相对于线圈电感的电容来调谐滤波器电路14的带通滤波器30。0040另一阴极还连接到形成装置10的驱动器电路18的部分的驱动器晶体管Q3的基极结。驱动器电路18用于调节输出到报警电路16的光隔离器O1的工作状况。0041在正常工作状态下，驱动器晶体管Q3理想地处于全导通状态和全关断状态之间的中途的半导通状态，从而提供零位状态。要实现期望的调整，称为LED2的第二LED提供作为用于调谐目的的可视指示器。
26、。0042通过经由电压调节电路20进行调谐电路24的可调谐电容器C1、滤波器电路14的100K增益POTP1以及B的调整，能够实现装置10的正确调谐，并且能够使装置10处于敏感状态。0043优选地，通过与B电压源和装置10的放大/振荡电路28串联的1KPOTP2能够调整馈送装置10的正电压B。实际上，该POTP2通常被调整到某理想的或最优值并且在此后需要现场的极少调整或者不需要现场调整，其中将装置10调整至调谐状态的主要手段是通过对调谐电路24的可变电容器C1和滤波器电路14的100K的输出增益POTP1进行调整。0044为了防止对LED2造成损害，提供了与LED2的阳极串联的800的电阻器R。
27、9来限制可能有损害性的电流。在这点上，光隔离器O1被偏压到导通状态，其中偏压穿过附加晶体管Q4来驱动设置于报警电路16中的光继电器OR1、OR2。0045参考图2，将对形成金属基础结构26的部分的金属导体34的电表征以及传感电路12的调谐电路24如何与其连接进行说明，金属导体34的电表征诸如远程通信天线柱或站点、例如变电站的公共事业服务站点、和/或例如铁路发信站点的运输站点。0046在该实例中，金属导体34接地，诸如在接地网中所见的。被监控的金属导体34例如由铜制成且通常具有一定长度，如果导体34位于地面略上方或在地面内，则其具有特定的天然电感以及天然电容。因为金属导体34由于与空气和/或土壤。
28、相接触而形成了氧化层，所以氧化物层形成了微小电容。0047金属导体34还具有天然电阻，取决于所述导体34的长度。如果具有较大的长度，则电阻能够极低或者可超过1或更多。然后，可以得出，由于电感、电容和电阻下文称为LCR的存在，该结构将会由于LCR的存在而趋向于形成经调谐电路。0048存在于地内的是过量的杂散电流，既有天然的也有人工的，以及能够进入低射频或RF频谱的低频和高频交流的存在。由于其与地连通，在金属基础结构26中感应出这些电流和电压。公知的是，这些电压和电流能够通过电压击或示波器从金属导体34中读出，并且能够读取频率和振幅。这些电流和电压构成了在以某种方式扰动基础结构26的金属导体34的。
29、情况下能够监控变化的手段的部分。0049装置10的完整电路还产生能够在地基础结构26上测量到的振荡，并且在本发明说明书CN104137161A5/11页9中与已经存在于待监控的金属导体34之中或之上的信号相结合以便检测所发生的任何变化。0050在金属导体34受到扰动的情况下，诸如移除或损害其一部分，通过装置10接收到外加频率的电压和振幅的变化，使得产生报警条件。还应理解的是，外加频率的电压和振幅的变化，或者换言之所监控的金属导体34的导电特性的变化，还能够由于金属导体34的天然腐蚀和/或来自于金属导体34紧邻处的主体的天然腐蚀而引起。在该情况下，也发生报警条件。0051图3示出了布置为监控被监。
30、控基础结构26的接地的金属导体34的金属导体扰动检测装置10的第一实施例。装置10的调谐电路24的输入经由电读出线、导线或电缆22与接地网的一部分机械连接，在该实施例中图示为与用作站点的单个主接地点的电力服务入口箱40的接地端子38连接。0052从电源42在该实例中例如为电池厂向装置10以及可能的现场的其他电子设备供电，另一电线44通常用来将电源42接地。这可以是如图3所示的正接地，或者如图4所示的负接地。0053在本发明的一些应用中，与电池厂或其他电源42以及与装置10的第二连接还用作用于监控被监控基础结构26的所述或另一金属导体34内的变化的第二读出路径。0054汇电杆或天线柱接地汇流排4。
31、6形成了被监控基础结构26的部分并且与一个或多个金属导体34电连通。各种结构处于接地电位并且与天线柱汇流排46互连且接地。通常地，这些结构经由既埋置在地内又在地上的合理大的直径的铜电缆连接或接合在一起以及与接地汇流排46连接。在一些应用中，远离服务入口网40的另一接地网与天线柱接地汇流排46和服务入口接地38两者连接或接合，从而形成接地环路。通常，在这样的网络中，在基础结构26内将存在一个或多个接地环路50，如图3的附图所指示的。当基础结构26的任何部分被窜改或移除时，基础结构26内的外加信号的振幅和/或电感通常发生相应的变化，如之前所述，该变化触发装置10中的报警条件。0055参考图4，示出。
32、了金属导体扰动检测装置10与具有一个或多个金属导体34的被监控基础结构26的连接的第二实施例。图4的布置是图3的简化版，其中省去了如之前所描述的另一接地网。调谐电路24的输入经由电读出电缆、电线或导线22与配电板或其他服务入口单元40机械连接。电源42优选地接地到汇流杆或天线柱接地汇流排46，如之前所述。因此，操作方式与上文的第一实施例非常相似。0056图5示出了金属导体扰动检测装置10与具有一个或多个金属导体34的被监控基础结构26的连接的第三实施例。在该实施例中的互连与之前的两个实施例中的不同。在该情况下，电池厂或电源42可以相对于金属基础结构26独立或浮动。因此，仅需要经由调谐电路24到。
33、待监控基础结构26的单个连接。当装置10因此已经被正确地调整时，其能够仅通过到装置10的单个连接来检测所述基础结构26内的变化。0057现在参考图6，现在将对金属导体扰动检测装置10的第二实施方案进行说明。相似的标记指代与第一实施方案中的相似或相同的部件，因此，将省去对它们的进一步详细的说明。为易于参照省去了来自光隔离器O1的驱动器电路18的一部分和报警电路16，因为这些与图1A和图1B中的那些匹配或基本匹配。装置10包括传感电路12、滤波器电路14、电压调节电路20、驱动器电路18和报警电路16，如之前所述。传感电路12包括调谐电说明书CN104137161A6/11页10路24和改进的放大。
34、/振荡电路28。主要区别存在于改进的传感电路12。0058在该实施方案中，传感电路12已经改造而包括在调谐电路24的输入处的感应拾取线圈52。拾取线圈52经由毫微法拉或微微法拉数量级的小值的第二电容器C3连接在可调谐电容器C1的输入与B之间。该无线连接器容许装置10用在与待监控基础结构26的直接机械连接被视为危险或者非期望的环境中，例如为AC或DC供电的，或者是另一信号类型的。当遭遇这种局限性时，发现在图6所示的构造中采用拾取线圈52得到了极好的结果。0059在一定程度上包含电屏蔽也是有益的，从而防止或限制装置10的电路由于寄生RF干扰而变得饱和。0060现在参考图7，将对金属导体扰动检测装置。
35、10的第三实施方案进行说明。同样地，相似的标记指代与第一和第二实施方案中相似的或相同的部件，因此将省去对它们的进一步详细的说明，如同图6一样，为清晰起见省去了来自光隔离器O1的驱动器电路18的一部分和报警电路16，因为这些与图1A和图1B中的那些匹配或基本匹配。0061第二实施方案的装置10包括传感电路12、滤波器电路14、电压调节电路20、驱动器电路18和报警电路16，如之前所述。传感电路12包括调谐电路24以及另一改进的放大/振荡电路28。主要区别还是在于另一改进的传感电路12。0062另一改进的传感电路12包括在调谐电路24的输入处的感应拾取线圈52以及反馈线圈54。来自滤波器电路14的。
36、输出信号的一部分取路径返回到调谐电路24的输入并且使得以与再生反馈电路相似的方式感应地作用于拾取线圈52上。因此，使得传感电路12对于外部RF信号非常敏感。0063应当理解的是，可以使用上述实施例和实施方案的组合。0064在使用时，金属导体扰动检测装置10的优选的实施方案提供了从外部金属基础结构26到调谐电路24的单一连接，并且调谐电路24使用可变电容器C1来辅助调谐。0065待监控的基础结构26的金属导体34拥有RCL的品质并且因此可被处理为调谐或可调谐电路。0066虽然在这些情况下金属导体34可以某种方式接地，如上所述的，其依然受周围RF和存在于大气中和大地内的其他形式的电磁场影响。006。
37、7通过从滤波器电路14的输出级经由B轨线或迹线返回到输入级的反馈，在装置10内内部地产生电振荡。0068通过经由例如相应的电位计以及借助例如可变电容器的调谐电路24来调整滤波器电路14和电压调节电路20，能够将振荡频率调节至产生谐振条件的点。装置10首先被供给能量并且被调整至其中装置10接近于理想谐振条件的状态。随着调谐电路24的可变电容器C1变化，来自外部电路的振幅增加。在某点处，该振幅将开始影响传感电路12的自然振荡。这是由于通过经由可变RCL基础结构26到达晶体管Q1的外加信号的振幅增加使得晶体管Q1的基极的饱和度而引起的。在某点处，该饱和将影响传感电路12的自然频率，由此，改变传感电路。
38、12的频率使得传感变得非常敏感并且可被视为处于接近理想谐振条件。如果来自外部基础结构26的过大量的振幅馈送到晶体管Q1的基极，则基极变得过度饱和并且将传感电路12置于全饱和，其中所测量的外部基础结构26内的变化不再能检测到。因此，重要的是，能够由电压调节电路20有益地设定的B的理想设定以及放大/振说明书CN104137161A107/11页11荡电路28与外部基础结构26之间的耦合量维持在最优值以确保总是维持理想的灵敏度。0069可调谐带通滤波器30与放大/振荡电路28的输出连通，并且设定成允许仅某带宽的频率通过，而衰减非期望频率。0070当装置10连接到待监控的金属基础结构26时，装置10必。
39、须按如下方式进行调谐从外源外加于金属基础结构26上的电磁场和通过装置10的电路产生的内部产生的振荡两者在装置10内结合以产生易于通过带通滤波器30的输出频率。0071对于本发明的电路的正确工作，频率和振幅两者都重要。0072主要通过调整装置10的输入处的调谐电路24的可变电容器C1来控制振幅。可变电容器C1调节从金属基础结构26到达放大/振荡电路28的信号量。0073当装置10已被调谐至期望的工作状态时，即，驱动器电路18的晶体管Q3的输出驱动器被偏压至导通或半导通状态而使得不产生报警条件，装置10被视为处于“待命模式”。0074如果金属基础结构26的部分以在基础结构26内发生电感变化的方式受。
40、损、移除或受干扰，则该变化影响基础结构26的谐振条件，还影响存在于基础结构26内的检测电磁场的振幅。0075这些变化将不利地影响放大/振荡电路28的振幅和内部产生的频率，从而改变馈送到滤波器电路14的带通滤波器30中的输出信号。0076这些变化或者会增大振幅和频率，或者会减小振幅和频率，这取决于外部变化的性质。因此，这样改变了从带通滤波器30穿过到达驱动器晶体管Q3的信号的电平。0077根据变化的性质，带通滤波器30可以使更多或更少的信号通过。驱动器电路18将进入高状态或低状态，取决于发生的变化的性质。如果驱动器电路18变高，例如由于振幅的急剧增加，允许更多的信号通过带通滤波器30，如LED2。
41、的强度的突然增加所看到的。影响了驱动器电路18的零位设定状态，并且一个光继电器OR1、OR2将通过进入开路状态来响应。如果驱动器电路18由于外加信号的振幅的急剧减小而变低，则来自放大/振荡电路28的输出频率未落入带通滤波器30的频谱内，并且到达晶体管Q3的基极的偏压信号的限制致使晶体管Q3关断或大概如此，因此致使零位状态被中断。另一个光继电器OR1、OR2将通过进入开路状态而响应，并且因此产生了第二报警条件。在各情况下，通过激活报警条件，报警电路16被激励而输出报警信号。优选地，报警电路包括用于将报警信号输出到装置外位置的发射器。0078应当理解的是，光继电器OR1、OR2可配置为根据应用在报。
42、警条件下产生闭合状态。0079在该电路连接的且具有待监控的一个或多个金属导体34的典型的接地基础结构26中，通常存在数个“接地环路”。接地环路被定义为与单个点连通的并联接地结构，金属导体34将结构互连以形成所有结构都能够联合在一起的单个接地点。从电气角度看，具有互连导体34的结构趋向于形成形成了基础结构26的总电感的并联电感。当通过基础结构26形成的整体电感网络的任何部分被移除时，电感变化。这些变化能够将其自身显现为外加RF、电磁场或与接地网络相互作用的外加RF和电磁场的谐振频率或振幅的变化，从而致使网络改变其RCL特性。RCL特性的变化引起装置10的谐振条件的交感响应或变化，从而改变装置10。
43、正在工作中的频率。通过将装置10细致调谐到接近谐振条件，易于经由带说明书CN104137161A118/11页12通滤波器30来识别主要是之前调谐的信号的失谐的该交感响应或变化。0080根据接地基础结构26的哪个部分已被移除或改变，由之前设定的谐振条件引起的调谐信号由于传递较高谐振状态视为全导通状态的网络而变得失谐，或者谐振条件由于传递较低谐振状态视为关断状态的网络而变得失谐。在任一情况下，滤波器电路14识别该失谐，并且能够经由报警电路16产生报警，从而警告其他人，在监控的基础结构26已经发生了这些变化。0081利用第二和第三实施方案的拾取线圈52作为电感拾取件允许装置10无线地、感应地连接到。
44、接地基础结构26，从而对于其中任何金属导体34的扰动进行监控。0082在该布置中，感应拾取线圈52基本上形成了放大/振荡电路28的部分，调谐电路24介于其间。由放大/振荡电路28产生的振荡在拾取线圈52内流动。当拾取线圈52如在图6所示的第二实施方案中并入时，使得拾取线圈52对外部无源电感、电容体和诸如RF和/或电磁的杂散环境场非常敏感。0083在无源电感紧靠近拾取线圈52的情况下，无源电感受到放大/振荡电路28和拾取线圈52所产生的场的影响，其中两个电感趋于形成调谐电路。如果无源电感应受干扰，诸如由于移动，则无源电感的一部分被移除或其他方式受到干扰，则两个电感的感应关系的变化将在放大/振荡电。
45、路28内产生频率和振幅的偏移，从而使装置10落入更大或更小的谐振状态，从而如之前所述那样产生报警条件。0084装置10优选地容纳在金属封壳内并且可根据需要方便地通过架子安装。0085当需要并入感应拾取线圈52时，装置10能够与待监控的结构或外部电路并排放置。在该应用中，电路能够容纳在非金属封壳或组合式非金属或金属封壳中以容许在装置10与监控的基础结构26之间易于产生感应耦合。0086还可能的是，根据需要，装置10的壳体可以为防风雨封壳，和/或可以与埋置导体34或金属结构并排埋置。在该后者情况下，如果埋置的导体34受干扰，诸如由于突然移除，则所有这三者的电感、频率、振幅或组合的变化将足以产生报警。
46、条件。0087在改进的布置中，如果被监控的基础结构26被供给电流或者传送RF信号，则如上所述，当电磁场与存在于拾取线圈52内的振荡感应耦合时，两者将相互作用。如果发生显著的变化，诸如信号被中断或者电路以某种方式断路，则装置10的谐振条件将改变，从而以与如前所述的相同方式产生报警条件。0088关于第三实施方案所提到的且与拾取线圈52有紧密感应关系的反馈线圈54的使用也是有益的，从而增加拾取线圈52内的灵敏度。这使能检测到在被监控网络内发生的甚至更微秒的变化。当装置10已被正确调谐时，由于反馈线圈54提供的附加感应反馈路径，使其进入极敏感谐振状态。当用于监控外部金属基础结构26时，被监控基础结构2。
47、6的RCL状态的甚至微小的变化将引起电路内的足以产生已经提及的期望的报警条件的变化，并且这样的变化可能是由于任何干扰引起的，包括诸如未经许可的人的具有电容的外来体的引入而与基础结构26紧密接近。因此，装置10能够用作接近度检测器。0089如果拾取线圈52使用铁芯或铁氧体芯，则装置10能够敏感以检测距拾取线圈52几英尺距离内的磁场或金属物体的移动。在该布置中，拾取线圈52可用作检测由铁或钢构成的金属结构的移动的手段，因为这些金属趋向于拥有某种程度的自然磁性。0090虽然调谐电路被描述为使用可变电容器，但是能够使用任何其他适合的电容调节说明书CN104137161A129/11页13装置。另外地，。
48、或可选地，使用可变电感器是可行的。在该情况下，两个感应耦合的并联线圈可以是可变电感器或形成可变电感器的部分。通过使线圈相对于彼此进行物理移动，能够改变电感。任选地，如果可变电感器使用铁氧体芯，则能够对芯进行调整以改变电感。0091可以使用放大/振荡电路28的输出的带通滤波的其他方法，诸如采样比较器电路。当已经对与晶体管Q1的基极连通的B和串联的可变电容器才1进行了适当调整时，容许一定带宽的频率通过带通滤波器30以驱动用来控制包括装置10的报警电路16的输出的第三晶体管Q3。假设这样是能够实现的，则能够使用任何适合的滤波器电路。0092此外，可以按任何适当的方式来构造带通滤波器。通过举例的方式，。
49、电阻器R8可以是可变的，诸如为电位计的形式，线圈32可以是可变铁芯扼流器，和/或可变电容器C2可以是固定电容器。这些元件中的至少一个应当是可变的以使能进行调谐。然而，例如在安装之前调谐带通滤波器，然后固定组件以使得不可能或不需要进一步调谐，也是可能的。0093现在参考图8，将对金属导体扰动检测装置10的第四实施方案进行说明。与之前的实施方案中使用的相同的标记指代相似或相同的部件，因此将生理对它们的详细说明。0094为清晰起见，图8的电路图是简化后的。0095装置10包括传感电路12、滤波器电路14、电压调节电路未示出、驱动器电路18和报警电路16，如之前所述。0096传感电路12和滤波器电路14可以组合。该实施方案的滤波器电路14至少包括电容器64，从而有效呈现宽通带滤波器。附加的滤波器电路系统可用来提供更优选的窄通带滤波器。0097在实施方案中的主要区别在于改进的传感电路12。0098在该实施方案中，传感电路12已经被改造而包括串联缠绕铁磁谐振式变压器60，具有位于金属基础结构一侧的第一和第二初级绕组PW1和PW2以及位于报警电路一侧的次级绕组SW。0099振荡信号，在该特定案例中优选地为34KHZ，通过振荡电源或振荡器62提供给第一初级绕组PW1。这可与包括次级绕组SW和电容器64的LC电路或储能电路交感。虽然可能是交感，。