本發(fā)明涉及金屬檢測，尤其是涉及一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法及電路。

背景技術(shù)：

1、在金屬檢測機(jī)運(yùn)行過程中，發(fā)射相位作為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵檢測參數(shù)之一，其對產(chǎn)品信號的壓制來提高金屬的檢測性能起到了非常重要的作用。然而在傳統(tǒng)的系統(tǒng)方案中，線圈模塊、功率電路、模擬解調(diào)電路等在產(chǎn)品運(yùn)行過程中不可避免的會發(fā)生溫漂問題，從而引起發(fā)射相位漂移，導(dǎo)致金屬檢測機(jī)的檢測精度下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法及電路，通過實(shí)時計(jì)算平衡信號的相位及幅值進(jìn)行相位跟蹤來實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償，提高檢測精度。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法，所述金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)以正弦發(fā)射載波信號驅(qū)動發(fā)射線圈，并通過獲取接收線圈輸出的平衡電壓信號進(jìn)行金屬檢測，所述方法包括以下步驟：

4、生成第一載波信號和第二載波信號，其中，第一載波信號和第二載波信號幅值相同且相位相差90度，平衡電壓信號、第一載波信號和第二載波信號的頻率相同；

5、實(shí)時獲取金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的接收線圈輸出的平衡電壓信號；

6、將平衡電壓信號與第一載波信號共同輸入第一通道，輸出第一處理信號，將平衡電壓信號與第二載波信號共同輸入第二通道，輸出第二處理信號，所述第一通道和第二通道分別對輸入的兩路信號依次進(jìn)行信號解調(diào)和信號濾波操作；

7、基于第一處理信號和第二處理信號求解平衡電壓信號相位；

8、基于當(dāng)前時刻和上一時刻的平衡電壓信號相位之間的相位差實(shí)時調(diào)節(jié)金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的正弦發(fā)射載波信號的相位。

9、所述信號解調(diào)基于模擬乘法電路實(shí)現(xiàn)，對輸入的兩路信號進(jìn)行乘法運(yùn)算得到混合信號，所述混合信號由一個直流偏置信號和一個二倍頻信號組成，所述二倍頻信號的頻率為正弦發(fā)射載波信號的2倍。

10、所述信號濾波采用低通濾波濾除混合信號中的二倍頻信號，濾波后的直流偏置信號反映金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的溫漂引起的發(fā)射相位漂移，其大小受平衡電壓信號的幅值、相位和第一/第二載波信號的幅值大小影響。

11、一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，所述金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)以正弦發(fā)射載波信號驅(qū)動發(fā)射線圈，并通過獲取接收線圈輸出的平衡電壓信號進(jìn)行金屬檢測，所述相位補(bǔ)償電路包括正弦載波信號源、雙通道解調(diào)電路和數(shù)字信號處理電路，

12、所述正弦載波信號源用于生成第一載波信號和第二載波信號，其中，第一載波信號和第二載波信號幅值相同且相位相差90度，平衡電壓信號、第一載波信號和第二載波信號的頻率相同；

13、所述雙通道解調(diào)電路包括兩個通道，其中，第一通道以實(shí)時獲取的金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的接收線圈輸出的平衡電壓信號和第一載波信號為輸入，輸出第一處理信號，第二通道以平衡電壓信號與第二載波信號為輸入輸出第二處理信號，所述第一通道和第二通道分別包括信號解調(diào)電路和信號濾波電路；

14、所述數(shù)字信號處理電路包括ad轉(zhuǎn)換電路、基于fpga的數(shù)字信號運(yùn)算電路、數(shù)字信號發(fā)生器和da轉(zhuǎn)換電路，所述ad轉(zhuǎn)換電路將雙通道解調(diào)電路輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，基于所述數(shù)字信號利用數(shù)字信號運(yùn)算電路求解平衡電壓信號相位，并計(jì)算當(dāng)前時刻和上一時刻的平衡電壓信號相位之間的相位差，根據(jù)所述相位差利用數(shù)字信號發(fā)生器生成調(diào)節(jié)信號，經(jīng)過da轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬信號后用于實(shí)時調(diào)節(jié)金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的正弦發(fā)射載波信號的相位。

15、所述金屬異物檢測機(jī)檢測系統(tǒng)包括正弦發(fā)射載波信號源、發(fā)射諧振功率電路、線圈模塊和接收電路，所述線圈模塊包括一個發(fā)射線圈和兩個接收線圈，所述正弦發(fā)射載波信號源為發(fā)射諧振功率電路提供正弦發(fā)射載波信號，正弦發(fā)射載波信號經(jīng)由發(fā)射諧振功率電路進(jìn)行功率放大后輸入線圈模塊的發(fā)射線圈，通過接收電路接收線圈模塊中接收線圈的輸出信號，得到平衡電壓信號。

16、所述正弦發(fā)射載波信號源通過fpga的數(shù)字信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，并將數(shù)字信號發(fā)生器輸出的數(shù)字信號通過da轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號，得到正弦發(fā)射載波信號。

17、所述信號解調(diào)電路采用模擬乘法電路，對輸入的兩路信號進(jìn)行乘法運(yùn)算得到混合信號，所述混合信號由一個直流偏置信號和一個二倍頻信號組成，所述二倍頻信號的頻率為正弦發(fā)射載波信號的2倍。

18、所述信號濾波電路采用低通濾波電路濾除混合信號中的二倍頻信號，濾波后的直流偏置信號反映金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的溫漂引起的發(fā)射相位漂移，其大小受平衡電壓信號的幅值、相位和第一/第二載波信號的幅值大小影響。

19、根據(jù)直流偏置信號的大小選擇不同精度的ad轉(zhuǎn)換電路所采用的ad轉(zhuǎn)換芯片，直流偏置信號越小，對應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換芯片的精度越高。

20、通過調(diào)節(jié)第一/第二載波信號的幅值大小調(diào)節(jié)直流偏置信號的大小，根據(jù)調(diào)節(jié)后的直流偏置信號的大小選擇不同精度的ad轉(zhuǎn)換電路所采用的ad轉(zhuǎn)換芯片，直流偏置信號越小，對應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換芯片的精度越高。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

22、本發(fā)明通過對金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)輸出的平衡電壓信號進(jìn)行解調(diào)和濾波，得到了一個可以反映平衡電壓信號幅值和相位的直流信號，通過實(shí)時獲取該實(shí)時信號并與歷史時刻的信號進(jìn)行比較可以計(jì)算得到兩個時刻的相位差，以反映系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的相位漂移，并基于該相位實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸入正弦載波的精確調(diào)控，對相位漂移進(jìn)行補(bǔ)償，提高了系統(tǒng)的檢測精度。

技術(shù)特征：

1.一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法，所述金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)以正弦發(fā)射載波信號驅(qū)動發(fā)射線圈，并通過獲取接收線圈輸出的平衡電壓信號進(jìn)行金屬檢測，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法，其特征在于，所述信號解調(diào)基于模擬乘法電路實(shí)現(xiàn)，對輸入的兩路信號進(jìn)行乘法運(yùn)算得到混合信號，所述混合信號由一個直流偏置信號和一個二倍頻信號組成，所述二倍頻信號的頻率為正弦發(fā)射載波信號的2倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法，其特征在于，所述信號濾波采用低通濾波濾除混合信號中的二倍頻信號，濾波后的直流偏置信號反映金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的溫漂引起的發(fā)射相位漂移，其大小受平衡電壓信號的幅值、相位和第一/第二載波信號的幅值大小影響。

4.一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，所述金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)以正弦發(fā)射載波信號驅(qū)動發(fā)射線圈，并通過獲取接收線圈輸出的平衡電壓信號進(jìn)行金屬檢測，其特征在于，所述相位補(bǔ)償電路包括正弦載波信號源、雙通道解調(diào)電路和數(shù)字信號處理電路，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，所述金屬異物檢測機(jī)檢測系統(tǒng)包括正弦發(fā)射載波信號源、發(fā)射諧振功率電路、線圈模塊和接收電路，所述線圈模塊包括一個發(fā)射線圈和兩個接收線圈，所述正弦發(fā)射載波信號源為發(fā)射諧振功率電路提供正弦發(fā)射載波信號，正弦發(fā)射載波信號經(jīng)由發(fā)射諧振功率電路進(jìn)行功率放大后輸入線圈模塊的發(fā)射線圈，通過接收電路接收線圈模塊中接收線圈的輸出信號，得到平衡電壓信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，所述正弦發(fā)射載波信號源通過fpga的數(shù)字信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，并將數(shù)字信號發(fā)生器輸出的數(shù)字信號通過da轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號，得到正弦發(fā)射載波信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，所述信號解調(diào)電路采用模擬乘法電路，對輸入的兩路信號進(jìn)行乘法運(yùn)算得到混合信號，所述混合信號由一個直流偏置信號和一個二倍頻信號組成，所述二倍頻信號的頻率為正弦發(fā)射載波信號的2倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，所述信號濾波電路采用低通濾波電路濾除混合信號中的二倍頻信號，濾波后的直流偏置信號反映金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的溫漂引起的發(fā)射相位漂移，其大小受平衡電壓信號的幅值、相位和第一/第二載波信號的幅值大小影響。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，根據(jù)直流偏置信號的大小選擇不同精度的ad轉(zhuǎn)換電路所采用的ad轉(zhuǎn)換芯片，直流偏置信號越小，對應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換芯片的精度越高。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償電路，其特征在于，通過調(diào)節(jié)第一/第二載波信號的幅值大小調(diào)節(jié)直流偏置信號的大小，根據(jù)調(diào)節(jié)后的直流偏置信號的大小選擇不同精度的ad轉(zhuǎn)換電路所采用的ad轉(zhuǎn)換芯片，直流偏置信號越小，對應(yīng)的ad轉(zhuǎn)換芯片的精度越高。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的相位補(bǔ)償方法及電路，其中方法包括以下步驟：生成第一載波信號和與其幅值相同、相位相差90度的第二載波信號；實(shí)時獲取金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的平衡電壓信號；將平衡電壓信號與第一載波信號輸入第一通道，平衡電壓信號與第二載波信號輸入第二通道，得到第一和第二處理信號，第一和第二通道分別對輸入的兩路信號依次進(jìn)行信號解調(diào)、信號濾波和AD采樣操作；基于第一和第二處理信號求解平衡電壓信號相位；基于當(dāng)前時刻和上一時刻的平衡電壓信號相位之間的相位差實(shí)時調(diào)節(jié)金屬檢測機(jī)檢測系統(tǒng)的正弦發(fā)射載波信號的相位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了金屬檢測機(jī)運(yùn)行過程中的溫漂引起的發(fā)射相位漂移問題，有助于提高檢測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳培英,牟翔,殷星,幸波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海太易檢測技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6