專利名稱：金屬檢測機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬檢測機(jī)。
背景技術(shù)：
目前采用通用技術(shù)的金屬探測儀采用模擬電路加上數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)，針對物料 效應(yīng)抑制等控制方式操作麻煩，對于檢測狀態(tài)無法記錄。更換檢測產(chǎn)品時(shí)操作麻煩。實(shí)際 使用效果受人為因素干擾。本案采用DSP技術(shù)及算法針對性解決上述問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為提供一種包含物料效應(yīng)抑制功能和自動(dòng)調(diào)試(學(xué)習(xí)功能)的 新型金屬異物檢測機(jī)，該檢測機(jī)針對被檢測物的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性而產(chǎn)生的物料效應(yīng)，可以 自動(dòng)抑制。抑制方法通過基于DSP的數(shù)字信號處理系統(tǒng)完成。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)學(xué)習(xí)功能，極大 的降低了設(shè)備使用的復(fù)雜程度，較少了使用的人力和成本。實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案如下金屬檢測機(jī)，包括人-機(jī)對話系統(tǒng)，人-機(jī)對話系統(tǒng)通過485總線與數(shù)字信號處理 器連接，還包括OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器，OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器連接波形整形電路，波形整形電 路連接功率放大電路，功率放大電路連接到探測頭的發(fā)射線圈，所述功率放大電路還連接 相位校準(zhǔn)電路，所述相位校準(zhǔn)電路連接至正交基準(zhǔn)調(diào)整電路，正交基準(zhǔn)調(diào)整電路連接至同 步解調(diào)電路，探測頭的接收線圈連接至差動(dòng)接收電路，差動(dòng)接收電路又連接至同步解調(diào)電 路，同步解調(diào)電路連接至低通濾波電路，低通濾波電路連接至A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路 連接至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器還連接至功率放大電路和差動(dòng)接收電路。所述數(shù)字信號處理器還連有控制單元，控制單元還分別連接電機(jī)、報(bào)警和剔除器。所述發(fā)射線圈為由直徑為1. 0 5. Omm的導(dǎo)線構(gòu)成的單圈周長為100 2000mm 的線圈。所述功率放大電路包括基于功率管的推挽式放大器及LC震蕩器，以及由軟磁鐵 氧體構(gòu)成的傳輸變壓器。所述數(shù)字信號處理器分別通過一增益控制電路連接到功率放大電路和差動(dòng)接收 電路。所述接收線圈為與發(fā)射線圈相同的材料構(gòu)成的兩個(gè)在發(fā)射線圈兩側(cè)對稱分布的 單圈線圈，且與發(fā)射線圈平行。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1 采用軟件方式實(shí)現(xiàn)物料效應(yīng)的抑制，取消了傳統(tǒng)的基于全通移相電路的模擬電 路方式，使得物料效應(yīng)的抑制功能可控、精確、自動(dòng)化；2:數(shù)字存儲功能，可以將不同北側(cè)產(chǎn)品的檢測參數(shù)進(jìn)行存儲，再次使用時(shí)只需要 從存儲其中調(diào)出，避免了繁瑣的重復(fù)調(diào)試過程；3 針對所有控制對象的控制完全數(shù)字化控制；[0015]4:自動(dòng)設(shè)定(學(xué)習(xí))功能，簡化了操作過程，節(jié)省了操作時(shí)間和成本。
圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的OSC信號發(fā)生器電原理圖；圖3為本實(shí)用新型的波形轉(zhuǎn)換電路的電原理圖；圖4為本實(shí)用新型的功率放大電路的電原理圖；圖5為本實(shí)用新型的增益控制電路的電原理圖；圖6為本實(shí)用新型的相位校準(zhǔn)電路的電原理圖；圖7為本實(shí)用新型的正交基準(zhǔn)調(diào)整電路的電原理圖；圖8為本實(shí)用新型的差動(dòng)接收電路的電原理圖；圖9為本實(shí)用新型的同步解調(diào)電路的電原理圖；圖10為本實(shí)用新型的低通濾波電路的電原理圖。其中圖2至圖10為本實(shí)用新型的各部分的電原理圖，各電路之間相連接的部位在 對應(yīng)的圖的對應(yīng)的部位標(biāo)有相同符號。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1至圖10所示，金屬檢測機(jī)，包括人-機(jī)對話系統(tǒng)，人-機(jī)對話系統(tǒng)通過485 總線與數(shù)字信號處理器連接，還包括OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器，OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器連接波形整 形電路，波形整形電路連接功率放大電路，功率放大電路連接到探測頭的發(fā)射線圈，所述功 率放大電路還連接相位校準(zhǔn)電路，所述相位校準(zhǔn)電路連接至正交基準(zhǔn)調(diào)整電路，正交基準(zhǔn) 調(diào)整電路連接至同步解調(diào)電路，探測頭的接收線圈連接至差動(dòng)接收電路，差動(dòng)接收電路又 連接至同步解調(diào)電路，同步解調(diào)電路連接至低通濾波電路，低通濾波電路連接至A/D轉(zhuǎn)換 電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器還連接至功率放大電路、 差動(dòng)接收電路和控制單元，控制單元還分別連接電機(jī)、報(bào)警和剔除器。本實(shí)用新型的工作過程如下在由OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器1生成頻率IOkHz 800kHz的方波，包括OSC震蕩電路和分頻電路。其具體電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。通過選用不 同的基頻頻率的石英振蕩器配合不同的分頻比來靈活得到IOkHz 800kHz范圍內(nèi)的方波。OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器1生成的方波輸出到波形整形電路2，得到同頻正弦波。波形 整形電路2由LC諧振電路構(gòu)成。具體電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。波形整形電路2的輸出信號基頻正弦信號輸出到功率放大電路3，經(jīng)過功率放大 后連接到探測頭的發(fā)射線圈4上。足以通過發(fā)射線圈在檢測區(qū)域建立足夠強(qiáng)度的交變磁 場。功率放大電路4的具體電路如圖4所示，包括基于功率管的推挽式放大器及LC震蕩器， 以及由軟磁鐵氧體構(gòu)成的傳輸變壓器。發(fā)射線圈4為由單圈周長約IOOmm 2000mm的直 徑1. Omm 5. Omm的銅質(zhì)漆包線或銅管構(gòu)成。為得到良好的檢測靈敏度，發(fā)射線圈兩側(cè)的 交流電壓峰峰值必須大于4 20V。實(shí)際試驗(yàn)表明，該電壓值越大，實(shí)際檢測靈敏度越高。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，方便使用，本發(fā)明包含增益控制電路6。該模塊可以控制功 率放大電路的放大增益，以滿足實(shí)際產(chǎn)品的最大適應(yīng)性。增益控制電路6的具體電路如圖5所示。功率放大電路3的輸出信號連接到相位校準(zhǔn)電路7，將基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)相位調(diào)整 到0，相位校準(zhǔn)電路7的具體電路如圖6所示。相位校準(zhǔn)電路7的輸出信號經(jīng)過正交基準(zhǔn)調(diào) 整電路8得到兩個(gè)頻率與基頻相同，相互正交的兩路正弦信號sin和cos。Sin和cos的信 號幅值為IV，偏置為0。正交基準(zhǔn)調(diào)整電路8的具體電路如圖7所示。接收線圈5為與發(fā)射線圈平行，對稱分布的單圈線圈，與發(fā)射線圈由相同材料構(gòu) 成。用于接收發(fā)射線圈所建立的交變磁場，差動(dòng)輸出的信號體現(xiàn)出包含兩接收線圈不對稱 程度的差值信號。差動(dòng)輸出的信號的變化可以表征檢測區(qū)域磁場的正弦交變磁場的變化。 實(shí)際產(chǎn)品中通過各種可能的措施消除其他因素對該磁場的影響，因此差動(dòng)輸出信號的變化 主要體現(xiàn)為金屬或被檢測產(chǎn)品的進(jìn)入對檢測區(qū)域磁場帶來的影響。差動(dòng)輸出信號通常經(jīng)過 Ik IOk倍放大后至差動(dòng)接收電路9。差動(dòng)接收電路和前級放大電路具體如圖8所示。差動(dòng)接收輸出信號經(jīng)過Ik IOk倍放大后的輸出信號與正交基準(zhǔn)調(diào)整電路8的 兩路輸出信號一起連接到同步解調(diào)電路10的對應(yīng)輸入端，輸出兩路包含二倍頻基頻信號 與差動(dòng)輸出信號幅值變化的包絡(luò)信號由金屬或被檢測產(chǎn)品對檢測磁場的影響而產(chǎn)生，主 要通過對該信號的后續(xù)處理來得到金屬對檢測磁場的影響。同步解調(diào)電路10的具體實(shí)現(xiàn) 電路如圖9所示。同步解調(diào)電路10的輸出信號經(jīng)過低通濾波電路11后的輸出信號主要為差動(dòng)輸出 信號幅值變化的包絡(luò)信號。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路12后采入DSP系統(tǒng)13。低通濾波11的具體 實(shí)現(xiàn)電路如圖10所示。為提供良好的人-機(jī)對話系統(tǒng)15，由鍵盤、IXD顯示屏和MCU微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，根 據(jù)需要可以連接上微型打印機(jī)共同構(gòu)成。人-機(jī)對話系統(tǒng)15通過485總線技術(shù)與DSP系 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令交換。DSP/MSP 13連接控制單元17對被控制對象電機(jī)19、報(bào)警20、剔除器21實(shí)行控制。 通常包括正常的電機(jī)啟動(dòng)/停止控制、檢測到金屬后停止電機(jī)、發(fā)出報(bào)警信號，以及按照應(yīng) 用需要，連接上剔除器，當(dāng)檢測到金屬雜質(zhì)時(shí)控制剔除器21的動(dòng)作與復(fù)位。對應(yīng)兩路A/D采樣信號表示為A和B，自動(dòng)設(shè)定(自動(dòng)學(xué)習(xí))過程，IXD顯示屏提 示放入不含有金屬雜質(zhì)的純凈產(chǎn)品樣品，DSP經(jīng)A/D采樣器對兩路信號進(jìn)行采樣，記錄下采 樣過程的數(shù)據(jù)，找到兩個(gè)周期的A路極大值A(chǔ)1、A2及對應(yīng)時(shí)刻的Btl、Bt2，以及B路極大值 B1、B2及對應(yīng)時(shí)刻的Atl，At2。以及Al、Bl發(fā)生的時(shí)間T1、T2。兩路信號的延時(shí)Delta T為Delta T = T1-T2 ；....................................1.1兩路信號幅值的比值為Tan Tan 1 = A1/B1 ；......................................1. 2Tan 2 = A2/B2 ；......................................1. 3Tan = (Tanl+Tan2)/2 ；................................1. 4Theta = Arc tan (Tan) ；...............................1. 5X = sin(Theta) ；..................................1.6Y = cos (Theta) ；..................................1.7 記錄X和Y的數(shù)值，正常檢測時(shí)對每個(gè)A路采樣的數(shù)值經(jīng)過T延時(shí)后乘上X和Y得到A*X和A*Y，對B路采樣值乘上X和Y得到B*X和B*Y ；M = A*X+B*Y ；.....................................1. 8N = A*Y+B*X。.....................................1.9當(dāng)被檢測的產(chǎn)品為含有明顯物料效應(yīng)的產(chǎn)品時(shí)，可以將N對應(yīng)的數(shù)字放大增益調(diào) 整到零或很小的數(shù)值，通過調(diào)節(jié)M的增益來控制金屬異物的檢測靈敏度。當(dāng)被檢測的產(chǎn)品不含有明顯的物料效應(yīng)時(shí)，可以同時(shí)判斷M和N兩路信號來控制 金屬異物檢測的靈敏度。
權(quán)利要求1.金屬檢測機(jī)，其特征為包括人-機(jī)對話系統(tǒng)，人-機(jī)對話系統(tǒng)通過485總線與數(shù)字 信號處理器連接，還包括OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器，OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器連接波形整形電路，波 形整形電路連接功率放大電路，功率放大電路連接到探測頭的發(fā)射線圈，所述功率放大電 路還連接相位校準(zhǔn)電路，所述相位校準(zhǔn)電路連接至正交基準(zhǔn)調(diào)整電路，正交基準(zhǔn)調(diào)整電路 連接至同步解調(diào)電路，探測頭的接收線圈連接至差動(dòng)接收電路，差動(dòng)接收電路又連接至同 步解調(diào)電路，同步解調(diào)電路連接至低通濾波電路，低通濾波電路連接至A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D 轉(zhuǎn)換電路連接至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器還連接至功率放大電路和差動(dòng)接收 電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬檢測機(jī)，其特征為所述數(shù)字信號處理器還連有控制單元， 控制單元還分別連接電機(jī)、報(bào)警和剔除器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬檢測機(jī)，其特征為所述發(fā)射線圈為由直徑為1.0 5.Omm 的導(dǎo)線構(gòu)成的單圈周長為100 2000mm的線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬檢測機(jī)，其特征為所述功率放大電路包括基于功率放大 器及LC震蕩器，以及由軟磁鐵氧體構(gòu)成的傳輸變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬檢測機(jī)，其特征為所述數(shù)字信號處理器分別通過一增益 控制電路連接到功率放大電路和差動(dòng)接收電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬檢測機(jī)，其特征為所述接收線圈為與發(fā)射線圈相同的材 料構(gòu)成的兩個(gè)在發(fā)射線圈兩側(cè)對稱分布的單圈線圈，且與發(fā)射線圈平行。
專利摘要本實(shí)用新型為金屬檢測機(jī)，包括人-機(jī)對話系統(tǒng)，人-機(jī)對話系統(tǒng)通過485總線與數(shù)字信號處理器連接，還包括OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器，OSC基準(zhǔn)信號發(fā)生器連接波形整形電路，波形整形電路連接功率放大電路，功率放大電路連接到探測頭的發(fā)射線圈，所述功率放大電路還連接相位校準(zhǔn)電路，所述相位校準(zhǔn)電路連接至正交基準(zhǔn)調(diào)整電路，正交基準(zhǔn)調(diào)整電路連接至同步解調(diào)電路，探測頭的接收線圈連接至差動(dòng)接收電路，差動(dòng)接收電路又連接至同步解調(diào)電路，同步解調(diào)電路連接至低通濾波電路，低通濾波電路連接至A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路連接至數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器還連接至功率放大電路和差動(dòng)接收電路。
文檔編號G05B19/04GK201828672SQ20102023350
公開日2011年5月11日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者洪堅(jiān) 申請人:上海多科電子科技有限公司