金属异物检测的自动平衡技术制造技术

本发明专利技术涉及一种金属异物检测的自动平衡技术，特别是涉及一种开机即进行自动平衡调节的金属异物检测的自动平衡技术。本发明专利技术解决了金属异物检测机因原始静态平衡状态发生一定的变化后检测灵敏度低和稳定性差的问题，弥补了现有技术难以自动平衡、没有广泛适用性的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属异物检测的自动平衡技术，特别是涉及一种开机即进行自动平衡 调节的金属异物检测的自动平衡技术。
技术介绍
金属异物检测机已经成为食品、化工、建材和塑料等工业行业生产过程中越来越重要 的关键设备。为确保产品或原料的纯净，保护人身安全或产品品质，保护关键设备安全， 杜绝生产安全事故或检修成本，都需要金属检测机来检测物料中是否含有金属杂质。平衡式金属检测机应用平衡交变磁场中的磁场微变检测技术来检测非金属物料中是 否含有金属杂质。实践证明，基于该技术原理的金属检测机具有灵敏度高、抗干扰能力强、 金属与非金属区分效果好、不同材质金属可以分辨、易于生产等显著优点。但其致命的缺 点就是其检测传感器因为受应力变形、热胀冷縮等不可回避自然因素的影响导致其原始静 态平衡状态发生一定的变化后，初期可能出现检测灵敏度降低、噪声信号大、稳定性变差 等关键质量指标下降，进一步变化后将可能使得设备完全丧失检测灵敏度。现有的技术所采取的保证金属检测机检测灵敏度的方法有(1)生产制作上尽可能将 传感器结构制作扎实，内外腔体间采用环氧树脂等胶粘剂固定、填充，尽可能减少变化；(2)传感器在出厂前进行应力释放；(3)采用周长余量法、金属置入法、位置调整法机 械式方法进行平衡调节；(4)桥式接收电路还采用电位器进行调节。以上方法的(1)、 (2)为减少变化的方法，并不能消除或避免检测传感器原始静态平 衡状态发生一定的变化。第(3)种通常在设备出厂以后，在客户的适用环境下进行，操 作起来非常困难，而且必须由生产工厂专业技术人员才能完成，所以只有在迫不得已的情 况下才会釆用，这种方法一方面需要花费大量的人力、物力，另一方面当客户与生产厂家 的距离很远，甚至是不同国家时将越发困难；更有甚者，每次调节只能针对某一具体对象， 不存在普遍性，使得设备没有广泛的适用性，维护也相当困难。第(4)种方法的调节精 度难以控制，调节的效果也直接影响到设备的检测效果，技术难以把握。为发扬平衡式金属检测技术的众多优点，同时摒弃其致命弱点，提高平衡式金属检测 机的性能，减少使用与维护成本，加入自动平衡调节功能就是本专利技术的技术核心内容。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属异物检测的自动平衡技术，也就是提供一种开机即进行自动平衡调节的金属异物检测的自动平衡技术。本专利技术解决了金属异物检测机因原始静态 平衡状态发生一定的变化后检测灵敏度低和稳定性差的问题，弥补了现有技术难以自动平 衡、没有广泛适用性的不足。本专利技术的一种金属异物检测的自动平衡技术，是一种开机即进行自动平衡调节的金属 异物检测的自动平衡技术，包括以下步骤1) 由DSP+ARM组成的控制器控制激励信号源产生正弦激励信号；2) 激励信号产生交变磁场；3) 接收传感器感应交变磁场；4) 接收传感器差动输出信号到混合器；5) 比例放大器把混合器的信号进行比例放大；6) 平衡状态提取单元对比例放大的差动信号进行解调和滤波；7) 上一步获得的信号经过A/D转换器后变成数字信号输入到由DSP+ARM组成的控制器；8) 经过DSP的信号分析与处理以后，控制反馈信号合成器生成反馈信号；9) 反馈信号反馈到混合器；10) 混合器接收反馈信号和接收传感器的信号并进行混合；11) 混合信号输出；12) 若混合信号输出的弧值超出预设范围，则循环第5)步 第11)步，直到混合信 号输出的弧值在预设范围内。具体的预设范围根据调整时间、检测电路的线性工作范围以 及最终应用该检测技术的检测机的噪声来现场调试得到。作为优选的技术方案如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的激励信号源采用DDS 芯片。如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的正弦激励信号的频率为 20 卯0kHz。如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的DSP的信号分析与处理 采用FIR滤波和反正切变换的算法。如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的反馈信号与平衡接收信 号同频、同相并且幅值与接收信号比例固定。如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的混合器的信号正比于平衡状态信号。如上所述的一种金属异物检测的自动平衡技术，其中，所述的接收传感器为差动式传 感器。本专利技术的一种金属异物检测的自动平衡技术，是一种开机即进行自动平衡调节的金属 异物检测的自动平衡技术。平衡式金属检测机的检测传感器结构如图2所示中间为发射 线圈，两边为接收线圈。接收线圈对称分布在发射线圈两侧，两接收线圈差动连接。发射线圈发射固定频率的正弦交变磁场信号X(t)=Acos (2 nft) ........................................(1.1)在接收线圈上感应到等幅同相同频交流电压信号。两接收线圈差动连接，理想状态下， 在检测区域无外来金属或磁场影响时接收线圈的输出信号幅值为零。但实际上由于加工误 差、材料误差等存在，该信号幅值为取决于众多误差等因素的一个不确定值。为保证检测 灵敏度，往往需要对该信号进行放大倍数为1K 10K放大。放大后的信号在检测时就是判 断是否含有金属的原始信号。R(t)=(a(t)+a)cos( (2冗ft+e+e(t)) ....................(1.2)一般会对该信号进行同步解调，提取出仅包含金属信号(金属调制磁场的信号)和白 色噪声信号。实践证明，当静态幅值a由于热胀冷缩、应力变形等因素的影响，会逐步变化。当幅 值超过500mv时检测信号的信噪比明显下降，稳定性和检测灵敏度变差。当a超过2000mv 时，可能无法正常工作，误报警将远远超过可接受的范围。本专利技术的技术为，在检测线路中加入自动平衡调节功能。通过基于DSP (digital signal processor)和DDS(direct digital synthesis)数字化控制的自动平衡调节反馈系统来实现自动 跟踪平衡调节。如图3所示，是本专利技术一种金属异物检测的自动平衡技术的电路实现原理框图。静态 接收线圈的差动接收信号为R(t)=a*cos( (2;ift+e)...................................(1.3)自动平衡调节的目的是将静态下的信号的幅值调整到最低，理论最佳状态为0。 开环状态下，比例放大器3的输出为S3(t)=a*k* cos( (2兀ft+e) ..............................(1.4)信源DDS4和DDS5的输出分别为S4(t)=cos (2兀ft) .........................................(1.5)S5(t)=sin (2Tift) ..........................................(1.6)经乘法器8和9后的输出分别为S8(t)=a*cos( (2兀ft+e) *cos (2;ift) ...............(1.7)S9(t)=a*cos( (2兀ft+e) *sin (2 ift) ................(1.8)低通滤波器12和13的输出为S12(t)=-a/2*cos(9) ............本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属异物检测的自动平衡技术，其特征是包括以下步骤：１）由ＤＳＰ＋ＡＲＭ组成的控制器控制激励信号源产生正弦激励信号；２）激励信号产生交变磁场；３）接收传感器感应交变磁场；４）接收传感器差动输出信号到混合器；５）比例放大器把混合器的信号进行比例放大；６）平衡状态提取单元对比例放大的差动信号进行解调和滤波；７）上一步获得的信号经过Ａ／Ｄ转换器后变成数字信号输入到由ＤＳＰ＋ＡＲＭ组成的控制器；８）经过ＤＳＰ的信号分析与处理以后，控制反馈信号合成器生成反馈信号；９）反馈信号反馈到混合器；１０）混合器接收反馈信号和接收传感器的信号并进行混合；１１）混合信号输出；１２）若混合信号输出的弧值超出预设范围，则循环第５）步～第１１）步，直到混合信号输出的弧值在预设范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪坚，
申请(专利权)人：洪坚，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]