專利名稱：金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬異物檢測機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，尤其是涉及一種金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置。
背景技術(shù)：
平衡式金屬檢測機(jī)受應(yīng)力變形和溫度變化等導(dǎo)致靜態(tài)平衡狀態(tài)發(fā)生變化導(dǎo)致靈敏度降低，甚至完全喪失檢測能力。因此自動平衡技術(shù)成為該類金屬檢測機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。目前主流的自動平衡技術(shù)方案如美國專利。專利號5，691，640名稱“R)rCed Balance Metal Detector”，“自動平衡式金屬檢測機(jī)”。該金屬檢測機(jī)采用平衡檢測得到補(bǔ)償數(shù)值后通過兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)輸出兩個直流電壓，輸出的直流電壓和正交的正弦波通過兩個乘法器調(diào)制出用于補(bǔ)償?shù)膬蓚€正弦波，這兩個正弦波合成后送給接收電路，補(bǔ)償因平衡破壞輸出的幅值和相位。該類方案采用了比較多的模擬電路，造成線路復(fù)雜和調(diào)試的困難以及由于電路本身的問題引起穩(wěn)定性降低等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高金屬檢測機(jī)靈敏性和穩(wěn)定性的金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)—種金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置，其特征在于，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實(shí)時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實(shí)時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實(shí)時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用全新的DSP+FPGA架構(gòu)，構(gòu)成了實(shí)時信號處理系統(tǒng)，根據(jù)低層信號和高層信號不同的特點(diǎn)，合理的對DSP和FPGA作了數(shù)據(jù)處理的分工；2、在很大程度上提高了整機(jī)的檢測精度和穩(wěn)定性，同時提高了金屬檢測機(jī)的抗老化能力和環(huán)境適應(yīng)能力，進(jìn)而顯著提高了金屬檢測機(jī)的壽命，同時，DSP+FPGA的架構(gòu)也使得日后金屬檢測機(jī)性能改善、功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級變得更加方便。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的工作流程圖。
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)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例本實(shí)用新型重點(diǎn)對現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。首先在相位檢測的基本原理中找到其固有缺點(diǎn)，如下假設(shè)發(fā)射線圈輸出為u = a*sin( t+6),接收線圈的輸出為Uo = Asin(G) t+Φ)，理論上發(fā)射信號經(jīng)過發(fā)射電路和接收電路而產(chǎn)生固定的相位差Φ-Θ，下文中該相位差用α來表示。調(diào)制的兩個輸入為同頻率的正交正弦波，分別為^ = Bsincot 和 Uc = Bsin(cot+90)。通過乘法器后輸出分別為Ur = Uo*Us = Asin (ω t+ Φ) *Bsin ω t = AB/2 [cos Φ -cos (2 ω t+ Φ)]Ux = Uo*Uc = Asin (ω t+ Φ) *Bsin (ω t+90) = AB/2 [sin Φ +sin (2 ω t+ Φ)]經(jīng)過低通濾波器之后，高頻成分被濾掉，輸出為Ur = AB/2cos ΦUx = AB/2sin<ji由于B為可控制常量，所以to和化的大小決定于相位接收Φ和幅值Α。研究表明不同的物體通過檢測機(jī)后對探頭內(nèi)磁場的影響不同，對于不同的待檢測產(chǎn)品只要預(yù)先設(shè)定好發(fā)射相位θ的大小就能夠抑制產(chǎn)品的信號，突出金屬物體的信號，從而可以實(shí)現(xiàn)檢測金屬異物的功能。只需監(jiān)測Ur和Ux兩個直流值的大小，就可以得到初始接收信號的幅度與相位信息。幅度為為=^(U2x+ U2r)相位為Φ = arctan (Ux/Ur)本實(shí)用新型的內(nèi)容就是通過實(shí)時監(jiān)測初始接收信號的幅度^Vo與相位Φ的數(shù)值， 達(dá)到實(shí)時監(jiān)測整機(jī)平衡狀態(tài)的目的，若初始接收信號幅度較大，則需在FPGA內(nèi)生成一個平衡信號通過自動平衡控制器來達(dá)到接收信號自動平衡的目的。本實(shí)用新型通過實(shí)時檢測到的^Vo和Φ來生成一個新的平衡信號Uoi = Ao^sin (ω t+ Φ)，該信號理論上可無限逼近初始接收信號Uo = Asin (ω t+ Φ)，兩者相減后，理論上為零。在工程實(shí)踐中，相減后的值小于500mV就可提高整機(jī)的檢測精度。如圖1所示，一種金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置，包括接收電路1、 濾波電路11、A/D采樣電路2、實(shí)時相位計算模塊3、平衡信號產(chǎn)生模塊9、FPGA4、DSP5、MCU6、 自動平衡控制器7、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路8，所述的接收電路1、自動平衡控制器7、濾波電路11、A/D采樣電路2依次連接，所述的A/D采樣電路2分別與實(shí)時相位計算模塊3、FPGA4 連接，所述的FPGA4分別與實(shí)時相位計算模塊3、DSP5、平衡信號產(chǎn)生模塊9連接，所述的 FPGA4通過自動平衡控制總線10與自動平衡控制器7相連，所述的FPGA4通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路8連接，所述的DSP5與MCU6連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊9與自動平衡控制器7連接。如圖2所示，本實(shí)用新型的工作流程包括以下步驟1)開機(jī)后A/D采樣電路實(shí)時采集接收電路的接收相位(^信息和由接收電路得到的初始接收信號的幅值A(chǔ)，并自動檢測初始接收信號的平衡狀態(tài)；2)判斷該平衡狀態(tài)是否滿足設(shè)定值，若為是，不產(chǎn)生平衡信號，若為否執(zhí)行步驟 3)；3)根據(jù)初始接收信號的平衡狀態(tài)來自動設(shè)定平衡信號的相位與幅值；4)將平衡信號與初始接收信號進(jìn)行混合，將混合后的信號送到后級信號處理電路處理；5)對混合信號的平衡狀態(tài)進(jìn)行檢測，并返回步驟2)；6)判斷是否手動改變發(fā)射信號相位，若為是，返回步驟1)，若為否，返回步驟5)。
權(quán)利要求1. 一種金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置，其特征在于，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實(shí)時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實(shí)時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實(shí)時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接， 所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種金屬異物檢測機(jī)中的自動平衡信息處理裝置，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實(shí)時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實(shí)時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實(shí)時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有提高金屬檢測機(jī)靈敏性和穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01V3/11GK202033156SQ20112006051
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者張建忠, 張波, 項安 申請人:蘇州太易檢測設(shè)備有限公司