本發(fā)明涉及金屬檢測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器及絕緣紙檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
：作為變壓器系統(tǒng)中的絕緣紙板，其電氣性能與機(jī)械性能等的好壞直接決定了絕緣系統(tǒng)的好壞。絕緣紙板的加工生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)難免有微小的金屬顆粒壓在紙板內(nèi)，或粘在紙板表面。金屬顆粒的種類較多，如木材里的金屬顆粒、設(shè)備的鐵銹末、銅網(wǎng)、鋁末等，如果不被檢測(cè)出來(lái)，就會(huì)嚴(yán)重影響其絕緣性能，如果按常規(guī)指標(biāo)投入使用后可能會(huì)造成在安全電壓等級(jí)以下就發(fā)生電壓擊穿導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)出現(xiàn)故障。因此對(duì)絕緣紙板安裝一套內(nèi)部金屬顆粒智能在線檢測(cè)裝置非常必要。對(duì)于絕緣紙板中的金屬顆粒在線檢測(cè)，目前多采用金屬探測(cè)器對(duì)金屬顆粒進(jìn)行檢測(cè)，普遍利用金屬與激勵(lì)線圈間的相互作用來(lái)探測(cè)金屬。傳統(tǒng)的金屬探測(cè)方法主要有頻差檢測(cè)法、阻抗檢測(cè)法、差分電壓檢測(cè)法等。其中，頻差檢測(cè)法的監(jiān)測(cè)原理是利用探測(cè)振蕩器的頻率與基準(zhǔn)振蕩器的頻率差值判別結(jié)果，但是受測(cè)振蕩器參數(shù)穩(wěn)定性的影響較大，靈敏度和響應(yīng)速度較低；阻抗檢測(cè)法對(duì)很小的探測(cè)金屬難以分辨其極小的信號(hào)變化，因此不適應(yīng)于絕緣紙板的內(nèi)部金屬顆粒的探測(cè)；差分電壓檢測(cè)法的兩個(gè)接收線圈參數(shù)相同并且對(duì)稱安裝在發(fā)射線圈兩側(cè)，當(dāng)線圈安裝基本對(duì)稱且參數(shù)相同時(shí)，差分電壓中基本不含有基本分量，僅為探測(cè)信號(hào)，因此靈敏度得到較大提高。此外，傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)裝置多采用金屬探測(cè)裝置自動(dòng)移動(dòng)來(lái)檢測(cè)顆粒，如利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)控制檢測(cè)器進(jìn)行弧形掃描等，但是在移動(dòng)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)探頭振蕩或者偏移導(dǎo)致出現(xiàn)誤差或者探測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤；傳統(tǒng)的探測(cè)方法及探測(cè)裝置或多或少受到裝置內(nèi)部如振蕩器的影響，或者無(wú)法檢測(cè)區(qū)分肉眼難以觀察到的如絕緣紙板內(nèi)部的微小金屬顆粒，如果依靠人工檢測(cè)更加浪費(fèi)精力。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器，所述傳感器具有較高的靈敏度與穩(wěn)定度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器，其特征在于：包括封閉式矩形線圈組件、正弦激勵(lì)模塊、差分放大模塊、信號(hào)處理模塊、A/D處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述封閉式矩形線圈組件包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的接收線圈和一個(gè)發(fā)射線圈，兩個(gè)接收線圈對(duì)稱的設(shè)置于所述發(fā)射線圈的兩側(cè)，所述正弦激勵(lì)模塊的信號(hào)輸出端與所述發(fā)射線圈連接；兩個(gè)接收線圈分別與所述差分放大模塊的兩個(gè)輸入端連接，所述差分放大模塊的輸出端依次經(jīng)信號(hào)處理模塊、A/D處理模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到金屬時(shí)，兩個(gè)接收線圈接收到的電磁信號(hào)相同時(shí)，電磁場(chǎng)處于平衡狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)處理模塊不輸出信號(hào)，當(dāng)感應(yīng)到金屬時(shí)，兩個(gè)接收線圈接收到的電磁信號(hào)不同時(shí)，電磁場(chǎng)處于不平衡狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出信號(hào)。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述接收線圈和發(fā)射線圈為矩形。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述接收線圈和發(fā)射線圈的長(zhǎng)邊為其短邊的四倍以上。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述發(fā)射線圈和接收線圈為400mm*100mm的矩形線圈，發(fā)射線圈與接收線圈之間的距離為1cm。本發(fā)明還公開(kāi)了一種絕緣紙檢測(cè)裝置，其特征在于：包括傳輸裝置、標(biāo)記裝置、金屬探測(cè)傳感器、第一至第二信號(hào)處理模塊以及顯示模塊，所述傳輸裝置用于驅(qū)動(dòng)待檢測(cè)的絕緣紙運(yùn)動(dòng)，所述金屬探測(cè)傳感器前述金屬探測(cè)傳感器，所述金屬探測(cè)傳感器一字排開(kāi)，位于所述傳輸裝置的正上方，使金屬探測(cè)傳感器的探測(cè)范圍大于或等于傳輸裝置的寬度，所述標(biāo)記裝置位于所述傳輸裝置的正上方；所述金屬探測(cè)傳感器的信號(hào)輸出端分別與所述第一至第二信號(hào)處理模塊的輸入端連接，所述第一信號(hào)處理模塊的輸出端與所述傳輸裝置以及標(biāo)記裝置的控制端連接，第一信號(hào)處理模塊根據(jù)金屬探測(cè)傳感器感應(yīng)的信息控制所述傳輸裝置以及標(biāo)記裝置動(dòng)作；所述第二信號(hào)處理模塊的輸出端與所述顯示模塊的輸入端連接，顯示模塊用于顯示第二信號(hào)處理模塊的輸出信息。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述傳送裝置包括傳送帶和驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)受控于所述第一信號(hào)處理模塊。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述標(biāo)記裝置包括與所述與所述金屬探測(cè)傳感器個(gè)數(shù)相同的標(biāo)記單元，所述標(biāo)記單元包括絲杠驅(qū)動(dòng)裝置、絲杠和標(biāo)記筆，所述絲桿與所述傳送裝置垂直設(shè)置，所述絲杠驅(qū)動(dòng)裝置與絲桿配合，用于驅(qū)動(dòng)所述絲杠升降，所述標(biāo)記筆固定在所述絲杠的下端，所述絲杠驅(qū)動(dòng)裝置受控于所述第一信號(hào)處理模塊。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述傳輸裝置的寬度為2000mm，所述金屬探測(cè)傳感器設(shè)有五個(gè)。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述第一信號(hào)處理模塊包括第一信號(hào)處理單元、正弦波振蕩器、頻率-電壓變換器和A/D轉(zhuǎn)換電路，所述第一信號(hào)處理單元接收金屬探測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，所述第一信號(hào)處理單元的輸出端依次經(jīng)所述正弦波振蕩器以及頻率-電壓變換器與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與工控機(jī)處理模塊進(jìn)行連接，工控機(jī)處理模塊用于控制相應(yīng)的器件進(jìn)行報(bào)警控制、傳輸動(dòng)作以及標(biāo)記動(dòng)作。進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述第二信號(hào)處理模塊包括第二信號(hào)處理單元、濾波電路、信號(hào)隔離放大電路以及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比模塊，所述第二信號(hào)處理單元接收金屬探測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，所述第二信號(hào)處理單元的輸出端經(jīng)所述濾波電路與所述信號(hào)隔離放大電路的輸入端連接，所述信號(hào)隔離放大電路的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比模塊對(duì)比后輸出給顯示模塊進(jìn)行顯示。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器，當(dāng)對(duì)發(fā)射線圈施加正弦激勵(lì)后，若傳感器的兩個(gè)接收線圈檢測(cè)到信號(hào)后，將信號(hào)送入信號(hào)處理電路處理，處理后將檢測(cè)到的電動(dòng)勢(shì)差值通過(guò)輸出口輸出，輸出信號(hào)至相應(yīng)的動(dòng)作模塊和顯示模塊來(lái)完成相應(yīng)的控制及人機(jī)交互功能。如果檢測(cè)到金屬顆粒則顯示并報(bào)警，并可以顯示檢測(cè)到的兩個(gè)接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)差值，并根據(jù)之前仿真與實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，將對(duì)比結(jié)果顯示在屏幕上，使工作人員更加直觀的觀察到金屬顆粒的檢測(cè)與識(shí)別結(jié)果。所述絕緣紙檢測(cè)裝置中，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)中的單個(gè)金屬探測(cè)器探測(cè)小尺寸范圍紙板或者通過(guò)自動(dòng)移動(dòng)探測(cè)器掃描大范圍尺寸紙板，本申請(qǐng)使用多個(gè)金屬探測(cè)傳感器一字排列，滿足最大面積2000*2000mm2、厚度1-8mm絕緣紙板的等分區(qū)域金屬探測(cè)，結(jié)合勻速傳送帶輸送絕緣紙板進(jìn)行掃描式探測(cè)。每個(gè)探測(cè)傳感器有效寬度為400mm，更好的保證探測(cè)區(qū)域的全面性。這種設(shè)計(jì)相比于傳統(tǒng)傳送帶與探測(cè)器檢測(cè)系統(tǒng)有了更高的穩(wěn)定性。金屬探測(cè)傳感器以平衡差動(dòng)式檢測(cè)電路為基礎(chǔ)，采用閉合式矩形線圈，首先選擇較為合理的矩形線圈尺寸比例，以求達(dá)到最佳比例，并且針對(duì)金屬顆粒在線圈間xyz三個(gè)方向上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行分析，確定最佳線圈安裝間距，使線圈能更好的檢測(cè)金屬顆粒，提高裝置的靈敏度；其次，通過(guò)分析當(dāng)金屬顆粒進(jìn)入傳感器探測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，得到差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，差分電路會(huì)輸出一個(gè)反映金屬大小和屬性的電平信號(hào)，當(dāng)金屬的屬性和大小不同時(shí)，該信號(hào)的幅度和相位也會(huì)不同，通過(guò)對(duì)獲得的電平信號(hào)的幅度和相位信息進(jìn)行分析，來(lái)探測(cè)和區(qū)分金屬顆粒，并且對(duì)不同金屬顆粒進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別并進(jìn)行標(biāo)記。所述傳感器具有較高的靈敏度與穩(wěn)定度，應(yīng)用于絕緣紙檢測(cè)裝置中，能夠有效的檢測(cè)出絕緣紙中存在的金屬顆粒，使絕緣紙的質(zhì)量更高。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述傳感器的原理框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述傳感器中傳感器線圈的模型圖；圖3a-3c是本發(fā)明實(shí)施例中幾種線圈尺寸的磁場(chǎng)變化圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述檢測(cè)裝置的原理框圖；圖5和圖6是本發(fā)明實(shí)施例傳輸裝置與標(biāo)記裝置部分的俯視圖及左視圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例所述檢測(cè)裝置中第一信號(hào)處理模塊和第二信號(hào)處理模塊的原理框圖；其中：1、發(fā)射線圈2、接收線圈3、傳輸裝置4、標(biāo)記裝置5、金屬探測(cè)傳感器6、傳送帶7、絲杠8、標(biāo)記筆具體實(shí)施方式下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制?？傮w的，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器，包括封閉式矩形線圈組件、正弦激勵(lì)模塊、差分放大模塊、信號(hào)處理模塊、A/D處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。所述封閉式矩形線圈組件包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的接收線圈和一個(gè)發(fā)射線圈，兩個(gè)接收線圈對(duì)稱的設(shè)置于所述發(fā)射線圈的兩側(cè)，所述正弦激勵(lì)模塊的信號(hào)輸出端與所述發(fā)射線圈連接；兩個(gè)接收線圈分別與所述差分放大模塊的兩個(gè)輸入端連接，所述差分放大模塊的輸出端依次經(jīng)信號(hào)處理模塊、A/D處理模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端連接，當(dāng)沒(méi)有感應(yīng)到金屬時(shí)，兩個(gè)接收線圈接收到的電磁信號(hào)相同時(shí)，電磁場(chǎng)處于平衡狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)處理模塊不輸出信號(hào)，當(dāng)感應(yīng)到金屬時(shí)，兩個(gè)接收線圈接收到的電磁信號(hào)不同時(shí)，電磁場(chǎng)處于不平衡狀態(tài)，所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出信號(hào)。平衡差動(dòng)式金屬探測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的金屬探測(cè)傳感器以平衡差動(dòng)式檢測(cè)電路為基礎(chǔ)，選用合理的閉合式矩形線圈，以達(dá)到檢測(cè)過(guò)程中更高的穩(wěn)定度。在平衡式檢測(cè)電路的基礎(chǔ)上結(jié)合差動(dòng)式檢測(cè)方法，探頭部分采用平衡式閉合矩形線圈模型，即三線圈結(jié)構(gòu)：一個(gè)激勵(lì)線圈(通以正弦激勵(lì)信號(hào))，兩個(gè)接收線圈，接收線圈與激勵(lì)線圈的平面互相平行。當(dāng)激勵(lì)線圈通入正弦激勵(lì)信號(hào)時(shí)，激勵(lì)線圈產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，由于兩接收線圈相對(duì)激勵(lì)線圈對(duì)稱接收，而且接收線圈以平衡差動(dòng)方式連接到差分放大電路，因此在沒(méi)有檢測(cè)到金屬目標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)處于平衡態(tài)，傳感器沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出；當(dāng)有金屬目標(biāo)進(jìn)入傳感器的磁場(chǎng)范圍時(shí)，由于電磁感應(yīng)會(huì)在金屬內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，渦流將會(huì)激發(fā)磁場(chǎng)，其與發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互疊加，增強(qiáng)或者減弱原來(lái)的激勵(lì)磁場(chǎng)。由于金屬目標(biāo)離2個(gè)接收線圈的位置不同，2個(gè)接收線圈接收到的信號(hào)也不同，差分電路會(huì)輸出一個(gè)反映金屬大小和屬性的電平信號(hào)。當(dāng)金屬目標(biāo)的位置、大小、電導(dǎo)率以及磁導(dǎo)率不同時(shí)，2個(gè)接收線圈接收到的信號(hào)的幅度和相位也不同，通過(guò)對(duì)獲得電平信號(hào)的幅度和相位信息來(lái)探測(cè)和區(qū)分金屬顆粒。接收線圈的信號(hào)通過(guò)差分放大模塊、信號(hào)處理模塊、A/D采集與數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后分別輸出給第一信號(hào)處理模塊處理，處理后的信號(hào)輸出給動(dòng)作模塊進(jìn)行報(bào)警與標(biāo)記動(dòng)作，整個(gè)過(guò)程控制在3s內(nèi)，動(dòng)作過(guò)程中傳送帶停止運(yùn)作，然后進(jìn)入顯示模塊將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示到LCD顯示屏中，使工作人員更直觀的進(jìn)行檢測(cè)。閉合式矩形線圈尺寸的設(shè)計(jì)：因?yàn)樵诮^緣紙板通過(guò)線圈內(nèi)部時(shí)，金屬顆粒較小，在相對(duì)于兩個(gè)接收線圈時(shí)可能不在同一水平面上，導(dǎo)致相關(guān)計(jì)算與探測(cè)會(huì)有些許誤差，因此通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)選擇合理的矩形線圈尺寸，來(lái)達(dá)到更高的探測(cè)精度，盡力減少誤差。傳感器線圈模型如下圖2所示。將矩形線圈的長(zhǎng)邊分別設(shè)置為短邊的1倍、2倍、4倍作為具體模型，將激勵(lì)線圈等效為2條無(wú)限長(zhǎng)的直導(dǎo)線的情況下作為理想模型，因?yàn)楸景l(fā)明所要求能檢測(cè)絕緣紙板為1-8mm厚度，所以分析圖2中的z等于2cm時(shí)(保證每個(gè)接收線圈與激勵(lì)線圈中間距離最少為1cm)具體模型和理想模型中激勵(lì)線圈在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化情況，如圖3a-3c所示。由圖3a-3c可以看出當(dāng)矩形線圈的長(zhǎng)邊是短邊的4倍以上時(shí)，可以將線圈等效為2條無(wú)限長(zhǎng)的直導(dǎo)線，另外考慮到實(shí)際檢測(cè)時(shí)的線圈尺寸問(wèn)題，此時(shí)將傳感器模型等效為理想模型。因此選擇線圈為400mm*100mm的矩形線圈，能達(dá)到更好的傳感器的探測(cè)精度。閉合式矩形線圈線圈相對(duì)安裝距離位置的設(shè)計(jì)：兩個(gè)接收線圈輸出的差分電動(dòng)勢(shì)會(huì)受到金屬顆粒所在位置的影響，下面將利用上述傳感器線圈模型分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別在X，Y，Z三個(gè)方向上隨金屬顆粒位置的變化，分析出最佳相對(duì)位置。1)水平位置的設(shè)計(jì)：線圈尺寸取a＝40cm,b＝10cm、三個(gè)線圈之間總距離為z＝5cm.金屬目標(biāo)為銅，半徑為0.1cm，F(xiàn)＝8.0×10^4Hz，x分別為0、15、30cm的差分電動(dòng)勢(shì)隨著金屬顆粒沿著y軸方向水平運(yùn)動(dòng)的變化。在x方向上，當(dāng)x＝0時(shí)，即金屬沿著線圈中心運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅值最大，靈敏度較高，越靠近邊緣靈敏度越??；在y方向上，在靠近接收線圈內(nèi)邊界時(shí)幅值較大。所以盡量選取x大于y的線圈，使y較短，金屬顆粒剛進(jìn)入時(shí)很高的靈敏度，減少y的長(zhǎng)度來(lái)減少檢測(cè)靈敏度較低的面積。2)垂直位置的設(shè)計(jì)：選擇x＝0，y＝8，z分別為1，2，2.5，3，4cm，且金屬顆粒通過(guò)下半部分激勵(lì)線圈與接收線圈3之間的部分。結(jié)果表明，當(dāng)z為2.5時(shí)，輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，說(shuō)明當(dāng)金屬距離激勵(lì)線圈距離為0時(shí)，金屬顆粒與兩個(gè)接受線圈完全對(duì)稱，無(wú)法檢測(cè)；當(dāng)z為2與3時(shí)，即金屬顆粒在Z軸方向的3/4處左右時(shí)，其輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大大高于z為1與3時(shí)候的結(jié)果，說(shuō)明金屬顆粒越靠近線圈附近，輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大的區(qū)域范圍更加明顯，因此能更好的縮小確定金屬顆粒的范圍，大大提高檢測(cè)的靈敏度。綜上，在傳感器線圈的位置選擇方面，應(yīng)盡量保證金屬顆粒能夠靠近激勵(lì)線圈。考慮到尺寸與精度問(wèn)題，選擇矩形線圈長(zhǎng)寬比例為4：1；因?yàn)楸景l(fā)明所要求檢測(cè)絕緣紙板厚度為1-8mm，則以最大厚度8mm為基準(zhǔn)，以3/4為比例設(shè)計(jì)激勵(lì)線圈分別與接收線圈2、3之間的距離為1.2cm。實(shí)際設(shè)計(jì)圖如上圖4所示。金屬顆粒的檢測(cè)與識(shí)別分析：本部分主要對(duì)通過(guò)對(duì)金屬顆粒的檢測(cè)與識(shí)別進(jìn)行分析，主要以當(dāng)金屬目標(biāo)進(jìn)入線圈的磁場(chǎng)范圍后產(chǎn)生的渦流效應(yīng)來(lái)進(jìn)行金屬顆粒是否存在于絕緣紙板內(nèi)部的判別；金屬顆粒進(jìn)入線圈磁場(chǎng)范圍內(nèi)后，金屬目標(biāo)離2個(gè)接收線圈的位置不同，2個(gè)接收線圈接收到的附加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不同，差分電路會(huì)輸出一個(gè)反映金屬大小和屬性的電平信號(hào)，通過(guò)對(duì)獲得電平信號(hào)的幅度和相位信息來(lái)探測(cè)并對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)區(qū)分金屬顆粒。下面通過(guò)對(duì)傳感器線圈的磁場(chǎng)及金屬種類的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率等對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響來(lái)對(duì)傳感器的特性進(jìn)行分析。如圖2所示傳感器線圈模型，激勵(lì)線圈通有角頻率為ω的交變電流I1＝Imsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知發(fā)射線圈1的磁場(chǎng)分別對(duì)接收線圈2、3產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e12，e13，若沒(méi)有金屬顆粒的情況下，e12＝e13，差分輸出為0。當(dāng)存在金屬顆粒且沿著Z軸方向移動(dòng)時(shí)，金屬顆粒會(huì)產(chǎn)生渦流，這里將金屬顆粒等效為半徑為rω，通有電流iω的圓形線圈W。則線圈W在接收線圈2和3中產(chǎn)生的附加感生電動(dòng)勢(shì)eω2，eω3分別為：上式中，M2W，M3W分別為接收線圈2和3與金屬圓形線圈W的互感。則接收線圈2和3上產(chǎn)生的差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差為：e＝ew2-ew3當(dāng)e值改變時(shí)，可以由此判斷檢測(cè)出是否有金屬通過(guò)，此時(shí)通過(guò)輸出模塊輸出高低電平1或0來(lái)進(jìn)行區(qū)分。而接收線圈差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值的大小與金屬的材質(zhì)有關(guān)，下面采用3種常見(jiàn)的材料(銅，鉛，鐵)來(lái)分析被測(cè)材料參數(shù)對(duì)傳感器差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響。選取激勵(lì)信號(hào)頻率為f＝8.0×104Hz，空氣中的磁導(dǎo)率為μ0＝4π*10-7H/m，激勵(lì)線圈中的電流為I1＝Imsinωt，Im＝1.0。線圈的長(zhǎng)寬分別為8cm與2cm，滿足上述方案中的4：1尺寸，金屬目標(biāo)的半徑為Rs＝0.01*2cm，兩線圈的距離s＝2cm。分析不同材料對(duì)差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響。如下表1所示。表1三種材料下累計(jì)差分電動(dòng)勢(shì)的值材料名稱電導(dǎo)率/(*10^7S/m)相對(duì)磁導(dǎo)率累計(jì)電動(dòng)勢(shì)(V)銅5.816.58E-06鋁3.8216.38E-06鐵1.0310001.49E-05由表1可以看出，閉合式矩形線圈的電磁感應(yīng)傳感器對(duì)被測(cè)材料非常敏感，不同的材料的測(cè)量結(jié)果卻別很大。即金屬種類對(duì)輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有影響，即電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率對(duì)輸出的差分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有影響。在其他參數(shù)一定下，當(dāng)電導(dǎo)率相同時(shí)，檢測(cè)材料的相對(duì)磁導(dǎo)率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值越小；當(dāng)相對(duì)磁導(dǎo)率相同時(shí)，檢測(cè)材料的電導(dǎo)率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值越大，但影響效果不明顯。如圖4所示，本發(fā)明還公開(kāi)了一種應(yīng)用所述金屬探測(cè)傳感器的絕緣紙檢測(cè)裝置，包括傳輸裝置、標(biāo)記裝置、金屬探測(cè)傳感器、第一至第二信號(hào)處理模塊以及顯示模塊。所述傳輸裝置用于驅(qū)動(dòng)待檢測(cè)的絕緣紙運(yùn)動(dòng)，所述金屬探測(cè)傳感器為前述金屬探測(cè)傳感器，所述金屬探測(cè)傳感器一字排開(kāi)，位于所述傳輸裝置的正上方，使金屬探測(cè)傳感器的探測(cè)范圍大于或等于傳輸裝置的寬度，所述標(biāo)記裝置位于所述傳輸裝置的正上方；所述金屬探測(cè)傳感器的信號(hào)輸出端分別與所述第一至第二信號(hào)處理模塊的輸入端連接，所述第一信號(hào)處理模塊的輸出端與所述傳輸裝置以及標(biāo)記裝置的控制端連接，第一信號(hào)處理模塊根據(jù)金屬探測(cè)傳感器感應(yīng)的信息控制所述傳輸裝置以及標(biāo)記裝置動(dòng)作；所述第二信號(hào)處理模塊的輸出端與所述顯示模塊的輸入端連接，顯示模塊用于顯示第二信號(hào)處理模塊的輸出信息。進(jìn)一步的，如圖4-6所示，所述傳送裝置包括傳送帶和驅(qū)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)受控于所述第一信號(hào)處理模塊。所述標(biāo)記裝置包括與所述與所述金屬探測(cè)傳感器個(gè)數(shù)相同的標(biāo)記單元，所述標(biāo)記單元包括絲杠驅(qū)動(dòng)裝置、絲杠和標(biāo)記筆，所述絲桿與所述傳送裝置垂直設(shè)置，所述絲杠驅(qū)動(dòng)裝置與絲桿配合，用于驅(qū)動(dòng)所述絲杠升降，所述標(biāo)記筆固定在所述絲杠的下端，所述絲杠驅(qū)動(dòng)裝置受控于所述第一信號(hào)處理模塊。傳輸裝置與標(biāo)記裝置設(shè)計(jì)：傳輸裝置與標(biāo)記裝置部分的俯視圖及左視圖如下圖5和圖6所示。傳輸裝置中的傳送帶寬度為2000mm，滿足最大面積2000*2000mm2的絕緣紙板的傳輸。金屬探測(cè)區(qū)域分為5個(gè)400mm*100mm等面積區(qū)域，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)一個(gè)金屬探測(cè)傳感器，每一個(gè)金屬探測(cè)傳感器的旁對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)記裝置，標(biāo)記裝置中的標(biāo)記筆與絲杠連接，絲桿在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)升降。當(dāng)傳送裝置以勻速輸送絕緣紙板進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，若檢測(cè)到金屬顆粒，將信號(hào)通過(guò)傳感器傳輸出去，直到動(dòng)作模塊動(dòng)作，停止傳輸帶運(yùn)動(dòng)并控制絲桿帶動(dòng)標(biāo)記筆升降對(duì)絕緣紙板所檢測(cè)到的位置進(jìn)行標(biāo)記，控制時(shí)間為3s，恢復(fù)傳輸帶繼續(xù)動(dòng)作。進(jìn)一步的，如圖7所示，所述第一信號(hào)處理模塊包括第一信號(hào)處理單元、正弦波振蕩器、頻率-電壓變換器和A/D轉(zhuǎn)換電路，所述第一信號(hào)處理單元接收金屬探測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，所述第一信號(hào)處理單元的輸出端依次經(jīng)所述正弦波振蕩器以及頻率-電壓變換器與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與工控機(jī)處理模塊進(jìn)行連接，工控機(jī)處理模塊用于控制相應(yīng)的器件進(jìn)行報(bào)警控制、傳輸動(dòng)作以及標(biāo)記動(dòng)作；所述第二信號(hào)處理模塊包括第二信號(hào)處理單元、濾波電路、信號(hào)隔離放大電路以及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比模塊，所述第二信號(hào)處理單元接收金屬探測(cè)傳感器輸出的信號(hào)，所述第二信號(hào)處理單元的輸出端經(jīng)所述濾波電路與所述信號(hào)隔離放大電路的輸入端連接，所述信號(hào)隔離放大電路的輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比模塊對(duì)比后輸出給顯示模塊進(jìn)行顯示。如圖7所示，第一信號(hào)處理單元為渦流效應(yīng)處理單元，當(dāng)由于金屬顆粒的出現(xiàn)產(chǎn)生渦流效應(yīng)時(shí)，線圈檢測(cè)到信號(hào)，通過(guò)正弦波振蕩器與頻率-電壓變換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，當(dāng)電壓信號(hào)改變時(shí)，通過(guò)判斷模塊將信號(hào)輸入至A/D轉(zhuǎn)換電路輸出工控機(jī)可以處理的電壓數(shù)值至動(dòng)作模塊，通過(guò)動(dòng)作電路系統(tǒng)來(lái)操作警報(bào)器與控制標(biāo)記筆的絲桿的升降以及傳送裝置的動(dòng)作。第二信號(hào)處理單元主要功能是接收兩個(gè)接收線圈的輸出信號(hào)，由于兩個(gè)接收線圈是差動(dòng)連接的，將會(huì)輸出一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的差值信號(hào)，通過(guò)濾波電路和信號(hào)隔離放大電路，輸出一個(gè)特定的信號(hào)來(lái)區(qū)別不同的金屬顆粒，并將檢測(cè)到的信號(hào)與對(duì)比結(jié)果輸出顯示。傳統(tǒng)的絕緣紙板的金屬顆粒探測(cè)器主要依靠傳送帶來(lái)進(jìn)行單一探測(cè)或者通過(guò)遙控金屬探頭動(dòng)作進(jìn)行范圍式掃描，難免出現(xiàn)探測(cè)遺漏的區(qū)域，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種等分區(qū)域多探測(cè)傳感器同時(shí)檢測(cè)，滿足最大2000mm*2000mm絕緣紙板的掃描式探測(cè)，減少因傳統(tǒng)的傳感器探頭移動(dòng)可能造成的不良影響，具有更好的探測(cè)穩(wěn)定性。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種平衡差動(dòng)式閉合矩形線圈金屬探測(cè)傳感器，探頭部分選擇閉合式矩形線圈，通過(guò)選擇合理較好的線圈尺寸比例來(lái)更好的提高探測(cè)靈敏度；由于當(dāng)金屬顆粒進(jìn)入傳感器探測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，由于金屬顆粒與兩接收線圈之間的互感原因產(chǎn)生的不同金屬顆粒在兩接收線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的差值不同，通過(guò)信號(hào)輸出來(lái)對(duì)不同金屬顆粒進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別并進(jìn)行標(biāo)記，最終在顯示屏上更直觀的觀察到檢測(cè)結(jié)果。可以為改善絕緣紙板的生產(chǎn)加工過(guò)程提供數(shù)據(jù)參考并采取預(yù)防性措施。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3