通信電子畢業(yè)論文---輸送式金屬探測器的分析

1、<p>　　輸送式金屬探測器的分析</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　本文通過分析輸送式金屬探測器電磁效應原理、金屬探測器靈敏度的靈敏、金屬探測器的參數、用途，以及影響到金屬探測器靈敏的因素和這些因素的解決。本文還介紹了金屬探測器的調試步驟，以及所用的測試塊和現功能上的提升。</p><p>　　關鍵詞：

2、輸送式金屬探測器 靈敏度 調試</p><p>　　我在上海高晶檢測設備股份有限公司工作，本公司致力于金屬探測器以及安檢設備的設計，開發(fā)，組裝，銷售，售后服務。在此次實踐中我將致力于研究輸送帶式金屬探測器的探頭方向與靈敏度之間的關系，以及是否會對金屬探測器靈敏度有影響。</p><p>　　我所在的崗位是調試崗位，即探頭拷機，整機調試，以及售后服務的維修，檢修等。在實習過程中我完成了以下任

3、務：</p><p>　　1、掌握：（1）金屬探測器整機調試；</p><p>　?。?）金屬探測器整機問題產品的調試。 </p><p>　　2、熟悉：（1）金屬探測器的工作原理；</p><p>　?。?）金屬探測器整機問題常

4、出現的問題。 </p><p>　　3、了解：（1）電阻、電容、電位器等各個原件的功能以及各個機型的靈敏度；</p><p>　　（2）金屬探測器的應用和發(fā)展前景。</p><p>　　隨著對食品質量安全的更加嚴格，安全防范的更加重視，各類金屬探測儀也像

5、雨后春筍版的越來越多，有輸送帶式，管道式，還有底下金屬探測器等。在我的工作中接觸最多的是輸送帶式以及管道式的，并且以輸送帶式的居多，因此在這里就向各位詳細介紹并且討論輸送式的金屬探測儀，而管道式的就做略微介紹。</p><p>　　輸送式金屬探測器原理</p><p>　　（一）、輸送式金屬探測器原理</p><p>　　由金屬探測器的電路框圖可以看出，本金屬探測器

6、由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　高頻振蕩器由三極管VT1和高頻變壓器T1等組成，是一種變壓器反饋型LC振蕩器。T1的初級線圈L1和電容器C1組成LC并聯振蕩回路，其振蕩頻率約200kHz，由L1的電感量和C1的電容量決定。T1的次級線圈L2作為振蕩器的反饋線圈，其“C”端接振蕩管

7、VT1的基極，“D”端接VD2。由于VD2處于正向導通狀態(tài)，對高頻信號來說，“D”端可視為接地。在高頻變壓器T1中，如果“A” 和“D”端分別為初、次級線圈繞線方向的首端，則從“C”端輸入到振蕩管VT1基極的反饋信號，能夠使電路形成正反饋而產生自激高頻振蕩。振蕩器反饋電壓的大小與線圈L1、L2的匝數比有關，匝數比過小，由于反饋太弱，不容易起振，過大引起振蕩波形失真，還會使金屬探測器靈敏度大為降低。振蕩管VT1的偏置電路由R2和二極管VD

8、2組成，R2為VD2的限流電阻。由于二極管正向閾值電壓恒定（約0.7V），通過次級線圈L2加到VT1的基極，以得到穩(wěn)定的偏置電壓。顯然，這種穩(wěn)壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩(wěn)定性。為了進一步提高金屬探測器的可靠性和靈敏度，高頻振蕩器通過穩(wěn)壓電路供電，其電路由穩(wěn)壓二極管VD1、限流電阻器R6和去耦電</p><p><b>　　圖2</b></p><p>

9、;　　高頻振蕩器探測金屬的工作原理是調節(jié)高頻振蕩器的增益電位器，恰好使振蕩器處于臨界振蕩狀態(tài)，也就是說剛好使振蕩器起振。當探測線圈L1靠近金屬物體時，由于電磁感應現象，會在金屬導體中產生渦電流，使振蕩回路中的能量損耗增大，正反饋減弱，處于臨界態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。如果能檢測出這種變化，并轉換成聲音信號，根據聲音有無，就可以判定探測線圈下面是否有金屬物體了。</p><p>　　

10、2、金屬探測器靈敏度的靈敏</p><p>　　金屬探測器的精確性和可靠性取決于電磁發(fā)射器頻率的穩(wěn)定性，一般使用從80 to 800 kHz的工作頻率。工作頻率越低，對鐵的檢測性能越好；工作頻率越高，對高碳鋼的檢測性能越好。檢測器的靈敏度隨著檢測范圍的增大而降低，感應信號大小取決于金屬粒子尺寸和導電性能。 </p><p>　　由于電流的脈動和電流濾波的原因，金屬探測器對檢測物品的輸送速度

11、有一定的限制。如果輸送速度超過合理范圍，檢測器的靈敏度就會下降。 </p><p>　　為了確保靈敏度不下降，必須選擇合適的金屬探測器以適應相應的被檢測產品。一般來說，檢測范圍盡可能控制在最小值，對于高頻感應性好的產品，檢測器通道大小應匹配于產品尺寸。檢測靈敏度的調整要參考檢測線圈的中心來確定，中心位置的感應最低。產品的檢測值會隨生產條件的變化而變化，比如溫度、產品尺寸、濕度等的變化，可通過控制功能作調整補償。

12、</p><p>　　球狀物有重復性，最小的表面積，對金屬探測器而言也最難檢測。因此，球狀物可作為檢測靈敏度的參考樣本。對于非球狀的金屬，檢測靈敏度很大程度上取決于金屬的位置，不同的位置有不同的橫斷面積，檢測效果也就不同。比如，縱向通過時，鐵比較靈敏；而高碳鋼和非鐵就不太靈敏。橫向通過時，鐵不太靈敏，高碳鋼和非鐵則比較靈敏。</p><p>　　在食品工業(yè)中，系統(tǒng)通常使用較高的工作頻率。對

13、于如奶酪食品，由于其內在的高頻感應性能好，會成比例地增加高頻信號的響應。潮濕的脂肪或鹽份物質，例如面包類、奶酪、香腸等的導電性能與金屬相同，在這種情況下，為了防止系統(tǒng)給出錯誤信號，必須調整補償信號，降低感應靈敏度。 </p><p>　　二、輸送式金屬探測器的參數</p><p>　　由于每家企業(yè)的金屬探測器不同，因此其參數也會有所不同，所以在此我就以日本安立公司的小型機來向大家介紹：&l

14、t;/p><p><b>　　表1</b></p><p>　　由上圖可知一些簡單的參數，如探頭的大小啊，精確度啊，使用環(huán)境，操作方式，等等。</p><p>　　三、輸送式金屬探測器用途</p><p>　　我們輸送式金屬探測器因為方便安裝于流水線，流量大，轉速可調，精度較高，等多個因素，被多家食品產業(yè)用于其流水線上。我們

15、可以通過將產品（如：肉類，玩具，茶葉等）放置在我們金屬探測器上，使其勻速通過我們的探頭，若發(fā)現產品中帶有金屬，便會馬上報警停機/排斥。而金屬探測器的主要用途便在于此，將產品中的金屬“找”出來，大大增加產品的安全度。</p><p>　　除了輸送式金屬探測器外，金探大家族中的管道式運用也是極其廣泛的。因為一般的金屬探測器都無法完整監(jiān)控流體產品的整個生產過程，比如火腿腸的肉醬、口香糖膠、口服液等，實時在線剔除金屬雜質

16、，確保產品安全輸送到下道工序。一般情況下這些產品的都是以金屬封裝的，變成成品以后一般都無法用金屬探測器來檢測。另外，液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測，可以有效提高檢測精度。 （如圖3） </p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　四、影響金屬探測器靈敏度的因素</p><p><

17、;b>　　（一） 環(huán)境因素</b></p><p>　　通過我前面對于金屬探測器的工作原理以及產品特點的介紹，我們知道了金屬探測器是通過產生電磁信號來工作的，因此壞境因素對我們的金屬探測器的探頭影響是非常之大的。既然有信號就會有一個特定的頻率，如果當外界干擾信號頻率與我探測器探頭頻率一致時及會造成誤報率高，無法檢測金屬等問題，因此會影響機器檢測質量。</p><p>&l

18、t;b>　?。ǘ?電流因素</b></p><p>　　因金屬探測器使用的是50Hz，220V交流電，每0.2秒的電流變換使得探頭內磁場方向也會隨之變化，這樣對我們機器的靈敏度也是極大的影響。而且電流的流動也會產生電磁效應，這樣也會干擾我們的金屬探頭。</p><p>　?。ㄈ?探頭方向錯誤</p><p>　　因為我們探頭的磁場是通過一個磁場

19、發(fā)射器發(fā)射出的，一般情況下各個探頭的磁場方向是相同的，但是有極個別的磁場方向是反向的。因此一旦將探頭方向判斷錯誤，在將來的檢測中我們會發(fā)現永遠都壓不住產品信號，會發(fā)現進探頭的信號小，出探頭的信號大。</p><p>　　（四） 產品信號過大</p><p>　　因為在我們檢測時金屬和產品的信號會產生疊加，有時候產品信號會大于我們金屬的信號，因此在檢測時產品信號應該是最小，這樣當我們遇到金屬

20、時可以順利報警。如果產品信號過大，就會壓制金屬的信號，一般性我們金屬都是0.8mm左右的金屬球，最大直徑一版不會超過1.0mm如果產品信號太大，我們的金屬物質將會檢測不出。</p><p><b>　　五、問題的解決</b></p><p>　　在上文中我們提到了影響金屬探測器靈敏度的多種因素，那么這些影響因素我們在實際過程中是如何解決的呢？下面我將會為各位一一解答：

21、</p><p>　　問題一：毫伏數過高：</p><p>　　毫伏數過高其實是最重要的，也是最優(yōu)先解決的，因為毫伏數過高，我們就無法判斷上文所說的四個因素。我們的解決辦法是：用鋸條或者鋁片對探頭進行貼片，將毫伏數貼到最低?？赡苡行┤藭?，既然是金屬探測器那為什么是用金屬來貼片的呢？其實要回答也并不難，首先上文已經介紹了金屬探測器的工作原理，也就是說明，只有當運動中的金屬通過我們探測器的探

22、頭時，才會產生磁場的變化，因而對于靜止的金屬并不會產生磁場的變化，因此當我們貼片時，我們會將金屬物固定在探頭中，以保證得到穩(wěn)定的磁場和高靈敏度。</p><p><b>　　問題二：環(huán)境因素：</b></p><p>　　壞境因素在生產和使用中是不可避免的，我們金屬探測器最理想的狀態(tài)應該實在一個密閉的，不受外接任何信號影響的環(huán)境中運行，但是在實際的使用和操作中是很難做

23、到的。因此我們在為客戶安裝調試的時候都會為他們選擇一個相對于其他地方干擾較小的環(huán)境中運行，這樣可以大大的提高我們金屬探測器的靈敏度。</p><p><b>　　問題三：電流因素：</b></p><p>　　解決這個問題其實并不難，我們的設計人員在設計過程中就已經將交流電轉化為15V的直流電，這樣對于我們的探頭而言就可以得到一個非常穩(wěn)定的磁場，從而使得我們探頭的靈敏

24、度增加。</p><p>　　問題四：探頭方向錯誤：</p><p>　　上文中提到了，探頭的方向一旦安裝錯誤將會對我們機器的靈敏度有非常大的影響，因此我們在將探頭交給裝配組安裝前將會反復檢查探頭方向，經過多次測試總而確定探頭的方向，使得機器的靈敏度得到提高。</p><p>　　問題五：產品信號過大：</p><p>　　其實該問題在上文中

25、已經有所提及，也就是當我們拿到一個新的產品時我們將會壓制其產品信號，是的產品對我們金屬顆粒的影響不會太大，這樣就可以提高我們金屬探測器的靈敏度和精度。在壓制產品信號我們采用的是調節(jié)相位，因為每個產品的相位都是不同的，其實這個產品就如同一個函數信號發(fā)生器，當我機器的相位與產品的相位重合時就是我產品信號最小的時候，這樣探頭的靈敏度也會是最高。</p><p>　　六、金屬探測器的調試</p><p

26、>　　（一）檢查毫伏數及電壓</p><p>　　這可以說是調試前的準備工作，但也是最重要的工作。首先是電壓：電壓要調至機器的工作電壓，并且不能太高（會影響機器的使用）。再者是毫伏數：如果毫伏數太高也同樣會影響金探設備的靈敏度，當靈敏度大于100mv是我們會進行貼片，貼片就是指用鐵片或者鋁片，因為禁止的這些金屬對探頭的毫伏數影響較小。當毫伏數變低時，我們就會得到很精確的靈敏度。其實這個毫伏數檢查沒有特定的標

27、準，諸如有些產品信號的強的，那么毫伏數不要很高，只要在100mv之內就可以了。</p><p><b>　　（二）硬件調節(jié)</b></p><p>　　何為硬件調節(jié)，硬件調節(jié)：是通過調節(jié)電路板上的可調電阻來改變設備的靈敏度，門線電壓，是其調節(jié)到適當的位置。如門線電壓：我們就要通過調節(jié)內部電位器使它能夠在紅燈亮是報警。</p><p><b

28、>　?。ㄈ┊a品的調試</b></p><p>　　通過實習的學習中我發(fā)現每一件被測產品都有不同的相位，每個產品都有其相位，一旦相位調對了，那么產品的信號也會被壓制到最低，這樣我們就可以提高我們的靈敏度。在測試產品前我們會將合格的產品在機器上檢驗，將其信號壓制到最小，使正常產品通過時不報警，當有金屬通過時立刻報停機或者排斥。</p><p><b>　?。ㄋ模┛?/p>

29、震性測試</b></p><p>　　在經過前面前面各項測試通過以后，我們將進行抗震性測試。這對于機器的誤報率也是極其關鍵的，抗震性好，將會減少機器的誤報率，抗震性差將會是誤報率增加，并且使客戶無法使用。</p><p><b>　　七、關于測試塊</b></p><p>　　其實各位仔細研究一下金屬探測器的測試塊時，你們會發(fā)現，我

30、們的測試塊都是球形的，可這是為什么呢？其實原因很簡單因為圓球裝的物體是非常難測的，比如0.8mm，0.6mm，0.5mm這些球體的話肉眼非常難鑒別，而且球體其實是全方位的，這樣也就確保了無論球面的那一面進入我們的探頭，金屬探測器都會檢測出它的存在。</p><p><b>　　八、現功能上的提升</b></p><p>　　現下的金屬探測器除了基本的探測警報功能外,

31、一般都會提供許多各廠商精心研發(fā)的特殊功能，如： </p><p>　　地表平衡的功能：以利機器正確比對是否發(fā)現金屬物而非干擾 </p><p>　　選取功能：利用不同金屬物體對磁場反應差異特性來遴選或排除不同類別之金屬物件且警報提示 。</p><p>　　深度的標示，可以告知所探測到的金屬物體被埋藏的可能深度 </p><p>　　面積的標

32、示：可以顯示探測到的金屬物體大小，提供操作人員研判是否符合開挖的需求 。</p><p>　　語音的提示：可以立刻以語音提醒操作人員，比如燈光的照明-提供燈光以利于夜間運作。</p><p>　　現在我們公司還有III型機和VIII型機。III型機可以通過自學習來確定每個產品的相位，這樣精度可以更高，VIII型機除了自學習功能，還有抗干擾功能，我們在VIII型機上安裝上光電開關，只有當紅外

33、線被擋時我們的探頭才會進入工作狀態(tài)，這樣可以抵抗外界的震動干擾，信號干擾。也可以大大的增加我們金屬探測儀器的靈敏度，從而能夠更加保證產品的安全。</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　這次的論文我探討的是輸送式金屬探測器的基本原理，調試過程以及遇到的問題和如何解決問題。在這次的論文撰寫中我更加清楚認識了金屬探測器，并且在實際的操作中發(fā)現金屬探測

34、器的調節(jié)和使用并沒有想想中的那么難，就硬件調試以及硬件問題的解決而言并不復雜。</p><p>　　其實金屬探測器就如同萬用表，毫伏表這樣的工具，只不過金屬探測器是一種探測金屬的工具，也是人們生活中的安全保障。其實金屬探測器運用也十分廣泛，如手持式金屬探測器可以運用在機場，鐵路等人流密集區(qū)的安檢中，也可以運用到防暴部隊探測地雷中；再比如輸送帶式金屬探測器可以運用食品加工企業(yè)等。其實雖然說金屬探測器對于老百姓來說并

35、不是必備品，但是各種金屬探測器在各個領域中都在保護著我們的安全。使我們能夠生活的更美好。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　感謝蘇老師對我此次論文的指導和建議，同事也感謝我的實習指導師傅對我這次論文里出現的調試內容經行了修改和建議。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>