專利名稱：一種應(yīng)用周期檢測(cè)的lc振蕩形式的工業(yè)金屬探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用周期檢測(cè)的LC振蕩形式的 工業(yè)金屬探測(cè)器。
背景技術(shù)：
工業(yè)金屬探測(cè)器主要包括食品金屬探測(cè)器和藥品金屬探測(cè)器等。其主要技術(shù)特點(diǎn)是 要求具有特別高的金屬探測(cè)靈敏度和能夠快速動(dòng)態(tài)檢測(cè)。傳統(tǒng)的LC振蕩形式的金屬探
測(cè)器的頻率穩(wěn)定度比較低，通常都采用檢測(cè)頻率變化的方法，因此這種類型金屬探測(cè)器 靈敏度較低，不能滿足工業(yè)金屬探測(cè)器高靈敏度的要求。目前國內(nèi)外工業(yè)金屬探測(cè)器主 要使用雙平衡線圈法，其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的金屬探測(cè)靈敏度，其缺點(diǎn)是雙平衡線圈探頭 加工工藝難度大，成品率低，成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種金屬探測(cè)靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能可靠的 應(yīng)用周期檢測(cè)的LC振蕩形式的工業(yè)金屬探測(cè)器。
本實(shí)用新型的具體技術(shù)解決方案如下
LC振蕩電路(1)的振蕩信號(hào)輸出端和波形周期檢測(cè)電路(2)的信號(hào)輸入端連接， 波形周期檢測(cè)電路(2)的信號(hào)輸出端和DSP信號(hào)處理電路(3)的信號(hào)輸入端連接， DSP信號(hào)處理電路(3)的信號(hào)輸出端和電機(jī)控制及報(bào)警輸出電路(4)的信號(hào)輸入端連 接。
LC振蕩電路(1)中的振蕩線圈L為用粗銅線繞制的矩形空心線圈，振蕩電容為云 母電容，振蕩器電路形式為西勒振蕩電路。LC振蕩器具有較高的Q值和較高的短期頻 率穩(wěn)定度，頻率范圍10kHz 800kHz。
波形周期檢測(cè)電路(2)對(duì)LC振蕩電路(1)產(chǎn)生的波形在lms到500ms時(shí)間間隔 內(nèi)進(jìn)行高分辨率的周期檢測(cè)或者周期變化檢測(cè)。波形周期檢測(cè)電路包括三種方法其一 是用直接高頻脈沖計(jì)數(shù)法(填脈沖法)，其二是差頻高頻脈沖計(jì)數(shù)法，其三是時(shí)間數(shù)字 轉(zhuǎn)換器TDC檢測(cè)法。直接高頻脈沖計(jì)數(shù)法(填脈沖法)是使用已有的通用電子學(xué)高頻脈沖計(jì)數(shù)電路測(cè)量LC振蕩電路(1)產(chǎn)生的波形信號(hào)周期的方法。差頻高頻脈沖計(jì)數(shù)法 是采用通用的差頻電路將LC振蕩電路(1)產(chǎn)生的信號(hào)波形進(jìn)行下差頻變換，產(chǎn)生低中 頻信號(hào)，然后使用已有的通用電子學(xué)高頻脈沖計(jì)數(shù)電路測(cè)量中頻信號(hào)周期的方法。時(shí)間 數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC檢測(cè)法采用現(xiàn)有的高分辨率的時(shí)間一數(shù)字轉(zhuǎn)換器如TDC—GP1等芯片 直接測(cè)量LC振蕩電路(1)產(chǎn)生的信號(hào)波形周期。
DSP信號(hào)處理電路(3)采用通用DSP芯片對(duì)波形周期檢測(cè)電路(2)的測(cè)量數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，得到LC振蕩電路(1)產(chǎn)生的信號(hào)波形的周期變化，從而對(duì)金屬進(jìn) 行探測(cè)并輸出控制信號(hào)。
電機(jī)控制及報(bào)警輸出電路(4)接收DSP信號(hào)處理電路(3)產(chǎn)生的輸出控制信號(hào)， 控制電機(jī)動(dòng)作并給出聲光報(bào)警。
本實(shí)用新型的積極效果是與現(xiàn)有的工業(yè)金屬探測(cè)器相比，本實(shí)用新型金屬探靈敏 度高，探頭制作工藝簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，是一種理想的工業(yè)金屬探測(cè)器，特別適 用于食品、醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域。


圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)方框圖。 具體實(shí)施方案
根據(jù)LC振蕩形式的金屬探測(cè)器原理可知，LC振蕩器的Q值越高，則其頻率的短 期穩(wěn)定度越高，其金屬探測(cè)的靈敏度越高。理論上，LC振蕩電路的Q:27tyL/R,其中/ 為LC振蕩器頻率，L為振蕩器電感，R為電感的損耗電阻。對(duì)于傳統(tǒng)的LC金屬探測(cè) 器，/等于幾十kHz到幾百kHz， Q值一般為幾十到幾百。本實(shí)用新型采用粗銅線制作 線圈，使R降到0.5Q以下。取11=0.50， L = 0.5mH，振蕩器工作頻率/為150kHz左 右，則理論上Q = 27iyL/R = (27iX150X103X0. 5X10—3)/0.5 = 942。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于 20ms內(nèi)的短期頻率穩(wěn)定度高達(dá)1.0Xl(T7，可以明顯提高金屬探測(cè)靈敏度。傳統(tǒng)的LC金 屬探測(cè)器一般都采用差頻頻率檢測(cè)方法，不能滿足高靈敏度金屬探測(cè)的檢測(cè)需要。本發(fā) 明采用波形周期檢測(cè)法解決了這一問題，明顯提高了金屬檢測(cè)靈敏度，可以滿足工業(yè)金 屬探測(cè)的需要。
本實(shí)用新型的LC振蕩波形周期檢測(cè)工業(yè)金屬探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括LC 振蕩器l，波形周期檢測(cè)電路2， DSP信號(hào)處理電路3以及電機(jī)控制和報(bào)警輸出電路4。
4LC振蕩電路采用常用的標(biāo)準(zhǔn)電子學(xué)LC振蕩電路，其特點(diǎn)是用粗銅線制作線圈L， 以減小其損耗電阻提高Q值。波形周期檢測(cè)電路可采用多種形式，如直接高頻脈沖計(jì)數(shù) 法(填脈沖法)，差頻高頻脈沖計(jì)數(shù)法(差頻填脈沖法)，時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC檢測(cè)法 等。DSP信號(hào)處理電路和電機(jī)控制及報(bào)警輸出為通用技術(shù)。
實(shí)施例1:
LC振蕩的線圈形狀為400mmX 100mm矩形，線圈用直徑為2mm的銅線繞40匝， 實(shí)測(cè)R-0.5Q， L = 0.5mH，使用C=2200p的云母電容作為振蕩電容，振蕩器工作頻率 / =150kHz，理論計(jì)算Q = 2兀yL/R = (2兀X 150X103 X 5X l(T)/0.5 = 942，實(shí)際測(cè)量Q值 約為500。 LC振蕩電路為通用的西勒振蕩電路。采用8MHz有源晶體振蕩器數(shù)字分頻 后產(chǎn)生160kHz本振信號(hào)頻率，差頻后得到頻率為10kHz的中頻信號(hào)。波形周期檢測(cè)是 在20ms時(shí)間內(nèi)通過50MHz的計(jì)數(shù)脈沖對(duì)差頻后的10kHz中頻信號(hào)進(jìn)行周期檢測(cè)。DSP 信號(hào)處理電路使用TMS320F2812芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，通過光耦隔離控制電機(jī)開關(guān) 以及LED發(fā)光、音頻報(bào)警輸出。
本實(shí)施例的指標(biāo)如下在檢測(cè)時(shí)間20ms的條件下，金屬探測(cè)靈敏度為鐵直徑 0.8mm，銅直徑1.5mm。
實(shí)施例2:
LC振蕩器、DSP信號(hào)處理電路及電機(jī)控制和報(bào)警電路同實(shí)施例1。 波形周期檢測(cè)是在20ms時(shí)間內(nèi)采用500MHz的計(jì)數(shù)脈沖直接對(duì)150kHz的波形周
期進(jìn)行高分辨率檢測(cè)。
本實(shí)施例的指標(biāo)如下在檢測(cè)時(shí)間20ms的條件下，金屬探測(cè)靈敏度為鐵直徑
0.8mm，銅直徑1.5mm。
實(shí)施例3:
LC振蕩器、DSP信號(hào)處理電路及電機(jī)控制和報(bào)警電路同實(shí)施例1。 波形周期檢測(cè)是在20ms時(shí)間內(nèi)采用時(shí)間一數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TDC-GP1對(duì)150kHz的波
形直接進(jìn)行高分辨率周期測(cè)量。
本實(shí)施例的指標(biāo)如下在檢測(cè)時(shí)間20ms的條件下，金屬探測(cè)靈敏度為鐵直徑
0.8mm，銅直徑1.5mm。
權(quán)利要求1、一種應(yīng)用周期檢測(cè)的LC振蕩形式的工業(yè)金屬探測(cè)器，其特征在于LC振蕩電路(1)的振蕩信號(hào)輸出端和波形周期檢測(cè)電路(2)的信號(hào)輸入端連接，波形周期檢測(cè)電路(2)的信號(hào)輸出端和DSP信號(hào)處理電路(3)的信號(hào)輸入端連接，DSP信號(hào)處理電路(3)的信號(hào)輸出端和電機(jī)控制及報(bào)警輸出電路(4)的信號(hào)輸入端連接。
2、權(quán)利要求1所說的一種應(yīng)用周期檢測(cè)的LC振蕩形式的工業(yè)金屬探測(cè)器，其特征是LC振蕩電路(1)中的振蕩線圏L為用粗銅線繞制的矩形空 心線圏，振蕩電容C為云母電容，振蕩電路模式為西勒振蕩電路；LC振蕩電路中矩形空心振蕩線圈的尺寸為400mmx 100mm，粗銅線直徑 為2mm，繞制圏數(shù)為40匝，振蕩電容C的容量為2200p,振蕩頻率f為150khz;DSP信號(hào)處理電路(3)采用TMS320F2812芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用周期檢測(cè)的LC振蕩形式的工業(yè)金屬探測(cè)器，包括LC振蕩器，波形周期檢測(cè)電路，DSP信號(hào)處理電路以及電機(jī)控制和報(bào)警輸出電路。LC振蕩電路的振蕩信號(hào)輸出端和波形周期檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端連接，波形周期檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端和DSP信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，DSP信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端和電機(jī)控制及報(bào)警輸出電路的信號(hào)輸入端連接。其特點(diǎn)是金屬探測(cè)靈敏度高，探頭制作工藝簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高。是一種理想的工業(yè)金屬探測(cè)裝置，特別適用于食品醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N27/00GK201237577SQ200820033280
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者何德勇, 軍 徐, 王煥欽, 趙天鵬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)