專利名稱：新型金屬探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型用于金屬物和導(dǎo)磁體的探測，如生產(chǎn)過程中非金屬原料中金屬的探測與剔除(例如用在紡織廠的清棉金屬探除器)。典型組成如附

圖1所示，一對接收線圈以反相串接并盡可能保持對稱，當(dāng)無金屬物時(shí)，要求兩接收線圈的電壓相互抵消。但實(shí)際不可能完全抵消，如果加上高靈敏度的要求，接收部分增益必定很大(120dB左右)，此不平衡信號(hào)就使接收放大電路飽和阻塞而不可能工作。因此需采用補(bǔ)償信號(hào)將此不平衡信號(hào)補(bǔ)償。
目前一般都采用正弦波作為工作信號(hào)(即使發(fā)射為方波而接收仍選其基波)這樣補(bǔ)償信號(hào)的產(chǎn)生將很復(fù)雜。幅度與相位兩參數(shù)都要求連續(xù)精確調(diào)整(由于增益大)，有的方案采用人工調(diào)整，由于兩參數(shù)不相互獨(dú)立，調(diào)整繁復(fù)且無規(guī)則可循〔1〕。而且由于時(shí)間、環(huán)境溫度、濕度、探頭內(nèi)機(jī)微變等因素又會(huì)產(chǎn)生失衡，此時(shí)又要重新調(diào)整，穩(wěn)定性差。并且探頭與儀器只能一一對應(yīng)使用，不能互換。這給生產(chǎn)、使用、維修帶來極大不便。為此，發(fā)展自動(dòng)平衡型來克服以上不足，但工作信號(hào)采用正弦波的自動(dòng)平衡將增加許多復(fù)雜性。
本實(shí)用新型完全拋開正弦波工作方式，而采取方波為工作信號(hào)、采用旋轉(zhuǎn)電容器濾波器〔2〕作為方波信號(hào)的濾波放大電路，(附圖2)。當(dāng)接收與發(fā)射的方波之間延時(shí)較小時(shí)，旋轉(zhuǎn)電容濾波器有很高的選擇放大性，并且輸出仍為方波。此方波為旋轉(zhuǎn)電容濾波器的控制方波同步。隨后即可同步解調(diào)，直流放大。為此補(bǔ)償信號(hào)只需考慮幅度的補(bǔ)償，由解調(diào)后的直流電壓經(jīng)積分器積分，積分器的輸出由同步脈沖斬波調(diào)制成方波，再反饋到輸入端，形成一閉環(huán)。只要閉環(huán)是負(fù)反饋的，由于積分器的作用，其輸入A點(diǎn)(附圖2)總是穩(wěn)定地保持在零電壓附近。這樣旋轉(zhuǎn)電容濾波器，同步解調(diào)器及直流放大器總是處在極小信號(hào)放大區(qū)，總有足夠高的靈敏度。選擇積分器較大的積分時(shí)間常數(shù)，整個(gè)閉環(huán)對較快的變化信號(hào)跟蹤不上(整個(gè)閉環(huán)有一較低上限截止頻率)即當(dāng)有金屬物或?qū)Т盼镔|(zhì)以一定速度通過探頭，A點(diǎn)將有放大的信號(hào)輸出。放大倍數(shù)近似等于旋轉(zhuǎn)電容濾波器、解調(diào)器、直流放大器的放大倍數(shù)之積。經(jīng)后置低放、功放輸出，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器。但對緩慢變化，例如由環(huán)境溫度、探頭機(jī)械微變、信號(hào)幅度及電路器件的飄移等引起的變化，整個(gè)閉環(huán)是自動(dòng)跟蹤平衡的，A點(diǎn)則無響應(yīng)信號(hào)輸出。
由于自動(dòng)平衡，只要探頭的偏差在自動(dòng)平衡的范圍之內(nèi)，探頭就可以任意互換。
由于積分時(shí)間常數(shù)較大，假如探頭偏差也大，開機(jī)時(shí)將有一個(gè)較長時(shí)間的平衡過程。為了加快此平衡過程，采用大小兩個(gè)時(shí)間常數(shù)的自動(dòng)切換(附圖2(6))一開機(jī)，積分器尚無補(bǔ)償電壓輸出，A點(diǎn)不平衡電壓幅度絕對值超過某給定的比較電壓，積分時(shí)間常數(shù)小，使閉環(huán)很快向平衡過渡。A點(diǎn)電壓絕對值迅速下降到比較電壓以下，積分時(shí)間常數(shù)自動(dòng)切換成大的值。
綜上所述，由于采用了方波為工作信號(hào)，在接收部分采用旋轉(zhuǎn)電容濾波器、同步解調(diào)器，使自動(dòng)平衡的實(shí)現(xiàn)十分簡單。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了發(fā)射與接收的同步鎖定，這樣整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、抗干擾性大為提高。原來不能達(dá)到的高靈敏度也可實(shí)現(xiàn)，并且成本低，加工工藝要求低。由于快速自動(dòng)平衡及探頭與儀器的可互換性。因此，使用與維修簡單方便。
本方案可擴(kuò)展到其它類型探頭的檢測儀器上。
參考文獻(xiàn)〔1〕無錫江寧機(jī)械廠“清棉金屬探除器說明書”。
〔2〕陳佳圭“微弱信號(hào)檢測”中央廣播電視大學(xué)出版社。
權(quán)利要求1.一種金屬探測器由差動(dòng)電感式探頭(1)，發(fā)射與接收(2)，執(zhí)行器(3)組成，其特征在于發(fā)射與接收均以方波為工作信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬探測器，其發(fā)射與接收由同一鐘頻脈沖同步鎖定(4)，并且接收部分采用閉環(huán)自動(dòng)平衡方式，其特征在于自動(dòng)平衡的積分電路(6)采用了時(shí)間常數(shù)隨不平衡幅度大小分兩檔自動(dòng)切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的金屬探測器，其接收部分特征在于方波信號(hào)的濾波放大采用了旋轉(zhuǎn)電容濾波器(5)。
專利摘要本實(shí)用新型用于金屬物、導(dǎo)磁物的探測。完全拋棄正弦波工作信號(hào)方式，代之以方波及相應(yīng)的處理電路——旋轉(zhuǎn)電容濾波器、同步解調(diào)、斬波調(diào)制等。使得自動(dòng)平衡的實(shí)現(xiàn)十分簡單，并且有更高的穩(wěn)定性和靈敏度。同時(shí)采用了時(shí)間常數(shù)的自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)平衡。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2126421SQ9222322
公開日1992年12月30日 申請日期1992年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月27日
發(fā)明者夏敖敖, 劉霽, 談增師 申請人:夏敖敖, 劉霽, 談增師