[實用新型]一種應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器

無效

• 申請號: 200820033280.6
• 申請日: 2008-03-21
• 公開（公告）號: CN201237577Y
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 趙天鵬;何德勇;王煥欽;徐軍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所
• 代理人: 范克明

技術領域

本實用新型屬于工業檢測技術領域，具體涉及一種應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器。

背景技術

工業金屬探測器主要包括食品金屬探測器和藥品金屬探測器等。其主要技術特點是要求具有特別高的金屬探測靈敏度和能夠快速動態檢測。傳統的LC振蕩形式的金屬探測器的頻率穩定度比較低，通常都采用檢測頻率變化的方法，因此這種類型金屬探測器靈敏度較低，不能滿足工業金屬探測器高靈敏度的要求。目前國內外工業金屬探測器主要使用雙平衡線圈法，其優點是具有較高的金屬探測靈敏度，其缺點是雙平衡線圈探頭加工工藝難度大，成品率低，成本高。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種金屬探測靈敏度高、結構簡單、成本低、性能可靠的應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器。

本實用新型的具體技術解決方案如下：

LC振蕩電路(1)的振蕩信號輸出端和波形周期檢測電路(2)的信號輸入端連接，波形周期檢測電路(2)的信號輸出端和DSP信號處理電路(3)的信號輸入端連接，DSP信號處理電路(3)的信號輸出端和電機控制及報警輸出電路(4)的信號輸入端連接。

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定度，頻率范圍10kHz～800kHz。

波形周期檢測電路(2)對LC振蕩電路(1)產生的波形在1ms到500ms時間間隔內進行高分辨率的周期檢測或者周期變化檢測。波形周期檢測電路包括三種方法：其一是用直接高頻脈沖計數法(填脈沖法)，其二是差頻高頻脈沖計數法，其三是時間數字轉換器TDC檢測法。直接高頻脈沖計數法(填脈沖法)是使用已有的通用電子學高頻脈沖計數電路測量LC振蕩電路(1)產生的波形信號周期的方法。差頻高頻脈沖計數法是采用通用的差頻電路將LC振蕩電路(1)產生的信號波形進行下差頻變換，產生低中頻信號，然后使用已有的通用電子學高頻脈沖計數電路測量中頻信號周期的方法。時間數字轉換器TDC檢測法采用現有的高分辨率的時間—數字轉換器如TDC—GP1等芯片直接測量LC振蕩電路(1)產生的信號波形周期。

DSP信號處理電路(3)采用通用DSP芯片對波形周期檢測電路(2)的測量數據進行數字信號處理，得到LC振蕩電路(1)產生的信號波形的周期變化，從而對金屬進行探測并輸出控制信號。

電機控制及報警輸出電路(4)接收DSP信號處理電路(3)產生的輸出控制信號，控制電機動作并給出聲光報警。

本實用新型的積極效果是：與現有的工業金屬探測器相比，本實用新型金屬探靈敏度高，探頭制作工藝簡單，成本低，可靠性高，是一種理想的工業金屬探測器，特別適用于食品、醫藥工業領域。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構方框圖。

具體實施方案

根據LC振蕩形式的金屬探測器原理可知，LC振蕩器的Q值越高，則其頻率的短期穩定度越高，其金屬探測的靈敏度越高。理論上，LC振蕩電路的Q＝2πfL/R，其中f為LC振蕩器頻率，L為振蕩器電感，R為電感的損耗電阻。對于傳統的LC金屬探測器，f等于幾十kHz到幾百kHz，Q值一般為幾十到幾百。本實用新型采用粗銅線制作線圈，使R降到0.5Ω以下。取R＝0.5Ω，L＝0.5mH，振蕩器工作頻率f為150kHz左右，則理論上Q＝2πfL/R＝(2π×150×10³×0.5×10^-3)/0.5＝942。實驗結果表明，對于20ms內的短期頻率穩定度高達1.0×10^-7，可以明顯提高金屬探測靈敏度。傳統的LC金屬探測器一般都采用差頻頻率檢測方法，不能滿足高靈敏度金屬探測的檢測需要。本發明采用波形周期檢測法解決了這一問題，明顯提高了金屬檢測靈敏度，可以滿足工業金屬探測的需要。

本實用新型的LC振蕩波形周期檢測工業金屬探測器的結構如圖1所示，包括LC振蕩器1，波形周期檢測電路2，DSP信號處理電路3以及電機控制和報警輸出電路4。

LC振蕩電路采用常用的標準電子學LC振蕩電路，其特點是用粗銅線制作線圈L，以減小其損耗電阻提高Q值。波形周期檢測電路可采用多種形式，如直接高頻脈沖計數法(填脈沖法)，差頻高頻脈沖計數法(差頻填脈沖法)，時間數字轉換器TDC檢測法等。DSP信號處理電路和電機控制及報警輸出為通用技術。

實施例1：