金屬探測器的用途和原理

金屬探測器的用途和原理

徐麥容

武漢科技大學(xué)理學(xué)院，湖北武漢

槽

要金屬探測器是一種用來探測金屬的儀器，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、食品檢測、安全檢查、考古研究等方面。

金屬探測器的基本原理是當變化的電流通過的線圈時，會在線圈周圍的空間產(chǎn)生變化的磁場，變化磁場能在被檢測的金屬物體內(nèi)產(chǎn)生感生電流，感生電流反過來影響原來的磁場�；�于以上原理，金屬探測器有探頭舜口控制裝置組成。探頭包含發(fā)射線圈和接收線圈。控制裝置包含支持發(fā)射線圈工作的電路，與接收線圈連接的信號轉(zhuǎn)換電路以及信號處理與顯示裝置。

關(guān)鍵詞金屬探測；線圈；渦電流中圈分類號ＴＰ２１

文獻標識碼Ａ

文章編號１６７４－６７０８（２０１２）６６－００６４－０２金屬探測器是一種用來探測金屬的儀器，在各行各業(yè)有著至三個線圈協(xié)同工作。

廣泛的應(yīng)用。最初，金屬探測器主要應(yīng)用于工礦業(yè)，如今，金發(fā)射線圈作用如圖１所示，當發(fā)射線圈Ｍ中通有電流時，屬探測器幾經(jīng)變革，從最初的信號模擬技術(shù)到連續(xù)波技術(shù)，再會在線圈周圍的空間產(chǎn)生磁場，磁場的方向垂直于線圈所在平到數(shù)字脈沖技術(shù)，其靈敏度、，分辨率、精確度、工作性能都有面，當電流大小和方向時改變，磁場的大小和方向亦隨之改了質(zhì)的飛躍。應(yīng)用領(lǐng)域也擴展到工業(yè)生產(chǎn)、食品檢測、安全檢變。即當線圈Ｍ中有交變電流Ｉ。時產(chǎn)生交變的磁感應(yīng)強度Ｂ０。查考古研究等方面。

以Ｉ。沿圖示方向逐漸增大為例，此時Ｂ０也按圖示方向逐漸增１金屬探漏器的用途大。根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場在其周圍激發(fā)一金屬探測器按用途可劃分為：

種電場，即感生電場。若線圈Ｍ下部有金屬物體Ｎ，金屬中的１）手持金屬探測器。手持金屬探測器可應(yīng)用于機場，車間，自由電子在感生電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成感生電碼頭的公共安檢，最近幾年在中國市場也應(yīng)用在各種考試中防流。又因為金屬物體Ｎ可看作由一層一層的筒狀薄殼所組成，止考生作弊。比如高考、研究生考試等；

每層薄殼都相當于一個回路，穿過每層薄殼橫截面的磁通量都２）地下金屬探測器。地下金屬探測器最早應(yīng)用在軍事中在變化著，在相應(yīng)于每層薄殼的這些回路中都將形成環(huán)形的感的掃雷，考古中探測文物，現(xiàn)在地下金屬探測器主要用于金屬生電流，即渦電流。根據(jù)楞次定律，閉合回路中感應(yīng)電流的方材料的探測，現(xiàn)常被用于挖掘廢舊金屬的探測；

向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的３）輸送式金屬探測器。輸送式金屬探測器主要用于檢測變化。Ｂｎ的方向向上，逐漸增大，因此渦電流產(chǎn)生的磁場方體積比較小的產(chǎn)品，以及小型袋裝、箱裝工、Ｊｐ產(chǎn)品。用于食品、向為Ｂ．的方向向下，根據(jù)右手定則可判定感生電流Ｉ，的方向醫(yī)藥等行業(yè)的鐵金屬以及非鐵金屬雜質(zhì)的檢測和化１原料中的恰好與線圈中電流１０的方向相反。感生電流Ｔ，同樣產(chǎn)生磁場，金屬雜質(zhì)檢測；

反過來影響原來的磁場。接收線圈接收到這個變化后，再將此４）下落式金屬探測器。下落式金屬探測器主要用于如藥變化轉(zhuǎn)換為特定的電學(xué)量，以供相關(guān)電路進行檢測。

品類顆粒狀、粉末狀物品的檢測。當這些物品通過下落式金屬■－

探測器時，一旦發(fā)現(xiàn)金屬雜質(zhì)，系統(tǒng)即刻啟動分離機構(gòu)排除可

疑物品；

５）管道式金屬探測器。管道式金屬探測器：主要用于檢測糊狀，密封管道的流水線上。方便檢測剔除管道中的金屬雜質(zhì)；

６）真空輸送式金屬探測器：真空輸送式金屬探測器主要用于化工行業(yè)生產(chǎn)，這類產(chǎn)品對使用環(huán)境要求比較高，適用于要求比較高的真空生產(chǎn)線上；

７）壓力輸送式金屬探測器。壓力輸送式金屬探測器主要用于壓力輸送流水線，對污染要求比較高的產(chǎn)品，比如醬油，食用油的生產(chǎn)企業(yè)的液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測；

８）平板式金屬探測器：平板式金屬探測器用于檢測片狀，絲狀等比較薄的產(chǎn)品。

圖１

２金Ｊ■探淵器的原理

２．２控喇裝置的組成

金屬探測器主要是由探頭和控制裝置構(gòu)成�？刂蒲b置包含支持發(fā)射線圈工作的高頻振蕩電路，與接收２．１金一探測囂探頭的工作原理

線圈連接的信號轉(zhuǎn)換電路以及信號處理與顯示裝置。

探頭由繞在骨架上的發(fā)射線圈和接收線圈組成。發(fā)射線圈振蕩電路所產(chǎn)生的信號的幅值比較小，往往還需要將信號中通有交變電流，探測器的頻率就是發(fā)射線圈的電流頻率。接放大后再對發(fā)射線圈起作用。

收線圈用來收集并放大目標物發(fā)出的信號。探測器既可以利用若接收線圈按差分形式設(shè)計，信號可以以電壓的形式輸出。單個線圈來承擔(dān)發(fā)射器和接收器的雙重任務(wù)。也可利用兩個甚

在無外界金屬影響時，其輸出處于平衡狀態(tài)；當目標物為金屬

＾】毒（下轉(zhuǎn)第５３頁）囂

以及與轉(zhuǎn)爐二級機連網(wǎng)，向轉(zhuǎn)爐二級機通訊傳送副檢測量結(jié)果和接收轉(zhuǎn)爐二級機的控制信號。

４．２捌槍ＤＡＳ數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

副槍ＤＡＳ分析系統(tǒng)與副槍一起配合使用，在轉(zhuǎn)爐吹煉尾期和吹煉結(jié)束時分別對轉(zhuǎn)爐鋼水溫度、鋼水結(jié)晶溫度、氧含量、鋼水液面進行測量。在吹煉結(jié)束前大約兩分鐘，過程計算機通過副槍第一次測量的結(jié)果自動啟動動態(tài)數(shù)學(xué)模型，從而達到自動控制鋼水的溫度和碳含量，在不倒爐和不重吹的情況下一次性完成吹煉的過程。

ＤＡＳ副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用的是開放式結(jié)構(gòu)，并集中了先進的嵌人式計算機數(shù)字接口技術(shù)與高精度模塊化儀器的優(yōu)點。ＤＡＳ副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采樣率高，數(shù)據(jù)反映真實，并能在ｌｍｓ內(nèi)完成基礎(chǔ)信號數(shù)據(jù)的三次軟硬件濾波，最大限度降低現(xiàn)場各種干擾。

在信號分析方面ＤＡＳ能夠在０．Ｏｌｍｓ內(nèi)完成３２００組數(shù)據(jù)的分析處理，并且分析的窗口長度可依據(jù)用戶的實際情況相應(yīng)調(diào)整。ＤＡＳ的界面直觀，能夠?qū)崟r的顯示槍位等各種數(shù)據(jù)。便于工藝人員管理分析。每爐的測量數(shù)據(jù)已相應(yīng)的文件名保存，最多可記錄５萬爐的數(shù)據(jù)。

分別下槍至連接孑Ｌ和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中。如果高速至連接位不到位，適當減小連接位減速點位置脈沖ｃＰ（ＤＢＤ３２）值；如果高速至測量位不到位，適當減小測量位減速點位置脈沖ＭＰ（ＤＢＤ３６）值。之后在Ｂ臺用高速按鈕將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，復(fù)查槍體與兩ｉＬ是否對中；

３）在Ｂ臺用高速將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中。如果高速至連接位或測量位超行程，按上述方法類推作相反處理；

４）在ＨＭＩ上用至連接位周期和至測量位周期進行操作，在現(xiàn)場下副槍驗證槍體與兩孑Ｌ是否對中，如果不對中，按２方法進行微調(diào)；

５）在ＨＭＩ上用至測量位周期操作，在現(xiàn)場下槍到測量孔中，驗證是否對中，然后在Ｂ臺操作復(fù)位周期，并驗證副槍是否對中連接孔。上述方法調(diào)整后，必須進行重復(fù)性驗證．一般以重復(fù)性５次為宜；

６）根據(jù)連接位、測量位停位脈沖值，確定連接孔上下限ＤＢＤ６４、ＤＢＤ６８值和測量孔上下限ＤＢＤ７２、ＤＢＤ７６的值。以連接位、測量位停位脈沖值的正負１５—２０為宜。

６結(jié)論

副槍在重鋼的成功應(yīng)用，使轉(zhuǎn)爐的一次命中率大幅提高，操作穩(wěn)定，物料消耗降低，冶煉周期縮短，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能提高。為重鋼的自動冶煉控制系統(tǒng)奠定了堅實的基礎(chǔ)，為重鋼進一步實現(xiàn)“一鍵煉鋼”做好了設(shè)備和技術(shù)保證。

５剮槍系統(tǒng)實踐中的經(jīng)驗總結(jié)

副槍的在重鋼的實踐使用中，我們也遇到過旋轉(zhuǎn)定位不準的難點。通過對設(shè)備運行記錄的分析，我們發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)只有在能長期穩(wěn)定準確定位的前提下，副槍整套系統(tǒng)才能正常工作，因此副槍系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)精度調(diào)校顯得尤為重要。

副槍的各系統(tǒng)設(shè)備通過接近開關(guān)、脈沖編碼器和ＰＬＣ完成定位控制。重鋼１８０ｔ轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來，通過對副槍系統(tǒng)的維護使用，我們總結(jié)出了高效實用的精確調(diào)校流程。

副槍旋轉(zhuǎn)精度調(diào)校流程：

１）在Ｂ臺用低速將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中，對連接位和測量位停止極限調(diào)整到合適的位置；

２）在Ｂ臺用高速按鈕將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測量位，

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５；（上接第６２頁）囂

２．４加強技術(shù)培訓(xùn)力度．選拔優(yōu)秀設(shè)備管理人才、維修人

才

ｊ÷（上接第６４頁）５。

時，探測區(qū)的交變磁場受到ｉ：擾，破壞了探頭的平衡狀態(tài)，從而使探測線圈的輸出端有一微弱變化的交變電壓輸出Ⅲ。將接收線圈連接到振蕩電路中形成振蕩器，可將信號轉(zhuǎn)換成振蕩電路的頻率變化，根據(jù)電磁理論，當順磁質(zhì)金屬靠近通電線圈時，線圈的自感量將增大；當抗磁質(zhì)金屬靠近通電線圈時，線圈的自感量將減小。若探測線圈附近有順磁質(zhì)金屬，則線圈的自感量增大，振蕩器的頻率減小叫。

信號處理與顯示裝置部分是與外部進行溝通的橋梁，它可以將所探測的信息發(fā)送給外嗣模塊進行進一步的分析處理，同時也接收外圍模塊傳送過來的控箭信號。信號處理與顯示裝置部分還是整個電路的大腦。它對整個電路所產(chǎn)生的信號做出處理，并將處理結(jié)果顯示出來。用以判定是否存在金屬。它既可以直接用儀表顯示，也可以在顯示端加裝聲、光報警裝置：這一部分處理能力的強弱影響著整個系統(tǒng)的性能。

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企業(yè)要想真正提高機械設(shè)備管理與維修人員的專業(yè)技術(shù)水平，就必須加大對專業(yè)技術(shù)能力的培訓(xùn)力度，培養(yǎng)一批懂技術(shù)、會管理的“一專多能”人才，以滿足企業(yè)的發(fā)展提供更專業(yè)的服務(wù)要求。

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金屬探測器的用途和原理

作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

徐麥容

武漢科技大學(xué)理學(xué)院,湖北武漢,430065

科技傳播

PUBLIC COMMUNICATION OF SCIENCE & TECHNOLOGY2012(9)

參考文獻(2條)

1.張學(xué)勇;趙群;李義寶 一種金屬探測器的設(shè)計[期刊論文]-安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版) 2007(03)2.司德平 漫談金屬探測器 2006

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