КОНВЕЙЕРНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК G01V3/11 

Изобретение относится к технике обнаружения металлов в конвейерных потоках материалов и может быть использовано в горнорудной промышленности на производствах, использующих конвейерный транспорт.

Известен конвейерный металлоискатель [1], содержащий первый и второй индукционные зонды, генератор, усилитель, синхронный детектор и регистрирующее устройство - общие признаки с предложенным устройством.

В этом известном устройстве-аналоге первый и второй зонды соединены таким образом, что происходит компенсация влияния магнитной восприимчивости рудного материала на результат обнаружения металла. Компенсация, однако, происходит не полная, т.к. в компенсации участвуют только приемные катушки индукционных зондов.

Известен конвейерный металлоискатель [2], содержащий первый и второй индукционные зонды, генератор, усилитель, синхронный детектор, регистрирующее устройство и фазовращатель - общие признаки с предложенным устройством.

В этом известном устройстве-прототипе первый и второй зонды соединены таким образом, что происходит компенсация влияния магнитной восприимчивости рудного материала на результат обнаружения металла. Помимо этого, в этом известном устройстве-прототипе сделана попытка исключить синфазную составляющую сигнала из суммарного выходного сигнала зондов и выделить в чистом виде квадратурную составляющую сигнала. Для этого в устройство введена цепь обратной связи из аналогового ключа и фильтра, преобразующая прямоугольные импульсы в синусоидальный сигнал.

Эта цепь обратной связи работает, однако, не удовлетворительно, поскольку с изменением амплитуды аналогового напряжения, подаваемого на аналоговый ключ, изменяется фаза синусоидального сигнала на выходе фильтра относительно сигнала на выходе фазовращателя.

Технический эффект предложенного - более полная компенсация влияния магнитной восприимчивости рудного материала, находящегося на конвейерной ленте, и находящихся вблизи конструкций конвейера на результат обнаружения металла в конвейерном потоке и, следовательно, более высокая надежность обнаружения металла.

Указанный технический эффект достигается тем, что предлагаемый конвейерный металлоискатель, содержащий первый и второй индукционные зонды, каждый из которых состоит из намагничивающей и приемной катушек, генератор, фазовращатель, усилитель, синхронный детектор и регистрирующее устройство, вход которого подключен к выходу синхронного детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, приемные катушки индукционных зондов соединены друг с другом последовательно-встречно, а намагничивающие катушки соединены друг с другом последовательно-согласно и соединены с выходом генератора и с входом фазовращателя, выход которого подключен к входу управления синхронного детектора, дополнительно введены второй синхронный детектор, интегратор, второй фазовращатель, усилитель с управляемым коэффициентом усиления и сумматор, первый вход которого подключен к соединенным друг с другом приемными катушками индукционных зондов, выход сумматора подключен к входу усилителя, выход которого подключен к входу второго синхронного детектора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого подключен к входу управления усилителя с управляемым коэффициентом усиления, инверсный выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления и с выходом второго фазовращателя, вход которого подключен либо к общей точке соединения приемных катушек индукционных зондов, либо к входу второго фазовращателя.

Предлагаемый конвейерный металлоискатель поясняется чертежами фиг. 1 и фиг. 2:
фиг. 1 - конструкция индукционных зондов и пример их расположения на конвейере;
фиг.2 - электрическая схема соединений блоков металлоискателя.

Конвейерный металлоискатель (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 индукционные зонды с намагничивающими 3, 4 и приемными 5, 6 катушками. Катушки намотаны виток к витку. Каждый индукционный зонд выполнен на отдельном каркасе. Индукционные зонды охватывают конвейерную ленту 7 с рудным материалом 8. В рудном материале может находиться металлическое тело 9. Индукционные зонды 1 и 2 установлены в соседних пролетах конвейера между роликоопорами 10, установленными на основании 11 конвейера (хотя, конечно, могут быть установлены и в одном пролете конвейера).

Намагничивающие катушки 3 и 4 индукционных зондов 1 и 2 (фиг. 2) соединены последовательно-согласно, а приемные катушки 5 и 6 - последовательно-встречно.

Электронная схема металлоискателя (фиг. 2) содержит генератор 12, сумматор 13, усилитель 14, первый 15 и второй 16 синхронные детекторы, первый 17 и второй 18 фазовращатели, регистрирующее устройство 19, интегратор 20 и усилитель 21 с управляемым коэффициентом усиления.

Конвейерный металлоискатель работает следующим образом.

Генератор 12 создает в катушках 3 и 4 ток некоторой частоты, намагничивающий рудный материал на конвейере и создающий токи Фуко в металлическом теле 9 (фиг. 1). На последовательно-встречно включенных катушках 5 и 6 в точке А индуцированное рудным материалом напряжение близко к нулю, поскольку напряжение на катушке 5 компенсируется напряжением на катушке 6.

Если через индукционные зонды 1 и 2 проходит металлическое тело 9 (фиг. 1), то на одной из катушек, например на катушке 5, значение напряжения превышает значение напряжения на катушке 6, следовательно, напряжение в точке A становится отличным от нулевого значения. Это напряжение поступает через сумматор 13 на усилитель 14, усиливается и поступает на синхронный детектор 15, на вход управления которого подается от фазовращателя 17 синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе на 90^o относительно напряжения в точке A.

От воздействия магнитопроводящего рудного материала на катушках 5 и 6 наводятся напряжения, находящиеся в фазе относительно тока в катушках 3 и 4. От воздействия токопроводящего тела на катушках 5 или 6 наводится напряжение, сдвинутое по фазе на 90^o относительно тока в катушках 3 и 4.

Синхронный детектор 15 выделяет квадратурную составляющую сигнала, сформированного на обмотках 5 и 6 (в точке A). Эта составляющая сигнала преобразуется синхронным детектором 15 в аналоговое напряжение положительной или отрицательной полярности и фиксируется регистрирующим устройством 19. Наличие этого напряжения свидетельствует о прохождении токопроводящего металлического тела 9 через индукционные зонды сначала 1, а затем 2. Когда металлическое тело 9 проходит зонд 1, на выходе синхронного детектора 15 формируется аналоговое напряжение, например, положительной полярности. При прохождении металлическим телом 9 зонда 2 на выходе синхронного детектора 15 формируется аналоговое напряжение отрицательной полярности.

Магнитная восприимчивость рудного материала и конструкций конвейера снижает надежность обнаружения металлического тела. Для исключения влияния магнитной восприимчивости рудного материала и металлических конструкций конвейера в электронную схему конвейерного металлоискателя введены сумматор 13, второй синхронный детектор 16, второй фазовращатель 18, интегратор 20 и усилитель 21 с управляемым коэффициентом усиления.

Второй синхронный детектор 16 работает в синфазном режиме, в режиме, в котором на его вход управления подается сигнал из средней точки соединения катушек 5 и 6. На выходе синхронного детектора 16 формируется аналоговое напряжение, пропорциональное синфазной составляющей сигнала на последовательно-встречно соединенных катушках 5 и 6, т.е. напряжение, пропорциональное нескомпенсированной части сигнала в точке A от воздействия магнитной восприимчивости. Это аналоговое напряжение подается на вход интегратора 20, интегрируется и подается на вход управления усилителя 21 с управляемым коэффициентом усиления. Синусоидальные напряжения с выхода второго фазовращателя 18 и с инверсного выхода усилителя 21 с управляемым коэффициентом усиления подаются на сумматор 13. Образующаяся отрицательная обратная связь по цепи сумматор 13, усилитель 14, второй синхронный детектор 16, интегратор 20, усилитель 21 с управляемым коэффициентом усиления приводит к подавлению синфазной составляющей сигнала на выходе усилителя 14. Таким образом, на вход синхронного детектора 15 подается практически только квадратурная составляющая сигнала, пропорциональная проводимости и массе металлического тела 9, что повышает надежность обнаружения металлического тела в рудном материале на конвейере.

Вход управления синхронного детектора 16 может быть подключен либо к общей точке соединения приемных катушек 5 и 6 (фиг. 2), либо к выходу второго фазовращателя 18. Это равноправные альтернативные признаки.

Техническим эффектом предложенного металлоискателя является более высокая надежность обнаружения металлических тел в потоке железорудного материала, что достигается более полной компенсацией влияния магнитной восприимчивости рудного материала и находящихся вблизи зондов металлических конструкций конвейера.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1078384, G 01 V 3/11, пр. 03.04.1981, опубл. 97.03.1984.

2. Авторское свидетельство СССР N 1628035, G 01 V 3/11, пр. 07.06.1988, опубл. 15.02.1991.

Использование: на горнообогатительных комбинатах в технологических процессах переработки руд, в технологических процессах производства строительных материалов - для улавливания металлических предметов, способных повредить дробильное оборудование; на драгах - для улавливания самородков. Сущность: конвейерный металлоискатель содержит два индукционных зонда, первичные катушки которых соединены последовательно согласно и подключены к генератору. Приемные катушки индукционных зондов соединены последовательно встречно и подключены к цепи из усилителя и синхронного детектора, которая выделяет квадратурную составляющую сигнала, пропорциональную проводимости металла и его массе. Синфазная составляющая сигнала, пропорциональная магнитной восприимчивости транспортируемого конвейером материала и близлежащих конструкций конвейера, подавляется введенной в устройство цепью из второго синхронного детектора, интегратора, усилителя с управляемым коэффициентом усиления и второго фазовращателя. Технический результат: повышение надежности обнаружения металлических тел, в том числе в потоках материалов, обладающих магнитными свойствами. 2 ил.

Конвейерный металлоискатель, содержащий первый и второй индукционные зонды, каждый из которых состоит из намагничивающей и приемной катушек, генератор, фазовращатель, усилитель, синхронный детектор и регистрирующее устройство, вход которого подключен к выходу синхронного детектора, вход которого подключен к выходу усилителя, приемные катушки индукционных зондов соединены последовательно-встречно, а намагничивающие катушки индукционных зондов соединены последовательно-согласно и соединены с выходом генератора и с входом фазовращателя, выход которого подключен к входу управления синхронного детектора, отличающийся тем, что он содержит второй синхронный детектор, интегратор, второй фазовращатель, усилитель с управляемым коэффициентом усиления и сумматор, первый вход которого подключен к соединенным друг с другом приемным катушкам индукционных зондов, выход сумматора подключен к входу усилителя, выход которого подключен к входу второго синхронного детектора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого подключен к входу управления усилителя с управляемым коэффициентом усиления, инверсный выход которого подключен к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с входом усилителя с управляемым коэффициентом усиления и с выходом второго фазовращателя, вход которого подключен к общей точке соединения приемных катушек индукционных зондов, а вход управления второго синхронного детектора подключен либо к общей точке соединения приемных катушек, либо к выходу второго фазовращателя.