Вихретоковый металлоискатель Советский патент 1984 года по МПК G01V3/11 

Изобретение относится к технике обнаружения и предназначено для обнаружения метаплических предметов И частиц в потоке сырья. Известно устройство для обнаруже НИН металла, содержащее генератор, измерительный блок в виде последовательно соединен} ьгх датчика, усили теля, детектора, схемы временной селекции и исполнрттельного блока lj Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вихретоковый металлоискатель, состо щий из последовательно соединенных генератора, вихретокового преобразо вателя и предусилителя, а также синхронного детектора, первого инте ратора и блока индикации, при этом управляющий вход синхронного детект ра соединен с первым управляющим выходом генератора 2. Недостатками известного устройст ва являются низкая помехозаигищенность и быстродействие из-за большо постоянной времени цепи интегратора Цель изобретения - повьшзение достоверности контроля. Указанная цель достигается тем, Что в вихретоковый металлоискатель, состояЕ ий из последовательно соединенных генератора, вихретокового преобразователя и предусил-ггеля, а также синхронного детектора, первог интегратора и блока индикации, при этом управляющий вход синхронного детектора соединен с первым управля щим выходом генератора, введены диф ференциатор, электронный ключ, дифференциальный интегратор, дифференциальный усилитель постоянного тока нелинейный элемент, первьй, второй и третий компараторы, одновибратор, первая и вторая двухвходовые схемы И, а также второй интегратор, приче дифференциатор включен между выходо предусилителя и входом синхронного детектора, выход синхронного детектора и выход электронного ключа соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим зхоцаьт дифференциального интегратора, выход которого соединен с первым ьхоJIOM дифференциального усилителя постоянного тока, второй вход дифференциальыого усилителя постоянног тока подключен к вьпсоду первого интегратора, сигнальнь й вход электрон 9 ного ключа соединен с выходом нелинейного элемента, а управляющ 1Й вход электронного ключа подключен к второму управляющему выходу генератора, кроме того, к выходу диг}}ференциального усилителя постоянного тока подключены входы первого интегратора и нелинейного элемента, а также инвертирующие входы первого и второго компараторов, неинвертирующие входы которых подключены к источникам опорного напряжения соответственно положительной и отрицательной полярности, а выходы первого и второго компараторов соединены с первьми входами соответственно первой и второй двухвходовг 1Х схем И, к выходу первого компаратора подключен вход одновибратора, выход которого соединен с вторыми входами первой и второй двьхвходовых схем И, управляющий и сигнальный входы второго интегратора подютючены соответственно к вы содам первой и второй двухвходовых схем И, выход второго интегратора подключен к первому входу третьего компаратора, второй вход, которого соединен с источником опорного напряжения, а выход подключен к блоку индикации. а чертеже представлена блок-схема Бихретокового метал-1оискатет я. Вихретоковый металлоискатель содержит генератор 1 ., вихретоковый нреобразователь 2, предусилитель 3, дифферен.у1атор 4. синхронный детектор 5, дифференциальньш интегратор 6 электронный ключ 7, дифференциальньй усилитель 8 постоянного тока, первый интегратор 9, нелинейный элемент 10, первьо компаратор 11, второй компаратор 12, одновибратор 13, первую двухвходовую схему И 14, вторую дву1:вхойов;ш схему К 15, второй интегратор 16, третий кo шapaтop .17 и блок 18 индикации. Устройство работает следзшпц1м образом. В отсутствие металлического объекта в зоне о6нару:ке1шя вихретохово-го п ре образ сватал..- 2, возб ждаемого пгременным напряжением - гармонически i или импульсным генератора 1, сигн;1Г1 на Вокоде сбалансированного вихретокового преобразователя отсутствуеч, Бихретоковый преобразол-атоль 2 может быть вьшгл пген,, например-., чатньп способом на апатг из днухстороннего фольгировг,;чБО1О диз;1е;:три

ка, причем генераторная катушка в виде спирали находится на одной стороне платы, а две спиральные приемные катутки - на другой стороне платы, может быть установлен над лентой или под лентой транспортера, при этом контролируемый объект при движении должен последовательно проходить над поверхностью обеих приемных катушек. В этом случае сигнал от движущегося объекта продетектированный синхронным детектором 5 имеет форму одиночного синусоидального импульса.

При наличии на выкоде вихретокового преобразователя 2 нескомпенсированного сигнала от посторонних металлических предметов и оборудования, а также вследствие возможного временного или температурного дрейфа параметров, на выходе синхронного детектора 5 появляется напряжение постоянного тока, которое усиливается ди(3я1)еренциальным усилителем 8 постоянного тока и вызывает разбаланс первого интегратора 9, на выходе которого с зад.ержкой, определяемой постоянной времени, появляется напряжение компенсации, подаваемое на второй вход дифференциального усилителя 8 постоянного тока,в результате напряжения на его выходе автоматически устанавливается равным нулю.

Таким образом, при наличии на входе дифференщ1апьного усилителя 8 постоянного тока постоянного либо медленно изменяющегося напряжения, сигнал на его выходе отсутствует, поскольку система автоподстройки успевает достаточно эффективно подавить эти помехи и блок 18 индикации от ложных срабатываний. В то же время полезньй сигнал от перемещающегося в потоке контролируемой продукции металлического объекта, усиленньй предусилителем 3, и вызывающий появление на выходе синхронного детектора 5 импульса напряжения в виде одиночной синусоиды, усиливается дифференциальньв.1 усилителем 8 постоянного тока и поступает на входы первого 11 и второго 12 компараторов. При этом ослабления или компенсации полезного сигнала от объекта не происходит,.поскольку узел автоподстройки, выполненный на базе дифференщ ального интегратора

6, не успевает отследить изменения сигнала.

Влияние изменений постоянной составляющей выходного напряжештя пргдусилителя 3, вызванных изменениями температуры, напряжения питания или временным дрейфом, на работ синхронного детектора 5 устраняется введением в схему дифференциатора выпаппягощего функции фильтра нижних частот.

Сигнал с выхода Синхронного детектора 5, выполненного на базе последовательного электронного ключа, поступает на один из входов дифференциального интегратора 6, сигнал с выхода которого накопленный за W циклов измерения, определяемых частотой тактовых строб-импульсов на управляющем входе синхронного детектора 5, поступает на вход дифференциального усилителя 8 постоянного тока, при этом в результате синхронного накопления за N циклов, отношение сигнал/шум увеличивается в N раз

Благодаря наличию цепи отрицательной обратной связи, образованной нелинейным элементом 10 и электрон} ым ключом 7, уменьшается время восстановления после воздействия сильных сигналов, в том числе помех. Со1тротивлепие нелинейного элемента 10, выполненного, например, на параллельно и встречно включенных дно.дах, при отсутствии или при малых сигналах на выходе вепико. Цепь обратной связи, периодически подключаемая на второй вход дифференциального интегратора 6 с небольшой задержкой после каждого цикла накопления сигнала, гграктически не влияет на работу схеьш.

При появлении на выходе дифференциального интегратора 6 сигнала или помехи большой амплитуды, приводящих к насыщению активных элементов и увеличивающих время восстановления, сопротивление нелинейного элемента 10 уменьшается. При этом увеличивается глубина отрицательной обратной связи, коэффициент усиления уменьшается, предотвращая перегрузку и уменьшая время восстановления элементов схемы.

При подаче на входы первого 11 и второго 12 компараторов полезного сигнала в форме одиночного синусоидального импульса на их выходах фор

ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАПЛОИСКАТЕЛЬ, состоящий из последовательно соединенньк генератора, внхретоково-го преобразователя и предусилителя, а также синхронного детектора, первого интегратора и блока индикации, при этом управляющий вход синхронного детектора соединен с первьм управляющим выходом генератора, о тл и ч а ю го, и и с я тем, что, с целью полышения достоверности контроля, в него введены диффе.ренциатор., электронный ключ, дифференциальный интеграторJ дифференциальный -усилите.пь постоянного тока, нелинейньв элемент5 первый, второй и третий компараторы, одновибратор, первая и дв освходовые схемы И, а также второй интегратор, причем дифференциатор вютючен мезвдз выходом предусилителя и входом синхрон ого детектора, выход синхронного да-. тектоаа и выход электронного ключа соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального интегратора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя постоянного тока, второй вход дифференциального усилителя постоянного тока подключен к выходу первого интегратора, сигнальный вход электрон:ного ключа соединен с выходом нелинейного элемента, а управляк щий вход электронного ключа подключ н к второму упраБЛякщпму- выходу генератора, кроме того, к выходу дифференциального усилителя постоянного тока подключены входы первого интегратора i и ьелинейного элемента, а также инвертирующие входы первого и второго котчпараторов, неинвертирующие входы которых подключеП. к источникам опорного напряжения соответственно полста тельной и отрицатепьной полярности, а выходы первого и второго компараторов соедин; иы с первыми входами iaranA соотзетственно первой и второй- двухвходовых схем К. к выходу первого компаратора подключен вход одновибрасл. тор а, вьпсод которого соединен с 01 вторьии входами первой и второй д-в 7свхсдовых схем И, управляющш и сигнальный вг.оды второго интегратора поккггючены соответственно к выходам ;(. и второй пв; гхвходовых схем Hj выход второго интегратора подк тючен к парвоку входу третьего компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход подключен к блоку индикации.