Металлоискатель Советский патент 1982 года по МПК G01V3/11 

(54) МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для обнаружения металлических предметов и частиц в технологических потоках, в частности в качестве чувствительного элемента лотков сепараторов. Известен металлоискатель, содержащий последовательно соединенные генератор многокатушечный ивдукционный датчик, усилитель синхронный детектор, подключенный опорным входом к выходу генератора, амплитудный дискриминатор и регистратор tl. Однако указанный металпоискатель характеризуется газкой точностью определетш местоположения движущегося об екта и недостаточной помехоустойчивостью. Наиболее близким техническим решеimeM к предлагаемому является металло искатель, содержащий последовательно соединенные генератор, индукционный датчшс, регулируемый аттенюатор, усилитель, синхронный детектор, подключенный опорным входом к выходу генератора, и блок скоростной коррекции, а также интегратор, подключенный между выходом синхронного детектора и управляющик входом регулируемого аттенюатора, и исполнительное устройство, при этом блок скоростной коррекции содержит амплитудный дискриминатор, два блока выделения экстремумов подключенные к выходу амплитудного дискриминатора, RS-триггер, подключенный к выходам блоков выделения экстремумов, два генератора тока, два токовых ключа, подключенные к выходам соответствзпющих генераторов тока и уп равляющими входами к выходам RS -триг гера, параллельно включенные зарядный конденсатор, вентиль и блок сравнения, подключенные к соединенным выходам токовых ключей 2. Однако устройство характеризуется недостаточно высокой помехоустойчивостью, так как в нем не исключено возмож398

ность ложных (срабатываний исполнитепьг ного усгройства, при перемещении металлических предметов вблизи индукционного датчика.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости металлоискателя путем селе1К1гаи объектов по скорости их движения.

Поставленная цель достигается тем, что в металлоискатель, содержащий последовательно соединенные генератор, индукционный датчик;, регулируемый аттенюатор, усилитель, синхронный детектор, подключенный опорным входом к выходу генератора, и блок скоростной коррек- дни, а также интегратор, подключенный между выходом синхронного детектора и управляющим входом регулируемого аттенюатора, и исполнительное устройство, при этом блок скоростной коррекции содержит амплитудный дискриминатор, два блока выделения экстремумов, подключенные к выходу амплитудного дискриминатора, RС-триггер, подключенный к выходам блоков выделения экстремумов, два генератора тока, два токовых ключа, подключенных входами к выходам соответствующих генераторов тока и управляющими входами к выходам R-S -триггера, параллельно включенные зарядный конденсатор, вентиль и блок сравнения подкл юченные к соединенным выходам токовых ключей, дополнительно введены последовательно соединенные амплитудный селектор, формирователь импульсов и двухвходовая схема совпадений, причем первый вход амплитудного селектора подключен к выходам токовых ключей, второй вход - к выходу второго блока выделения экстремумов, а его второй выход - к точке соединения зарядного конденсатора, вентиля и блока сравнения, второй вход двухвходовой схемы совпаде- ПИЯ соединен с выходом блока сравнения, а ее выход - с входом исполнительного устройства.

На чертеже приведена структурная схема металлоискателя.

Металлоискатель содержит последовательно соединенный генератор 1, индукционный датчик 2, регулируемый аттенюатор 3, усилитель 4, синхронный детектор 5, опорный вход которого со&динен с выходом генератора 1, и амплитудный дискриминатор 6, интегратор 7, вход которого соединен с выходом синхронного детектора 5, а выход - с управляющим входом регулируемого аттеню84

атора 3, R5 .-триггер 8, первое .0 и второе 1О устройства выделения экcтpe y- мов, входы которых соединены с выходом амплитудного дискриминатора б, а выходы - со входами RS -триггера 8, первый

11и второй 12 генераторы тока, первый 13 и второй 14 токовые киючи, зарядный конденсатор 15 и вентиль 16, по одному выводу которых заземлено, а также последовательно соединенные блок 17 сравнения, двухвходовая схема 18 совпадения и исполнительное устройство 19, причем входы первого 13 и второго 14 токовых ключей подключешз соответственно к выходам первого 11 и второго

12генераторов тока, управляющие входык входам RS -триггера 8, а выходы к точке соединения зарядного ковденсато- ра 15, вентиля 16 и блока 17 сравнения. Кроме того, в металлоискатель входят последовательно соединенные амплитудный селектор 2О, первый вход которого подключен к выходам первого 13 и второго 14 токовых ключей, а второй - к выходу второго устройства выделения экстремумов 10, формирователь 21 импульсов и двухвходовая схема 18 совпагдений соединенная вторым входом с выходом блока 17 сравнения и выходом с исполнительным устройством 19.

Металлоискатель работает следующим образом.

Ивдукш ониый датчик 2, возбуждаемы генератором 1, выдает сигнал,, который, пройдя последовательно регулируемый аттенюатор 3, усйЯитель 4, синхронный детектор 5, усиливается, детектируется и поступает на вход ал плитудного дискриминатора б, а такхсе через интегратор 7 - на управляющий вход регулируемого аттенюатора 3.

- Интегратор 7 пропускает на т 1равляющи вход регулируемого аттенюатора 3 лишь медленные изменения сигнала,не связанны с прохождением через индукционный датчи 2 обнаруживаемых объектов, движущихся с заданной скоростью, чем обеспечивается компенсация указанных сигналов при сохранении чувствительности метал- доискателя к искомым об-ьектам.

При перемещении объекта внутри индукционного датчика 2 сигнал на выходе синхронного детектора 5 нарастает до максимального значения, начинает умень- щаться, меняет знак, вновь достигает экстремума, после чего стремится к нул Сигналы достаточной амплитуды, превышающие уровень порога амплитудного дисжриминатора 6, поступают на входы устройств 9 и 1О вьтделе1тя экстремумов. В момент прохождения через максимум устройство 9 выделения экстремума вырабатывает импульс, опро кидывающий R 5-триггер 8 и подключаю щий генератор 11 тока через токовый ключ 13 к зарядному конденсатору 15 обеспечивая заряд последнего. При прохождении отрицательной полуволны устройство 10 выделения экстремума вырабатывает импульс в момент прохождения сигналом экстремума. Этот импул приводит R5 -триггер 8 в исходное состояние, закрывает токовый 13 и подключает генератор 12 тока, к зарядному конденсатору 15 через токовый ключ 14. Конденсатор 15 начинает пер заряжаться током генератора 12 тока. момент достижения напряжения на заряд ном ковденсаторе 15 нуля срабатывает блок 17 сравнения, запуская при наличии разрещаюхцего сигнала на втором входе двухвходовой схемы 18. совпадения исполнительное устройство 19. Пос ле того, как напряжение на зарядном конденсаторе 15 достигнет уровня откр вания вентиля 16, перезаряд прекращается и схема возвращается в исходное состояние. Максимальное напряжение на зарядном конденсаторе 15 в момент опрокидывания R5 -триггера 8 равно За е -Аис moix v- с где J.J - величина зарядного тока генератора 11; емкость зарядного конденсатора;2 - расстояние между плоскостями соответствующими экстремаль ным значениям сигнала; V - скорость движения объекта. Время разряда ковденсатора 15 до нулевого уровня может быть определено из выражения X где Зр - величина разрядного тока ге нератора 12 тока. Таким образом, при наличии разреша щего сигнала на втором входе двухвходовой схемы 18 совпадения исполнитель ное устройство 19 срабатывает в моме времени, когда объект пройдет расстояниеJ.t eo ОТ плоскости датчика 2, соответствующей второму экстремуму сигнала, причем это расстояние не зависит от величины скорости движения объекта. Амплитудный селектор 20 в момент времени, соответствующий второму экстре муму сигнала, сравнивает величину максимального напряжения с,х на зарядном конденсаторе 15с заданными в€ ллчинами порогов и и при выполнении условия тах с тах min на своем первом выходе формирует , запускающий формирователь 21 импульсов. Последний выдает на второй вход двухвходовой схемы 18 совпадения разрешающий сигнал, причем длительность разрешающего сигнала выб $:астся несколько большей, чем максимально возможное при допустимых скоростях движения объекта время t. Если в момент времени, соответствующий второму экстремуму сигнала, величина . нб удовлетворяет условию гоох с то(Х разрешающий сигнал не 4)орм1фуется, а на втором выходе ампл 1тудного селектора 20 формируется сигнал разряжающий зарядный конденсатор 15 и возвращающий металлоискатель в исходное состояние. Величины напряжений порогов и выбираются из соотношения moi% где и , - минимальная и максимальная скорости движения объектов. Введение дополнительных элементов в металлоискатель позволяет повысить его помехоустойчивость за счет исключения возможности ложных срабатываний при перемещении металлических предм&тов вблизи индукпионного датчика, если скорость перемещения последних отлична от возможных скоростей движения искомых объектов. Формула изобретения Металлоискатель, содержащий последовательно соединенные генератор, индукционный датчик, регулируемый аттенюатор, усилитель, синхронный детектор, подклк ченный опорным входом к выходу генератора, и блок скоростной коррекции, а также интегратор, подключенный между выходом синхронного детектора и управляющим входом рег -пируемого аттенюатора, и исполнительное устройство, при этом блок скоростной коррекции содержи амплитудный|дисжриминатор, два блока выделения экстремумов, подключенные к выходу амплитудного дискриминатора, RS -триггер, подключенный к выходам блоков выделения экстремумов, два генератора тока, два токовых ключа, подключенных входами к выходам соответствующих генераторов тока и управляющими входами к выходам RS -триппера параллельно включенные зарядный конденсатор, вентиль и блок сравнения, подключенные к соединенным выходам TOKOJвых ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоуотойчивости путем селекции искомых обтЕ актов по скорости их движения, в него

дополнительно введены после-довательпо соединенные амплитудный селектор, формирователь импульсов и дву)свходовая схема совпадений, причем первый вход амплитудного селектора подключен к выходам токовых ключей, второй вход - к выходу второго блока выделения экстремумов, а его второй выход - к точке сое динения зарядного ковденсатора, вентиля и блока сравнения, второй вход двухвходо- вой схемы совпадения соединен с выходом блока сравнения, а ее выход - с входом исполнительного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 V 3/11, 1980 (прототип).

15

M

1if

n

16

17

n

15

2