Вихретоковый металлоискатель

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЗВ) 5 01 Ч 3/1 ГОСУД ПОД БИЛ 5) 3413513 ) 29,03,8 ) 07. 10.8 (7 ) В.А.Бак Е,В.Бойко, А ва зертирующим и инведифференциальногоход которого соедицом дифференциальнпостоянного тока,щим зод 1 Ц) те вы- вхо- я тор ен сого ус е илит диф о тор(и оти АРСТНННЫй НОМИтЕт СССГ дм изоБ стояний и отнятий 4, Бюп. Р 37ушев, Л.С.Костров,(54) (57) ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЕТАЛЛОИСКА -ТЕЛЬ, состоящий из последозательнссоединенных генератора, вихретокозо"го преобразователя и предусилителя,а также синхронного детектора, первого интегратора и блока индикации,при этом упразляюший вход синхронного детектора соединен с первымуправляющим выходом генератора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цлью по ышения достоверности контголя, з него вз:цены дифференциатор,электронный ключ, дифференциальныйинтегратор, дифференциальный усилитель постоянного тока, нелинейныйэлемент, первый, второй и третийкомпараторы, одновибратор, первая и вторая двухвходовые схемы И,а также второй интегратор причемдифференциатор включен между выходом предусилителя и входом синхронного детектора, выход синхронного де-.тектора и выход электронного ключа.,ЯО 1117559 оединены соответственно ференциального усилителя постоянноготока подключен к выходу первого интегатора, сигнальный вход электронного ключа соединен с выхоцом иелине.":.ного элемента, а управляюпдй входэлектронного ключа подключен к второ 1 у управляющему выходу генератора,кроме того, к выходу дифференциального .силителя постоянного токаподключены входы первого интегратораи билинейного элемента, а та"же ин;вертирующие входы первого и второгокотпараторов, неинвертирующие входыкоторых подключе.:":. к источникам опор.ного напряжения соответственно поло:жтельной и отрицательной полярности,а -;ыходы первого и в.орого компаратороз соецин 1 ы с первыми входамисоответственно первой и второй двухзхоцовых схем ., к выходу первогокомпаратора подключен вход одновибра"тора, выход которого соединен свторыми входами гервой и зтсрой двухзходозых схем И, управляющий и сигнальный в:".оцы второго интегратораноэкт.ючены соответственно к выходампер;.Ой и вторэй пвухвхоцозых схем Ивыход второго ингегратора подключенк первому входу треть:го компаратора, з.орой вход которого соединен систочником опорного напряжения, азь 1 ход пэдключен к блоку индикации.1 11Изобретение относится к техникеобнаружения и предназначено,пля обнаружения металлических предметови частиц в потоке сырья,Известно устройство для обнаружения металла, содержащее генератор,измерительный блок в виде последовательно соединенных датчика, усилителя, детектора, схемы Временнойселекции и исполнительного блока 1,Недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяВихретоковый металлоискатель, состоящий из последовательно соединенныхгенератора, вихретокового преобразователя и предусилителя, а такжесинхронного детектора, первого интегратора и блока индикации, при этомуправляющий вход синхронного детектора соединен с первым управляющимВьходом генератора 21.Недостатками известного устройства являются низкая помехозацГггщенность и быстродействие из-за большойпостоянной времени цепи интегратора,Цель изобретения - повьш 7 ениедостоверности контроля.Указанная цель достигается тем,что в вихретоковый металлоискатель,состоящий из последовательно соедиНенных генератора, вихретоковогопреобразователя и предусил 7 ггеля, атакже синхронного детектора., первогоинтегратора и блока индикации, приэтом управляющий вход синхронногодетектора соединен с первым управляющим выходом генератора, введены,цифференциатор, электронный ключ, дифференциальный интегратор, дифференциальный усилитель постоянно 7 о тока,нелинейный элемент, первьп 7, второйи третий компараторы, одновибратор,первая и вторая двухвходовые схемыИ, а также второй интегратор, причемдифференциатор включен между вьгходомпредусилителя и входом синхронногодетектора, выход синхронного детектора и выход электронного ключасоединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входамидифференциального интегратора вы -ход которого соединен с первым ьходом дифференциального усилителяпостоянного тока второй вход дифференциального усилителя постоянноготока подключен к выходу первого интегратора, сигнальный вход электрон 17 гго 2ного ключа соединен с Выходом нелинейного элемента, а управляющий входэлектронного ключа подключен к второму управляющему выходу генератора,роме тогок выходу дифференциального усилителя постоянного тскэ подключены вход первого интегратораи нелинейного элемента, а также инВертирующие входы первого и второгокомпараторов, неинвертирующие Входыкоторых подключены к источникамопорного напряжения соответственнополомтельной и отрицательной поляр -ности, а выходы первого и второгокомлараторов соединены с первымивходами соответственно первой и второй двухвходовых схем И, к Выходупервого компаратора подключен входодновибратора, выход которого соединен с Вторыми входами первой и второй двухвходовых схем И, управляющийи синзльный ВхОды Второго интегратора подключены с оотв ет ств енно к выходам первой и второй двухвходоВых схем И, выход второго интегратора подключен к первому входу третьего комларэтора, второй вход которо - го соединен с источником опорного няпряжения я Выход подклк)чен к бло ку:.:.ндикации,Нэ чертеже лретставленэ блок-схема Вихретокового металлоскатовя.Вихретоковыи металлоискатель содержит генератор 1 вихретоковыйпреобразователь 2, предусилитель 3,дифференциатор 4, синхронный детектор 5, дифференциальный интегратор 6электронный ключ 7, дифференциальныйусилитель 8 постоянного тока, первый интегратор 9,7 елг 7 нейный элемент10, первый компаратор 11 второйкомпаратор 12, одновибратор 13 перВую двухвходовую схему И 1 А, Вторуюдвухвхо 71 овую схему И 15, второй ин;-сгратор 16, третий компгратор .17и блок 18 индикации,Устройство работает следующим образом.Б отсутствие к 7 еталлического объекта в зоне обнаружения Вихретоково"го 77 реобрэзовател.,: 2 возбуждаемогопеременным напряжениеь - гармоническим или импульсным - генераторасигнал на Выходе сбалансированногоВкгхрето;о.:7:го претр:зователя о":. утствует. Б 7 гхретокОВыи гг 7 зеобразогателможет быть выл;г 7 нен например.,ЧЭЧатгц:7 М СПОСОООМ .-.а ПЛата ИЗ ДВУХс-",гро-него фол.ьгировв:но о дизлектри15 20 25 30 55 ка, причем гецераторцая катушка ввиде спирали находится на одной стороне платы, а две спиральные приемные катушки - ца другой стороне платы, может быть установлен над лентой или под лентой транспортера,при этом контролируемый объект придвижении должен последовательно проходить цад поверхностью обеих приемных катушек, В этом случае сигналот движущегося объекта продетектированный синхронным детектором 5 имеет форму одиночного синусоидального имп ул ьс а.При наличии на выходе вихретоко - в ого пре образ ов ателя 2 нескомпенсированного сигнала от посторонних ме - таллических предметов и оборудования, а также вследствие возможного гременного или температурного дрейФа параметров, на выходе синхронного детектора 5 появляется напряжение постоянного тока, которое усиливает - ся дифференциальным усилителем 8 постоянного тока и вызывает разбаланс первого интегратора 9, на выходе которого с задержкой определяемой постоянной времени, появляется напряжение компенсации, подаваемое ца второй вход дифференциального усилителя 8 постоянного тока,в результате напряжения на его выходе автоматически устанавливается равным нулю,Таким образом, при наличии навходе дифференциального усилителя 8постоянного тока постоянного либо медленно изменяющегося напряжения, сигнал на его выходе отсутствует, поскольку система автоподстройки успевает достаточно эффективно подавитьэти помехи и защитить блок 18 индикации от ложных срабатываний. Вто же время полезный сигнал ст перемещающегося в потоке контролируемойпродукции металличес.кого объекта,усиленный предусилителем 3, и вызывающий появление ца выходе синхронного детектора 5 импульса напряже -ния в виде одиночной синусоиды,усиливается дифференциальным усилителем 8 постоянного тока и поступает ца входь первого 11 и второго 12компараторов. При этом ослабленияипи компенсации полезного сигнала отобъекта не происходит,.посколькуузел автопоцстройки, выполненный набазе дифференциального интегратора 35 40 45 50 6, не усгевает "отелдить" изменения сигнала.Влияние изменений постоянной составляющей выходного напряжения предусилителя 3, вызванных изменениями температуры, напряжения пита - ния или временным дрейфом, на работу синхронного детектора 5 устраняется введением в схему дифференциатора 4, выполняющего функции фильтра нижних частот.Сигнал с выхода синхронного детектора 5, выполненного на базе последовательного электронного ключа, поступает на один из входов дв 1- ференпиального интегратора б, сигнап с выхода которого накопленный за Й циклон измерения, определяемых частотой тактовых строб в импульс на управляющем входе синхронного детектора 5, поступает ца вход дифференциальиого усилителя 8 постоянного тока, при этом в результате сицхроцного накопления за М циклов, отношение сигнал/шум увеличивается в Х раз,Благодаря наличию цепи отрица - тельной обратной связи, образованной нелиейным элементом 10 и электронцьм ключом , уменьшается время восстановления после воздействия сильных сигналов, в том числе помех. Сопротивление нелинейного элемента 10, выполненного, например, на параллельно и встречно включенных диодах, при отсутствии или при малых сигналах на выходе велико.Цепь обратной связи, периодически подключаемая ца второй вход дифференциального интегратора 6 с небольшой задержкой после каждого цикла накопления синала, практически не влияет на работу схемы.При появлении ца 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 компараторовполезного сигнала в Форме одиночного синусоидального импульса на их выходах формируются разцополярцые импульсы прямоугольной формы с временным сдвигом. Передним Фронтом импульса первого компаратора 11 запускается одновибратор 13.Длительность импульса одновибратора 13 выбирается исходя из скорости движения металлического объекта в зоне обнаружения скорости движе - ния ленты транспортера и должна несколько превьш 1 ать длительность полезного сигнала.Импульс первого компаратора 11 и импульс одновибратора 13 подаются на входы первой двухвходовой схемь 1 И 14, на выходе которой Формируется прямоугольный строб-импульс разрешения "заряда-сброса", поступающий на управляю 1 ций вход второго интегратора 16.Импульс второго компаратора 12 и импульс одновибратора 13 подаются на входы второй двухвходовой схемы И 15, при этом на ее выходе Формируется строб-импульс, длительность которого определяет уровень сигнала на вь 1 ходе второго интегратора 16, Напряжение второго интегратора 16 сравнивается на входе третьего компаратора 17 с опорным цапряжением 0 ОП . Величина Опорного напряжения устанавливается обратно пропорцио - нальной скорости движения ленты транспортера таким образом. что величина напряжения на выходе взорого 75 9 бинтегратора 16 за время действиястроб-импульса несколько превышаетуровень опорного напряжения,Сигнал ца выходе третьего компаратора 17 появляется лишь в томслучае, когда форма, длительность иамплитуда 1".мпульса сигнала на входепервого 11 и второго 12 компараторовидентичны полезному сигналу,10 Появление на гходе импульсов помехи иной формы - одиночных импульсов, пачки одцополярцых импульсовили двухполярных импульсов, следующих в иной последовате 31 ьности, либоидентичнь 1 х по форме импульсов, отличаюшихся ог полезного сигнала подлительност 131 ибо импульсов, ам литуда которых меньше величины г.орогасрабатывания первого 11 и второго2 О 12 компараторов, не вызывает срабатывания третьего компаратора 17.Сигнал с выхода третьего компаратора 17 поступает на блок 18 индикации, где формируется импульс.25 управления различными исп 031 нит ельны,лп механизмами, например механи"-мом управления транспортероь 1 а также сигналы индикаторов. Изобретение позвопяс" повыситьпомехозащиценность и быс".рсдейств 11 еблагодаря использованию Фильтрадггинепи 11 ейцой Обратной связи псриод 11- ческ:. подключаемой после кажп 3,егоцикла накопления сигнала