金属探测仪制造技术

一种金属探测仪，由探头、信号输入电路、频率检测电路、频率－电压变换电路、交流放大电路、电压比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成。信号输入电路由两个结构形式相同的振荡器和整形电路组成，采用这种对称设计，探头的互换性好，同时，频率变化信号输入由主从触发器构成的频差检测电路，分辨率高，放大电路采用了交流耦合并带有参考电压可调的运算放大电路，耦合电容及结合非线性温度补偿电路，使电路灵敏度提高到１００ｍＶ／Ｈｚ，稳定度在－２０℃～７０℃范围内≤１０ｍＶ。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种对金属进行探测的金属探测仪，既可直接用于采石、采煤、食品加工、制药等各类自动生产线等非金属物料输送带上，对游离金属进行定位与处理，也可用于其它要对金属物进行检测和处理的场合。现有金属探测仪主要由探头、检测电路及比较电路等组成，利用探测仪内设置的固定参考频率与探头产生频率经混频器和滤波后进行比较，由于混频易产生高次谐波，差频难以取出，干扰大，电路不稳定，灵敏度低，且探头的互换性差。本技术的目的在于提供一种采用对称设计的调频测量电路和主从触发器的差频检测电路的金属探测仪，使探测头的互换性好，整机灵敏度高，稳定性好。本技术是这样实现的金属探测仪是由探头、信号输入电路、检测电路、频率电压变换电路、放大电路、电压比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，信号输入电路对应于探头的两个传感线圈为对称设计，探头的两个传感输出信号分别经过相同的振荡器、整形电路后输入检测电路，这样就使探头的互换性好，检测电路为一个主从触发器，两个整形电路的输出信号分别输入至主从触发器的两个输入端，分辨率可大大提高，有利于改善探测仪的性能。为了减少温漂，提高整机的灵敏度和稳定性，放大电路采用了两个相同的二级交流耦合运算放大电路，频率电压变换电路的输出端经一个耦合电容接入第一级运算放大器的同相输入端，第一级运算放大器的输出端经另一耦合电容接入与第一级运算放大器结构形式相同的第二级运算放大器的同相输入端。为了抑制运算放大器的输出波形的纹波，也即消除杂波，运算放大器的输出端与反相输入端之间接有电容。为了稳定运算放大器的参考工作电压并且可调，运算放大器的同相输入端前端增加了一个由稳压二极管组成的稳压电路和可调电阻分压电路。附图说明图1、图2为本技术一个实施例的电路框图。图3、图4为本技术的电路原理图。以下结合附图对本设计作详细描述。金属探测仪是由探头的电涡流传感器、信号输入电路、频率检测电路、频率一电压变换电路、放大电路、比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，信号输入电路采用了对称设计，使得探测头互换性好，作为电涡流传感器的两个传感线圈L1、L2的传感信号分别输入至信号输入电路内的两个相同的正弦波振荡器，两正弦波振荡器的输出端分别经相同的两个方波整形电路输入至频率检测电路的两个输入端，振荡器由三极管T1或T2及电阻、电容外围元件所组成，三极管T1与T2的结构形式相同，信号输入电路内的方波整形电路是由一个施密特触发器构成，施密特触发器由IC1或IC2及外围元件组成，IC1与IC2的结构形式相同，频率检测电路是由一个主从触发器IC13A构成，两个施密特触发器的输出端分别接入主从触发器的时钟输入端和比较输入端，主从触发器的输出端接入由IC3及外围元件组成的频率—电压变换电路F/V的输入端。由于取消了原有的混频，而代之以主从触发器，避免高次谐波的产生，减小了干扰，抗干扰能力增强，提高了探测的灵敏度和稳定性。本设计的放大电路采用了相同结构的二极交流耦合运算放大电路，频率电压变换电路F/V的输出端经交流耦合电容C10接入第一级运算放大器IC4的同相输入端，运算放大器IC4的输入端再经隔直电容C2接入第二级运算放大器IC6的同相输入端，第一、二级运算放大器IC4、IC6以及它们的外围元件的结构形式相同，电容C10、C2起到了减小温漂的作用。为了稳定运算放大器的参考工作点电压并使之成为可调，以改善探测仪的性能，在一、二级运算放大器的同相输入端前端增加稳压二极管Z1或Z2构成的稳压电路和可调电阻分压电路。12V稳压电源经电阻R20分为三路，一路经可调电位器W4、电阻R28接入运算放大器IC4的同相输入端前端V1，该输入端前端V1与交流耦合电容C10相连，第二路经稳压二极管Z1接地，第三路路经另一分压电阻R4、R5接入运算放大器IC4的反相输入端，这样可使电路灵敏度高达100mv/HZ。为了消除运算放大器的输出信号的纹波，消除交流成份，在运算放大器IC4或IC6的输出端与反相输入端之间接有电容C11或C15。为了更有效地进行温度补偿，放大电路与比较电路之间增加有非线性温度补偿电路，该电路由三极管T4及其外围元件组成，三极管T4的基极输入端的分压电阻中有可调电位器W7和热敏电阻R51，三极管T4的发射极并接一旁路电容C16，这样的非线性补偿电路与放大电路的结合，使得控制信号在≤70°的全工作温域范围内的变化量的绝对值≤10mv，具有很高的稳定度。比较电路的输出信号经或门电路、T3构成的触发控制电路、T5、T6构成的电频转换电路、电子模拟开关电路IC5、可控硅控制电路、输出电路，最后给出信号指示。本电路有两个稳定工作状态，即探测头(电涡流传感器)有效范围内无金属时的监控状态和探测有效探测范围内有金属物或金属物移动时的控制输出状态。在监控状态，电子模拟开关电路和可控硅控制电路关断，输出信号指示呈绿灯亮，红灯灭，且输出触点不动作。在控制输出状态，此时，探测头的有效探测范围内出现金属物，由于金属物体内的涡流效应，使探测头线圈的磁场能量发生损失，导致两正弦波振荡器回路的有效电感发生变化，进而振荡频率发生变化，两振荡器频率差的变化由频率检测电路(主从触发器)检出，并送入F/V转换成电压的变化，这一电压变化经交流耦合电容送至运算放大器进行二级放大，经温度补偿电路，由电压比较器输出电压变化信号，后经或门逻辑电路转换成一定的逻辑电平信号触发双稳电路翻转，并使电子模拟开关接通，可控硅导通，信号指示呈红灯亮，绿灯灭，与此同时，输出触点动作，并由此实现对指定的装置或生产设备进行控制。还可通过控制双稳电路的复位电路实现复位。本技术由于接收传感信号的信号输入电路采用两个在结构形式完全相同的振荡器、整形电路这种对称设计，探测头的互换性好，同时频率检测器采用主从触发器，其分辨率可达0.5HZ，通过稳定放大电路的参考工作电压并使之可调，以及交流耦合电容的作用，使电路灵敏度高达100mv/HZ，以15×15mm2截面积的金属物计，探测有效距离可达500mm，响应速度快，能探测以3m/s以下速度的金属物，结合非线性温度补偿电路，电路的稳定度≤10mv(-20℃—70℃)。权利要求1.一种金属探测仪，由探头、信号输入电路、频率检测电路、频率—电压变换电路、放大电路、电压比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，其特征在于接收探头传感信号的信号输入电由两个结构形式相同的振荡器和整形电路组成，频率检测电路由一个主从触发器构成，两个整形电路的输出端分别接入主从触发器的两个输入端，主从触发器的输出端接入频率—电压变换电路的输入端。2.如权利要求1所述的金属探测仪，其特征在于放大电路由两个结构形式相同的二极交流耦合运算放大电路构成，频率—电压变换电路的输出端经一个耦合电容接入第一级运算放大器的同相输入端，第一级运算放大器的输出端与另一耦合电容接入与第一级运算放大器结构形式相同的第二级运算放大器的同相输入端。3.如权利要求2所述的金属探测仪，其特征在于所述第一、二级运算放大器的同相输入前端增加了一个由稳压二极管组成的稳压电路和由可调电位器组成的可调电阻分压电路，稳压电源经一个电阻分为三路，一路经可调电位器、电阻接入运算放大器的同相输入端的前端，该同相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属探测仪，由探头、信号输入电路、频率检测电路、频率－电压变换电路、放大电路、电压比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，其特征在于接收探头传感信号的信号输入电由两个结构形式相同的振荡器和整形电路组成，频率检测电路由一个主从触发器构成，两个整形电路的输出端分别接入主从触发器的两个输入端，主从触发器的输出端接入频率一电压变换电路的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周学才，李传芳，
申请(专利权)人：广东工学院，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]