一种监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种监测系统，包括：永磁体、传感器和接口电路；传感器设置于运动状态的被测金属的下方；永磁体固定于传感器上，传感器的输出端与接口电路连接；被测金属与永磁体相对运动，在磁场作用下被测金属的内部产生涡电流；涡电流与磁场相互作用产生洛伦兹力；传感器实时检测永磁体受到的洛伦兹力的反作用力，输出力信号；接口电路对力信号进行放大、滤波和整流，输出脉冲信号；处理器根据脉冲信号确定被测金属的状态。本发明专利技术的监测系统，对高速运动的被测金属中的微缺陷和/或微夹杂物进行实时在线监测，以评估产品是否达标。以评估产品是否达标。以评估产品是否达标。

【技术实现步骤摘要】
一种监测系统


[0001]本专利技术涉及在线监测
，尤其涉及一种监测系统。

技术介绍

[0002]薄金属材料在能源汽车、电子封装、电工材料、医疗器械和药品包装等诸多领域有着非常重要的应用。通常其在经过压延成型后，极易形成针孔、压痕、褶皱等微缺陷。同时，其内部还会存在从原材料或冶炼过程中引入的微小夹杂物。为了保证产品质量同时大幅度降低生产成本，则需在工艺过程中实时控制其内部微缺陷的数量、类型、形貌、尺寸及分布等。微缺陷包括夹杂物水平一直被列为评价金属材料最为重要的指标之一。我国已针对冶金夹杂物行业制定了相应的分级标准。
[0003]目前，国内外针对薄金属材料中微缺陷的无损监测技术主要包括超声波法、光学法、化学分析法、图像法等。然而，超声方法受到频率限制，不能精确探测薄金属材料内部的缺陷；光学法、化学分析等其他实验室方法不能在线测量及时反馈，不具有实际大规模快速生产线上实时监控的意义。近些年，随着视觉成像技术和人工智能识别的发展与广泛应用，该技术也被应用到金属表面缺陷检测当中。然而该技术对光源要求较高，且数据处理过程较为复杂，被测金属板运动较慢，不宜匹配现场生产情况。
[0004]因此，研发出可以实时在线对薄金属材料中微缺陷进行检测的装置具有重大意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种监测系统，对高速运动的被测金属中的微缺陷和/或微夹杂物进行实时在线监测，以评估产品是否达标。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种监测系统，所述监测系统包括：永磁体、传感器和接口电路；
[0007]所述传感器设置于运动状态的被测金属的下方；所述永磁体固定于所述传感器上，所述传感器的输出端与所述接口电路连接；
[0008]所述被测金属与永磁体相对运动，在磁场作用下所述被测金属的内部产生涡电流；所述涡电流与磁场相互作用产生洛伦兹力；所述传感器实时检测所述永磁体受到的洛伦兹力的反作用力，输出力信号；所述接口电路对所述力信号进行放大、滤波和整流，输出脉冲信号；处理器根据所述脉冲信号确定所述被测金属的状态。
[0009]优选的，所述处理器根据所述脉冲信号确定所述被测金属的状态具体包括：
[0010]当所述传感器的检测范围内存在不导电的微缺陷和/或微夹杂物时，所述接口电路输出负向的脉冲信号；处理器根据所述负向的脉冲信号确定所述被测金属的微缺陷和/或微夹杂物的信息。
[0011]优选的，所述永磁体的磁化方向垂直于所述传感器的上表面。
[0012]优选的，所述传感器包括壳体、衬底、可动平行极板、固定平行极板、折叠梁和质量
块；
[0013]所述衬底与所述壳体内的印刷电路板的各匹配区域连接；连接后所述衬底环绕构成所述壳体上方的安装口；
[0014]所述固定平行极板等间距排列在所述安装口的两侧；
[0015]所述折叠梁分别设置在所述安装口的四个角上；所述质量块的一端穿过所述安装口，与所述折叠梁分别连接，另一端与所述永磁体固定连接；
[0016]所述可动平行极板的一端固定在所述质量块上，另一端穿插在所述固定平行极板的间隔中。
[0017]进一步优选的，所述衬底包括交流输入端衬底、直流偏压端衬底和信号输出端衬底；
[0018]所述交流输入端衬底、直流偏压端衬底和信号输出端衬底相互独立。
[0019]进一步优选的，所述可动平行极板和所述固定平行极板相互平行。
[0020]优选的，所述折叠梁呈S型，包括多个分段；所述分段之间通过螺栓连接，构成活动节点。
[0021]优选的，所述接口电路包括电容/电压转换电路、缓冲放大电路、放大电路、整流滤波电路和反相低通滤波电路；
[0022]所述传感器的输出端与所述电容/电压转换电路的输入端连接，所述电容/电压转换电路的输出端与缓冲放大电路的输入端连接，所述缓冲放大电路的输出端与放大电路的输入端连接，所述放大电路的输出端与所述整流滤波电路的输入端连接，所述整流滤波电路的输出端与所述反相低通滤波电路的输入端连接，所述反相低通滤波电路的输出端与示波器连接。
[0023]优选的，所述传感器为电容微小力传感器。
[0024]优选的，所述被测金属的厚度为0.1mm
‑
1mm。
[0025]本专利技术实施例提供的监测系统，对高速运动的被测金属中的微缺陷和/或微夹杂物进行实时在线监测，以评估产品是否达标。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的监测系统的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的局部示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的位置关系示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的接口电路的电路图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的脉冲信号的示意图。
具体实施方式
[0031]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0032]本专利技术提供的监测系统，对高速运动的被测金属中的微缺陷和/或微夹杂物进行实时在线监测，以评估产品是否达标。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的监测系统的结构示意图，图3为本专利技术实施例提供的位置关系示意图，以下结合图1和图3对本专利技术技术方案进行详述。
[0034]监测系统包括：永磁体9、传感器10和接口电路。传感器10设置于运动状态的被测金属11的下方。永磁体9固定于传感器10上，传感器10的输出端与接口电路连接。在优选的方案中，本专利技术可选择被测金属阵列式排列，对被测金属11进行面扫监测。
[0035]被测金属11，主要指厚度在1毫米以下的非导磁性金属材料的箔材、带材和板材。在本专利技术实施例中，被测金属11的厚度优选为0.1
‑
1mm。本专利技术所监测的被测金属11的微缺陷包括被测金属11表面的微缺陷和内部的微缺陷。所测微缺陷的尺寸范围为直径20μm
‑
2mm。
[0036]永磁体9，用于提供稳定的外磁场，并接收洛伦兹力的作用力。一般选用钕铁硼强磁性材料。永磁体9的磁化方向垂直于传感器10的上表面。本专利技术实施例的永磁体9优为立方体或长方体结构，边长尺寸为0.3
‑
0.5mm。
[0037]传感器10，包括壳体、衬底、可动平行极板7、固定平行极板8、折叠梁6和质量块5。传感器10优选为电容微小力传感器10。电容式微小力传感器10使用静电驱动、静电传感的方式进行微小力测量。工作时需输入频率与其一阶谐振频率相同的交流电压信号。
[0038]图2为本专利技术实施例提供的局部示意图，如图2所示，衬底与壳体内的印刷电路板的各匹配区域连接。连接后衬底环绕构成壳体上方的安装口。固定平行极板8等间距排列在安装口的两侧。折叠梁6分别设置在安装口的四个角上。质量块5的一端穿过安装口，与折叠梁6分别连接，另一端与永磁体9固定连接。可动平行极板7的一端固定在质量块5上，另一端穿插在固定平行极板8的间隔中。可动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：永磁体、传感器和接口电路；所述传感器设置于运动状态的被测金属的下方；所述永磁体固定于所述传感器上，所述传感器的输出端与所述接口电路连接；所述被测金属与永磁体相对运动，在磁场作用下所述被测金属的内部产生涡电流；所述涡电流与磁场相互作用产生洛伦兹力；所述传感器实时检测所述永磁体受到的洛伦兹力的反作用力，输出力信号；所述接口电路对所述力信号进行放大、滤波和整流，输出脉冲信号；处理器根据所述脉冲信号确定所述被测金属的状态。2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述处理器根据所述脉冲信号确定所述被测金属的状态具体包括：当所述传感器的检测范围内存在不导电的微缺陷和/或微夹杂物时，所述接口电路输出负向的脉冲信号；处理器根据所述负向的脉冲信号确定所述被测金属的微缺陷和/或微夹杂物的信息。3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述永磁体的磁化方向垂直于所述传感器的上表面。4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述传感器包括壳体、衬底、可动平行极板、固定平行极板、折叠梁和质量块；所述衬底与所述壳体内的印刷电路板的各匹配区域连接；连接后所述衬底环绕构成所述壳体上方的安装口；所述固定平行极板等间距排列在所述安装口的两侧；所述折叠梁分别设置在所述安装口的四个角上；所述质量块的一端穿过所述安装口，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张韬楠，王晓东，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：