用于磁性金属探测的探测线圈、封装结构、系统及试验台技术方案

本发明专利技术主要设计了铁磁性金属探测系统探头。在COMSOL中建立线圈模型进行电磁仿真，通过虚拟仿真与多目标遗传算法(NSGA

【技术实现步骤摘要】
用于磁性金属探测的探测线圈、封装结构、系统及试验台


[0001]本专利技术涉及金属探测
，具体涉及用于磁性金属探测的探测线圈、封装结构、系统及试验台。

技术介绍

[0002]随着畜产品在人们饮食中的比例不断增加，养殖业快速发展，对饲料的需求急剧上升，我国饲料播种面积逐年扩大，对农业收获机械的需求急剧增加。收获机在作业时，如果田间遗留的铁丝等金属异物混入饲草，一方面，金属物进入饲料收获机切碎和籽粒破碎系统，极有可能会对刀片等关键零部件造成损伤，维修时间的增加会使已收割的青饲料错过最佳发酵时间，致使青贮饲料营养流失严重，饲料品质降低；另一方面，牛、羊等牲畜进食了含有金属异物的饲料，由于金属异物无法消化，在胃肠蠕动作用下，金属异物会刺破胃壁甚至损伤其他脏器，从而引发炎症，导致患病牲畜食欲不振，料肉比增大，造成较大的经济损失。
[0003]针对以上问题，设计一种灵敏度高、准确率高的金属探测系统及装置具有重要意义。专利号为CN110780355A，专利名称为《一种青饲机及其青饲机收获中金属异物检测装置及方法》的中国专利，公开了一种青饲机及其青饲机收获中金属异物检测装置及方法，该技术方案可计算金属物在空间里的对应位置，对金属物进行定位，快速检测及预警。但是，探测线圈，封装结构材料，以及青贮机的喂入辊以及车体零部件都会对磁场造成影响，使得金属探测准确度和灵敏度不足。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种用于磁性金属探测的线圈及其封装结构、金属探测系统，试验台，通过对探测线圈及封装结构及机体喂入辊材料进行优化，提高应用该探测线圈，封装结构的收获装置在作业过程中灵敏度，准确度。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]用于磁性金属探测的探测线圈，所述探测线圈2为平面螺旋线圈，两层串联连接，线径0.3mm，内径35mm，外径140mm，线圈频率为0.15MHz，材料为铜。
[0007]用于磁性金属探测的探测线圈的封装结构，包括上述用于磁性金属探测的探测线圈，还包括上盖板1，安装基座3和下盖板4，所述安装基座3上表面设置有若干个圆形凹槽，所述探测线圈2在弯曲至与所述凹槽匹配的形状后安装在所述凹槽内，所述上盖板1和所述下盖板4分别盖合于所述安装基体3的顶部和底部。
[0008]优选的，所述上盖板1采用亚克力塑料。
[0009]优选的，所述安装基座3与下盖板4采用铝。
[0010]用于磁性金属探测的探测系统，所述探测系统包括封装模块、电源模块5、检测模块6、电容模块7、控制模块8、工控机模块9、显示屏模块10，所述封装结构包括探测线圈2，所述探测线圈2与电容7并联构成LC振荡电路，所述检测模块6使用LDC1000，与探测线圈2和电
容7连接，输出扫频信号，所述探测线圈2产生交变磁场，所述控制模块8采用STM32单片机，与所述LDC1000之间采用SPI主线通信，对LDC1000进行配置与接收数字信号，数字信号传输至控制模块8进行滤波处理，通过UART通信传输至工控机模块9，工控机模块9运行上位机软件，将接收到的数字信号与设定的阈值比较，检测范围内出现金属异物时，蜂鸣器报警，上位机界面中绿灯变红，并在显示屏模块10显示；所述探测线圈2为平面螺旋线圈，两层串联连接，线径0.3mm，内径35mm，外径140mm，线圈频率为0.15MHz，材料为铜。
[0011]优选的，所述探测系统的封装结构的上盖板1采用亚克力材料，所述安装基座3与下盖板4采用铝。
[0012]一种青贮机模拟收获试验台，采用上述用于磁性金属探测的探测系统，所述青贮机模拟收获试验台包括输送带12，喂入辊13，安装轴15，所述探测系统封装结构下盖板4固定在喂入辊13的安装轴15上，所述探测系统封装结构的上盖板1贴近喂入辊内壁，所述喂入辊13材料为无磁奥氏体不锈钢。
[0013]本专利技术的有益效果是，通过对探测线圈形状、层数、线径、内径、外径、频率、导线材料以及封装结构材料进行优化设计，提升了探测线圈性能；通过虚拟仿真确定喂入辊与封装结构材料，降低了对封装结构磁场的影响，使得应用本专利技术设计的探测线圈、封装结构及金属探测系统的收获装置，具有良好的灵敏度、准确度，且其灵敏度可调。
附图说明
[0014]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0015]图1为磁性金属探测系统示意图
[0016]图2为探测线圈封装结构示意图
[0017]图3为探测线圈、封装结构及喂入辊示意图
[0018]图4为两层平面螺旋探测线圈结构示意图
[0019]图5为试验台架示意图
[0020]图6为平面螺旋线圈和圆柱线圈L、Q、S
R
、S
L
、P对比图
[0021]图7为平面螺旋线圈和圆柱线圈轴向磁通密度模对比图
[0022]图8为平面螺旋线圈和圆柱线圈径向磁通密度模对比图
[0023]图9为不同材料不同频率下的屏蔽效能对比图
[0024]图中：1
‑
上盖板，2
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探测线圈，3
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安装基体，4
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下盖板，5
‑
电源模块，6
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检测模块，7
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电容模块，8
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控制模块，9
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工控机模块，10
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显示屏模块，11
‑
驱动电机，12
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输送带，13
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喂入辊，14
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输送带支架，15
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喂入辊安装轴，16
‑
螺栓
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]如图1所示，一种磁性金属探测系统，包括封装模块、电源模块5、检测模块6、电容模块7、控制模块8、工控机模块9、显示屏模块10。
[0027]如图2、3、4、5所示，探测线圈封装结构，也即探测系统探头，包括上盖板1、探测线
圈2、安装基座3、下盖板4，安装基座3表面均匀等间距设置有3个圆形凹槽，3个探测线圈2在弯曲至与凹槽匹配的形状后安装在凹槽内，上盖板1和所述下盖板4分别盖合于安装基座3的顶部和底部，通过螺栓16固定于喂入辊安装轴15上，喂入辊安装轴15固定不动，辊筒可围绕安装轴15转动。探测线圈2的个数可随着喂入辊13的长度增加或减少。安装基座3中空部分放置导线、检测模块6和控制模块8。优化后的探测线圈2径向尺寸较大，为了便于安装且尽可能使线圈靠近物料，遂将探测线圈2弯曲一定弧度，在弯曲至与安装基体3的圆形凹槽匹配的形状后安装在凹槽内，封装结构的上盖板1贴近喂入辊13内壁。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于磁性金属探测的探测线圈，其特征在于，所述探测线圈(2)为平面螺旋线圈，两层串联连接，线径0.3mm，内径35mm，外径140mm，线圈频率为0.15MHz，材料为铜。2.用于磁性金属探测的探测线圈的封装结构，包括权利要求1所述的用于磁性金属探测的探测线圈，其特征在于，还包括上盖板(1)，安装基座(3)和下盖板(4)，所述安装基座(3)上表面设置有若干个圆形凹槽，所述探测线圈(2)在弯曲至与所述凹槽匹配的形状后安装在所述凹槽内，所述上盖板(1)和所述下盖板(4)分别盖合于所述安装基体(3)的顶部和底部。3.根据权利要求2所述的用于磁性金属探测的探测线圈的封装结构，其特征在于，所述上盖板(1)采用亚克力塑料。4.根据权利要求2所述的用于磁性金属探测的探测线圈的封装结构，其特征在于，所述安装基座(3)与下盖板(4)采用铝。5.用于磁性金属探测的探测系统，其特征在于，所述探测系统包括封装模块、电源模块(5)、检测模块(6)、电容模块(7)、控制模块(8)、工控机模块(9)、显示屏模块(10)，所述封装模块包括探测线圈(2)，所述探测线圈(2)与电容(7)并联构成LC振荡电路，所述检测模块(6)使用LDC1000，与探测线圈(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆，李洋，潘烤鑫，赵永春，王德成，尤泳，惠云婷，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：