CN107797151A - 一种倒扣式金属检测探头 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种倒扣式金属检测探头，所述探头为一龙门形检测架；所述龙门形检测架下部通道为检测通道；龙门形检测架内设有检测模块；所述检测模块包括防护壳、主控模块、驱动电路、发射线圈、接收线圈和接收电路；所述接收线圈为偶数个，各接收线圈规格相同且均位于检测通道上方；所述各接收线圈均与检测通道平行；所述发射线圈位于各接收线圈上方且与之平行；各接收线圈以发射线圈布设位置的中心点为对称点，在检测通道上方对称设置；本发明通过对探头内置线圈结构的改良，使得探头能很方便地兼容安装地点的传送带设备。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测领域，尤其是一种倒扣式金属检测探头。
背景技术
金属检测探头是工厂对成品进行检测的常用设备，但现有探头结构存在问题如下；1、抗电磁干扰能力差，通常只有外壳一层屏蔽；.2、灵敏度低，因为抗电磁干扰能力差，所以灵敏度低（不敢把灵敏度调高）；3、抗机械振动能力差，因为金属外壳重、体积大，而且是空壳，当有机械振动时，与接收线圈之间会有相对运行，产生误报；4、安装不方便，成本高，需要用专用传动机构置换一节工厂的流水线，当工厂流水线速度变化时，不易同步。
发明内容
本发明提出一种倒扣式金属检测探头，通过对探头内置线圈结构的改良，使得探头能很方便地兼容安装地点的传送带设备。
本发明采用以下技术方案。
一种倒扣式金属检测探头，所述探头为一龙门形检测架；所述龙门形检测架下部通道为检测通道；龙门形检测架内设有检测模块；所述检测模块包括防护壳、主控模块、驱动电路、发射线圈、接收线圈和接收电路；所述接收线圈为偶数个，各接收线圈规格相同且均位于检测通道上方；所述各接收线圈均与检测通道平行；所述发射线圈位于各接收线圈上方且与之平行；各接收线圈以发射线圈布设位置的中心点为对称点，在检测通道上方对称设置。
所述发射线圈数量为一个，各接收线圈位于同一平面内；当金属检测探头工作时，待检件在所述检测通道内单向输送。
所述防护壳为多层结构，防护壳的多层结构自外向内依次包括外护板、缓冲层、屏蔽层和线圈层；所述外护板以金属材料成型；所述发射线圈、接收线圈设于线圈层处且远离屏蔽层；所述屏蔽层包括电场屏蔽膜和/或磁场屏蔽膜。
所述屏蔽层以塑料为主体，在其内外两侧喷涂电场屏蔽膜和磁场屏蔽膜。
所述电场屏蔽膜以金属铜或铜包银导电漆成型，所述磁场屏蔽膜以高导磁性材材导电漆成型。
所述外护板以不锈钢或塑料成型，所述线圈层设有线圈护板，所述线圈护板以电木成型。
所述缓冲层以硬质泡沫材料成型。
所述主控模块与驱动电路、接收电路相连；所述驱动电路与发射线圈相连；所述接收线圈与接收电路相连；所述接收线圈由规格相同的第一接收线圈和第二接收线圈组成，所述主控模块内置DSP芯片；DSP芯片向驱动电路输出方波或经DDS芯片输出正弦波信号；所述驱动电路内置推挽电路以放大主控模块传来的信号；驱动电路具有谐振选频网络滤除方波中的高次谐波成为正弦波，所述驱动电路与发射线圈相连以输出放大后的信号；所述接收线圈接收发射线圈的信号并经接收电路送至主控模块；当待检件内含金属物时，其经过接收线圈的过程会使第一接收线圈、第二接收线圈接收的信号相位及幅值随时间变化，此信号变化经相敏检波和低通滤波处理后得到信号变化值，当信号变化值大于阈值时，主控模块发出告警信号。
所述主控模块、驱动电路和接收电路分设于不同的电磁屏蔽容器内。
所述发射线圈、接收线圈均为矩形；所述接收线圈数量为两个，接收线圈的面积近似相等于发射线圈面积的二分之一；所述驱动电路的工作电压在15V以上，驱动电路的工作电流在6A以上，检测通道内设有传送带以传送待检件。
本发明中，所述探头为一龙门形检测架；所述龙门形检测架下部通道为检测通道；龙门形检测架内设有检测模块；所述检测模块包括防护壳、主控模块、驱动电路、发射线圈、接收线圈和接收电路；所述接收线圈为偶数个，各接收线圈规格相同且均位于检测通道上方；所述各接收线圈均与检测通道平行；所述发射线圈位于各接收线圈上方且与之平行；各接收线圈以发射线圈布设位置的中心点为对称点，在检测通道上方对称设置；此设计使得线圈不必环绕检测通道，在安装时，只需把龙门形检测架倒扣于传送带上即可，从而能很便捷地对传送带设备兼容，无需对传送带设备进行改装。
本发明中，由于在不锈钢的外护板内设缓冲层，且在线圈层的外侧设置屏蔽层，使得金属壳体的震动引发的电场、磁场变化不易对线圈造成干扰，从而让探头在调高灵敏度后仍不易误报，探头在遇到周围环境震动例如生产流水线机台震动时不易误报。
本发明中，线圈接收电路采用了差分设计放大和相敏检波设计，具备很强的抗干扰能力，而且能通过主控模块的DSP芯片中软件的学习功能，强化探头对环境噪声识别，提升探头的抗干扰能力，从而让探头在调高灵敏度后仍不易误报。
本发明中，所述主控模块内置DSP芯片；DSP芯片向驱动电路输出方波或经DDS芯片输出正弦波信号；所述驱动电路内置推挽电路以放大主控模块传来的正弦波信号；所述驱动电路的工作电压在15V以上，驱动电路的工作电流在6A以上；该设计采用大功率的信号发射设计，而且采用推挽电路以提升电路效率使发射能力进一步强化，从而能有效地以大功率信号抑制环境噪声，使探头能应对大数量待检件的快速检测。
本发明中，所述屏蔽层包括电场屏蔽膜和/或磁场屏蔽膜；当屏蔽层内同时设有电场屏蔽膜和磁场屏蔽膜时，电场屏蔽膜和磁场屏蔽膜之间以绝缘膜进行隔离；该设计可减少屏蔽膜层叠时的电容效应，由于电场屏蔽膜、磁场屏蔽膜均可靠接地，避免屏蔽膜处累积电荷或电势，而且采用柔性膜为屏蔽，能减少屏蔽膜受震时对电场的扰动，有助于提升检测探头的抗干扰能力，从而让探头在调高灵敏度后仍不易误报。
本产品在屏蔽层外侧设缓冲层，使得外部震动不易传至屏蔽层，使得屏蔽层的金属膜处于静止，不会对电磁场产生扰动，从而通过稳定探头内的电磁环境而提升了探头的抗干扰能力。
本产品屏蔽结构有三层，包括电场（銅包银导电漆）、磁场（高导磁性材料导电漆）、电磁场（钢材）屏蔽；从而具有很强的抗电磁干扰能力，可以大幅调高产品灵敏度而不被环境干扰影响；而且产品屏蔽结构在内层使用屏蔽膜，由于屏蔽膜极轻不易受振动影响，因此能较好地屏蔽金属外壳形变造成的干扰。
本产品中，所述发射线圈、接收线圈设于线圈层处且远离屏蔽层；该设计可避免屏蔽层吸收线圈发出的电磁波能量，使得屏蔽层不会对线圈工作造成干扰。
本发明的有益之处是安装时，只需把龙门形检测架倒扣于传送带上，检测架底部有多排螺丝孔，与流水线边板（护板）锁紧即可，从而能很便捷地对传送带设备兼容，无需对传送带设备进行改装，并且具有多层屏蔽结构，抗干扰能力强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明线圈分布的示意图；
附图2是本发明的示意图；
附图3是本发明的电路原理示意图；
附图4是屏蔽层的示意图；
附图5是本发明的外形示意图；
图中：1-发射线圈；2-接收线圈；3-线圈护板；4-传送带；5-待检件；6-防护壳；7-缓冲层；8-屏蔽层；9-线圈层；10-主控模块；11-检测通道；12-电磁屏蔽容器；13-驱动电路；14-接收电路；15-电场屏蔽膜；16-绝缘膜；17-磁场屏蔽膜；18-外护板。
具体实施方式
如图1-4所示，一种倒扣式金属检测探头，所述探头为一龙门形检测架；所述龙门形检测架下部通道为检测通道11；龙门形检测架内设有检测模块；所述检测模块包括防护壳6、主控模块10、驱动电路13、发射线圈1、接收线圈2和接收电路14；所述接收线圈2为偶数个，各接收线圈2规格相同且均位于检测通道11上方；所述各接收线圈2均与检测通道11平行；所述发射线圈1位于各接收线圈2上方且与之平行；各接收线圈以发射线圈布设位置的中心点为对称点，在检测通道上方对称设置。
所述发射线圈数量为一个，各接收线圈位于同一平面内；当金属检测探头工作时，待检件5在所述检测通道11内单向输送。
所述防护壳6为多层结构，防护壳的多层结构自外向内依次包括外护板18、缓冲层7、屏蔽层8和线圈层9；所述外护板18以金属材料成型；所述发射线圈、接收线圈设于线圈层处且远离屏蔽层；所述屏蔽层包括电场屏蔽膜和/或磁场屏蔽膜17。
所述屏蔽层以塑料为主体，在其内外两侧喷涂电场屏蔽膜和磁场屏蔽膜。
所述电场屏蔽膜以金属铜或铜包银导电漆成型，所述磁场屏蔽膜以高导磁性材材导电漆成型。
所述外护板以不锈钢或塑料成型，所述线圈层设有线圈护板3，所述线圈护板3以电木成型。
所述缓冲层以硬质泡沫材料成型。
所述主控模块10与驱动电路13、接收电路14相连；所述驱动电路13与发射线圈相连；所述接收线圈与接收电路相连；所述接收线圈由规格相同的第一接收线圈和第二接收线圈组成，所述主控模块内置DSP芯片；DSP芯片向驱动电路输出方波或经DDS芯片输出正弦波信号；所述驱动电路内置推挽电路以放大主控模块传来的信号；驱动电路具有谐振选频网络滤除方波中的高次谐波成为正弦波，所述驱动电路与发射线圈相连以输出放大后的信号；所述接收线圈接收发射线圈的信号并经接收电路送至主控模块；当待检件内含金属物时，其经过接收线圈的过程会使第一接收线圈、第二接收线圈接收的信号相位及幅值随时间变化，此信号变化经相敏检波和低通滤波处理后得到信号变化值，当信号变化值大于阈值时，主控模块发出告警信号。
所述主控模块、驱动电路和接收电路分设于不同的电磁屏蔽容器内。
所述发射线圈、接收线圈均为矩形；所述接收线圈数量为两个，接收线圈的面积近似相等于发射线圈面积的二分之一；所述驱动电路的工作电压在15V以上，驱动电路的工作电流在6A以上，检测通道11内设有传送带4以传送待检件5。
以下为本发明的实施例：
在安装探头时，把探头倒扣于传送带上，锁紧在流水线边板（护板）上，按现场工况，设定主控模块的信号告警阈值，电路增益，学习产品效应，使得在正常工况下，探头不会对正常的电磁场扰动报警。
探头工作时，发射线圈发射的信号被两侧的接收线圈接收，当检测通道内无待检物时，由于两接收线圈规格相同，因此所接收的信号一致，探头不报警。
在探头对待检物进行金属检测时，待检物被传送带送入检测通道；如果待检物内存在金属物，金属内部会产生涡流，对检测通道内的电磁场产生干扰，从而使得第一接收线圈、第二接收线圈接收的信号相位及幅值产生不同时间点上的变化，此信号变化经相敏检波和低通滤波处理后得到信号变化值，当信号变化值大于阈值时，主控模块发出告警信号。
位于探头倒扣区内的传送带机构以非金属材料成型，传送带输送面也以非金属材料成型。
Claims (10)
1.一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述探头为一龙门形检测架；所述龙门形检测架下部通道为检测通道；龙门形检测架内设有检测模块；所述检测模块包括防护壳、主控模块、驱动电路、发射线圈、接收线圈和接收电路；所述接收线圈为偶数个，各接收线圈规格相同且均位于检测通道上方；所述各接收线圈均与检测通道平行；所述发射线圈位于各接收线圈上方且与之平行；各接收线圈以发射线圈布设位置的中心点为对称点，在检测通道上方对称设置。
2.根据权利要求1所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述发射线圈数量为一个，各接收线圈位于同一平面内；当金属检测探头工作时，待检件在所述检测通道内单向输送。
3.根据权利要求1所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述防护壳为多层结构，防护壳的多层结构自外向内依次包括外护板、缓冲层、屏蔽层和线圈层；所述外护板以金属材料成型；所述发射线圈、接收线圈设于线圈层处且远离屏蔽层；所述屏蔽层包括电场屏蔽膜和/或磁场屏蔽膜。
4.根据权利要求3所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述屏蔽层以塑料为主体，在其内外两侧喷涂电场屏蔽膜和磁场屏蔽膜。
5.根据权利要求4所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述电场屏蔽膜以金属铜或铜包银导电漆成型，所述磁场屏蔽膜以高导磁性材材导电漆成型。
6.根据权利要求3所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述外护板以不锈钢或塑料成型，所述线圈层设有线圈护板，所述线圈护板以电木成型。
7.根据权利要求3所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述缓冲层以硬质泡沫材料成型。
8.根据权利要求1所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述主控模块与驱动电路、接收电路相连；所述驱动电路与发射线圈相连；所述接收线圈与接收电路相连；所述接收线圈由规格相同的第一接收线圈和第二接收线圈组成，所述主控模块内置DSP芯片；DSP芯片向驱动电路输出方波或经DDS芯片输出正弦波信号；所述驱动电路内置推挽电路以放大主控模块传来的信号；驱动电路具有谐振选频网络滤除方波中的高次谐波成为正弦波，所述驱动电路与发射线圈相连以输出放大后的信号；所述接收线圈接收发射线圈的信号并经接收电路送至主控模块；当待检件内含金属物时，其经过接收线圈的过程会使第一接收线圈、第二接收线圈接收的信号相位及幅值随时间变化，此信号变化经相敏检波和低通滤波处理后得到信号变化值，当信号变化值大于阈值时，主控模块发出告警信号。
9.根据权利要求3所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述主控模块、驱动电路和接收电路分设于不同的电磁屏蔽容器内。
10.根据权利要求2所述的一种倒扣式金属检测探头，其特征在于：所述发射线圈、接收线圈均为矩形；所述接收线圈数量为两个，接收线圈的面积近似相等于发射线圈面积的二分之一。
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