CN102565185B - 金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法及装置，其中方法包括1)相位设定完毕后，实时相位计算模块将A/D采样电路发过来的接收相位φ₀作为初始值；2)接收电路判断是否有产品通过，若为否，执行步骤3)，若为是，不采集接收相位等步骤；其中装置包括接收电路、滤波电路、A/D采样电路、实时相位计算模块、FPGA、DSP、MCU、相位跟踪控制器、D/A转换模块、发射电路。与现有技术相比，本发明具有提高了相位的分辨率和检测实时性等优点。

Description

金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法

技术领域

本发明涉及一种金属异物检测机，尤其是涉及一种金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法及装置。 

背景技术

早期的金属探测器主要是靠模拟电路实现的，介于其缺点较多(例如：探测灵敏度不高，稳定性较差，受外界干扰比较大，探测产品对象比较固定)，目前市场上的金属探测器大多采用数字技术方案，一般可分为两种：一种是基本采用模拟电路结构，只是在输出部分通过A/D转换器将输出值送到微处理器中进行判断，同时增加了人机对话功能。另一种采用直接数字合成方法产生调制正弦波，能够对正弦波的相位进行控制。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高了相位的分辨率和检测实时性的金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法及装置。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1)相位设定完毕后，实时相位计算模块将A/D采样电路发过来的接收相位φ ₀作为初始值； 

2)接收电路判断是否有产品通过，若为否，执行步骤3)，若为是，不采集接收相位； 

3)A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位φ₁信息，将该接收相位φ₁信息传输给实时相位计算模块； 

4)实时相位计算模块比较φ₁与φ₀的相位差，并判断该相位差是否超过预设 范围，若为是，发送“发射相位微调”信息给FPGA，若为否，返回步骤2)； 

5)FPGA将“发射相位微调”指令发送给相位跟踪控制器，相位跟踪控制器对发射电路的发射相位进行微调，并返回步骤2)。 

一种金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理装置，其特征在于，包括接收电路、滤波电路、A/D采样电路、实时相位计算模块、FPGA、DSP、MCU、相位跟踪控制器、D/A转换模块、发射电路，所述的接收电路、滤波电路、A/D采样电路依次连接，所述的A/D采样电路分别与实时相位计算模块、FPGA连接，所述的FPGA分别与实时相位计算模块、DSP、相位跟踪控制器连接，所述的相位跟踪控制器通过D/A转换模块与发射电路连接，所述的DSP与MCU连接。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

1、采用全新的DSP+FPGA架构，构成了实时信号处理系统，根据低层信号和高层信号不同的特点，合理的对DSP和FPGA作了数据处理的分工； 

2、在很大程度上提高了相位的分辨率和检测实时性，进而提高了整机的检测精度和稳定性。同时，DSP+FPGA的架构也使得日后金属检测机性能改善、功能扩展和系统升级变得更加方便。 

附图说明

图1为本发明的流程图； 

图2为本发明的硬件结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 

实施例 

本发明重点对现有技术中的缺点进行改进。 

首先在相位检测的基本原理中找到其固有缺点，如下： 

假设发射线圈输出为u＝a*sin(ωt+θ)，接收线圈的输入为Uo＝Asin(ωt+φ)，理论上发射信号经过发射电路和接收电路而产生固定的相位差φ-θ，下文中该相位差用α来表示。调制的两个输入为同频率的正交正弦波，分别为Us＝Bsinωt和Uc＝Bsin(ωt+900)。 

通过乘法器后输出分别为： 

Ur＝Uo*Us＝Asin(ωt+φ)*Bsinωt＝AB/2[cosφ-cos(2ωt+φ)]

Ux＝Uo*Uc＝Asin(ωt+φ)*Bsin(ωt+90)＝AB/2[sinφ+sin(2ωt+φ)]

经过低通滤波器之后，高频成分被滤掉，输出为： 

UR＝AB/2cosφ 

UX＝AB/2sinφ 

由于B为可控制常量，所以UR和UX的大小决定于相位接收φ和幅值A。研究表明不同的物体通过检测机后对探头内磁场的影响不同，对于不同的待检测产品只要预先设定好发射相位θ的大小就能够抑制产品的信号，突出金属物体的信号，从而可以实现检测金属异物的功能。而预先设定好的相位φ经过发射电路，接收电路，模拟乘法器的处理后，必然会有一个相位差α，这个相位差α会受机器工作频率，发射功率，环境情况、器件温度多方面影响而随时间变化，该变化一般是一个非线性多变量的函数α＝α(f，a，T)。 

本发明的内容就是通过实施监测α(f，a，T)的数值，记录其变化量，并实时微调发射信号的相位来补偿α的变化量。 

如图1、图2所示，本发明具体步骤如下：1)相位设定完毕后，实时相位计算模块将A/D采样电路发过来的接收相位φ₀作为初始值； 

2)接收电路判断是否有产品通过，若为否，执行步骤3)，若为是，不采集接收相位； 

3)A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位φ₁信息，将该接收相位φ₁信息传输给实时相位计算模块； 

4)实时相位计算模块比较φ₁与φ₀的相位差，并判断该相位差是否超过预设范围，若为是，发送“发射相位微调”信息给FPGA，若为否，返回步骤2)； 

5)FPGA将“发射相位微调”指令发送给相位跟踪控制器，相位跟踪控制器对发射电路的发射相位进行微调，并返回步骤2)。 

如图2所示，本发明的硬件结构包括接收电路1、滤波电路、A/D采样电路2、实时相位计算模块3、FPGA4、DSP 5、MCU 6、相位跟踪控制器7、D/A转换模块、发射电路8，所述的接收电路1、滤波电路、A/D采样电路2依次连接，所述的A/D采样电路2分别与实时相位计算模块3、FPGA 4连接，所述的FPGA 4分别与实时相位计算模块3、DSP 5、相位跟踪控制器7连接，所述的相位跟踪控制器7通过D/A转换模块与发射电路8连接，所述的DSP 5与MCU 6连接。 

Claims (1)

1.一种金属异物检测机中的自动相位跟踪信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)相位设定完毕后，实时相位计算模块将A/D采样电路发过来的接收相位φ₀作为初始值；

2)接收电路判断是否有产品通过，若为否，执行步骤3)，若为是，不采集接收相位；

3)A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位φ₁信息，将该接收相位φ₁信息传输给实时相位计算模块；

4)实时相位计算模块比较φ₁与φ₀的相位差，并判断该相位差是否超过预设范围，若为是，发送“发射相位微调”信息给FPGA，若为否，返回步骤2)；

5)FPGA将“发射相位微调”指令发送给相位跟踪控制器，相位跟踪控制器对发射电路的发射相位进行微调，并返回步骤2)。