CN103123400B - 一种高精度金属检测传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度金属检测传感器装置，包括内筒、检测线圈、导磁层和电磁屏蔽层，内筒外表面中间位置设有一凹槽，凹槽内绕制有检测线圈，检测线圈包括主边线圈和副边线圈，其特征在于：主边线圈绕在内筒凹槽内，副边线圈绕在主边线圈的外表面；内筒外表面即检测线圈外表面固定有导磁层；导磁层外设有电磁屏蔽层。本发明的高精度金属检测传感器装置结构简单，抗干扰性强，适用于多种金属检测及分离设备，能够检测微小铁类和非铁类金属颗粒，如铜、铝、不锈钢、合金等，金属检测灵敏度高，稳定性好，维护成本低廉。

Description

一种高精度金属检测传感器装置

技术领域

本发明涉及一种高精度金属检测传感器装置，是一种从非金属的粒状或块状物料中检出金属的装置。

背景技术

金属探测器是一种金属检出设备，它一般是基于电磁感应原理，对混合物品中金属杂质或人体携带的金属物质产生感应信号，已达到剔除或报警作用。而在金属检测过程中，金属检测传感器起着至关重要的作用，它直接影响到整个金属探测器的灵敏度，金属检测精度，抗干扰性和稳定性等。

传统的金属检测传感器的传感探头内部分布着三组线圈，三组线圈分别为中央发射线圈和两个对等的接收线圈，通过中间的发射线圈所连接的电磁波发生器来产生高频交变磁场，空闲状态时两侧接收线圈的感应电压在磁场未受扰动前相互抵消而达到平衡状态。一旦金属杂质进入磁场区域，磁场被扰动，两个接收线圈的感应电压就无法抵消，根据未被抵消的感应电压和探测算法来判断是否含有金属异物。这种采用平衡线圈原理的金属检测传感器存在抗干扰性差，稳定性弱，容易产生误动作等缺点。

中国专利文献CN 2815506Y公开的一种《旋磁式金属与非金属分离机》中，提供了一种能将体积相近的金属与非金属材料分离的分离机，在一定程度上提高了分离效率减轻了工人的劳动强度，但是这种金属分离器存在着不足之处：首先，只能将体积相近的金属与非金属材料分离，无法对微小的金属颗粒进行分离，分离精度不高；其次，只能分离可以被磁条吸引的铁类金属，对其他类金属无法分离，分离效率相对较低。

目前，国外在金属检测方面已有较为完善的系列产品，如德国S+S金属探测分离装置，灵敏度高，可靠性好，但价格及其昂贵。目前，国内一些厂家生产的金属检测装置在使用过程中仍然受到许多技术性问题的困扰，例如，受到物理震动、电压波动、外界无线电波干扰等影响，测量精度不高，现场干扰太大，测量结果失真，感知金属异物的灵敏度可能发生波动。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述不足，提供一种高精度金属检测传感器装置。

实现本发明目的的技术方案是：一种金属检测传感器装置，其包括内筒、检测线圈、导磁层和电磁屏蔽层，内筒外表面中间位置设有一凹槽，凹槽内绕制有检测线圈，检测线圈包括主边线圈和副边线圈，主边线圈绕在内筒凹槽内，副边线圈绕制在主边线圈的外表面，内筒外表面即检测线圈外表面固定有导磁层，导磁层外设有电磁屏蔽层。

上述的金属检测传感器装置，所述的内筒与物料传输通道是相通的。

上述的金属检测传感器装置，所述的内筒其材料为无规共聚聚丙烯。

上述的金属检测传感器装置，所述检测线圈包括主边线圈和副边线圈，其都为多股高频丝包线绕制而成，主边线圈绕制15～30匝后与一无极性高频电容C串联构成LC振荡电路。

上述的金属检测传感器装置，所诉主边线圈与副边线圈相互耦合，其不与电路连接；副边线圈绕制2～3匝后与电路连接，副边线圈既是电路中正弦波激励信号的输入端，也是检测信号的输出端。

上述的金属检测传感器装置，所述主边线圈与一电容串联构成的LC振荡电路的谐振频率为金属检测传感器的固有频率。

上述的金属检测传感器装置，所述电容为高稳定的云母电容。

上述的金属检测传感器装置，所述导磁层是由一种镍锌铁氧体材料制成，它由多个矩形体裹在检测线圈的外表面围绕一圈组成。

上述的金属检测传感器装置，所述电磁屏蔽层为空芯铝壳罩，是一种金属屏蔽层。

上述的金属检测传感器装置，所述电磁屏蔽层接地。

本发明具有积极的效果：

(1)本发明的金属检测传感器装置中，内筒与物料传输通道是相通的，其材料为无规共聚聚丙烯，此材料韧性强，较高温度下抗蠕变性能好，并具有较好的抗冲击性能和优异的耐化学物品腐蚀性能。

(2)本发明的金属检测传感器装置中，检测线圈采用多股高频丝包线绕制而成，这样可以去除集肤效应的影响。

(3)本发明的金属检测传感器装置中，检测线圈中的主边线圈与一无极性高频电容串联构成LC振荡电路，此振荡电路的谐振频率即为金属检测传感器的固有频率，金属检测传感器在此固有频率下工作时，金属检测则处于最佳灵敏区，提高了检测精度

(4)本发明的金属检测传感器装置中，电路中的正弦波信号馈送到副边线圈后，由于主边线圈与副边线圈的耦合作用，会在检测线圈腔即物料传输通道内产生交变的高频磁场，当混有金属杂质的物料通过物料传输通道时，其交变磁场会受到扰乱，副边线圈输出的交变电压就会有一微弱的变化，这种微弱的电压变化信号经电路处理后，就转变成控制机械机构动作的信号，进而将金属杂质分离出来。

(5)本发明的金属检测传感器装置中，检测线圈外固定有采用镍锌铁氧体材料制成的导磁层。软磁材料镍锌铁氧体，性能非常稳定，是一种具有铁磁性的金属氧化物，其电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性质、较高的磁导率和较低的传输损耗。因此传感器中的导磁层能更好的聚集交变磁场中的能量，减少涡流损耗。

(6)导磁层外设有电磁屏蔽层，电磁屏蔽层接地，有很好的抗干扰能力。电磁屏蔽层为空芯铝壳罩，可以抑制外来高频电磁波的干扰，也可以避免作为干扰源去影响外部设备，增强了整个系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明金属检测传感器装置的内筒的结构示意图。

图2为本发明金属检测传感器装置的内筒上绕有检测线圈的结构示意图。

图3为本发明金属检测传感器装置的内筒外表面固定有导磁层的结构示意图。

图4为本发明金属检测传感器装置的外观结构示意图。

附图标号如下：

1、内筒；2、物料传输通道；3、凹槽；4、检测线圈：4-1、主边线圈，4-2、副边线圈；5、导磁层；6、电磁屏蔽层；7、螺孔；8、防震盒；9、副边线圈的线端。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

见图1至图4，本发明的金属分离器的传感器装置包括：内筒1、检测线圈4、导磁层5和电磁屏蔽层6。

见图1，内筒1与物料传输通道2是相通的，由无规共聚聚丙烯材料制成，为了方便稳固检测线圈，内筒外表面中间位置设有一凹槽3。

见图2，检测线圈4为多股高频丝包线绕制而成，主边线圈4-1绕在内筒凹槽3内，其绕制15～30匝后与一无极性高频电容C串联构成LC振荡电路，电容采用高稳定的云母电容，主边线圈4-1与副边线圈4-2相互耦合，其不与电路连接；副边线圈4-2绕在主边线圈4-1的外表面，其绕制2～3匝后与电路连接，副边线圈4-2既是电路中正弦波激励信号的输入端，也是检测信号的输出端。

所述主边线圈4-1与一电容串联构成的LC振荡电路的谐振频率为金属检测传感器的固有频率，金属检测传感器在此固有频率下工作时，金属检测则处于最佳灵敏区。金属检测传感器固有频率的测定方法是：在副边线圈4-2上加上一定频率的正弦波信号进行激励，同时用示波器观察副边线圈4-2输出的正弦波波形，当激励信号的频率变化时，示波器上正弦波的幅值也会相应变化，当正弦波幅值最大时，此时激励信号的频率即为金属检测传感器的固有频率。

见图3，导磁层5是由一种镍锌铁氧体材料制成，其裹在内筒1的外表面，由多个窄矩形体围绕一圈组成。为了使铁氧体能够更加稳固，在检测线圈4外表面涂上一层热熔胶来进行固定，然后在铁氧体的外表面缠绕纤维胶带再进行固定。

见图4，电磁屏蔽层6为空芯铝壳罩，其设在导磁层5外，电磁屏蔽层6接地。电磁屏蔽层6的形状及其上面的螺孔7是为了方便机械安装；电磁屏蔽层6上的防震盒8，是存放与主边线圈4-1所串联的无极性高频电容，并对电容起到稳固防震的作用，防震盒8处还引出副边线圈的线端9，其与系统中电路连接。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高精度金属检测传感器装置，包括内筒(1)、检测线圈(4)、导磁层(5)和电磁屏蔽层(6)，内筒(1)外表面中间位置设有一凹槽(3)，凹槽(3)内绕制有检测线圈(4)，检测线圈(4)包括主边线圈(4-1)和副边线圈(4-2)，其特征在于：主边线圈(4-1)绕在内筒凹槽(3)内，副边线圈(4-2)绕在主边线圈(4-1)的外表面，主边线圈(4-1)与副边线圈(4-2)都为多股高频丝包线绕制而成，所述主边线圈(4-1)与副边线圈(4-2)相互耦合，其不与电路连接；副边线圈(4-2)绕制2-3匝后与电路连接，副边线圈(4-2)既是电路中正弦波激励信号的输入端，也是检测信号的输出端；主边线圈(4-1)绕制15-30匝后与一无极性高频电容C串联构成LC振荡电路，所述LC振荡电路的谐振频率为金属检测传感器的固有频率；内筒(1)外表面即检测线圈(4)外表面固定有导磁层(5)；导磁层(5)外设有电磁屏蔽层(6)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述内筒(1)与物料传输通道(2)是相通的。

3.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述内筒(1)材料为无规共聚聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述电容为高稳定的云母电容。

5.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述导磁层(5)是由一种镍锌铁氧体材料制成，它由多个窄矩形体裹在检测线圈(4)的外表面绕一圈组成。

6.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述电磁屏蔽层(6)为空芯铝壳罩，是一种金属屏蔽层。

7.根据权利要求1所述的一种高精度金属检测传感器装置，其特征在于：所述电磁屏蔽层(6)接地。