CN104677955B - 一种非金属杂质检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非金属杂质检测方法，包括以下步骤：1)将平板电容器与直流电源连接，使平板电容器的两电极板之间形成稳定电场；将平板电容器与信号处理装置连接，以在信号处理装置中显示平板电容器的电容值的信号波形；2)使被测导磁件从平板电容器的两电极板之间通过；3)观察信号处理装置中获得的平板电容器的电容值的信号波形是否存在突变区域，以判断被测导磁件上是否存在非金属杂质。本发明通用性强，信号处理装置集成信号读取和输出功能，用于检测杂质的装置具有体积小、重量轻、通用性强、造价低等优点，能极好地识别出某些导磁件中混有的非金属杂质。

Description

一种非金属杂质检测方法

技术领域

本发明属于无损检测领域，特别涉及一种非金属杂质检测方法。

背景技术

传统的杂质检测方法大多采用电磁感应原理，即交变电流产生磁场，而变化的磁场作用于线圈，线圈内部会产生感应电流。

通常采用电磁感应原理的金属检测装置的探头由激励线圈和接收线圈构成，通入激励线圈的交变电流在线圈周围产生交变磁场，交变磁场作用于接收线圈，使得接收线圈内部产生稳定的电流。当有金属杂质靠近接收线圈时，对感应磁场产生干扰，从而使得接收线圈内的电流产生波动，这样就可以准确地指示出金属杂质的存在了。

这种杂质检测方法已在多种行业中得到广泛应用，但这类方法的不足之处在于其只能应用于导磁件中金属杂质的检测，而不能用于导磁件中非金属杂质的检测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种非金属杂质检测方法，其具有良好的通用性和互换性，可实现不同类型非金属杂质的检测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种非金属杂质检测方法，包括以下步骤：

1)将两电极板之间的绝缘介质为空气的平板电容器与直流电源连接，以在平板电容器的两电极板之间形成稳定电场；将平板电容器与信号处理装置连接，以在信号处理装置中显示平板电容器的电容值的信号波形；

2)使被测导磁件从平板电容器的两电极板之间通过；

3)观察信号处理装置中获得的平板电容器的电容值的信号波形是否存在突变区域，以判断被测导磁件上是否存在非金属杂质。

优选地，所述信号信息装置包括电荷放大器、A/D转换器、滤波器和示波器，所述平板电容器的两电极板分别通过一转接线连接在所述的电荷放大器上，所述电荷放大器通过导线依次连接A/D转换器、滤波器和示波器，电容值的信号波形在示波器上显示。

优选地，所述的转接线包括内层线和外层线，内层线焊接在平板电容器的电极板上，外层线通过导线接地。

优选地，所述平板电容器的两电极板之间设置有支杆，所述支杆为石蜡制成，以用于支撑两电极板。

优选地，所述电极板上施加的电压为20V。

优选地，所述平板电容器的两电极板的大小一致，每个电极板的长度均为60mm，宽度均为30mm。

优选地，所述平板电容器的两电极板之间的间距为20mm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明的通用性强，集成信号读取和输出功能，用于杂质检测的装置具有体积小、重量轻、通用性强、造价低等优点，能极好地识别出某些导磁件中混有的非金属杂质；

2)本发明中的平板电容器在工作过程中可以竖直放置，也可以水平放置，可以用外部传送机构运送被测导磁件从两电极板中通过，能够满足大批量、连续检测的要求。

附图说明

图1是本发明中平板电容器连接直流电源和信号处理装置的示意图；

图2是平板电容器通过玻璃杂质时的信号示意图；

图3是平板电容器通过塑料杂质时的信号示意图；

图4是平板电容器通过木头杂质时的信号示意图；

图5是平板电容器通过橡胶杂质时的信号示意图；

图6是平板电容器通过纸质杂质时的信号示意图；

图7是平板电容器通过金属杂质时的信号示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种非金属杂质检测方法，包括以下步骤：

1)将两电极板之间的绝缘介质为空气的平板电容器2与直流电源1连接，在平板电容器2的两电极板间形成稳定电场；将平板电容器2与信号处理装置连接，以在信号处理装置中显示平板电容器2的电容值的信号波形；

2)将被测导磁件从平板电容器2的两电极板之间通过；可以让被测导磁件自由落体通过，也可以用手握住一根细金属杆，将被测导磁件固定在细金属杆上通过平板电容器2。

3)观察信号处理装置中获得的平板电容器2的电容值的信号波形是否存在突变区域，以判断被测导磁件上是否存在非金属杂质。如果存在，则说明有非金属杂质，如果不存在，则说明没有。

进一步，所述平板电容器2的两电极板之间设置有支杆8，所述支杆8为石蜡制成，以用于支撑平板电容器2的两电极板。其中本发明的平板电容器2的两电极板均为铜板，支杆8材质选择石蜡，是因为到石蜡的介电常数小，对该平板电容器2的电容值影响较小，石蜡制成的支杆8粘结在两电极板上，以将两电极板连接在一起。

参照图1，所述信号信息装置包括电荷放大器3、A/D转换器4、滤波器5和示波器6，所述平板电容器2的两电极板分别通过一转接线7连接在电荷放大器3上，所述电荷放大器3通过导线依次连接A/D转换器4、滤波器5和示波器6，电容值的信号波形在示波器6上显示。所述的转接线7包括内层线和外层线，内层线焊接在平板电容器2的电极板上，外层线通过导线接地，以屏蔽外界的电磁干扰，保证测量数据的可靠性。转接线7的一端与平板电容器2连接，另一端接在电荷放大器3上，电荷放大器3与A/D转换器4相连，信号经过电荷放大、A/D转换后进入滤波器5进行滤波，最终经过处理后的信号波形将显示在示波器6中。

进一步，所述电极板间施加的电压为20V，这样做一是考虑到操作者的安全问题，电极板间电压一般小于人体持续接触安全电压24V，在这个范围内，二是当电极板间施加电压为20V时，信号波形也最稳定，如果存在突变区域，则比较容易分辨出来。

进一步，所述平板电容器2的两电极板的大小一致，每个电极板的长度均为60mm，宽度均为30mm，所述平板电容器2的两电极板之间的间距为20mm，这样是考虑到被测导磁件的尺寸，两电极板间距不能太小，以便被测样件顺利通过，两电极板间距也不能太大，否则电容值小信号变化不明显。经过多组对比试验验证，当两电极板间距为20mm时，电极板长度和宽度的搭配为60mm和30mm，电容变化信号最明显。

本发明主要依靠观察电容值的突变来判定非金属杂质的存在。根据下列电容值公式C＝εS/4πkd可以看出，影响平板电容器2容值大小的参数有三个：对介电常数ε、电极板正对面积S和电极板距离d。在本发明中，电极板正对面积S和电极板距离d保持不变，着眼的参数是介电常数ε。空气的介电常数大约是1，如果有高介电常数的材料放在两电极板之间的电场中，电场的强度会有很大的变化，因此信号波形也会产生突变。

本检测方法以是平板电容器2的电容值公式为依据，不同材质的非金属的介电常数不同，通过观察平板电容器2探测电容值的信号波形的突变可以判定非金属杂质的存在。

本发明提供的杂质方法具有原理简洁、通用性强等优点，信号处理装置集成信号读取和输出功能，具有体积小、重量轻、通用性强、造价低等优点，可适应某些被测导磁件中混有非金属杂质而难以识别的特点。平板电容器2可以竖直放置，工作过程中也可以水平放置，可以用水平传送带运送被测导磁件从两电极板中通过，能够满足大批量、连续检测的检测需求。

在检测时，使被测导磁件通过两电极板之间，如果被测导磁件上含有非金属杂质，则由于非金属杂质与平板电容器2的两电极板之间空气介质的介电常数不同，当有非金属在两电极板之间时，会引起平板电容器2的电容值的改变，信号变化经过电荷放大器3、A/D转换器4和滤波器5的处理，最终进入示波器6中，根据信号波形可以观察到平板电容器2的电容值变化。如果导磁件上有非金属杂质，则信号波形会出现突变区域。如果导磁件上没有非金属杂质，则不会出现突变区域，因此可以根据信号波形上是否有突变区域来确定被测导磁件上是否含有非金属杂质。

绝缘体(非金属材料)的相对介电常数比较大，对本发明中平板电容器2的电容值影响较为明显，在已测试并采集到数据波形的非金属材料中，有玻璃、塑料、木头、橡胶、纸，分别如图2～图6所示，图2中的信号波形出现了两个突变区域，这是因为玻璃两次通过平板电容器2；图3～图7中的两个突变区域也是如此。

金属的介电常数一般都很小，因此金属通过时对平板电容器2的电容值造成的影响很小，如图7所示，其上不存在突变区域。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非金属杂质检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将两电极板之间的绝缘介质为空气的平板电容器与直流电源连接，以在平板电容器的两电极板之间形成稳定电场；将平板电容器与信号处理装置连接，以在信号处理装置中显示平板电容器的电容值的信号波形；

2)使被测导磁件从平板电容器的两电极板之间通过；

3)观察信号处理装置中获得的平板电容器的电容值的信号波形是否存在突变区域，以判断被测导磁件上是否存在非金属杂质；其中，所述信号信息装置包括电荷放大器、A/D转换器、滤波器和示波器，所述平板电容器的两电极板分别通过一转接线连接在所述的电荷放大器上，所述电荷放大器通过导线依次连接A/D转换器、滤波器和示波器，电容值的信号波形在示波器上显示。

2.根据权利要求1所述的一种非金属杂质检测方法，其特征在于：所述的转接线包括内层线和外层线，内层线焊接在平板电容器的电极板上，外层线通过导线接地。

3.根据权利要求1所述的一种非金属杂质检测方法，其特征在于：所述平板电容器的两电极板之间设置有支杆，所述支杆为石蜡制成，以用于支撑两电极板。

4.根据权利要求1所述的一种非金属杂质检测方法，其特征在于：所述电极板上施加的电压为20V。

5.根据权利要求1所述的一种非金属杂质检测方法，其特征在于：所述平板电容器的两电极板的大小一致，每个电极板的长度均为60mm，宽度均为30mm。

6.根据权利要求5所述的一种非金属杂质检测方法，其特征在于：所述平板电容器的两电极板之间的间距为20mm。