CN110525921A - 皮带输送机金属检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种皮带输送机金属检测方法及装置，该方法包括：发送与待测金属物对应的基准频率信号；接收到第一电流信号和第二电流信号，根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物，所述第一电流信号由第一接收线圈根据所述基准频率信号生成，所述第二电流信号由第二接收线圈根据所述基准频率信号生成。实施本发明，通过发送与待测金属物对应的基准频率信号，并接收由第一接收线圈生成的第一电流信号和第二接收线圈生成的第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号判断皮带输送机上的物料是否有金属物，提高准确度和抗干扰能力，不会受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，减少误报警次数。

Description

皮带输送机金属检测方法及装置

技术领域

本发明涉及煤矿技术领域，尤其涉及一种皮带输送机金属检测方法及装置。

背景技术

近年来，随着我国煤矿生产和货运能力的飞速发展，输送带负荷越来越大，对工作安全性、可靠性和经济性要求也越来越高，而煤炭运输常受到各种影响，不能保证正常运输，运输的连续性、可靠性受到限制并可能伴随产生生产和安全隐患。其中很大程度上受煤流中的各种铁器卡堵溜煤眼、损坏胶带等影响，尤其目前矿井高度集中生产，煤流中的各种铁器相当程度上制约矿井的生产安全。

目前，通常采用以下三种技术检测皮带输送机上的毛煤中的杂铁：

(1)磁阻传感检测技术，利用现成的霍尔元件，磁阻元件，巨磁电阻等作为传感元件，感知金属出现时对电磁场的扰动，感知信号；

(2)LC谐振传感检测技术，LC谐振检测技术利用金属物出现在谐振线圈附近时引起谐振电路失谐，引起电压频率变化，从而实现金属探测；

(3)平衡线圈检测技术，采用两个相同的接收线圈对称放置在发射线圈两侧，无金属物时，第一接收线圈和第二接收线圈输出相同，从而放大电路输出为零。当金属物出现在三个线圈之间时，金属物无论以静止或一定速度方式通过，由于位置不对称性，A，B两线圈感应输出信号存在电压差，从而在放大器得到输出电压，实现对金属物探测。

然而，发明人在使用过程中发现，虽然上述三种检测技术都是利用金属物出现时对电磁场产生扰动，扰动引起检测的电信号变化，从而实现对金属物的检测，但现有的上述三种检测技术仍然存在以下缺点：

(1)磁阻传感检测技术，简单，可靠，灵活，可用于接近开关等场合，但要在本项目大尺寸范围内检测金属物体，难以实现，特别是利用微小的传感元件；

(2)LC谐振传感检测技术，该技术的探测线圈是组成谐振回路的关键部件，要求稳定性好，探测区外屏蔽性好，运用于煤矿井下的工作环境时，容易造成谐振不稳定，导致检测准确度低，误报警频繁；

(3)平衡线圈检测技术，发射线圈和接收线圈采用固定的电压信号，由于矿井环境复杂，容易受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，导致供电稳定性差，造成检测准确度低，误报警频繁。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的金属检测准确度低，抗干扰能力差，误报警频繁的不足，提供一种皮带输送机金属检测方法及装置。

本发明的技术方案提供一种皮带输送机金属检测方法，包括：

发送与待测金属物对应的基准频率信号；

接收到第一电流信号和第二电流信号，根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物，所述第一电流信号由第一接收线圈根据所述基准频率信号生成，所述第二电流信号由第二接收线圈根据所述基准频率信号生成。

进一步的，所述接收到第一电流信号和第二电流信号，根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物，具体包括：

将所述第一电流信号和所述第二电流信号进行模数转换，分别生成第一电流值和第二电流值，当所述第一电流值或者所述第二电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

进一步的，所述基准频率信号为可调的基准频率信号。

进一步的，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈均采用单线圈矩形绕制。

本发明的技术方案还提供一种皮带输送机金属检测装置，包括：

振荡信号发生器，用于根据接收到与待测金属物对应的基准频率信号生成激励发射线圈的振荡信号；

发射线圈，用于根据所述振荡信号生成电磁波信号；

第一接收线圈，用于接收所述电磁波信号，并生成第一电流信号；

第二接收线圈，用于接收所述电磁波信号，并生成第二电流信号，所述发射线圈位于所述第一接收线圈和所述第二接收线圈之间；

控制器，用于发送所述基准频率信号，以及接收所述第一电流信号和所述第二电流信号，并根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物。

进一步的，所述控制器，具体用于：

所述控制器，具体用于：

将所述第一电流信号和所述第二电流信号进行模数转换，生成电流值，当所述电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

进一步的，还包括：

缓冲器，用于缓冲所述振荡信号；

功率放大器，与所述缓冲器连接，用于放大所述振荡信号。

第一带通放大器，与所述第一接收线圈连接，用于放大所述第一接收线圈输出的所述第一电流信号；

第二带通放大器，与所述第二接收线圈连接，用于放大所述第二接收线圈输出的所述第二电流信号；

衰减器，与所述第一带通放大器和所述第二带通放大器连接，用于衰减所述第一带通放大器和所述第二带通放大器分别输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号。

进一步的，所述第一带通放大器和所述第二带通放大器均包括第一级谐振电路、第二级带通放大器和第三级带通放大器，所述第三级带通放大器的放大倍数可调，所述第一级谐振电路的输入端分别与所述第一接收线圈和所述第二接收线圈连接，所述第一级谐振电路的输出端与所述第二级带通放大器的输入端连接，所述第二级带通放大器的输出端与所述第三级带通放大器的输入端连接，所述第三级带通放大器的输出端与所述衰减器的输入端连接。

进一步的，还包括：

控制箱体，所述振荡信号发生器和所述控制器设置在所述控制箱体内，所述控制箱体上设置有与所述发射线圈连接的发射线圈接口、与所述第一接收线圈连接的第一接收线圈接口、以及与所述第二接收线圈连接的第二接收线圈接口。

进一步的，所述控制箱体上还设置有与所述控制器连接的报警器。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过发送与待测金属物对应的基准频率信号，并接收由第一接收线圈生成的第一电流信号和第二接收线圈生成的第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号判断皮带输送机上的物料是否有金属物，提高准确度和抗干扰能力，不会受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，减少误报警次数。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明实施例一提供的一种皮带输送机金属检测方法的工作流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种皮带输送机金属检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

实施例一

如图1所示，图1是本发明实施例一提供的一种皮带输送机金属检测方法的工作流程图，包括：

步骤S101：发送与待测金属物对应的基准频率信号；

步骤S102：接收到第一电流信号和第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号判断是否有金属物，第一电流信号由第一接收线圈根据基准频率信号生成，第二电流信号由第二接收线圈根据基准频率信号生成。

具体的，基准频率信号与待测金属物对应是指根据不同的待测金属物设定不同的基准频率，如当待测金属物为铁时，设定其基准频率为120KHz-130KHz，当待测金属物为不锈钢时，设定其基准频率为130KHz-135KHz，从而提高检测准确度。

在皮带输送机运行时，控制器执行步骤S101，发送与待测金属物对应的基准频率信号至振荡信号发生器，使振荡信号发生器输出稳定的交变信号，设置在皮带输送机的皮带下方的发射线圈接收到振荡信号发生器输出的交变信号时，产生电磁波信号，与发射线圈水平设置的第一接收线圈和第二接收线圈感应到发射线圈发射的电磁波信号时，第一接收线圈和第二接收线圈根据电磁波信号实时检测皮带输送机上的物料中是否夹杂金属物，生成第一电流信号和第二电流信号，并传输至控制器，发射线圈设置在第一接收线圈和第二接收线圈之间；控制器接收到第一接收线圈和第二接收线圈发送的第一电流信号和第二电流信号时，执行步骤S102根据第一电流信号和第二电流信号的电流值增加变化程度判断皮带输送机上的物料中是否有金属物，如当检测到第一电流信号和第二电流信号的电流值突然变大时，表明皮带输送机上的物料中混杂有金属物。

本发明实施例的控制器可以是单片机，也可以是带有处理能力的独立芯片。本实施例中，控制器优选单片机。

本发明提供的皮带输送机金属检测方法，通过发送与待测金属物对应的基准频率信号，并接收由第一接收线圈生成的第一电流信号和第二接收线圈生成的第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号判断皮带输送机上的物料是否有金属物，提高准确度和抗干扰能力，不会受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，减少误报警次数。

可选地，步骤S102，具体包括：

将第一电流信号和第二电流信号进行模数转换，分别生成第一电流值和第二电流值，当第一电流值或者第二电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

具体的，控制器接收到第一电流信号和第二电流信号时，首先通过数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)对第一电流信号和第二电流信号进行模数转换，提高抗干扰能力，生成第一电流值和第二电流值；然后控制器将第一电流值和第二电流值与预先设置的电流阈值进行比较，当第一电流值和第二电流值符合电流阈值时，表示皮带输送机上的物料中没有夹杂金属物，当第一电流值或者第二电流值不符合电流阈值时，表示皮带输送机上的物料中有金属物。

优选地，当检测到有金属物时，控制器控制报警器进行报警，提醒作业人员。报警器可以为警示灯、蜂鸣器或者二者结合。

可选地，基准频率信号为可调的基准频率信号。

具体的，可以通过虚拟按键或者机械按键调整基准频率信号，使基准频率信号对应不同的金属物，提高兼容性，进一步提高准确度。本实施例中，优选采用薄膜按键调整基准频率信号。

可选地，为了防止变形，便于安装，提高抗干扰能力，第一接收线圈和第二接收线圈均采用单线圈矩形绕制。

实施例二

实施例二为与实施例一对应的装置结构，因此与实施例一相同的部分不再赘述。如图2所示，图2是本发明实施例二提供的一种皮带输送机金属检测装置的结构示意图，包括：

振荡信号发生器，用于根据接收到与待测金属物对应的基准频率信号生成激励发射线圈11的振荡信号；

发射线圈11，用于根据振荡信号生成电磁波信号；

第一接收线圈12，用于接收电磁波信号，并生成第一电流信号；

第二接收线圈13，用于接收电磁波信号，并生成第二电流信号，发射线圈11位于第一接收线圈12和第二接收线圈13之间；

控制器，用于发送基准频率信号，以及接收第一电流信号和第二电流信号，并根据第一电流信号和第二电流信号判断是否有金属物。

安装时，发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13穿过皮带输送机的皮带，安装在皮带机架上或者独立在地面上安装架体独立安装，具体的，发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13距离皮带下表面的距离要确保皮带跑偏或者下沉时不会破坏发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13。振荡信号发生器和控制器安装在发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13的附近，本实施例中，为了节约成本，提高通信强度，振荡信号发生器和控制器安装在距离发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13不超过5米远的地方。

本发明提供的皮带输送机金属检测装置，通过控制器发送与待测金属物对应的基准频率信号至振荡信号发生器，生成振荡信号，激励发射线圈产生电磁波信号，第一接收线圈和第二接收线圈接收到电磁波信号之后，分别生成第一电流信号和第二电流信号，控制器根据第一电流信号和第二电流信号判断皮带输送机上的物料是否有金属物，提高准确度和抗干扰能力，不会受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，减少误报警次数。

可选地，为了进一步提高准确度和抗干扰能力，控制器，具体用于：

将第一电流信号和第二电流信号进行模数转换，生成电流值，当电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

可选地，还包括：

缓冲器，用于缓冲振荡信号；

功率放大器，与缓冲器连接，用于放大振荡信号。

第一带通放大器，与第一接收线圈12连接，用于放大第一接收线圈12输出的第一电流信号；

第二带通放大器，与第二接收线圈13连接，用于放大第二接收线圈13输出的第二电流信号；

衰减器，与第一带通放大器和第二带通放大器连接，用于衰减第一带通放大器和第二带通放大器分别输出的第一电流信号和第二电流信号。

缓冲器用于缓冲振荡信号发生器输出的交变信号，防止振荡信号发生器输出的交变信号变化大，损坏其他设备。

功率放大器用于放大经过缓冲器的信号，功率放大器可以由桥式推挽放大器，通过阻容网络及运算放大器控制放大系数。

第一带通放大器用于接收第一接收线圈12发送的第一电流信号，第二带通放大器用于接收第二接收线圈13发送的第二电流信号，防止误报警，进一步提高准确度。

衰减器用于衰减第一带通放大器和第二带通放大器分别输出的第一电流信号和第二电流信号，便于控制器读取第一电流信号和第二电流信号的电流值。

上述的连接可以采用有线方式、无线方式或者二者结合实现均可。

可选地，第一带通放大器和第二带通放大器均包括第一级谐振电路、第二级带通放大器和第三级带通放大器，第三级带通放大器的放大倍数可调，第一级谐振电路的输入端分别与第一接收线圈12和第二接收线圈13连接，第一级谐振电路的输出端与第二级带通放大器的输入端连接，第二级带通放大器的输出端与第三级带通放大器的输入端连接，第三级带通放大器的输出端与衰减器的输入端连接。

第一级谐振电路用于对第一接收线圈12和第二接收线圈13分别产生的第一电流信号和第二电流信号进行去燥，消除干扰，进一步提高准确度。

第二级带通放大器用于放大经过第一级谐振电路的信号，第二级带通放大器的放大倍数与电流变化值有关，当放大倍数越大时电流值越大。本实施例中，第二级带通放大器的放大倍数为30倍。

第三级带通放大器的放大倍数为可调，当调大放大倍数后，电流值会被进一步放大，微小金属产生的电流变化会被识别出来，从而实现检测精度的调整，调小放大倍数后，对特定尺寸重量的金属将起到屏蔽过滤作用，防止误报警，进一步提高准确度。

可选地，为了防止受到大功率设备和电磁性设备的影响，进一步提高准确度和抗干扰能力，还包括：

控制箱体14，振荡信号发生器和控制器设置在控制箱体14内，控制箱体14上设置有与发射线圈11连接的发射线圈接口141、与第一接收线圈12连接的第一接收线圈接口142、以及与第二接收线圈13连接的第二接收线圈接口143。

使用时，控制箱体14可与直流电源15电连接，直流电源15通过接线喇叭口151接入1140V或者660V的外部电源，为控制箱体14提供电源。

优选地，发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13可以设置在主机16上，防止发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13使用过程中破坏，提高发射线圈11、第一接收线圈12和第二接收线圈13的使用寿命。

可选地，控制箱体14上还设置有与控制器连接的报警器。

当控制器检测到金属物时，控制报警器进行报警，提醒作业人员。报警器可以为警示灯、蜂鸣器或者二者结合。

可选地，控制箱体14上还设置有与控制器连接的功能按键144。

功能按键144可以是虚拟按键或者机械按键，功能按键144用于调整基准频率，使基准频率信号对应不同的金属物，提高兼容性，进一步提高准确度。本实施例中，功能按键144优选为薄膜按键。

可选地，控制箱体14上还设置有与功能按键144连接的显示屏145。

显示屏145可以为LCD显示屏，显示屏145用于显示功能按键144调整的基准频率，便于作业人员观察，提高便利性。

综上所述，本发明提供的皮带输送机金属检测方法及装置，通过发送与待测金属物对应的基准频率信号，并接收由第一接收线圈生成的第一电流信号和第二接收线圈生成的第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号判断皮带输送机上的物料是否有金属物，提高准确度和抗干扰能力，不会受到矿井中的大功率设备和电磁性设备的影响，减少误报警次数。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种皮带输送机金属检测方法，其特征在于，包括：

发送与待测金属物对应的基准频率信号；

接收到第一电流信号和第二电流信号，根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物，所述第一电流信号由第一接收线圈根据所述基准频率信号生成，所述第二电流信号由第二接收线圈根据所述基准频率信号生成。

2.如权利要求1所述的皮带输送机金属检测方法，其特征在于，所述接收到第一电流信号和第二电流信号，根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物，具体包括：

将所述第一电流信号和所述第二电流信号进行模数转换，分别生成第一电流值和第二电流值，当所述第一电流值或者所述第二电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

3.如权利要求1所述的皮带输送机金属检测方法，其特征在于，所述基准频率信号为可调的基准频率信号。

4.如权利要求1-3任一项所述的皮带输送机金属检测方法，其特征在于，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈均采用单线圈矩形绕制。

5.一种皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，包括：

振荡信号发生器，用于根据接收到与待测金属物对应的基准频率信号生成激励发射线圈的振荡信号；

发射线圈，用于根据所述振荡信号生成电磁波信号；

第一接收线圈，用于接收所述电磁波信号，并生成第一电流信号；

第二接收线圈，用于接收所述电磁波信号，并生成第二电流信号，所述发射线圈位于所述第一接收线圈和所述第二接收线圈之间；

控制器，用于发送所述基准频率信号，以及接收所述第一电流信号和所述第二电流信号，并根据所述第一电流信号和所述第二电流信号判断是否有金属物。

6.如权利要求5所述的皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，所述控制器，具体用于：

将所述第一电流信号和所述第二电流信号进行模数转换，生成电流值，当所述电流值不符合预设的电流阈值时，判断为有金属物。

7.如权利要求6所述的皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，还包括：

缓冲器，用于缓冲所述振荡信号；

功率放大器，与所述缓冲器连接，用于放大所述振荡信号。

第一带通放大器，与所述第一接收线圈连接，用于放大所述第一接收线圈输出的所述第一电流信号；

第二带通放大器，与所述第二接收线圈连接，用于放大所述第二接收线圈输出的所述第二电流信号；

衰减器，与所述第一带通放大器和所述第二带通放大器连接，用于衰减所述第一带通放大器和所述第二带通放大器分别输出的所述第一电流信号和所述第二电流信号。

8.如权利要求7所述的皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，所述第一带通放大器和所述第二带通放大器均包括第一级谐振电路、第二级带通放大器和第三级带通放大器，所述第三级带通放大器的放大倍数可调，所述第一级谐振电路的输入端分别与所述第一接收线圈和所述第二接收线圈连接，所述第一级谐振电路的输出端与所述第二级带通放大器的输入端连接，所述第二级带通放大器的输出端与所述第三级带通放大器的输入端连接，所述第三级带通放大器的输出端与所述衰减器的输入端连接。

9.如权利要求5-8任一项所述的皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，还包括：

控制箱体，所述振荡信号发生器和所述控制器设置在所述控制箱体内，所述控制箱体上设置有与所述发射线圈连接的发射线圈接口、与所述第一接收线圈连接的第一接收线圈接口、以及与所述第二接收线圈连接的第二接收线圈接口。

10.如权利要求9所述的皮带输送机金属检测方法及装置，其特征在于，所述控制箱体上还设置有与所述控制器连接的报警器。