SU1117559A1

SU1117559A1 - Eddy-current metal detector

Info

Publication number: SU1117559A1
Application number: SU823413513A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Бакушев; Дмитрий Сергеевич Костров; Евгений Васильевич Бойко; Александр Давыдович Бромберг; Светлана Васильевна Наумова
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Интроскопии
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1984-10-07

Abstract

ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАПЛОИСКАТЕЛЬ , состо щий из последовательно соединенньк генератора, внхретоково-го преобразовател и предусилител , а также синхронного детектора, первого интегратора и блока индикации, при этом управл ющий вход синхронного детектора соединен с первьм управл ющим выходом генератора, о тл и ч а ю го, и и с тем, что, с целью полышени достоверности контрол , в него введены диффе.ренциатор., электронный ключ, дифференциальный интеграторJ дифференциальный -усилите .пь посто нного тока, нелинейньв элемент5 первый, второй и третий компараторы, одновибратор, перва и дв освходовые схемы И, а также второй интегратор, причем дифференциатор вютючен мезвдз выходом предусилител и входом синхрон ого детектора, выход синхронного да-. тектоаа и выход электронного ключа соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами дифференциального интегратора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилител посто нного тока, второй вход дифференциального усилител посто нного тока подключен к выходу первого интегратора , сигнальный вход электрон:ного ключа соединен с выходом нелинейного элемента, а управл к щий вход электронного ключа подключ н к второму упраБЛ кщпму- выходу генератора, кроме того, к выходу дифференциального усилител посто нного тока подключены входы первого интегратора i и ьелинейного элемента, а также инвертирующие входы первого и второго котчпараторов, неинвертирующие входы которых подключеП. к источникам опорного напр жени соответственно полста тельной и отрицатепьной пол рности, а выходы первого и второго компараторов соедин; иы с первыми входами iaranA соотзетственно первой и второй- двухвходовых схем К. к выходу первого компаратора подключен вход одновибрасл . тор а, вьпсод которого соединен с 01 вторьии входами первой и второй д-в 7свхсдовых схем И, управл ющш и сигнальный вг.оды второго интегратора поккггючены соответственно к выходам ;(. и второй пв; гхвходовых схем Hj выход второго интегратора подк тючен к парвоку входу третьего компаратора , второй вход которого соединен с источником опорного напр жени , а выход подключен к блоку индикации.VORTEX METAPLOSTER, consisting of a series-connected generator, internal current converter and preamplifier, as well as a synchronous detector, the first integrator and a display unit, and the control input of the synchronous detector is connected to the first control output of the generator, o , and with the fact that, in order to increase the reliability of the control, a differentiator was introduced into it., an electronic key, a differential integrator, a differential DC-amplifier, direct current, nonlinear element 5 first, second second and third comparators, one-shot, the first and dd osvhodovye AND circuit and a second integrator, and a differentiator vyutyuchen mezvdz preamplifier output and the input of th synchronous detector, the output of the synchronous da. The key and the output of the electronic switch are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the differential integrator, the output of which is connected to the first input of a differential DC amplifier; the second input of a differential DC amplifier is connected to the output of the first integrator; the signal input of the electronic key is connected to the output of a nonlinear element, and the control input of the electronic key is connected to the second control of the generator, in addition to the output of the differential amplifier a DC power source is connected to the inputs of the first integrator i and a non-linear element, as well as the inverting inputs of the first and second coupler, the non-inverting inputs of which are connected. to the sources of the reference voltage, respectively, stationary and negative polarity, and the outputs of the first and second comparators are connected; These are the first inputs of the first and second two-input circuits of the first inputs of iaranA. To the output of the first comparator, the input of a single-conductor is connected. torus a, whose output is connected to 01 second inputs of the first and second d-I circuits, control and signal signals of the second integrator, respectively, to the outputs; (. and the second pv; hhhodovyh circuits Hj output of the second integrator subwoofer the input of the third comparator, the second input of which is connected to the source of the reference voltage, and the output is connected to the display unit.

Description

Изобретение относитс к технике обнаружени и предназначено дл обнаружени метаплических предметов И частиц в потоке сырь . Известно устройство дл обнаруже НИН металла, содержащее генератор, измерительный блок в виде последовательно соединен} ьгх датчика, усили тел , детектора, схемы временной селекции и исполнрттельного блока lj Недостатком этого устройства вл етс низка помехозащищенность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс вихретоковый металлоискатель, состо щий из последовательно соединенных генератора, вихретокового преобразо вател и предусилител , а также синхронного детектора, первого инте ратора и блока индикации, при этом управл ющий вход синхронного детект ра соединен с первым управл ющим выходом генератора 2. Недостатками известного устройст ва вл ютс низка помехозаигищенность и быстродействие из-за большо посто нной времени цепи интегратора Цель изобретени - повьшзение достоверности контрол . Указанна цель достигаетс тем, Что в вихретоковый металлоискатель, состо Е ий из последовательно соединенных генератора, вихретокового преобразовател и предусил-ггел , а также синхронного детектора, первог интегратора и блока индикации, при этом управл ющий вход синхронного детектора соединен с первым управл щим выходом генератора, введены диф ференциатор, электронный ключ, дифференциальный интегратор, дифференциальный усилитель посто нного тока нелинейный элемент, первьй, второй и третий компараторы, одновибратор, перва и втора двухвходовые схемы И, а также второй интегратор, приче дифференциатор включен между выходо предусилител и входом синхронного детектора, выход синхронного детектора и выход электронного ключа соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим зхоцаьт дифференциального интегратора, выход которого соединен с первым ьхоJIOM дифференциального усилител посто нного тока, второй вход дифференциальыого усилител посто нног тока подключен к вьпсоду первого интегратора , сигнальнь й вход электрон 9 ного ключа соединен с выходом нелинейного элемента, а управл ющ 1Й вход электронного ключа подключен к второму управл ющему выходу генератора, кроме того, к выходу диг}}ференциального усилител посто нного тока подключены входы первого интегратора и нелинейного элемента, а также инвертирующие входы первого и второго компараторов, неинвертирующие входы которых подключены к источникам опорного напр жени соответственно положительной и отрицательной пол рности , а выходы первого и второго компараторов соединены с первьми входами соответственно первой и второй двухвходовг 1Х схем И, к выходу первого компаратора подключен вход одновибратора, выход которого соединен с вторыми входами первой и второй двьхвходовых схем И, управл ющий и сигнальный входы второго интегратора подютючены соответственно к вы содам первой и второй двухвходовых схем И, выход второго интегратора подключен к первому входу третьего компаратора, второй вход, которого соединен с источником опорного напр жени , а выход подключен к блоку индикации. а чертеже представлена блок-схема Бихретокового метал-1оискатет . Вихретоковый металлоискатель содержит генератор 1 ., вихретоковый нреобразователь 2, предусилитель 3, дифферен.у1атор 4. синхронный детектор 5, дифференциальньш интегратор 6 электронный ключ 7, дифференциальньй усилитель 8 посто нного тока, первый интегратор 9, нелинейный элемент 10, первьо компаратор 11, второй компаратор 12, одновибратор 13, первую двухвходовую схему И 14, вторую дву1:вхойов;ш схему К 15, второй интегратор 16, третий кo шapaтop .17 и блок 18 индикации. Устройство работает следзшпц1м образом . В отсутствие металлического объекта в зоне о6нару:ке1ш вихретохово-го п ре образ сватал..- 2, возб ждаемого пгременным напр жением - гармонически i или импульсным генератора 1, сигн;1Г1 на Вокоде сбалансированного вихретокового преобразовател отсутствуеч , Бихретоковый преобразол-атоль 2 может быть вьшгл пген,, например-., чатньп способом на апатг из днухстороннего фольгировг,;чБО1О диз;1е;:триThe invention relates to a detection technique and is intended to detect metaplastic objects and particles in a stream of raw materials. A device is known for detecting NIN metal containing a generator, a measuring unit in the form of a series connected sensor, force of a body, a detector, a time selection circuit, and a performance unit lj. The disadvantage of this device is low noise immunity. The closest to the invention to the technical essence is a eddy current detector consisting of a series-connected generator, eddy current transducer and preamplifier, as well as a synchronous detector, the first integrator and a display unit, with the control input of the synchronous detector connected to the first control generator 2 output. The disadvantages of the known device are low noise immunity and speed due to the high time constant of the integrator circuit. The purpose of the invention is to increase comrade control This goal is achieved by having an eddy current detector, a state consisting of a series-connected generator, a eddy current converter and a preamplifier, as well as a synchronous detector, a first integrator and a display unit, and the control input of the synchronous detector is connected to the first control output of the generator , introduced a differentiator, an electronic switch, a differential integrator, a DC differential amplifier, a nonlinear element, the first, second and third comparators, a one-shot, first and second And the two-input circuits And, as well as the second integrator, the differentiator connected between the output of the preamplifier and the input of the synchronous detector, the output of the synchronous detector and the output of the electronic switch are connected respectively to the non-inverting and inverting drivers of the differential integrator, the output of which is connected to the first DCJIOM of the differential DC amplifier, The second input of the differential DC amplifier is connected to the output of the first integrator, the signal input of the electronic 9 key is connected to the output the nonlinear element, and the control 1 input of the electronic key is connected to the second control output of the generator, in addition, the inputs of the first integrator and the nonlinear element, as well as the inverting inputs of the first and second comparators, non-inverting inputs which are connected to the sources of the reference voltage, respectively, of positive and negative polarity, and the outputs of the first and second comparators are connected to the first inputs of the first and second, respectively V1 input 1X circuits, the input of a single vibrator is connected to the output of the first comparator, the output of which is connected to the second inputs of the first and second two input circuits I, the control and signal inputs of the second integrator are connected to the outputs of the first and second two-input circuits respectively, the output of the second integrator is connected to the first input of the third comparator, the second input, which is connected to the source of the reference voltage, and the output is connected to the display unit. The drawing shows a block diagram of a bichrotore metal-1 search. The eddy current detector contains a generator 1., a eddy current converter 2, a preamplifier 3, a differential detector 4. a synchronous detector 5, a differential integrator 6 electronic switch 7, a differential amplifier 8 DC, the first integrator 9, a nonlinear element 10, the first comparator 11, the second comparator 12, one-shot 13, the first two-input circuit And 14, the second two: vkhoy; w circuit K 15, the second integrator 16, the third by the map. 17 and the display unit 18. The device works in the following way. In the absence of a metal object in the zone of the sixth: a whirlwind of an eddyhochelnogo re image, Swatal ..- 2, excited by an alternating voltage - harmonically i or a pulse generator 1, the signal; 1Г1 on the Vocode balanced eddy current converter is missing, the Bichrotococonvertor-atol 2 can to be a top-notch pg ,, for example-., chat method in apatg from one-sided foil,; chBO1O diz; 1e;: three

ка, причем генераторна катушка в виде спирали находитс на одной стороне платы, а две спиральные приемные катутки - на другой стороне платы , может быть установлен над лентой или под лентой транспортера, при этом контролируемый объект при движении должен последовательно проходить над поверхностью обеих приемных катушек. В этом случае сигнал от движущегос объекта продетектированный синхронным детектором 5 имеет форму одиночного синусоидального импульса.The coil, in which the generator coil in the form of a spiral is located on one side of the board, and the two spiral receiving rolls on the other side of the board, can be mounted above the belt or below the conveyor belt, while the object being monitored must be successively pass over the surface of both receiving coils. In this case, the signal from the moving object detected by the synchronous detector 5 has the form of a single sinusoidal pulse.

При наличии на выкоде вихретокового преобразовател 2 нескомпенсированного сигнала от посторонних металлических предметов и оборудовани , а также вследствие возможного временного или температурного дрейфа параметров, на выходе синхронного детектора 5 по вл етс напр жение посто нного тока, которое усиливаетс ди(3 1)еренциальным усилителем 8 посто нного тока и вызывает разбаланс первого интегратора 9, на выходе которого с зад.ержкой, определ емой посто нной времени, по вл етс напр жение компенсации, подаваемое на второй вход дифференциального усилител 8 посто нного тока,в результате напр жени на его выходе автоматически устанавливаетс равным нулю.If an eddy current transducer 2 is equipped with an uncompensated signal from extraneous metal objects and equipment, as well as a possible time or temperature drift of parameters, the output of the synchronous detector 5 is DC voltage, which is amplified by a di (3 1) effective amplifier 8 direct current and causes the imbalance of the first integrator 9, at the output of which with a backward delay determined by the time constant, a compensation voltage applied to the second differential input appears of the direct current amplifier 8, as a result, the voltage at its output is automatically set to zero.

Таким образом, при наличии на входе дифференщ1апьного усилител 8 посто нного тока посто нного либо медленно измен ющегос напр жени , сигнал на его выходе отсутствует, поскольку система автоподстройки успевает достаточно эффективно подавить эти помехи и блок 18 индикации от ложных срабатываний. В то же врем полезньй сигнал от перемещающегос в потоке контролируемой продукции металлического объекта, усиленньй предусилителем 3, и вызывающий по вление на выходе синхронного детектора 5 импульса напр жени в виде одиночной синусоиды, усиливаетс дифференциальньв.1 усилителем 8 посто нного тока и поступает на входы первого 11 и второго 12 компараторов. При этом ослаблени или компенсации полезного сигнала от объекта не происходит,.поскольку узел автоподстройки, выполненный на базе дифференщ ального интегратораThus, when a differential amplifier 8 of constant current of constant or slowly varying voltage is present at the input, there is no signal at its output, since the auto-tuning system manages to effectively suppress these interferences and the display unit 18 from false alarms. At the same time, the useful signal from the monitored metal object moving in the flow, amplified by the preamplifier 3, and causing a voltage pulse in the form of a single sinusoid at the output of the synchronous detector 5, is amplified by a differential 1 amplifier 8 DC and fed to the inputs of the first 11 and 12 second comparators. At the same time, there is no weakening or compensation of the useful signal from the object, since the auto-tuning knot, made on the basis of the

6, не успевает отследить изменени сигнала.6, does not have time to track changes in the signal.

Вли ние изменений посто нной составл ющей выходного напр жешт пргдусилител 3, вызванных изменени ми температуры, напр жени питани или временным дрейфом, на работ синхронного детектора 5 устран етс введением в схему дифференциатора выпапп гощего функции фильтра нижних частот.The effect of changes in the constant component of the output voltage of the amplifier 3, caused by changes in temperature, voltage or time drift, on the work of the synchronous detector 5 is eliminated by introducing into the differentiator circuit a low-pass filter function.

Сигнал с выхода Синхронного детектора 5, выполненного на базе последовательного электронного ключа, поступает на один из входов дифференциального интегратора 6, сигнал с выхода которого накопленный за W циклов измерени , определ емых частотой тактовых строб-импульсов на управл ющем входе синхронного детектора 5, поступает на вход дифференциального усилител 8 посто нного тока, при этом в результате синхронного накоплени за N циклов, отношение сигнал/шум увеличиваетс в N разThe output signal of the Synchronous Detector 5, made on the basis of a serial electronic key, is fed to one of the inputs of the differential integrator 6, the output of which is accumulated during W measurement cycles, determined by the frequency of the clock strobe pulses at the control input of the synchronous detector 5, arrives at the input of the differential amplifier 8 DC, while as a result of synchronous accumulation over N cycles, the signal-to-noise ratio increases N times

Благодар наличию цепи отрицательной обратной св зи, образованной нелинейным элементом 10 и электрон} ым ключом 7, уменьшаетс врем восстановлени после воздействи сильных сигналов, в том числе помех . Со1тротивлепие нелинейного элемента 10, выполненного, например, на параллельно и встречно включенных дно.дах, при отсутствии или при малых сигналах на выходе вепико. Цепь обратной св зи, периодически подключаема на второй вход дифференциального интегратора 6 с небольшой задержкой после каждого цикла накоплени сигнала, гграктически не вли ет на работу схеьш.Due to the presence of a negative feedback circuit formed by the non-linear element 10 and the electron key 7, the recovery time after exposure to strong signals, including noise, is reduced. Co-resistance of a non-linear element 10, made, for example, on parallel and counter-connected bottom lines, in the absence or at small signals at the output of the vepiko. The feedback circuit, periodically connected to the second input of the differential integrator 6 with a slight delay after each signal accumulation cycle, does not practically affect the operation of the circuit.

При по влении на выходе дифференциального интегратора 6 сигнала или помехи большой амплитуды, привод щих к насыщению активных элементов и увеличивающих врем восстановлени , сопротивление нелинейного элемента 10 уменьшаетс . При этом увеличиваетс глубина отрицательной обратной св зи, коэффициент усилени уменьшаетс , предотвраща перегрузку и уменьша врем восстановлени элементов схемы.When a signal or a large amplitude disturbance appears at the output of the differential integrator 6, which leads to saturation of the active elements and increases the recovery time, the resistance of the nonlinear element 10 decreases. This increases the depth of the negative feedback, the gain is reduced, preventing overload and reducing the recovery time of the circuit elements.

При подаче на входы первого 11 и второго 12 компараторов полезного сигнала в форме одиночного синусоидального импульса на их выходах форWhen applying to the inputs of the first 11 and second 12 comparators of the useful signal in the form of a single sinusoidal pulse at their outputs form

Claims

Vortex metal detector, consisting of a series-connected generator, eddy current transducer and preamplifier, as well as a synchronous detector, a first integrator and an indicating unit, while the control input of the synchronous detector is connected to the first control output of the generator, which is that, in order to increase the reliability of control, a differentiator, an electronic switch, a differential integrator, a differential direct current amplifier, a nonlinear element, the first, second and third to omparators, one-shot, the first and second two-input circuits And, as well as the second integrator, and the differentiator is connected between the output of the preamplifier and the input of the synchronous detector, the output of the synchronous de ·, tektova and the output of the electronic key are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the differential integrator, the output which is connected to the first input of the differential DC amplifier, the second input of the differential DC amplifier is connected to the output of the first integrator, signal input the electronic key is connected to the output of the non-linear element, and the control input of the electronic key is connected to the second control · output of the generator, in addition, the inputs of the first integrator and non-linear element, as well as the inverting inputs of the first and second comparators, are connected to the output of the differential DC amplifier whose non-inverting inputs are connected.! to the reference voltage sources, respectively, with positive n of negative polarity, and the outputs of the first and second comparators are connected to the first inputs of the first and second to two-input circuits I. The output of the first comparator is connected to the input of a single vibrator, the output of which is connected to the second inputs of the first and second circuit of the two-input circuits And, the control and signal inputs of the second integrator are connected respectively to the outputs of the first and second two-input circuits, the output of the second integrator is connected to the first input of the third computer a radiator whose second input is connected to | ω If $

M sl

SL

About the source of the reference voltage, and the output is connected to the display unit.

1 11