SU741216A1 - Металлоискатель - Google Patents

Description

Изобретение относится к измери- ’ тельной технике и может быть использовано для обнаружения металлических частиц в потоке технологического про-g дукта.

Известны устройства для обнаружения металлических включений, выполненные по схеме активно-индуктивного моста,· два смежных плеча которого jq образованы катушками индуктивности, соединенными встречно, а два других - активными сопротивлениями [11 .

Известен также металлоискатель, содержащий источник переменного напряжения, мост переменного тока и реактивный элемент, например, конденсатор, подключенный параллельно мосту, два плеча которого содержат настроенные в резонанс емкость и индуктивность [2].

Данный металлоискатель является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению. 25

Недостатком известных металлоискателей является низкая помехоустойчивость и чувствительность.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и чувствительности. 30

Указанная цель достигается тем, что в металлоискателе, содержащем источник переменного напряжения, мост переменного тока и реактивный элемент, например, конденсатор, подключенный параллельно мосту, мост переменного тока, образован двумя последовательными контурами из реактивных элементов, в двух смежных плечах которого включены катушки индуктивности с равными индуктивностями, а в двух противоположных - конденсаторы с равными емкостями, причем конденсатор, подключенный параллельно мосту, вместе с мостом образует параллельный колебательный контур, резонансная частота которого равна резонансным частотам последовательных колебательных контуров.

На фиг. 1_;изображена электрическая схема металлоискателя; на фиг, 2 круговая диаграмма напряжений.

Металлоискатель содержит мост переменного тока, в двух смежных плечах которого включены катушки 1 к 2 индуктивности с равными индуктивностями, а в двух противоположных - конденсаторы 3 и 4 с равными емкостями. Катушки 1 и 2 индуктивности с конден3 саторами 3 и 4 образуют два последовательных колебательных контура. Параллельно мосту подключен конденсатор 5, который вместе с мостом образует параллельный колебательный контур. Вместо конденсатора 5 можно использовать катушку индуктивности. В. одну диагональ моста включен источник переменного напряжения 6, а другая диагональ подключена к входу регистрирующего прибора 7, выполненного по схеме автогенератора с задержанной обратной связью.

Емкости конденсаторов 4 и 5 выбираются одинаковыми из условия равенства резонансных частотfи f , где — резонансная частота последовательного контура, образованного катушкой индуктивности 1 и конденсатором 3, af₂- резонансная частота последовательного контура, образованного катушкой 2 индуктивности и конденсатором 4. Емкость конденсатора 5 выбирается из условия {_{< =} -f₂= , где fg- резонансная частота.параллельного колебательного контура.

Металлоискатель работает следующим образом.

В исходном состоянии мост переменного тока находится в сбалансированном состоянии. При равенстве резонансных частот частоте переменного напряжения источника 6 и высокой добротности Q, последовательных резонансных контуров, напряжение на катушках 1 и 2 индуктивности в Q раз больше напряжения источника.

В связи с тем,что контуры настроены в резонанс с частотой источника переменного напряжения, при прохождении металлической частицы происходит изменение полного сопротивления катушек 1 и 2 индуктивности, а также добротности. Изменения параметров катушек 1 и 2 индуктивности преобразуются в выходной сигнал в виде двух составляющих за счет изменения характеристик параллельного и последовательных резонансных контуров. Внесенные металлической частицей потери ухудшают добротность параллельного резонансного контура. В результате уменьшается.; глубина положительной обратной связи автогенератора 7 и амплитуда его колебаний. После прохода металлической частицы из-за инерционности задержанной обратной связи возникает выброс огибающей . напряжения автогенераторе) 7. При пробтранственном разделении катушек 1,и 2 индуктивности влияние металлических частиц сказывается на каждую из катушек 1 и 2 индуктивности в разное время. Это поочередное изменение параметров: катушек индуктивности вызывает разбаланс моста, вследствие чего изменяется амплитуда выходного напряжения автогенератора. Увеличение тока в катушках 1 и 2 индуктивности за счет последовательного резонанса приводит к увеличению отношения напряженности поля катушек индуктивности к полю помехи, а следовательно, к повышению помехоустойчивости.

Благодаря резонансу в последовательных контурах падение напряжения U; на катушках 1 и 2 индуктивности в Q раз превышает напряжениеисточника переменного напряжения. При прохождении металлической частицы ухудшается добротность одного из контуров и меняется индуктивность его катушки 1 или 2. В результате расстройки одного из контуров в диагонали моста появляется напряжениеU_c . При этом напряжение в основном определяется величиной фазового сдвига между падениями напряжения U; иU · на катушках индуктивности 1 и 2.

При крутой фазовой характеристике резонансных контуров даже незначительное изменение параметров катушек 1,и 2 индуктивности при прохождении металлической частицы приводит к появлению напряжения U_c значительно большего, чем в устройствах без применения явления резонанса.

Результаты экспериментальных исследований показали, что чувствительность металлоискателя при диаметре катушек индуктивности около 0,5.м достигает 0,8 - 1,5 г.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  обнаружени  метгшлическик частиц в потоке технологического про дукта. Известны устройства дл  обнаружени  металлических включений, выполненные по схеме активно-индуктивного моста,, два смежных плеча которого образованы катушками индуктивности, соединенными встречно, а два других - активными сопротивлени ми 1. Известен также металлоискатель, содержащий источник переменного напр жени , мост переменного тока и реактивный элемент, например, конденсатор , подключенный параллельно мосту, два плеча которого содержат настроенные в резонанс емкость и индуктивность (2 . Данный металлоискатель  вл етс  наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому изобретению, Недостатком известных металлоискателей  вл етс  низка  помехоустойчивость и чувствительность. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости и чувствительности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в металлоискателе, содержащем источник переменного напр жени , мост переменного тока и реактивный элемент , например, конденсатор, подключенный параллельно мосту, мост переменного тока, образовав двум  последовательными контурами из реактивных элементов, в двух смежных плечах которого включены катушки индуктивности с равными индуктивност ми, а в двух противоположных - конденсаторы с равными емкост ми, причем конденсатор , подключенный параллельно мосту , вместе с мостом образует параллельный колебательный контур, резонансна  частота которого равна резонансным частотам последовательных колебательных контуров. На фиг. 1;изображена электрическа  схема металлоискател ; на фиг, 2 кругова  диаграмма напр женийt Металлоискатель содержит мост переменного тока, в двух смежных плечах которого вк.пючены катушки 1 к 2 индуктивности с равными индуктивност ми, а в двух противоположных - конденсаторы 3 и 4 с равными емкост ми. Катушки 1 и 2 индуктивности с конденсаторами 3 и 4 образуют два последовательных кол.ебательных контура. Параллельно мосту подключен конденсатор 5, который вместе с мостом образует параллельный колебательный контур . Вместо конденсатора 5 можно использовать катушку индуктивности. В одну диагональ моста включен источник переменного напр жени  6, а друга  диагональ подключена к входу регистрирующего прибора 7, выполненного по схеме автогенератора с задержйнной Обратной св зью. Емкости конденсаторов 4 и 5 выбираютс  одинаковыми из услови  равенства резонансных частотf M f , где f.- резонансна  частота последовательного контура, образованного катушкой индуктивности 1 и конденсатором 3, а 2 резонансна  частота последовательного контура, образованного катушкой 2 индуктивности и конденсатором 4. Емкость конденсатора 5 выбираетс  из услови  |, -f2 ig, / где fg- резонансна  частота, параллел ного колебательного контура. Металлоискатель работает следующи образом. В исходном состо нии мост перемен ного тока находитс  в сбалансированном состо нии. При равенстве резонан сных частот {-(/tj/fa частоте перемен ного напр жени  источника 6 и высоко добротности а последовательных резонансных контуров, напр жение на катушках 1 и 2 индуктивности в Q раз больше напр жени  источника. В св зи с тем,что контуры настрое ны в резонанс с частотой источника переменного напр жени , при прохождении металлической частицы происход изменение полного сопротивлени  катушек 1 и 2 индуктивности, а также добротности. Изменени  параметров катушек 1 и 2 индуктивности преобра зуютс  в выходной сигнал в виде дву составл ющих за счет изменени  хара теристик параллельного и последовательных резонансных контуров. Внесе ные металлической частицей потери ухудшают добротность параллельного резонансного контура. В результате уменьшаетс ,: глубина положительной обратной св зи автогенератора 7 и амплитуда его колебаний. После прохода металлической частицы из-за инерционности задержанной обратной св зи возникает выброс огибающей . напр жени  автогенератора 7. При проЬтранственном разделении катушек 1.И 2 индуктивности вли ние металлических частиц сказываетс  на каждую из катушек 1 и 2 индуктивнос в разное врем . Это поочередное изменение параметров: катушек индуктивности вызывает разбаланс моста, вследствие чего измен етс  амплитуд выходного напр жени  автогенератора Увеличение тока в катушках 1 и 2 индуктивности за счет последовательного резонанса приводит к увеличению отношени  напр женности пол  катушек индуктивности к полю помехи, а сдеовательно , к повышению помехоустойивости . Благодар  резонансу в последовательных контурах падение напр жени и;на катушках 1 и 2 индуктивности в Q раз превышает напр женней источника переменного напр жени . При прохождении металлической частицы ухудшаетс  добротность одного из контуров и мен етс  индуктивность его катушки 1 или 2. В результате расстройки одного из контуров в диагонали моста по вл етс  напр жение U( . При этом напр жение в основном определ етс  величиной фазового сдвига между падени ми напр жени  U; и U-j на катушках индуктивности 1 и
2. 2. При крутой фазовой характеристике резонансных контуров даже незначительное изменение параметров катушек 1,и 2 индуктивности при прохождении металлической частицы приводит к по влению напр жени  U значительно большего, чем в устройствах без применени   влени  резонанса. Результаты экспериментальных исследований показали, что чувстви:Тельность металлоискател  при диаметре катушек индуктивности около 0,5..м достигает 0,8 - 1,5 г. Формула изобретени  Металлоискатель, содержащий источник переменного напр жени , мост переменного тока и реактивный элемент, например, конденсатор, подключенный параллельно мосту, отличающийс  тем, что,с целью повышени  помехоустойчивости и чувствительности , мост переменного тока образован двум  последовательными контурами из реактивных элементов, в двух смежных плечах которого включены катушки индуктивности с равными индуктивност ми , а в двух противоположных - KtjHденсаторы с (равными емкост ми, причем конденсатор, подключенный параллельно мосту, вместе с мостом образует параллельный колебательный контур , резонансна  частота которого равна резонансным частотам последовательных колебательных контуров. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Крйцкий К. А. и Минстер М. Н. Защита дробилок от попадани  металлических предметов. М., Госгортехиздат , 1963, с. 28-32. 2,Авторское свидетельство СССР № 74318, кл. G 01 V.3/10, 1947 ( прототип).