UA147333U - ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION - Google Patents
ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION Download PDFInfo
- Publication number
- UA147333U UA147333U UAU202008222U UAU202008222U UA147333U UA 147333 U UA147333 U UA 147333U UA U202008222 U UAU202008222 U UA U202008222U UA U202008222 U UAU202008222 U UA U202008222U UA 147333 U UA147333 U UA 147333U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sample
- metal
- nya
- identification
- shk
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 60
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 60
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 2
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 claims 2
- WJMFXQBNYLYADA-UHFFFAOYSA-N 1-(3,4-dihydroxyphenyl)-6,7-dihydroxy-1,2-dihydronaphthalene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2C=C(C(O)=O)C(C(=O)O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1 WJMFXQBNYLYADA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 241000604301 Ninia Species 0.000 claims 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 208000027697 autoimmune lymphoproliferative syndrome due to CTLA4 haploinsuffiency Diseases 0.000 claims 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims 1
- 102220059787 rs786202835 Human genes 0.000 claims 1
- OJLGASCOGOIOJR-UHFFFAOYSA-N soyasaponin gammag Natural products CC1=C(O)C(=O)CC(OC2CC(C)(C)CC3C4=CCC5C6(C)CCC(OC7OC(C(O)C(O)C7OC8OC(CO)C(O)C(O)C8O)C(=O)O)C(C)(CO)C6CCC5(C)C4(C)CCC23C)O1 OJLGASCOGOIOJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 5
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000724822 Teia Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Електромагнітний спосіб ідентифікації металів полягає в збудженні на поверхні досліджуваного зразка металу струмів Фуко, створюваних змінним електромагнітним полем передавальної антени, та аналізі електромагнітного сигналу-відгуку, відбитого від досліджуваного зразка. Ідентифікацію проводять шляхом аналізу форми сигналів-відгуків та визначення їхніх часових та спектральних характеристик, отриманих при обертанні досліджуваного зразка навколо приймальної антени, щонайменше з двома сталими швидкостями.The electromagnetic method of metal identification consists in excitation of Foucault currents generated by the alternating electromagnetic field of the transmitting antenna on the surface of the investigated metal sample and analysis of the electromagnetic response signal reflected from the test sample. The identification is performed by analyzing the shape of the response signals and determining their time and spectral characteristics obtained by rotating the test sample around the receiving antenna at least two constant speeds.
Description
Корисна модель належить до фізичних методів аналізу складу металів та сплавів, зокрема безконтактного методу ідентифікації металів із застосуванням струмів Фуко, утворюваних електромагнітними хвилями.The useful model belongs to the physical methods of analyzing the composition of metals and alloys, in particular the non-contact method of metal identification using Foucault currents generated by electromagnetic waves.
На сьогоднішній день для ідентифікації металів використовують хімічні, оптико-емісійні та рентгено-флуоресцентні способи аналізу.Today, chemical, optical emission, and X-ray fluorescence methods of analysis are used to identify metals.
Хімічний спосіб аналізу базується на почерговій взаємодії зразка металу з різними хімічними реактивами. Зміна кольору реагенту або зміна маси осаду внаслідок хімічної взаємодії є інформативним параметром про наявні сполуки у зразку металу. Але даний спосіб не дозволяє визначити склад металу без лабораторних досліджень.The chemical method of analysis is based on the alternating interaction of a metal sample with various chemical reagents. A change in the color of the reagent or a change in the mass of the precipitate due to chemical interaction is an informative parameter about the compounds present in the metal sample. But this method does not allow to determine the composition of the metal without laboratory tests.
Оптико-емісійний спосіб аналізу використовується для дослідження конструкцій, деталей, заготовок і т.д. Він побудований на розігріванні металу електричним полем, що виникає при створенні іскри чи дуги, потужним лазером або газовим полум'ям. Метал, що досліджується, частково випаровується, проходить через повітряне чи аргонове середовище і реєструється спектрометром. Склад металу визначають за спектром випромінювання кожної складової матеріалу, що досліджується. Оптико-емісійні прилади визначають навіть незначні домішки в металах, наприклад кількість фосфору, вуглецю чи сірки в чорних металах. Висока точність визначення домішок дозволяє використовувати їх для сертифікаційного аналізу. Прилад поставляється уже з зашитими в нього аналітичними програмами, що значно ускладнює аналіз сплаву з невідомим хоча б орієнтовно складом.The optical emission method of analysis is used for the study of structures, parts, blanks, etc. It is built on the heating of metal by an electric field that occurs when a spark or arc is created, by a powerful laser or a gas flame. The metal under investigation is partially vaporized, passes through an air or argon medium and is recorded by a spectrometer. The composition of the metal is determined by the radiation spectrum of each component of the material under investigation. Optical emission devices determine even minor impurities in metals, such as the amount of phosphorus, carbon or sulfur in ferrous metals. The high accuracy of the determination of impurities allows you to use them for certification analysis. The device comes already with analytical programs sewn into it, which greatly complicates the analysis of an alloy with an unknown composition, at least approximately.
Рентгено-флуоресцентний спосіб дозволяє проводити контроль складу без пошкодження об'єкта дослідження, але потребує попередньої обробки поверхні. Цей тип приладів може проводити аналіз до декількох десятків елементів в сплавах. Розмір проби може бути достатньо малим, наприклад стружка. До недоліків ренттено-флуоресцентних приладів можна віднести те, що вони не реєструють елементи з порядковим номером в таблиці Менделєєва менше 11, що не дозволяє аналізувати матеріали, що містять вуглець, а це стосується чавуну та сталі. Крім того, вони менш точні, а поверхня об'єкта, що аналізується, обов'язково повинна бути очищена від фарби та ржі. Тобто і такий метод потребує наявності зразка металу і не дозволяє визначити його склад дистанційно, без лабораторних досліджень.The X-ray fluorescence method allows to control the composition without damaging the research object, but requires preliminary surface treatment. This type of device can analyze up to several dozen elements in alloys. The size of the sample can be small enough, for example, a chip. The disadvantages of X-ray fluorescent devices include the fact that they do not register elements with an ordinal number in Mendeleev's table less than 11, which does not allow the analysis of materials containing carbon, and this applies to cast iron and steel. In addition, they are less accurate, and the surface of the object being analyzed must be cleaned of paint and rust. That is, such a method also requires the presence of a metal sample and does not allow determining its composition remotely, without laboratory tests.
Тому, задача виявлення та аналізу складу металевих предметів без їх ушкодження, в томуTherefore, the task of identifying and analyzing the composition of metal objects without damaging them is that
Зо числі і прихованих в іншому діеєлектричному середовищі, є актуальною.Of the number and hidden in another dielectric medium, is relevant.
Одним із способів вирішення цієї задачі є запропонований електромагнітний спосіб виявлення та ідентифікації складу металу. В його основі лежить явище збудження на поверхні досліджуваного металу вихрових струмів (струмів Фуко), які наводяться електромагнітним полем випромінювальної котушки передавальної антени вихрострумового перетворювача, який є, наприклад, складовою частиною радіолокатора. Ці струми створюють вторинне електромагнітне поле, яке реєструється приймальною антеною, обробляється електронним блоком і передається на індикаторний пристрій. Корисна інформація про досліджуваний об'єкт міститься в амплітуді, фазі та частоті сигналу-відгуку, прийнятого антеною.One of the ways to solve this problem is the proposed electromagnetic method of detecting and identifying the composition of the metal. It is based on the phenomenon of excitation of eddy currents (Foucault currents) on the surface of the metal under study, which are induced by the electromagnetic field of the radiating coil of the transmitting antenna of the eddy current converter, which is, for example, a component of the radar. These currents create a secondary electromagnetic field, which is registered by the receiving antenna, processed by the electronic unit and transmitted to the indicator device. Useful information about the investigated object is contained in the amplitude, phase and frequency of the echo signal received by the antenna.
Відомий спосіб дихотомічного розрізнення металу на чорний-кольоровий за допомогою спектрального аналізу, що виникає в антені металошукача (|див. Абрамович А.О,.,There is a well-known method of dichotomous separation of metal into black and colored by means of spectral analysis, which occurs in the antenna of a metal detector (see Abramovych A.O.,
Мрачкковський О.Д., Фурманчук В.Ю. Дихотомічне розрізнення металу на чорний-кольоровий за допомогою спектрального аналізу. Вісник ЖДТУ. Серія "Технічні науки", Ме1 (79), 2017. ПОЇ: порз//дої.ого/10.26642Лп-2017-1(79)-48-51). Задача дихотомічного розрізнення вирішується за допомогою вимірювань ширини та площі під обвідною амплітудного спектра прийнятого сигналу. Згідно з відомим способом обробка сигналу здійснюється спеціально розробленою програмою, яка порівнює спектри зразків з чорного та кольорового металів з базовими.Mrachkkovsky O.D., Furmanchuk V.Yu. Dichotomous differentiation of metal into black and colored by means of spectral analysis. Bulletin of ZHTU. Series "Technical Sciences", Me1 (79), 2017. POI: porz//doi.ogo/10.26642Лп-2017-1(79)-48-51). The problem of dichotomous discrimination is solved by measuring the width and area under the contour of the amplitude spectrum of the received signal. According to the known method, signal processing is carried out by a specially developed program that compares the spectra of ferrous and non-ferrous metal samples with the base ones.
Найбільш близьким аналогом є метод спектрального аналізу для розрізнення металів по сигналах від вихрострумового перетворювача радіолокатора (Арріїсайоп ої зресіга! апапїувів ТОг дівїтіпдиівпіпуд теїа!5 Бу зідпа!5 їот едау ситепі сопмепегз5 / А. О. Абгатомусиі, МУ. О. Родаирпу //The closest analogue is the method of spectral analysis for distinguishing metals by signals from the eddy current converter of the radar (Arriisayop oi zresiga! apapiuvov TOg divitipdiivpipud teia!5 Bu zidpa!5 iot edau sitepi sopmepegz5 / A. O. Abgatomusii, MU. O. Rodairpu //
Те Еавзі Епореап доштаї! ої Адмапсей Тесппоіоду, КнаїКім.- 2017. МоІ. 89 (Мо. 5). Р. 51-57 (Зсоривх). БОЇ: пирз//дої.ога/10.15587/1729-4061.2017.110177Ї. Запропонований спосіб обробки сигналу дозволяє визначати тип металу в підгрупах чорних та кольорових металів.That Eavzy Eporeap baby! oi Admapsey Tesppoiodu, KnaiKim. - 2017. MoI. 89 (Mo. 5). R. 51-57 (Zsorivkh). FIGHTS: pyrz//doi.oga/10.15587/1729-4061.2017.110177Y. The proposed method of signal processing allows to determine the type of metal in subgroups of ferrous and non-ferrous metals.
Характеристики прийнятого електромагнітного відгуку визначаються електричною провідністю та магнітною проникністю металевого зразка. Згідно з відомим способом інформативною ознакою є спектральна щільність сигналу. Для порівняння металів між собою аналізують смугу та площу під обвідними спектра сигналу.The characteristics of the received electromagnetic response are determined by the electrical conductivity and magnetic permeability of the metal sample. According to the known method, the spectral density of the signal is an informative feature. To compare metals with each other, the band and the area under the contours of the signal spectrum are analyzed.
Недоліком найближчого аналогу є обмежений діапазон розпізнаваних металів та їх сплавів через недостатню кількість інформативних параметрів, які можна отримати виключно в динаміці.The disadvantage of the closest analogue is the limited range of recognized metals and their alloys due to the insufficient number of informative parameters that can be obtained exclusively in dynamics.
В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб безконтактної ідентифікації типу металів зі збільшеним діапазоном розпізнавання в підгрупах чорних та кольорових металів із застосуванням струмів Фуко, утворюваних електромагнітними хвилями.The useful model is based on the task of creating a method of non-contact identification of the type of metals with an increased range of recognition in subgroups of ferrous and non-ferrous metals using Foucault currents generated by electromagnetic waves.
Поставлена задача вирішується тим, що в електромагнітному способі ідентифікації металів, який полягає в збудженні на поверхні досліджуваного зразка металу струмів Фуко, створюваних змінним електромагнітним полем передавальної антени, та аналізі електромагнітного сигналу- відгуку, відбитого від досліджуваного зразка, згідно з корисною моделлю, ідентифікацію проводять шляхом аналізу форми сигналів-відгуків та визначення їхніх часових та спектральних характеристик, отриманих при обертанні досліджуваного зразка навколо приймальної антени, щонайменше з двома сталими швидкостями.The problem is solved by the fact that in the electromagnetic method of identification of metals, which consists in the excitation on the surface of the investigated metal sample of Foucault currents, created by the variable electromagnetic field of the transmitting antenna, and the analysis of the electromagnetic response signal reflected from the investigated sample, according to a useful model, identification is carried out by analyzing the shape of the feedback signals and determining their time and spectral characteristics, obtained when the test sample rotates around the receiving antenna, at least with two constant speeds.
Ідентифікація типу металу або сплаву відбувається за результатами аналізу форми динамічного сигналу-відгуку, який виникає внаслідок утворення електромагнітними хвилями струмів Фуко в досліджуваному зразку при його обертанні навколо приймальної антени та визначених часових та спектральних параметрів.The identification of the type of metal or alloy is based on the results of the analysis of the form of the dynamic echo signal, which occurs as a result of the formation of Foucault currents by electromagnetic waves in the examined sample during its rotation around the receiving antenna and the determined temporal and spectral parameters.
Технічний результат полягає в можливості ідентифікувати будь-які метали або сплави оперативно і з достатньо високою точністю.The technical result is the ability to identify any metals or alloys promptly and with sufficiently high accuracy.
Спосіб, що заявляється, може бути реалізований за допомогою пристрою, що складається з механічної та електронної частин.The claimed method can be implemented using a device consisting of mechanical and electronic parts.
Механічна частина (фіг. 1) потрібна для здійснення динамічного знімання сигналів від досліджуваних зразків металів електронною частиною. Механічна частина складається зі штанги (1) із кріпленням для досліджуваних зразків металів, кріпленням (2) для антенного блока електронної частини, електродвигуна (3), датчика вимірювання швидкості (4) та блока контролю обертів електродвигуна (5).The mechanical part (Fig. 1) is needed for the dynamic recording of signals from the studied metal samples by the electronic part. The mechanical part consists of a rod (1) with a mount for metal samples to be tested, a mount (2) for the antenna unit of the electronic part, an electric motor (3), a speed measurement sensor (4) and an electric motor rotation control unit (5).
Електронна частина пристрою (фіг.2) складається з генератора сигналів (6), передавальної антени (7), приймальної антени (8), малошумного підсилювача (9), фазового детектора (10), смугового фільтра (11), аналого-дифрового пристрою (12) та блока обробки оцифрованих сигналів на базі комп'ютера (13) (може бути замінений мікроконтролером, ЕРЕА-програмованою логічною інтегральною схемою або сигнальним процесором).The electronic part of the device (Fig. 2) consists of a signal generator (6), a transmitting antenna (7), a receiving antenna (8), a low-noise amplifier (9), a phase detector (10), a bandpass filter (11), an analog-differential device (12) and a computer-based digitized signal processing unit (13) (can be replaced by a microcontroller, an EREA-programmed logic integrated circuit or a signal processor).
Пропонований спосіб функціонує наступним чином. Генератор сигналів генерує імпульсний сигнал із 50 96 заповненням (меандр) кГц діапазону, який після підсилювача подається на передавальну антену (паралельний коливальний С контур). Приймальна антена також є паралельним коливальним контуром з частотою резонансу, як у генератора сигналів. Блок антен налаштовується так, що при відсутності металів біля поверхонь антен, у приймальній антені наводка сигналу від передавальної є мінімальною.The proposed method works as follows. The signal generator generates a pulse signal with a 50 96 filling (meander) kHz range, which after the amplifier is fed to the transmitting antenna (parallel oscillating C circuit). The receiving antenna is also a parallel oscillating circuit with a resonant frequency, as in a signal generator. The antenna block is configured so that in the absence of metals near the antenna surfaces, the signal guidance from the transmitting antenna is minimal in the receiving antenna.
Досліджуваний зразок закріплюють на штанзі (1). Вмикають електродвигун (3). За допомогою блока керування обертами електродвигуна (5) задають швидкість обертання штанги (1). Зразок починає обертатися над приймальною антеною. Швидкість обертання зразка над приймальною антеною контролюють датчиком вимірювання швидкості (4). Для більш точної ідентифікації металів досліджувані зразки обертають над приймальною антеною при сталій швидкості без прискорення. Для зняття набору сигналів від кожного із зразків металу потрібно це робити при градації різних швидкостей обертання зразка над антеною (8), що здійснюється за допомогою блока керування обертами електродвигуна (5) механічної частини. Швидкість пронесення зразка над антенним блоком вимірюється за допомогою безконтактного датчика (4), сигнал із якого надходить на блок обробки (8) електронної частини.The test sample is fixed on the rod (1). Turn on the electric motor (3). The rotation speed of the rod (1) is set using the motor speed control unit (5). The sample begins to rotate over the receiving antenna. The speed of rotation of the sample above the receiving antenna is controlled by the speed sensor (4). For more accurate identification of metals, the test samples are rotated over the receiving antenna at a constant speed without acceleration. To remove a set of signals from each of the metal samples, it is necessary to do this while gradating different speeds of rotation of the sample above the antenna (8), which is carried out using the motor rotation control unit (5) of the mechanical part. The speed of the sample passing over the antenna unit is measured using a non-contact sensor (4), the signal from which is sent to the processing unit (8) of the electronic part.
Пронесення металу над поверхнями антен змінює їх взаємозв'язок, у приймальній антені змінюється фаза та амплітуда сигналу. Швидкість зміни цієї амплітуди при різних градаціях швидкостей пронесення зразка над антеною (при різній кількості обертів вала електродвигуна механічної частини) різна і це дає більший набір своєрідних інформаційних ознак у формі сигналу-відгуку. З виходу приймальної антени сигнал подається на малошумний підсилювач, а потім на фазовий детектор. Фазовий детектор виділяє напругу, пропорційну зміні фази між сигналом генератора та приймальної антени. Через смуговий фільтр, центральна частота смуги пропускання якого рівна швидкості проходження зразка над площиною антенного блока, сигнал надходить на вхід аналого-дифрового перетворювача. Оцифрований сигнал подають на блок обробки, аналізують його форму, визначають часові та спектральні характеристики і на основі отриманих результатів ідентифікують тип металу досліджуваного зразка. Форми сигналів на вході АЦП від мідного та стального зразків показані на фіг.3.The transfer of metal over the surfaces of the antennas changes their relationship, the phase and amplitude of the signal changes in the receiving antenna. The rate of change of this amplitude at different gradations of sample transfer speed over the antenna (at different number of revolutions of the shaft of the electric motor of the mechanical part) is different and this gives a larger set of peculiar information features in the form of a feedback signal. From the output of the receiving antenna, the signal is fed to a low-noise amplifier, and then to a phase detector. The phase detector emits a voltage proportional to the phase change between the generator signal and the receiving antenna. Through a band-pass filter, the central frequency of the passband of which is equal to the speed of passage of the sample over the plane of the antenna unit, the signal enters the input of the analog-to-digital converter. The digitized signal is fed to the processing unit, its shape is analyzed, time and spectral characteristics are determined, and the metal type of the sample is identified based on the results obtained. The waveforms at the ADC input from copper and steel samples are shown in Fig.3.
Для порівняння металів між собою аналізують площу спектра під обвідною 5, нижню їп та верхню їм межі смуги пропускання (фіг.4) (Інформативні ознаки (5, п, їм) у спектрі сигналу від стального та мідного зразків, що розміщені поруч) (див. Абрамович А.О., Мрачкковський О.Д., бо Фурманчук В.Ю. Дихотомічне розрізнення металу на чорний-кольоровий за допомогою спектрального аналізу. Вісник ЖДТУ. Серія "Технічні науки", Ме1ї (79), 2017. БО: перз//дої.ого/10.26642/Лп-2017-1(79)-48-511. Але часто цих спектральних характеристик буває недостатньо для точної ідентифікації металів в підгрупах чорних та кольорових металів.To compare metals with each other, the area of the spectrum under contour 5, the lower and upper limits of the transmission band (Fig. 4) are analyzed (Informative features (5, p, and) in the spectrum of the signal from steel and copper samples placed next to each other) (see A.O. Abramovych, O.D. Mrachkovskii, and V.Yu. Furmanchuk, Dichotomous differentiation of metal into black and colored by means of spectral analysis. Bulletin of ZHTU. Series "Technical Sciences", Me1i (79), 2017. BO: perz //дой.ого/10.26642/Лп-2017-1(79)-48-511. But often these spectral characteristics are not enough for accurate identification of metals in subgroups of ferrous and non-ferrous metals.
Важливим інформативним параметром для визначення типу металу є коефіцієнт кривизниAn important informative parameter for determining the type of metal is the curvature coefficient
Кг обвідної спектра, який можна отримати в динаміці і який характеризує співвідношення ширели спертра в орнові Яилирйньспенва, за рівнем -25 95 від вершини, визначається як:Kg of the contour of the spectrum, which can be obtained in dynamics and which characterizes the ratio of the spread of the spertra in the Yailirynspenva area, at the level of -25 95 from the top, is defined as:
Куй 5 А ОЙ 255 і сь ві де - ширина спектра в основі, - ширина спектра за рівнем -25 95 від вершини.Kui 5 A OY 255 and si vi de - the width of the spectrum at the base, - the width of the spectrum at the level -25 95 from the top.
Для збільшення діапазону розпізнавання металів, досліджувані зразки обертають над антенним блоком, щонайменше з двома різними швидкостями. Спектри мідного зразка (мідь електротехнічна) та монет зі сплаву міді (крейцер 19ст та денга сибірська 18ст) при двох різних швидкостях пронесення зразка над антенним блоком зображені на фіг. 6 (Спектри від мідного зразка (мідь електротехнічна) та монет зі сплаву міді (крейцер 19ст та денга сибірська 18ст) при двох різних швидкостях пронесення зразка над антенним блоком).To increase the range of metal detection, the test samples are rotated over the antenna unit, at least with two different speeds. The spectra of a copper sample (electrotechnical copper) and copper alloy coins (19th century Kreuzer and 18th century Siberian denga) at two different sample transfer speeds over the antenna block are shown in Fig. 6 (Spectra from a copper sample (electrotechnical copper) and copper alloy coins (19th century Kreutzer and 18th century Siberian denga) at two different speeds of moving the sample over the antenna block).
В часовій області сигнал замінюється на відповідний графічно-цифровий образ, в якому інформативною ознакою є кількість екстремумів та їх взаємне співвідношення див. АбрамовичIn the time domain, the signal is replaced by a corresponding graphic-digital image, in which the informative feature is the number of extremes and their mutual relationship, see Abramovich
А. О. Метод графічних образів в радіотехнічній системі ближньої локації / А. О. Абрамович, І. С.A. O. The method of graphic images in the radio engineering system of near location / A. O. Abramovych, I. S.
Каширський, В. О. Піддубний // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції "Радіотехнічні поля, сигнали та системи". - Київ. - 2018. - С. 173-175). Метод графічних образів уможливлює дистанційно проводити аналіз складу металевого предмету та визначити конкретний метал в підгрупах чорних і кольорових металів, з якого складається досліджуваний об'єкт. Але для більш точної ідентифікації, особливо у випадках складних металевих сплавів, визначають ще один інформативний динамічний параметр сигналу-відгуку, а саме коефіцієнт Е5 симехричбог фемування сигналу, який визначається як: ня й та відображає втрати симетричності в перших двох екстремумах (один позитивний та один негативний) за амплітудним розмахом сигналу, що проявляються для різних металів та сплавів на різних швидкостях обертання зразка по різному (фіг. 5 - оцифровані нормовані за амплітудою сигнали від мідного, стального зразків та монет з мідного сплаву при двох різних швидкостяхKashirskyi, V.O. Piddubny // Proceedings of the International Scientific and Technical Conference "Radio Fields, Signals and Systems". - Kyiv. - 2018. - P. 173-175). The method of graphic images makes it possible to remotely analyze the composition of a metal object and determine the specific metal in subgroups of ferrous and non-ferrous metals, which the object under study consists of. But for a more accurate identification, especially in the case of complex metal alloys, one more informative dynamic parameter of the signal-echo is determined, namely the coefficient E5 of the symmetrization of the signal, which is defined as: negative) according to the amplitude of the signal, manifested for different metals and alloys at different speeds of rotation of the sample at different speeds (Fig. 5 - digitized amplitude-normalized signals from copper, steel samples and copper alloy coins at two different speeds
Зо пронесення зразка над антенним блоком)From carrying the sample over the antenna unit)
Тобто, обертання зразка на різних швидкостях дозволяє розширити функціональні можливості пристрою, що реалізовує даний спосіб, завдяки суттєвому збільшенню інформаційного виграшу, який визначається як М ; де М . кількість різних швидкостей обертання.That is, the rotation of the sample at different speeds allows you to expand the functionality of the device that implements this method, thanks to a significant increase in the information gain, which is defined as M; where M. number of different rotation speeds.
Отже, використовуючи різні швидкості обертання, ми суттєво збільшуємо точність інформації про конкретний тип металу. Лише на одній швидкості ми можемо отримати 7 інформативних коефіцієнтів, що дає 7 інформативних ознак щодо досліджуваного зразку, а якщо швидкостей буде 10, то отримаємо вже 70 інформативних ознак.Therefore, by using different rotation speeds, we significantly increase the accuracy of information about a specific type of metal. At only one speed, we can get 7 informative coefficients, which gives 7 informative features about the studied sample, and if there are 10 speeds, then we will get 70 informative features.
Всі визначені часові і спектральні характеристики, отримані при аналізі форми сигналу, дозволяють представляти конкретний тип металу або сплаву як узагальнений образ, який записується у пам'ять блока обробки і в подальшому використовується для порівняння і ідентифікації досліджуваних металевих зразків.All the determined time and spectral characteristics obtained during the analysis of the waveform make it possible to represent a specific type of metal or alloy as a generalized image, which is recorded in the memory of the processing unit and is subsequently used for comparison and identification of the studied metal samples.
Всі зразки металів, що використовувались у проведених автором дослідженнях, були співрозмірні з діаметром приймальної антени.All metal samples used in the author's research were commensurate with the diameter of the receiving antenna.
Спосіб, що заявляється, дозволяє дистанційно та оперативно визначати тип металу або сплаву завдяки використанню сучасних цифрових технологій.The claimed method allows to remotely and quickly determine the type of metal or alloy thanks to the use of modern digital technologies.
Електромагнітний спосіб ідентифікації металів може бути використаний і в випадку, коли два об'єкти знаходяться у безпосередній близькості один від одного, наприклад, у випадку виробу з кількох різних металів, або в медицині, коли необхідно ідентифікувати тип стороннього металевого предмету в тілі людини.The electromagnetic method of metal identification can also be used in the case when two objects are in close proximity to each other, for example, in the case of a product made of several different metals, or in medicine, when it is necessary to identify the type of foreign metal object in the human body.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202008222U UA147333U (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU202008222U UA147333U (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA147333U true UA147333U (en) | 2021-04-28 |
Family
ID=75723526
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU202008222U UA147333U (en) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA147333U (en) |
-
2020
- 2020-12-22 UA UAU202008222U patent/UA147333U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rosolowsky et al. | An ammonia spectral atlas of dense cores in Perseus | |
Sophian et al. | Design of a pulsed eddy current sensor for detection of defects in aircraft lap-joints | |
Gottlieb et al. | Using quantitative electron microscopy for process mineralogy applications | |
CN105188965B (en) | Sorted using the high flux via oil and/or the small-sized object of moisture of low-field nuclear magnetic resonance | |
CN104198518A (en) | Method for true and false identification and content determination of sesame oil | |
AU650049B2 (en) | Eddy current imaging system | |
CN111855801A (en) | Method for accurately measuring defect size of rough part based on laser ultrasonic imaging | |
US3895290A (en) | Defect detection system using an AND gate to distinguish specific flaw parameters | |
UA147333U (en) | ELECTROMAGNETIC METHOD OF METAL IDENTIFICATION | |
CN111189923A (en) | Variable frequency comparison quantitative detection method for defects of metallurgical plate | |
Abrahamsen et al. | Archaeomagnetic investigations of Iron Age slags in Denmark | |
Reimund et al. | Fast defect parameter estimation based on magnetic flux leakage measurements with GMR sensors | |
CA2965105C (en) | Method and apparatus for material identification of pipelines and other tubulars | |
Pelkner et al. | Development of adapted GMR-probes for automated detection of hidden defects in thin steel sheets | |
JPH04221757A (en) | Defect detecting device | |
JPS5940264B2 (en) | Eddy current flaw detection method | |
Kruger et al. | Handheld metal detector with online visualisation and classification for the humanitarian mine clearance | |
Hughes et al. | Developments in near electrical resonance signal enhancement (NERSE) eddy-current methods | |
RU2491541C1 (en) | Magnetic flaw detector for wire rope | |
Takiya et al. | Development of first-order gradiometer-type MI sensor and its application for a metallic contaminant detection system | |
RU2248018C1 (en) | Method for searching for mines by an ultra-broadband geo-radar | |
Pelkner et al. | Detection of hidden defects in thin steel plates using GMR sensor arrays | |
Heideklang et al. | Fusion of multi-sensory NDT data for reliable detection of surface cracks: Signal-level vs. decision-level | |
RU1820307C (en) | Method of identifying culture layer of archeologic objects | |
Nakamura et al. | Optimization of magnetic-field component detection for unsaturated AC magnetic-flux-leakage testing to detect cracks in steel |