金屬探測器的用途和原理

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金屬探測器的用途和原理

徐麥容

武漢科技大學理學院，湖北武漢

槽

要金屬探測器是一種用來探測金屬的儀器，被廣泛應用于工業生產、食品檢測、安全檢查、考古研究等方面。

金屬探測器的基本原理是當變化的電流通過的線圈時，會在線圈周圍的空間產生變化的磁場，變化磁場能在被檢測的金屬物體內產生感生電流，感生電流反過來影響原來的磁場。基于以上原理，金屬探測器有探頭舜口控制裝置組成。探頭包含發射線圈和接收線圈。控制裝置包含支持發射線圈工作的電路，與接收線圈連接的信號轉換電路以及信號處理與顯示裝置。

關鍵詞金屬探測；線圈；渦電流中圈分類號ＴＰ２１

文獻標識碼Ａ

文章編號１６７４－６７０８（２０１２）６６－００６４－０２金屬探測器是一種用來探測金屬的儀器，在各行各業有著至三個線圈協同工作。

廣泛的應用。最初，金屬探測器主要應用于工礦業，如今，金發射線圈作用如圖１所示，當發射線圈Ｍ中通有電流時，屬探測器幾經變革，從最初的信號模擬技術到連續波技術，再會在線圈周圍的空間產生磁場，磁場的方向垂直于線圈所在平到數字脈沖技術，其靈敏度、，分辨率、精確度、工作性能都有面，當電流大小和方向時改變，磁場的大小和方向亦隨之改了質的飛躍。應用領域也擴展到工業生產、食品檢測、安全檢變。即當線圈Ｍ中有交變電流Ｉ。時產生交變的磁感應強度Ｂ０。查考古研究等方面。

以Ｉ。沿圖示方向逐漸增大為例，此時Ｂ０也按圖示方向逐漸增１金屬探漏器的用途大。根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場在其周圍激發一金屬探測器按用途可劃分為：

種電場，即感生電場。若線圈Ｍ下部有金屬物體Ｎ，金屬中的１）手持金屬探測器。手持金屬探測器可應用于機場，車間，自由電子在感生電場力的作用下發生定向移動，形成感生電碼頭的公共安檢，最近幾年在中國市場也應用在各種考試中防流。又因為金屬物體Ｎ可看作由一層一層的筒狀薄殼所組成，止考生作弊。比如高考、研究生考試等；

每層薄殼都相當于一個回路，穿過每層薄殼橫截面的磁通量都２）地下金屬探測器。地下金屬探測器最早應用在軍事中在變化著，在相應于每層薄殼的這些回路中都將形成環形的感的掃雷，考古中探測文物，現在地下金屬探測器主要用于金屬生電流，即渦電流。根據楞次定律，閉合回路中感應電流的方材料的探測，現常被用于挖掘廢舊金屬的探測；

向，總是使得它所激發的磁場來阻礙引起感應電流的磁通量的３）輸送式金屬探測器。輸送式金屬探測器主要用于檢測變化。Ｂｎ的方向向上，逐漸增大，因此渦電流產生的磁場方體積比較小的產品，以及小型袋裝、箱裝工、Ｊｐ產品。用于食品、向為Ｂ．的方向向下，根據右手定則可判定感生電流Ｉ，的方向醫藥等行業的鐵金屬以及非鐵金屬雜質的檢測和化１原料中的恰好與線圈中電流１０的方向相反。感生電流Ｔ，同樣產生磁場，金屬雜質檢測；

反過來影響原來的磁場。接收線圈接收到這個變化后，再將此４）下落式金屬探測器。下落式金屬探測器主要用于如藥變化轉換為特定的電學量，以供相關電路進行檢測。

品類顆粒狀、粉末狀物品的檢測。當這些物品通過下落式金屬■－

探測器時，一旦發現金屬雜質，系統即刻啟動分離機構排除可

疑物品；

５）管道式金屬探測器。管道式金屬探測器：主要用于檢測糊狀，密封管道的流水線上。方便檢測剔除管道中的金屬雜質；

６）真空輸送式金屬探測器：真空輸送式金屬探測器主要用于化工行業生產，這類產品對使用環境要求比較高，適用于要求比較高的真空生產線上；

７）壓力輸送式金屬探測器。壓力輸送式金屬探測器主要用于壓力輸送流水線，對污染要求比較高的產品，比如醬油，食用油的生產企業的液態或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測；

８）平板式金屬探測器：平板式金屬探測器用于檢測片狀，絲狀等比較薄的產品。

圖１

２金Ｊ■探淵器的原理

２．２控喇裝置的組成

金屬探測器主要是由探頭和控制裝置構成。控制裝置包含支持發射線圈工作的高頻振蕩電路，與接收２．１金一探測囂探頭的工作原理

線圈連接的信號轉換電路以及信號處理與顯示裝置。

探頭由繞在骨架上的發射線圈和接收線圈組成。發射線圈振蕩電路所產生的信號的幅值比較小，往往還需要將信號中通有交變電流，探測器的頻率就是發射線圈的電流頻率。接放大后再對發射線圈起作用。

收線圈用來收集并放大目標物發出的信號。探測器既可以利用若接收線圈按差分形式設計，信號可以以電壓的形式輸出。單個線圈來承擔發射器和接收器的雙重任務。也可利用兩個甚

在無外界金屬影響時，其輸出處于平衡狀態；當目標物為金屬

＾】毒（下轉第５３頁）囂

以及與轉爐二級機連網，向轉爐二級機通訊傳送副檢測量結果和接收轉爐二級機的控制信號。

４．２捌槍ＤＡＳ數據分析系統

副槍ＤＡＳ分析系統與副槍一起配合使用，在轉爐吹煉尾期和吹煉結束時分別對轉爐鋼水溫度、鋼水結晶溫度、氧含量、鋼水液面進行測量。在吹煉結束前大約兩分鐘，過程計算機通過副槍第一次測量的結果自動啟動動態數學模型，從而達到自動控制鋼水的溫度和碳含量，在不倒爐和不重吹的情況下一次性完成吹煉的過程。

ＤＡＳ副槍數據分析系統采用的是開放式結構，并集中了先進的嵌人式計算機數字接口技術與高精度模塊化儀器的優點。ＤＡＳ副槍數據分析系統對現場數據的采樣率高，數據反映真實，并能在ｌｍｓ內完成基礎信號數據的三次軟硬件濾波，最大限度降低現場各種干擾。

在信號分析方面ＤＡＳ能夠在０．Ｏｌｍｓ內完成３２００組數據的分析處理，并且分析的窗口長度可依據用戶的實際情況相應調整。ＤＡＳ的界面直觀，能夠實時的顯示槍位等各種數據。便于工藝人員管理分析。每爐的測量數據已相應的文件名保存，最多可記錄５萬爐的數據。

分別下槍至連接孑Ｌ和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中。如果高速至連接位不到位，適當減小連接位減速點位置脈沖ｃＰ（ＤＢＤ３２）值；如果高速至測量位不到位，適當減小測量位減速點位置脈沖ＭＰ（ＤＢＤ３６）值。之后在Ｂ臺用高速按鈕將副槍分別旋轉至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，復查槍體與兩ｉＬ是否對中；

３）在Ｂ臺用高速將副槍分別旋轉至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中。如果高速至連接位或測量位超行程，按上述方法類推作相反處理；

４）在ＨＭＩ上用至連接位周期和至測量位周期進行操作，在現場下副槍驗證槍體與兩孑Ｌ是否對中，如果不對中，按２方法進行微調；

５）在ＨＭＩ上用至測量位周期操作，在現場下槍到測量孔中，驗證是否對中，然后在Ｂ臺操作復位周期，并驗證副槍是否對中連接孔。上述方法調整后，必須進行重復性驗證．一般以重復性５次為宜；

６）根據連接位、測量位停位脈沖值，確定連接孔上下限ＤＢＤ６４、ＤＢＤ６８值和測量孔上下限ＤＢＤ７２、ＤＢＤ７６的值。以連接位、測量位停位脈沖值的正負１５—２０為宜。

６結論

副槍在重鋼的成功應用，使轉爐的一次命中率大幅提高，操作穩定，物料消耗降低，冶煉周期縮短，轉爐產能提高。為重鋼的自動冶煉控制系統奠定了堅實的基礎，為重鋼進一步實現“一鍵煉鋼”做好了設備和技術保證。

５剮槍系統實踐中的經驗總結

副槍的在重鋼的實踐使用中，我們也遇到過旋轉定位不準的難點。通過對設備運行記錄的分析，我們發現旋轉系統只有在能長期穩定準確定位的前提下，副槍整套系統才能正常工作，因此副槍系統的旋轉精度調校顯得尤為重要。

副槍的各系統設備通過接近開關、脈沖編碼器和ＰＬＣ完成定位控制。重鋼１８０ｔ轉爐投產以來，通過對副槍系統的維護使用，我們總結出了高效實用的精確調校流程。

副槍旋轉精度調校流程：

１）在Ｂ臺用低速將副槍分別旋轉至連接位和測量位，分別下槍至連接孔和測量孔中，檢查槍體與兩孔是否對中，對連接位和測量位停止極限調整到合適的位置；

２）在Ｂ臺用高速按鈕將副槍分別旋轉至連接位和測量位，

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５；（上接第６２頁）囂

２．４加強技術培訓力度．選拔優秀設備管理人才、維修人

才

ｊ÷（上接第６４頁）５。

時，探測區的交變磁場受到ｉ：擾，破壞了探頭的平衡狀態，從而使探測線圈的輸出端有一微弱變化的交變電壓輸出Ⅲ。將接收線圈連接到振蕩電路中形成振蕩器，可將信號轉換成振蕩電路的頻率變化，根據電磁理論，當順磁質金屬靠近通電線圈時，線圈的自感量將增大；當抗磁質金屬靠近通電線圈時，線圈的自感量將減小。若探測線圈附近有順磁質金屬，則線圈的自感量增大，振蕩器的頻率減小叫。

信號處理與顯示裝置部分是與外部進行溝通的橋梁，它可以將所探測的信息發送給外嗣模塊進行進一步的分析處理，同時也接收外圍模塊傳送過來的控箭信號。信號處理與顯示裝置部分還是整個電路的大腦。它對整個電路所產生的信號做出處理，并將處理結果顯示出來。用以判定是否存在金屬。它既可以直接用儀表顯示，也可以在顯示端加裝聲、光報警裝置：這一部分處理能力的強弱影響著整個系統的性能。

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