專利名稱：一種應用周期檢測的lc振蕩形式的工業金屬探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于工業檢測技術領域，具體涉及一種應用周期檢測的LC振蕩形式的 工業金屬探測器。
背景技術：
工業金屬探測器主要包括食品金屬探測器和藥品金屬探測器等。其主要技術特點是 要求具有特別高的金屬探測靈敏度和能夠快速動態檢測。傳統的LC振蕩形式的金屬探
測器的頻率穩定度比較低，通常都采用檢測頻率變化的方法，因此這種類型金屬探測器 靈敏度較低，不能滿足工業金屬探測器高靈敏度的要求。目前國內外工業金屬探測器主 要使用雙平衡線圈法，其優點是具有較高的金屬探測靈敏度，其缺點是雙平衡線圈探頭 加工工藝難度大，成品率低，成本高。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種金屬探測靈敏度高、結構簡單、成本低、性能可靠的 應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器。
本實用新型的具體技術解決方案如下
LC振蕩電路(1)的振蕩信號輸出端和波形周期檢測電路(2)的信號輸入端連接， 波形周期檢測電路(2)的信號輸出端和DSP信號處理電路(3)的信號輸入端連接， DSP信號處理電路(3)的信號輸出端和電機控制及報警輸出電路(4)的信號輸入端連 接。
LC振蕩電路(1)中的振蕩線圈L為用粗銅線繞制的矩形空心線圈，振蕩電容為云 母電容，振蕩器電路形式為西勒振蕩電路。LC振蕩器具有較高的Q值和較高的短期頻 率穩定度，頻率范圍10kHz 800kHz。
波形周期檢測電路(2)對LC振蕩電路(1)產生的波形在lms到500ms時間間隔 內進行高分辨率的周期檢測或者周期變化檢測。波形周期檢測電路包括三種方法其一 是用直接高頻脈沖計數法(填脈沖法)，其二是差頻高頻脈沖計數法，其三是時間數字 轉換器TDC檢測法。直接高頻脈沖計數法(填脈沖法)是使用已有的通用電子學高頻脈沖計數電路測量LC振蕩電路(1)產生的波形信號周期的方法。差頻高頻脈沖計數法 是采用通用的差頻電路將LC振蕩電路(1)產生的信號波形進行下差頻變換，產生低中 頻信號，然后使用已有的通用電子學高頻脈沖計數電路測量中頻信號周期的方法。時間 數字轉換器TDC檢測法采用現有的高分辨率的時間一數字轉換器如TDC—GP1等芯片 直接測量LC振蕩電路(1)產生的信號波形周期。
DSP信號處理電路(3)采用通用DSP芯片對波形周期檢測電路(2)的測量數據 進行數字信號處理，得到LC振蕩電路(1)產生的信號波形的周期變化，從而對金屬進 行探測并輸出控制信號。
電機控制及報警輸出電路(4)接收DSP信號處理電路(3)產生的輸出控制信號， 控制電機動作并給出聲光報警。
本實用新型的積極效果是與現有的工業金屬探測器相比，本實用新型金屬探靈敏 度高，探頭制作工藝簡單，成本低，可靠性高，是一種理想的工業金屬探測器，特別適 用于食品、醫藥工業領域。
圖1為本實用新型的電路結構方框圖。 具體實施方案
根據LC振蕩形式的金屬探測器原理可知，LC振蕩器的Q值越高，則其頻率的短 期穩定度越高，其金屬探測的靈敏度越高。理論上，LC振蕩電路的Q:27tyL/R,其中/ 為LC振蕩器頻率，L為振蕩器電感，R為電感的損耗電阻。對于傳統的LC金屬探測 器，/等于幾十kHz到幾百kHz， Q值一般為幾十到幾百。本實用新型采用粗銅線制作 線圈，使R降到0.5Q以下。取11=0.50， L = 0.5mH，振蕩器工作頻率/為150kHz左 右，則理論上Q = 27iyL/R = (27iX150X103X0. 5X10—3)/0.5 = 942。實驗結果表明，對于 20ms內的短期頻率穩定度高達1.0Xl(T7，可以明顯提高金屬探測靈敏度。傳統的LC金 屬探測器一般都采用差頻頻率檢測方法，不能滿足高靈敏度金屬探測的檢測需要。本發 明采用波形周期檢測法解決了這一問題，明顯提高了金屬檢測靈敏度，可以滿足工業金 屬探測的需要。
本實用新型的LC振蕩波形周期檢測工業金屬探測器的結構如圖1所示，包括LC 振蕩器l，波形周期檢測電路2， DSP信號處理電路3以及電機控制和報警輸出電路4。
4LC振蕩電路采用常用的標準電子學LC振蕩電路，其特點是用粗銅線制作線圈L， 以減小其損耗電阻提高Q值。波形周期檢測電路可采用多種形式，如直接高頻脈沖計數 法(填脈沖法)，差頻高頻脈沖計數法(差頻填脈沖法)，時間數字轉換器TDC檢測法 等。DSP信號處理電路和電機控制及報警輸出為通用技術。
實施例1:
LC振蕩的線圈形狀為400mmX 100mm矩形，線圈用直徑為2mm的銅線繞40匝， 實測R-0.5Q， L = 0.5mH，使用C=2200p的云母電容作為振蕩電容，振蕩器工作頻率 / =150kHz，理論計算Q = 2兀yL/R = (2兀X 150X103 X 5X l(T)/0.5 = 942，實際測量Q值 約為500。 LC振蕩電路為通用的西勒振蕩電路。采用8MHz有源晶體振蕩器數字分頻 后產生160kHz本振信號頻率，差頻后得到頻率為10kHz的中頻信號。波形周期檢測是 在20ms時間內通過50MHz的計數脈沖對差頻后的10kHz中頻信號進行周期檢測。DSP 信號處理電路使用TMS320F2812芯片進行數字信號處理，通過光耦隔離控制電機開關 以及LED發光、音頻報警輸出。
本實施例的指標如下在檢測時間20ms的條件下，金屬探測靈敏度為鐵直徑 0.8mm，銅直徑1.5mm。
實施例2:
LC振蕩器、DSP信號處理電路及電機控制和報警電路同實施例1。 波形周期檢測是在20ms時間內采用500MHz的計數脈沖直接對150kHz的波形周
期進行高分辨率檢測。
本實施例的指標如下在檢測時間20ms的條件下，金屬探測靈敏度為鐵直徑
0.8mm，銅直徑1.5mm。
實施例3:
LC振蕩器、DSP信號處理電路及電機控制和報警電路同實施例1。 波形周期檢測是在20ms時間內采用時間一數字轉換芯片TDC-GP1對150kHz的波
形直接進行高分辨率周期測量。
本實施例的指標如下在檢測時間20ms的條件下，金屬探測靈敏度為鐵直徑
0.8mm，銅直徑1.5mm。
權利要求1、一種應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器，其特征在于LC振蕩電路(1)的振蕩信號輸出端和波形周期檢測電路(2)的信號輸入端連接，波形周期檢測電路(2)的信號輸出端和DSP信號處理電路(3)的信號輸入端連接，DSP信號處理電路(3)的信號輸出端和電機控制及報警輸出電路(4)的信號輸入端連接。
2、權利要求1所說的一種應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器，其特征是LC振蕩電路(1)中的振蕩線圏L為用粗銅線繞制的矩形空 心線圏，振蕩電容C為云母電容，振蕩電路模式為西勒振蕩電路；LC振蕩電路中矩形空心振蕩線圈的尺寸為400mmx 100mm，粗銅線直徑 為2mm，繞制圏數為40匝，振蕩電容C的容量為2200p,振蕩頻率f為150khz;DSP信號處理電路(3)采用TMS320F2812芯片進行數字信號處理。
專利摘要本實用新型公開了一種應用周期檢測的LC振蕩形式的工業金屬探測器，包括LC振蕩器，波形周期檢測電路，DSP信號處理電路以及電機控制和報警輸出電路。LC振蕩電路的振蕩信號輸出端和波形周期檢測電路的信號輸入端連接，波形周期檢測電路的信號輸出端和DSP信號處理電路的信號輸入端連接，DSP信號處理電路的信號輸出端和電機控制及報警輸出電路的信號輸入端連接。其特點是金屬探測靈敏度高，探頭制作工藝簡單，成本低，可靠性高。是一種理想的工業金屬探測裝置，特別適用于食品醫藥工業領域。
文檔編號G01N27/00GK201237577SQ200820033280
公開日2009年5月13日 申請日期2008年3月21日 優先權日2008年3月21日
發明者何德勇, 軍 徐, 王煥欽, 趙天鵬 申請人:中國科學技術大學