專利名稱：金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬異物檢測機關(guān)鍵技術(shù)，尤其是涉及一種金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置。
背景技術(shù)：
平衡式金屬檢測機受應(yīng)力變形和溫度變化等導(dǎo)致靜態(tài)平衡狀態(tài)發(fā)生變化導(dǎo)致靈敏度降低，甚至完全喪失檢測能力。因此自動平衡技術(shù)成為該類金屬檢測機的關(guān)鍵技術(shù)。目前主流的自動平衡技術(shù)方案如美國專利。專利號5，691，640名稱“R)rCed Balance Metal Detector”，“自動平衡式金屬檢測機”。該金屬檢測機采用平衡檢測得到補償數(shù)值后通過兩個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)輸出兩個直流電壓，輸出的直流電壓和正交的正弦波通過兩個乘法器調(diào)制出用于補償?shù)膬蓚€正弦波，這兩個正弦波合成后送給接收電路，補償因平衡破壞輸出的幅值和相位。該類方案采用了比較多的模擬電路，造成線路復(fù)雜和調(diào)試的困難以及由于電路本身的問題引起穩(wěn)定性降低等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種提高金屬檢測機靈敏性和穩(wěn)定性的金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置。本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)—種金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置，其特征在于，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1、采用全新的DSP+FPGA架構(gòu)，構(gòu)成了實時信號處理系統(tǒng)，根據(jù)低層信號和高層信號不同的特點，合理的對DSP和FPGA作了數(shù)據(jù)處理的分工；2、在很大程度上提高了整機的檢測精度和穩(wěn)定性，同時提高了金屬檢測機的抗老化能力和環(huán)境適應(yīng)能力，進而顯著提高了金屬檢測機的壽命，同時，DSP+FPGA的架構(gòu)也使得日后金屬檢測機性能改善、功能擴展和系統(tǒng)升級變得更加方便。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例本實用新型重點對現(xiàn)有技術(shù)中的缺點進行改進。首先在相位檢測的基本原理中找到其固有缺點，如下假設(shè)發(fā)射線圈輸出為u = a*sin( t+6),接收線圈的輸出為Uo = Asin(G) t+Φ)，理論上發(fā)射信號經(jīng)過發(fā)射電路和接收電路而產(chǎn)生固定的相位差Φ-Θ，下文中該相位差用α來表示。調(diào)制的兩個輸入為同頻率的正交正弦波，分別為^ = Bsincot 和 Uc = Bsin(cot+90)。通過乘法器后輸出分別為Ur = Uo*Us = Asin (ω t+ Φ) *Bsin ω t = AB/2 [cos Φ -cos (2 ω t+ Φ)]Ux = Uo*Uc = Asin (ω t+ Φ) *Bsin (ω t+90) = AB/2 [sin Φ +sin (2 ω t+ Φ)]經(jīng)過低通濾波器之后，高頻成分被濾掉，輸出為Ur = AB/2cos ΦUx = AB/2sin<ji由于B為可控制常量，所以to和化的大小決定于相位接收Φ和幅值Α。研究表明不同的物體通過檢測機后對探頭內(nèi)磁場的影響不同，對于不同的待檢測產(chǎn)品只要預(yù)先設(shè)定好發(fā)射相位θ的大小就能夠抑制產(chǎn)品的信號，突出金屬物體的信號，從而可以實現(xiàn)檢測金屬異物的功能。只需監(jiān)測Ur和Ux兩個直流值的大小，就可以得到初始接收信號的幅度與相位信息。幅度為為=^(U2x+ U2r)相位為Φ = arctan (Ux/Ur)本實用新型的內(nèi)容就是通過實時監(jiān)測初始接收信號的幅度^Vo與相位Φ的數(shù)值， 達到實時監(jiān)測整機平衡狀態(tài)的目的，若初始接收信號幅度較大，則需在FPGA內(nèi)生成一個平衡信號通過自動平衡控制器來達到接收信號自動平衡的目的。本實用新型通過實時檢測到的^Vo和Φ來生成一個新的平衡信號Uoi = Ao^sin (ω t+ Φ)，該信號理論上可無限逼近初始接收信號Uo = Asin (ω t+ Φ)，兩者相減后，理論上為零。在工程實踐中，相減后的值小于500mV就可提高整機的檢測精度。如圖1所示，一種金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置，包括接收電路1、 濾波電路11、A/D采樣電路2、實時相位計算模塊3、平衡信號產(chǎn)生模塊9、FPGA4、DSP5、MCU6、 自動平衡控制器7、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路8，所述的接收電路1、自動平衡控制器7、濾波電路11、A/D采樣電路2依次連接，所述的A/D采樣電路2分別與實時相位計算模塊3、FPGA4 連接，所述的FPGA4分別與實時相位計算模塊3、DSP5、平衡信號產(chǎn)生模塊9連接，所述的 FPGA4通過自動平衡控制總線10與自動平衡控制器7相連，所述的FPGA4通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路8連接，所述的DSP5與MCU6連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊9與自動平衡控制器7連接。如圖2所示，本實用新型的工作流程包括以下步驟1)開機后A/D采樣電路實時采集接收電路的接收相位(^信息和由接收電路得到的初始接收信號的幅值A(chǔ)，并自動檢測初始接收信號的平衡狀態(tài)；2)判斷該平衡狀態(tài)是否滿足設(shè)定值，若為是，不產(chǎn)生平衡信號，若為否執(zhí)行步驟 3)；3)根據(jù)初始接收信號的平衡狀態(tài)來自動設(shè)定平衡信號的相位與幅值；4)將平衡信號與初始接收信號進行混合，將混合后的信號送到后級信號處理電路處理；5)對混合信號的平衡狀態(tài)進行檢測，并返回步驟2)；6)判斷是否手動改變發(fā)射信號相位，若為是，返回步驟1)，若為否，返回步驟5)。
權(quán)利要求1. 一種金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置，其特征在于，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接， 所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種金屬異物檢測機中的自動平衡信息處理裝置，包括接收電路、濾波電路、A/D采樣電路、實時相位計算模塊、平衡信號產(chǎn)生模塊、FPGA、DSP、MCU、自動平衡控制器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、發(fā)射電路，所述的接收電路、自動平衡控制器、濾波電路、A/D采樣電路依次連接，所述的A/D采樣電路分別與實時相位計算模塊、FPGA連接，所述的FPGA分別與實時相位計算模塊、DSP、平衡信號產(chǎn)生模塊連接，所述的FPGA通過自動平衡控制總線與自動平衡控制器相連，所述的FPGA通過D/A轉(zhuǎn)換模塊與發(fā)射電路連接，所述的DSP與MCU連接，所述的平衡信號產(chǎn)生模塊與自動平衡控制器連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有提高金屬檢測機靈敏性和穩(wěn)定性等優(yōu)點。
文檔編號G01V3/11GK202033156SQ20112006051
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者張建忠, 張波, 項安 申請人:蘇州太易檢測設(shè)備有限公司