權(quán)利要求

1.基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：包括帶式輸送機(jī)、電動(dòng)升降柱、電渦流傳感器、模擬開關(guān)芯片(4)、功率放大器(5)、信號(hào)發(fā)生器(6)、信號(hào)調(diào)理器(7)、上位機(jī)(8)；

其中，帶式輸送機(jī)水平固定于地面上；電動(dòng)升降柱垂直固定于帶式輸送機(jī)的旁側(cè)地面上；電渦流傳感器包括殼體(3a)、發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)；殼體(3a)固定于電動(dòng)升降柱的柱體(2)的側(cè)面，且殼體(3a)位于帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的正上方；發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)均固定于殼體(3a)內(nèi)，且發(fā)射線圈(3b)的軸線、接收線圈(3c)的軸線均與帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的上表面垂直；發(fā)射線圈(3b)的上、下端分別與接收線圈(3c)的上、下端齊平；信號(hào)發(fā)生器(6)依次通過(guò)功率放大器(5)、模擬開關(guān)芯片(4)與發(fā)射線圈(3b)電連接；接收線圈(3c)依次通過(guò)模擬開關(guān)芯片(4)、信號(hào)調(diào)理器(7)與上位機(jī)(8)電連接；上位機(jī)(8)與信號(hào)發(fā)生器(6)電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：殼體(3a)為圓筒形殼體；發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)均為圓柱形空心線圈；發(fā)射線圈(3b)的內(nèi)徑為0.75mm、外徑為1.25mm、高度為3mm、匝數(shù)為160；接收線圈(3c)的內(nèi)徑為0.75mm、外徑為1.5mm、高度為3mm、匝數(shù)為200；發(fā)射線圈(3b)的軸線與接收線圈(3c)的軸線之間的距離為3.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：所述模擬開關(guān)芯片(4)為MAX4656型模擬開關(guān)芯片；所述信號(hào)發(fā)生器(6)為AD7008型DDS芯片。

4.基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，該方法是基于如權(quán)利要求1所述的一種基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置實(shí)現(xiàn)的，其特征在于：該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一：將待分類的有色金屬樣品(9)置于帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的上表面，有色金屬樣品(9)隨著帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)進(jìn)行移動(dòng)；

步驟二：當(dāng)有色金屬樣品(9)移動(dòng)至電渦流傳感器的下方時(shí)，電動(dòng)升降柱的柱體(2)驅(qū)動(dòng)電渦流傳感器進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此使得電渦流傳感器與有色金屬樣品(9)之間的距離發(fā)生變化；與此同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器(6)輸出正弦激勵(lì)信號(hào)；正弦激勵(lì)信號(hào)先經(jīng)功率放大器(5)進(jìn)行放大，再經(jīng)模擬開關(guān)芯片(4)傳輸至發(fā)射線圈(3b)，由此使得有色金屬樣品(9)中感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，從而使得接收線圈(3c)中感應(yīng)產(chǎn)生互感信號(hào)；互感信號(hào)先經(jīng)模擬開關(guān)芯片(4)傳輸至信號(hào)調(diào)理器(7)，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理器(7)進(jìn)行調(diào)理后傳輸至上位機(jī)(8)；上位機(jī)(8)對(duì)互感信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，由此得到互感信號(hào)的實(shí)部MR和虛部MI；

步驟三：根據(jù)互感信號(hào)的實(shí)部MR和虛部MI，計(jì)算出互感信號(hào)的幅值ΔM和相位p；具體計(jì)算公式如下：

步驟四：對(duì)互感信號(hào)的幅值ΔM和相位p進(jìn)行歸一化處理，由此得到互感信號(hào)的歸一化幅值M和歸一化相位θ，從而得到二者的關(guān)系曲線；關(guān)系曲線具體表示如下：

式中：i表示虛數(shù)單位；

步驟五：將互感信號(hào)的歸一化幅值M的取值范圍設(shè)定為0.2≤M≤0.8，并利用最小二乘法對(duì)關(guān)系曲線進(jìn)行線性擬合，由此得到一次擬合曲線；然后，將一次擬合曲線與y軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)確定為有色金屬樣品(9)的特征截距b；

步驟六：根據(jù)有色金屬樣品(9)的特征截距b，判定有色金屬樣品(9)的材料，由此將有色金屬樣品(9)進(jìn)行分類；具體判定規(guī)則如下：

當(dāng)1.61≤b≤1.64時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Cu；

當(dāng)1.70≤b≤1.72時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Al；

當(dāng)1.77≤b≤1.80時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Zn；

當(dāng)1.92≤b≤1.94時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Sn；

當(dāng)2.35≤b≤2.38時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Ti。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，電渦流傳感器與有色金屬樣品(9)之間的距離變化范圍為1～14mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，正弦激勵(lì)信號(hào)的頻率為20～100KHz。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，通過(guò)上位機(jī)(8)可以調(diào)節(jié)正弦激勵(lì)信號(hào)的幅值和相位。

權(quán)利要求

1.基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：包括帶式輸送機(jī)、電動(dòng)升降柱、電渦流傳感器、模擬開關(guān)芯片(4)、功率放大器(5)、信號(hào)發(fā)生器(6)、信號(hào)調(diào)理器(7)、上位機(jī)(8)；

其中，帶式輸送機(jī)水平固定于地面上；電動(dòng)升降柱垂直固定于帶式輸送機(jī)的旁側(cè)地面上；電渦流傳感器包括殼體(3a)、發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)；殼體(3a)固定于電動(dòng)升降柱的柱體(2)的側(cè)面，且殼體(3a)位于帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的正上方；發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)均固定于殼體(3a)內(nèi)，且發(fā)射線圈(3b)的軸線、接收線圈(3c)的軸線均與帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的上表面垂直；發(fā)射線圈(3b)的上、下端分別與接收線圈(3c)的上、下端齊平；信號(hào)發(fā)生器(6)依次通過(guò)功率放大器(5)、模擬開關(guān)芯片(4)與發(fā)射線圈(3b)電連接；接收線圈(3c)依次通過(guò)模擬開關(guān)芯片(4)、信號(hào)調(diào)理器(7)與上位機(jī)(8)電連接；上位機(jī)(8)與信號(hào)發(fā)生器(6)電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：殼體(3a)為圓筒形殼體；發(fā)射線圈(3b)、接收線圈(3c)均為圓柱形空心線圈；發(fā)射線圈(3b)的內(nèi)徑為0.75mm、外徑為1.25mm、高度為3mm、匝數(shù)為160；接收線圈(3c)的內(nèi)徑為0.75mm、外徑為1.5mm、高度為3mm、匝數(shù)為200；發(fā)射線圈(3b)的軸線與接收線圈(3c)的軸線之間的距離為3.5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置，其特征在于：所述模擬開關(guān)芯片(4)為MAX4656型模擬開關(guān)芯片；所述信號(hào)發(fā)生器(6)為AD7008型DDS芯片。

4.基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，該方法是基于如權(quán)利要求1所述的一種基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置實(shí)現(xiàn)的，其特征在于：該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

步驟一：將待分類的有色金屬樣品(9)置于帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)的上表面，有色金屬樣品(9)隨著帶式輸送機(jī)的輸送帶(1)進(jìn)行移動(dòng)；

步驟二：當(dāng)有色金屬樣品(9)移動(dòng)至電渦流傳感器的下方時(shí)，電動(dòng)升降柱的柱體(2)驅(qū)動(dòng)電渦流傳感器進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此使得電渦流傳感器與有色金屬樣品(9)之間的距離發(fā)生變化；與此同時(shí)，信號(hào)發(fā)生器(6)輸出正弦激勵(lì)信號(hào)；正弦激勵(lì)信號(hào)先經(jīng)功率放大器(5)進(jìn)行放大，再經(jīng)模擬開關(guān)芯片(4)傳輸至發(fā)射線圈(3b)，由此使得有色金屬樣品(9)中感應(yīng)產(chǎn)生電渦流，從而使得接收線圈(3c)中感應(yīng)產(chǎn)生互感信號(hào)；互感信號(hào)先經(jīng)模擬開關(guān)芯片(4)傳輸至信號(hào)調(diào)理器(7)，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理器(7)進(jìn)行調(diào)理后傳輸至上位機(jī)(8)；上位機(jī)(8)對(duì)互感信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，由此得到互感信號(hào)的實(shí)部MR和虛部MI；

步驟三：根據(jù)互感信號(hào)的實(shí)部MR和虛部MI，計(jì)算出互感信號(hào)的幅值ΔM和相位p；具體計(jì)算公式如下：

步驟四：對(duì)互感信號(hào)的幅值ΔM和相位p進(jìn)行歸一化處理，由此得到互感信號(hào)的歸一化幅值M和歸一化相位θ，從而得到二者的關(guān)系曲線；關(guān)系曲線具體表示如下：

式中：i表示虛數(shù)單位；

步驟五：將互感信號(hào)的歸一化幅值M的取值范圍設(shè)定為0.2≤M≤0.8，并利用最小二乘法對(duì)關(guān)系曲線進(jìn)行線性擬合，由此得到一次擬合曲線；然后，將一次擬合曲線與y軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)確定為有色金屬樣品(9)的特征截距b；

步驟六：根據(jù)有色金屬樣品(9)的特征截距b，判定有色金屬樣品(9)的材料，由此將有色金屬樣品(9)進(jìn)行分類；具體判定規(guī)則如下：

當(dāng)1.61≤b≤1.64時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Cu；

當(dāng)1.70≤b≤1.72時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Al；

當(dāng)1.77≤b≤1.80時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Zn；

當(dāng)1.92≤b≤1.94時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Sn；

當(dāng)2.35≤b≤2.38時(shí)，將有色金屬樣品(9)的材料判定為Ti。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，電渦流傳感器與有色金屬樣品(9)之間的距離變化范圍為1～14mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，正弦激勵(lì)信號(hào)的頻率為20～100KHz。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電渦流傳感器的有色金屬分類方法，其特征在于：所述步驟二中，通過(guò)上位機(jī)(8)可以調(diào)節(jié)正弦激勵(lì)信號(hào)的幅值和相位。

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基于電渦流傳感器的有色金屬分類裝置及方法.pdf