权利要求
1.基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:包括带式输送机、电动升降柱、电涡流传感器、模拟开关芯片(4)、功率放大器(5)、信号发生器(6)、信号调理器(7)、上位机(8);
其中,带式输送机水平固定于地面上;电动升降柱垂直固定于带式输送机的旁侧地面上;电涡流传感器包括壳体(3a)、发射线圈(3b)、接收线圈(3c);壳体(3a)固定于电动升降柱的柱体(2)的侧面,且壳体(3a)位于带式输送机的输送带(1)的正上方;发射线圈(3b)、接收线圈(3c)均固定于壳体(3a)内,且发射线圈(3b)的轴线、接收线圈(3c)的轴线均与带式输送机的输送带(1)的上表面垂直;发射线圈(3b)的上、下端分别与接收线圈(3c)的上、下端齐平;信号发生器(6)依次通过功率放大器(5)、模拟开关芯片(4)与发射线圈(3b)电连接;接收线圈(3c)依次通过模拟开关芯片(4)、信号调理器(7)与上位机(8)电连接;上位机(8)与信号发生器(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:壳体(3a)为圆筒形壳体;发射线圈(3b)、接收线圈(3c)均为圆柱形空心线圈;发射线圈(3b)的内径为0.75mm、外径为1.25mm、高度为3mm、匝数为160;接收线圈(3c)的内径为0.75mm、外径为1.5mm、高度为3mm、匝数为200;发射线圈(3b)的轴线与接收线圈(3c)的轴线之间的距离为3.5mm。
3.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:所述模拟开关芯片(4)为MAX4656型模拟开关芯片;所述信号发生器(6)为AD7008型DDS芯片。
4.基于电涡流传感器的有色金属分类方法,该方法是基于如权利要求1所述的一种基于电涡流传感器的有色金属分类装置实现的,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:将待分类的有色金属样品(9)置于带式输送机的输送带(1)的上表面,有色金属样品(9)随着带式输送机的输送带(1)进行移动;
步骤二:当有色金属样品(9)移动至电涡流传感器的下方时,电动升降柱的柱体(2)驱动电涡流传感器进行上下往复运动,由此使得电涡流传感器与有色金属样品(9)之间的距离发生变化;与此同时,信号发生器(6)输出正弦激励信号;正弦激励信号先经功率放大器(5)进行放大,再经模拟开关芯片(4)传输至发射线圈(3b),由此使得有色金属样品(9)中感应产生电涡流,从而使得接收线圈(3c)中感应产生互感信号;互感信号先经模拟开关芯片(4)传输至信号调理器(7),再经信号调理器(7)进行调理后传输至上位机(8);上位机(8)对互感信号进行解调处理,由此得到互感信号的实部MR和虚部MI;
步骤三:根据互感信号的实部MR和虚部MI,计算出互感信号的幅值ΔM和相位p;具体计算公式如下:
步骤四:对互感信号的幅值ΔM和相位p进行归一化处理,由此得到互感信号的归一化幅值M和归一化相位θ,从而得到二者的关系曲线;关系曲线具体表示如下:
式中:i表示虚数单位;
步骤五:将互感信号的归一化幅值M的取值范围设定为0.2≤M≤0.8,并利用最小二乘法对关系曲线进行线性拟合,由此得到一次拟合曲线;然后,将一次拟合曲线与y轴交点的纵坐标确定为有色金属样品(9)的特征截距b;
步骤六:根据有色金属样品(9)的特征截距b,判定有色金属样品(9)的材料,由此将有色金属样品(9)进行分类;具体判定规则如下:
当1.61≤b≤1.64时,将有色金属样品(9)的材料判定为Cu;
当1.70≤b≤1.72时,将有色金属样品(9)的材料判定为Al;
当1.77≤b≤1.80时,将有色金属样品(9)的材料判定为Zn;
当1.92≤b≤1.94时,将有色金属样品(9)的材料判定为Sn;
当2.35≤b≤2.38时,将有色金属样品(9)的材料判定为Ti。
5.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,电涡流传感器与有色金属样品(9)之间的距离变化范围为1~14mm。
6.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,正弦激励信号的频率为20~100KHz。
7.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,通过上位机(8)可以调节正弦激励信号的幅值和相位。
权利要求
1.基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:包括带式输送机、电动升降柱、电涡流传感器、模拟开关芯片(4)、功率放大器(5)、信号发生器(6)、信号调理器(7)、上位机(8);
其中,带式输送机水平固定于地面上;电动升降柱垂直固定于带式输送机的旁侧地面上;电涡流传感器包括壳体(3a)、发射线圈(3b)、接收线圈(3c);壳体(3a)固定于电动升降柱的柱体(2)的侧面,且壳体(3a)位于带式输送机的输送带(1)的正上方;发射线圈(3b)、接收线圈(3c)均固定于壳体(3a)内,且发射线圈(3b)的轴线、接收线圈(3c)的轴线均与带式输送机的输送带(1)的上表面垂直;发射线圈(3b)的上、下端分别与接收线圈(3c)的上、下端齐平;信号发生器(6)依次通过功率放大器(5)、模拟开关芯片(4)与发射线圈(3b)电连接;接收线圈(3c)依次通过模拟开关芯片(4)、信号调理器(7)与上位机(8)电连接;上位机(8)与信号发生器(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:壳体(3a)为圆筒形壳体;发射线圈(3b)、接收线圈(3c)均为圆柱形空心线圈;发射线圈(3b)的内径为0.75mm、外径为1.25mm、高度为3mm、匝数为160;接收线圈(3c)的内径为0.75mm、外径为1.5mm、高度为3mm、匝数为200;发射线圈(3b)的轴线与接收线圈(3c)的轴线之间的距离为3.5mm。
3.根据权利要求1所述的基于电涡流传感器的有色金属分类装置,其特征在于:所述模拟开关芯片(4)为MAX4656型模拟开关芯片;所述信号发生器(6)为AD7008型DDS芯片。
4.基于电涡流传感器的有色金属分类方法,该方法是基于如权利要求1所述的一种基于电涡流传感器的有色金属分类装置实现的,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:将待分类的有色金属样品(9)置于带式输送机的输送带(1)的上表面,有色金属样品(9)随着带式输送机的输送带(1)进行移动;
步骤二:当有色金属样品(9)移动至电涡流传感器的下方时,电动升降柱的柱体(2)驱动电涡流传感器进行上下往复运动,由此使得电涡流传感器与有色金属样品(9)之间的距离发生变化;与此同时,信号发生器(6)输出正弦激励信号;正弦激励信号先经功率放大器(5)进行放大,再经模拟开关芯片(4)传输至发射线圈(3b),由此使得有色金属样品(9)中感应产生电涡流,从而使得接收线圈(3c)中感应产生互感信号;互感信号先经模拟开关芯片(4)传输至信号调理器(7),再经信号调理器(7)进行调理后传输至上位机(8);上位机(8)对互感信号进行解调处理,由此得到互感信号的实部MR和虚部MI;
步骤三:根据互感信号的实部MR和虚部MI,计算出互感信号的幅值ΔM和相位p;具体计算公式如下:
步骤四:对互感信号的幅值ΔM和相位p进行归一化处理,由此得到互感信号的归一化幅值M和归一化相位θ,从而得到二者的关系曲线;关系曲线具体表示如下:
式中:i表示虚数单位;
步骤五:将互感信号的归一化幅值M的取值范围设定为0.2≤M≤0.8,并利用最小二乘法对关系曲线进行线性拟合,由此得到一次拟合曲线;然后,将一次拟合曲线与y轴交点的纵坐标确定为有色金属样品(9)的特征截距b;
步骤六:根据有色金属样品(9)的特征截距b,判定有色金属样品(9)的材料,由此将有色金属样品(9)进行分类;具体判定规则如下:
当1.61≤b≤1.64时,将有色金属样品(9)的材料判定为Cu;
当1.70≤b≤1.72时,将有色金属样品(9)的材料判定为Al;
当1.77≤b≤1.80时,将有色金属样品(9)的材料判定为Zn;
当1.92≤b≤1.94时,将有色金属样品(9)的材料判定为Sn;
当2.35≤b≤2.38时,将有色金属样品(9)的材料判定为Ti。
5.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,电涡流传感器与有色金属样品(9)之间的距离变化范围为1~14mm。
6.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,正弦激励信号的频率为20~100KHz。
7.根据权利要求4所述的基于电涡流传感器的有色金属分类方法,其特征在于:所述步骤二中,通过上位机(8)可以调节正弦激励信号的幅值和相位。
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