МЕТАЛЛООБНАРУЖИТЕЛЬ

МЕТАЛЛООБНАРУЖИТЕЛЬ


RU (11) 2190866 (13) C2

(51) 7 G01V3/11 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2002.10.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2000114315/28 
(22) Дата подачи заявки: 2000.06.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.06.05 
(43) Дата публикации заявки: 2002.05.10 
(45) Опубликовано: 2002.10.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2098848 С1, 10.12.1997. SU 641377, 08.01.1979. DE 4017780 А1, 05.12.1991. ЕР 0091034 A3, 12.10.1983. 
(71) Имя заявителя: Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П.Королева 
(72) Имя изобретателя: Дмитриев Ю.С.; Заикин А.В.; Богоявленский Н.Л. 
(73) Имя патентообладателя: Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П.Королева 
(98) Адрес для переписки: 443086, г.Самара, Московское ш., 34, СГАУ, патентный отдел 

(54) МЕТАЛЛООБНАРУЖИТЕЛЬ 

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано для обнаружения мелких металлических тел и частиц в продуктах, материалах и изделиях с низкой электрической проводимостью, в частности в продукции пищевой и фармацевтической промышленности. Сущность изобретения: металлообнаружитель содержит датчик в виде катушки индуктивности, включенной в колебательный контур автогенератора электрических колебаний, сравнивающее устройство и задатчик установки, в устройство дополнительно введены измерительно-вычислительное устройство, триггерный делитель частоты и тестовая катушка. Датчик выполнен в виде двух встречно включенных секций, разнесенных на определенное расстояние друг от друга. Тестовая катушка расположена в плоскости, параллельной плоскости основных катушек, и удалена от основных катушек на расстояние радиуса основной катушки датчика в направлении, противоположном зоне обнаружения. Выводы тестовой катушки подключены к ключу, управляющий вход которого через триггерный делитель частоты соединен с выходом автогенератора. Технический результат: увеличение дальности обнаружения. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано для обнаружения мелких металлических тел и частиц в продуктах, материалах и изделиях с низкой электрической проводимостью, в частности в продукции пищевой и фармацевтической промышленности.

Известны металлоискатели (Булгак Л., Степанов А. Металлоискатель. - Радио, 1984, N 1, с. 49, Нечаев И. Металлоискатель на микросхеме. - Радио, 1987, N 1, с.49., а.с. СССР N 1260902, МКИ G 01 V 3/08, Металлообнаружитель. А. П. Волгарев, Н. Я. Кравченко (СССР), N 3936240/40-36; заявл. 29.04.85; опубл. 30.09.86, Бюл. N 36), содержащие датчик в виде катушки индуктивности, подключенной к колебательному контуру автогенератора гармонических колебаний, и схему индикации девиации частоты генерируемых колебаний, возникающей при прохождении металлического тела через зону чувствительности датчика.

Общим недостатком указанных металлоискателей является недостаточная стабильность частоты автогенератора и основных узлов схемы индикации девиации частоты, в результате чего происходит дрейф разностной частоты или уровня сигналов, вызываемый изменениями температурных режимов, старением элементов, изменениями напряжений питания, помехами и другими причинами. Это требует частой подстройки схемы с целью компенсации дрейфа, что затрудняет работу устройства в автоматическом режиме (при контроле массовой продукции путем установки датчика на конвейере), ограничивает предельно допустимую чувствительность устройства.

От этого недостатка частично свободно устройство(а.с. РФ N 2098848, MKИ G 01 V 3/08, 1997), являющееся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению. Оно содержит датчик в виде катушки индуктивности, включенный в колебательный контур автогенератора гармонических колебаний, работающего в режиме, близком к критическому, и имеющего отрицательную обратную связь по амплитуде генерируемых колебаний, в контур которой включен интегрирующий фильтр, детектор, вход которого через буферный усилитель подключен к выходу автогенератора, а выход - через интегрирующие фильтры с резко отличными постоянными времени подключен к входам компаратора, выполненного в виде дифференциального усилителя, исполнительное и сигнальное устройства, причем датчик металлообнаружителя выполнен в виде двух встречно включенных секций, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, а в схему металлообнаружителя дополнительно включены амплитудный дискриминатор и нормализатор импульсов, схема задержки и схема совпадений, причем вход амплитудного дискриминатора и нормализатора импульсов подключен к выходу дифференциального усилителя, а выход - к первому входу схемы совпадений и входу схемы задержки, выход которой подключен ко второму входу схемы совпадений.

Основными недостатками этого металлообнаружителя являются динамический принцип действия, требующий непрерывного движения обнаруживаемых металлических тел и недостаточная защищенность по отношению к внешним электромагнитным помехам, что затрудняет использование устройства при наличии сильных электромагнитных помех и снижает предельную дальность обнаружения мелких металлических тел. Влияние внешних помех обусловлено тем, что две секции датчика разнесены в пространстве, поэтому ЭДС в них не равны друг другу, следовательно, остается разность ЭДС, влияющая на частоту автогенератора.

В основу изобретения поставлена задача - увеличить дальность обнаружения мелких металлических тел и устранить ложные срабатывания, вызываемые наличием помехи, соизмеримой с уровнем сигнала, при обеспечении возможности работы в статическом режиме.

Решение указанных задач достигается тем, что в металлообнаружитель, содержащий датчик в виде катушки индуктивности, включенной в колебательный контур автогенератора электрических колебаний, причем датчик у металлообнаружителя выполнен в виде двух встречно включенных секций, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, сравнивающее устройство и задатчик уставки, и устройство индикации, причем в металлообнаружитель дополнительно введены измерительно-вычислительное устройство, триггерный делитель частоты и тестовая катушка, расположенная в плоскости, параллельной плоскости двух встречно включенных секций катушки индуктивности, и удаленная от двух встречно включенных секций катушки индуктивности на расстоянии радиуса секций основной катушки индуктивности датчика в направлении, противоположном зоне обнаружения, выводы тестовой катушки подключены к ключу, управляющий вход которого через триггерный делитель частоты соединен с выходом автогенератора, а вход измерительно-вычислительного устройства соединен с выходом триггерного делителя частоты, причем выход измерительно-вычислительного устройства через сравнивающее устройство соединен со входом устройства сигнализации, а второй вход сравнивающего устройства соединен с задатчиком уставки, причем в измерительно-вычислительном устройстве его вход соединен со входами инвертора, устройства управления и одной из двух схем совпадения, а выход инвертора соединен со входом второй схемы совпадения, причем вторые входы обеих схем совпадения объединены и соединены с выходом генератора, а выходы обеих схем совпадения соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, вход установки нуля реверсивного счетчика соединен с одним из двух выходов устройства управления, а второй выход устройства управления соединен со входом управления записью запоминающего устройства, вход данных последнего соединен с кодовым выходом реверсивного счетчика, а выход запоминающего устройства является выходом измерительно-вычислительного устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием новых элементов: измерительно-вычислительным устройством, триггерным делителем частоты, тестовой катушкой и их связями с остальными элементами устройства. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что в известных металлообнаружителях не применяются тестовые катушки предлагаемого типа. Однако в предлагаемом устройстве имеются триггерный делитель частоты, измерительно-вычислительное устройство, сравнивающее устройство и задатчик уставки, применение которых известно. Но в предлагаемом устройстве триггерный делитель частоты и измерительно-вычислительное устройство формируют сигналы, пропорциональные тестовым приращениям частоты, что ранее не реализовывалось в известных устройствах и что приводит к улучшению параметров металлообнаружителя, а также позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена функциональная схема металлообнаружителя. На фиг.2 показана схема измерительно-вычислитительного устройства. На фиг.3 показаны зависимости относительных приращений частоты автогенератора без тестовой катушки от дальности обнаружения металлических объектов и относительных изменений тестовых приращений частоты.

Предлагаемый металлообнаружитель содержит автогенератор 1, датчик, выполненный в виде двух встречно включенных секций 2, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, тестовую катушку индуктивности 3, ключ 4, триггерный делитель частоты 5, измерительно-вычислительное устройство 6, сравнивающее устройство 7, задатчик уставки 8, устройство сигнализации 9.

Устройство работает следующим образом. Автогенератор 1 формирует периодические колебания напряжения, частота которых зависит от параметров датчика, выполненного в виде двух встречно включенных секций 2, разнесенных на определенное расстояние друг от друга. При появлении металлических тел в зоне обнаружения в катушках датчика создается вносимое сопротивление, которое изменяет параметры колебания контура автогенератора 1, за счет чего изменяется частота выходного сигнала автогенератора 1. Частота выходного сигнала автогенератора делится в некоторое количество раз в триггерном делителе частоты 5 и его выходной сигнал управляет ключом 4, замыкающим тестовую катушку 3. Если тестовая катушка 3 разомкнута, то частота выходного сигнала автогенератора 1 зависит от параметров колебательного контура, наличия металла в зоне обнаружения, помех и нестабильности автогенератора 1. Если тестовая катушка 3 замкнута, то частота автогенератора 1 зависит от вышеперечисленных параметров и от параметров тестовой катушки 3. При периодическом замыкании и размыкании тестовой катушки 3 происходит синхронное изменение частоты выходного сигнала автогенератора 1. Сигнал с автогенератора 1 подается на вход измерительно-вычислительного устройства 6, выполненного по схеме, изображенной на фиг.2, которое работает следующим образом. В течение первого полупериода сигнала, поступающего с триггерного делителя частоты 5 через инвертор 10 на логический элемент 11 и непосредственно на логический элемент 12, счетные импульсы с генератора 14 поступают через логический элемент 2И-НЕ 11 на суммирующий вход реверсивного счетчика 13. В конце первого полупериода в счетчике 13 формируется код, пропорциональный частоте автогенератора 1, при замкнутой тестовой катушке индуктивности 3. В течение второго полупериода выходного сигнала счетные импульсы с генератора 14 поступают через логический элемент 2И-НЕ 12 на вычитающий вход счетчика 13. Таким образом, в течение второго полупериода код в счетчике убывает, и к концу второго полупериода выходного сигнала триггерного делителя частоты 5 на выходе счетчика 13 формируется разностный код, пропорциональный разности частот автогенератора 1 при замкнутом и разомкнутом состоянии тестовой катушки индуктивности 3. Управляющее устройство 15 формирует сигнал разрешения записи в запоминающее устройство 16 и после произведения записи, формирует сигнал установки нуля счетчика 13. Входным сигналом для управляющего устройства 15 является входной сигнал измерительно-вычислительного устройства 6.

Цифровой код разности частот поступает на 1 вход сравнивающего устройства 7, которое сравнивает полученный код с заданным кодом задатчика уставки 8. Если цифровой код разности частот превышает установленный задатчиком уставки 8 код, то устройство сигнализации 9 дает (оператор) сигнал о наличии металлического объекта.

Эксперименты, проведенные авторами показывают, что относительные изменения тестовых приращений частоты автогенератора в 6 раз превышают относительные изменения частоты автогенератора без тестовой катушки (см.фиг.3) Таким образом, получается, что применение тестовой катушки позволяет повысить чувствительность к обнаружению металлических тел в 6 раз по сравнению с металлообнаружителями без тестовой катушки. Кроме того, за счет вычитания двух результатов изменения частоты близких по времени уменьшается влияние внешних стационарных помех, нестабильности автогенератора и измерителя временного интервала. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Металлообнаружитель, содержащий датчик в виде катушки индуктивности, включенной в колебательный контур автогенератора электрических колебаний, причем датчик у металлообнаружителя выполнен в виде двух встречно включенных секций, разнесенных на определенное расстояние друг от друга, сравнивающее устройство, задатчик уставки и устройство сигнализации, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены измерительно-вычислительное устройство, триггерный делитель частоты и тестовая катушка, расположенная в плоскости, параллельной плоскости двух встречно включенных секций катушки индуктивности, и удаленная от двух встречно включенных секций катушки индуктивности на расстоянии радиуса секций основной катушки индуктивности датчика в направлении, противоположном зоне обнаружения, выводы тестовой катушки подключены к ключу, управляющий вход которого через триггерный делитель частоты соединен с выходом автогенератора, а вход измерительно-вычислительного устройства, формирующего цифровой код разности частот автогенератора при замкнутом и разомкнутом состоянии ключа, подсоединенного к выходам тестовой катушки, соединен с выходом триггерного делителя частоты, причем выход измерительно-вычислительного устройства через сравнивающее устройство соединен со входом устройства сигнализации, а второй вход сравнивающего устройства соединен с задатчиком уставки.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru