基于DSP的高精度金属探测器研究

摘要

金属探测器,是一种专门针对被检测物料中的金属杂质进行报警剔除的仪器设备,广泛应用于矿山,冶金,食品加工,医疗以及纺织等对于原材料成分要求较高的行业。近年来,随着社会生活水平的不断提高,广大人民群众的健康意识显著增强,同时频繁曝光的食品安全问题,也使得公众对于食品、医药的质量安全更加关注,若是在与人民健康密切相关食品药品中混入金属杂质,将严重损害公众的健康。
　　 另外,在工业生产领域,尤其是一些对于原料纯度要求比较高的行业,如果原材料中混入螺丝钉等金属,很可能会在加工时损坏昂贵的机械设备,造成巨大的经济损失。所以,金属探测器的存在意义显得十分重要。但是纵观我国金属探测器行业市场,由于受技术条件限制,仍然鲜见能与国外先进金属探测器媲美的优秀产品,高精度的金属探测器仍主要依靠进口,且价格昂贵。因此,设计一套检测精度高,运行稳定,且成本相对低廉的金属探测设备,对于实现核心技术自主化,打破国外技术垄断,具有深远的意义和可观的经济效益。
　　 本文从实际工程项目的角度出发,通过对载流线圈磁场的基本特性进行严密的理论分析,建立起金属穿过线圈这一过程的完整数学物理模型,并在此基础上选取了更加适合金属检测的改进型平衡线圈作为传感探头的基本结构。控制电路方面,使用具有强大数据处理能力的TMS320F2812DSP作为中央处理单元,充分发挥其精度高,速度快的优势。同时配套相应的供电、波形发生/接收、滤波放大、A/D转换等功能电路模块,共同完成整套控制系统的组建。在充分对硬件系统进行介绍的同时,对软件系统也进行了较为详细的说明,使系统的工作流程有了比较清晰的轮廓概念。最后,制作相应的PCB电路板,将控制器、平衡线圈及皮带传送系统等各部件进行组合安装,整合成为一套具有完整功能的金属探测实验平台,并通过该平台上的一系列实验,验证其金属探测工作性能,并对工作过程中出现的问题进行了分析,探索了这些问题产生的原因,以及避免的方法。文章中还附上了本项目验收鉴定的部分材料,作为对其工作性能测试评估的一种依据。
　　 文章结尾对于金属探测这一行业的发展前景做了展望,总结和吸取了国内外优秀的金属探测器研发生产过程中所积累的宝贵经验。最后,针对本金属探测器仍然存在的不足,提出了进一步的改进意见和措施。