金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法及裝置的製作方法
2023-11-03 21:57:22 2
專利名稱：金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬異物檢測機，尤其是涉及一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法及裝置。
背景技術：
早期的金屬探測器主要是靠模擬電路實現的，介於其缺點較多(例如探測靈敏度不高，穩定性較差，受外界幹擾比較大，探測產品對象比較固定)，目前市場上的金屬探測器大多採用數位技術方案，一般可分為兩種一種是基本採用模擬電路結構，只是在輸出部分通過A/D轉換器將輸出值送到微處理器中進行判斷，同時增加了人機對話功能。另一種採用直接數字合成方法產生調製正弦波，能夠對正弦波的相位進行控制。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高了相位的解析度和檢測實時性的金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法及裝置。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法，其特徵在於，包括以下步驟1)相位設定完畢後，實時相位計算模塊將A/D採樣電路發過來的接收相位(K作為初始值；2)接收電路判斷是否有產品通過，若為否，執行步驟3)，若為是，不採集接收相位；3)A/D採樣電路實時採集接收電路的接收相位Ct1信息，將該接收相位小工信息傳輸給實時相位計算模塊；4)實時相位計算模塊比較Ct1與(K的相位差，並判斷該相位差是否超過預設範圍，若為是，發送「發射相位微調」信息給FPGA，若為否，返回步驟2)；OFPGA將「發射相位微調」指令發送給相位跟蹤控制器，相位跟蹤控制器對發射電路的發射相位進行微調，並返回步驟2)。一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理裝置，其特徵在於，包括接收電路、濾波電路、A/D採樣電路、實時相位計算模塊、FPGA、DSP、MCU、相位跟蹤控制器、D/A轉換模塊、發射電路，所述的接收電路、濾波電路、A/D採樣電路依次連接，所述的A/D採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、相位跟蹤控制器連接，所述的相位跟蹤控制器通過D/A轉換模塊與發射電路連接，所述的DSP與 MCU連接。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、採用全新的DSP+FPGA架構，構成了實時信號處理系統，根據低層信號和高層信號不同的特點，合理的對DSP和FPGA作了數據處理的分工；
2、在很大程度上提高了相位的解析度和檢測實時性，進而提高了整機的檢測精度和穩定性。同時，DSP+FPGA的架構也使得日後金屬檢測機性能改善、功能擴展和系統升級變得更加方便。
圖1為本發明的流程圖；圖2為本發明的硬體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例本發明重點對現有技術中的缺點進行改進。首先在相位檢測的基本原理中找到其固有缺點，如下假設發射線圈輸出為u = a*sin( t+ θ)，接收線圈的輸入為Uo = Asin(G) t+Φ)，理論上發射信號經過發射電路和接收電路而產生固定的相位差Φ-Θ，下文中該相位差用α來表示。調製的兩個輸入為同頻率的正交正弦波，分別為^ = Bsincot 和 Uc = Bsin(cot+900)。通過乘法器後輸出分別為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)]經過低通濾波器之後，高頻成分被濾掉，輸出為UR = AB/2cos ΦUX = AB/2sin<ji由於B為可控制常量，所以UR和UX的大小決定於相位接收Φ和幅值Α。研究表明不同的物體通過檢測機後對探頭內磁場的影響不同，對於不同的待檢測產品只要預先設定好發射相位θ的大小就能夠抑制產品的信號，突出金屬物體的信號，從而可以實現檢測金屬異物的功能。而預先設定好的相位Φ經過發射電路，接收電路，模擬乘法器的處理後， 必然會有一個相位差α，這個相位差α會受機器工作頻率，發射功率，環境情況、器件溫度多方面影響而隨時間變化，該變化一般是一個非線性多變量的函數α = α (f，a，T)。本發明的內容就是通過實施監測α (f，a, Τ)的數值，記錄其變化量，並實時微調發射信號的相位來補償α的變化量。如圖1、圖2所示，本發明具體步驟如下1)相位設定完畢後，實時相位計算模塊將 A/D採樣電路發過來的接收相位(K作為初始值；2)接收電路判斷是否有產品通過，若為否，執行步驟3)，若為是，不採集接收相位；3) A/D採樣電路實時採集接收電路的接收相位Ct1信息，將該接收相位Ct1信息傳輸給實時相位計算模塊；4)實時相位計算模塊比較Ct1與(K的相位差，並判斷該相位差是否超過預設範圍，若為是，發送「發射相位微調」信息給FPGA，若為否，返回步驟2)；
OFPGA將「發射相位微調」指令發送給相位跟蹤控制器，相位跟蹤控制器對發射電路的發射相位進行微調，並返回步驟2)。如圖2所示，本發明的硬體結構包括接收電路1、濾波電路、A/D採樣電路2、實時相位計算模塊3、FPGA4、DSP 5, MCU 6、相位跟蹤控制器7、D/A轉換模塊、發射電路8，所述的接收電路1、濾波電路、A/D採樣電路2依次連接，所述的A/D採樣電路2分別與實時相位計算模塊3、FPGA 4連接，所述的FPGA 4分別與實時相位計算模塊3、DSP 5、相位跟蹤控制器7連接，所述的相位跟蹤控制器7通過D/A轉換模塊與發射電路8連接，所述的DSP 5與 MCU 6連接。
權利要求
1.一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法，其特徵在於，包括以下步驟1)相位設定完畢後，實時相位計算模塊將A/D採樣電路發過來的接收相位Ctci作為初始值；2)接收電路判斷是否有產品通過，若為否，執行步驟幻，若為是，不採集接收相位；3)A/D採樣電路實時採集接收電路的接收相位Ct1信息，將該接收相位Ct1信息傳輸給實時相位計算模塊；4)實時相位計算模塊比較Ct1與cK的相位差，並判斷該相位差是否超過預設範圍，若為是，發送「發射相位微調」信息給FPGA，若為否，返回步驟2)；5)FPGA將「發射相位微調」指令發送給相位跟蹤控制器，相位跟蹤控制器對發射電路的發射相位進行微調，並返回步驟2)。
2.一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理裝置，其特徵在於，包括接收電路、 濾波電路、A/D採樣電路、實時相位計算模塊、FPGA、DSP、MCU、相位跟蹤控制器、D/A轉換模塊、發射電路，所述的接收電路、濾波電路、A/D採樣電路依次連接，所述的A/D採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、相位跟蹤控制器連接，所述的相位跟蹤控制器通過D/A轉換模塊與發射電路連接，所述的DSP與MCU 連接。
全文摘要
本發明涉及一種金屬異物檢測機中的自動相位跟蹤信息處理方法及裝置，其中方法包括1)相位設定完畢後，實時相位計算模塊將A/D採樣電路發過來的接收相位φ0作為初始值；2)接收電路判斷是否有產品通過，若為否，執行步驟3)，若為是，不採集接收相位等步驟；其中裝置包括接收電路、濾波電路、A/D採樣電路、實時相位計算模塊、FPGA、DSP、MCU、相位跟蹤控制器、D/A轉換模塊、發射電路。與現有技術相比，本發明具有提高了相位的解析度和檢測實時性等優點。
文檔編號G01N27/82GK102565185SQ20101061734
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者幸波, 張波, 項安 申請人:上海太易檢測技術有限公司