专利名称：金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种金属异物检测机关键技术，尤其是涉及ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法及装置。
背景技术：
平衡式金属检测机受应カ变形和温度变化等导致静态平衡状态发生变化导致灵敏度降低，甚至完全丧失检测能力。因此自动平衡技术成为该类金属检测机的关键技木。目前主流的自动平衡技术方案如美国专利。专利号5，691，640名称“ForcedBalance Metal Detector”，“自动平衡式金属检测机”。该金属检测机采用平衡检测得到补偿数值后通过两个数模转换器(D/A)输出两个直流电压，输出的直流电压和正交的正弦波通过两个乘法器调制出用于补偿的两个正弦波，这两个正弦波合成后送给接收电路，补偿 因平衡破坏输出的幅值和相位。该类方案采用了比较多的模拟电路，造成线路复杂和调试的困难以及由于电路本身的问题引起稳定性降低等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高金属检测机灵敏性和稳定性的金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现—种金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤I)开机后A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位Φ I信息和由接收电路得到的初始接收信号的幅值A，并自动检测初始接收信号的平衡状态；2)判断该平衡状态是否满足设定值，若为是，不产生平衡信号，若为否执行步骤3)；3)根据初始接收信号的平衡状态来自动设定平衡信号的相位与幅值；4)将平衡信号与初始接收信号进行混合，将混合后的信号送到后级信号处理电路处理；5)对混合信号的平衡状态进行检测，并返回步骤2)；6)判断是否手动改变发射信号相位，若为是，返回步骤I)，若为否，返回步骤5)。ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理装置，其特征在于，包括接收电路、滤波电路、A/D采样电路、实时相位计算模块、平衡信号产生模块、FPGA、DSP、MCU、自动平衡控制器、D/A转换模块、发射电路，所述的接收电路、自动平衡控制器、滤波电路、A/D采样电路依次连接，所述的A/D采样电路分别与实时相位计算模块、FPGA连接，所述的FPGA分别与实时相位计算模块、DSP、平衡信号产生模块连接，所述的FPGA通过自动平衡控制总线与自动平衡控制器相连，所述的FPGA通过D/A转换模块与发射电路连接，所述的DSP与MCU连接，所述的平衡信号产生模块与自动平衡控制器连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点I、采用全新的DSP+FPGA架构，构成了实时信号处理系统，根据低层信号和高层信号不同的特点，合理的对DSP和FPGA作了数据处理的分エ；2、在很大程度上提高了整机的检测精度和稳定性，同时提高了金属检测机的抗老化能力和环境适应能力，进而显著提高了金属检测机的寿命，同吋，DSP+FPGA的架构也使得日后金属检测机性能改善、功能扩展和系统升级变得更加方便。
图I为本发明的流程图；图2为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例本发明重点对现有技术中的缺点进行改进。首先在相位检测的基本原理中找到其固有缺点，如下假设发射线圈输出为u = a*sin (ω +θ)，接收线圈的输出为Uo =Asin(G) t+Φ)，理论上发射信号经过发射电路和接收电路而产生固定的相位差Φ-Θ，下文中该相位差用α来表示。调制的两个输入为同频率的正交正弦波，分别为Us = Bsincot和 Uc = Bsin (ω t+90)。通过乘法器后输出分别为Ur = Uo*Us = Asin (ω t+ Φ) *Bsin ω t = ΑΒ/2 [cos Φ -cos (2 ω t+ Φ)]Ux = Uo*Uc = Asin (ω t+Φ) *Bsin (ω t+90) = ΑΒ/2 [sin Φ +sin (2 ω t+ Φ)]经过低通滤波器之后，高频成分被滤掉，输出为Ur = AB/2cos ΦUx = AB/2sin Φ由于B为可控制常量，所以Ur和Ux的大小决定于相位接收Φ和幅值A。研究表明不同的物体通过检测机后对探头内磁场的影响不同，对于不同的待检测产品只要预先设定好发射相位Θ的大小就能够抑制产品的信号，突出金属物体的信号，从而可以实现检测金属异物的功能。只需监测Ur和Ux两个直流值的大小，就可以得到初始接收信号的幅度与相位信息。幅度为4= -f(U2x + U2r )相位为Φ= arctan (Ux/Ur)本发明的内容就是通过实时监测初始接收信号的幅度Ao与相位Φ的数值，达到实时监测整机平衡状态的目的，若初始接收信号幅度较大，则需在FPGA内生成ー个平衡信号通过自动平衡控制器来达到接收信号自动平衡的目的。本发明通过实时检测到的Ao和Φ来生成一个新的平衡信号Uoi =Ao*sin(co t+Φ),该信号理论上可无限逼近初始接收信号Uo = Asin(co t+Φ),两者相减后，理论上为零。在工程实践中，相减后的值小于500mV就可提高整机的检测精度。
如图I所示，ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法，包括以下步骤I)开机后A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位Φ I信息和由接收电路得到的初始接收信号的幅值A，并自动检测初始接收信号的平衡状态；2)判断该平衡状态是否满足设定值，若为是，不产生平衡信号，若为否执行步骤3)；3)根据初始接收信号的平衡状态来自动设定平衡信号的相位与幅值；4)将平衡信号与初始接收信号进行混合，将混合后的信号送到后级信号处理电路处理；5)对混合信号的平衡状态进行检测，并返回步骤2)；6)判断是否手动改变发射信号相位，若为是，返回步骤I)，若为否，返回步骤5)。如图2所示，ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理装置，包括接收电路I、滤波电路11、A/D采样电路2、实时相位计算模块3、平衡信号产生模块9、FPGA4、DSP5、MCU6、自动平衡控制器7、D/A转换模块、发射电路8，所述的接收电路I、自动平衡控制器7、滤波电路11、A/D采样电路2依次连接，所述的A/D采样电路2分别与实时相位计算模块3、FPGA4连接，所述的FPGA4分别与实时相位计算模块3、DSP5、平衡信号产生模块9连接，所述的FPGA4通过自动平衡控制总线10与自动平衡控制器7相连，所述的FPGA4通过D/A转换模块与发射电路8连接，所述的DSP5与MCU6连接，所述的平衡信号产生模块9与自动平衡控制器7连接。
权利要求
1.ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤 1)开机后A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位Φ1信息和由接收电路得到的初始接收信号的幅值Α，并自动检测初始接收信号的平衡状态； 2)判断该平衡状态是否满足设定值，若为是，不产生平衡信号，若为否执行步骤3)； 3)根据初始接收信号的平衡状态来自动设定平衡信号的相位与幅值； 4)将平衡信号与初始接收信号进行混合，将混合后的信号送到后级信号处理电路处理； 5)对混合信号的平衡状态进行检测，并返回步骤2)； 6)判断是否手动改变发射信号相位，若为是，返回步骤I)，若为否，返回步骤5)。
2.ー种金属异物检测机中的自动平衡信息处理装置，其特征在于，包括接收电路、滤波电路、A/D采样电路、实时相位计算模块、平衡信号产生模块、FPGA、DSP、MCU、自动平衡控制器、D/A转换模块、发射电路，所述的接收电路、自动平衡控制器、滤波电路、A/D采样电路依次连接，所述的A/D采样电路分别与实时相位计算模块、FPGA连接，所述的FPGA分别与实时相位计算模块、DSP、平衡信号产生模块连接，所述的FPGA通过自动平衡控制总线与自动平衡控制器相连，所述的FPGA通过D/A转换模块与发射电路连接，所述的DSP与MCU连接，所述的平衡信号产生模块与自动平衡控制器连接。
全文摘要
本发明涉及一种金属异物检测机中的自动平衡信息处理方法及装置，其中方法包括1)开机后A/D采样电路实时采集接收电路的接收相位φ1信息和由接收电路得到的初始接收信号的幅值A，并自动检测初始接收信号的平衡状态；2)判断该平衡状态是否满足设定值，若为是，不产生平衡信号，若为否执行步骤3)等步骤；其中装置包括接收电路、滤波电路、A/D采样电路、实时相位计算模块、平衡信号产生模块、FPGA、DSP、MCU、自动平衡控制器、D/A转换模块、发射电路。与现有技术相比，本发明具有提高金属检测机灵敏性和稳定性等优点。
文档编号G01V3/11GK102681019SQ20111005662
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者张建忠, 张波, 项安 申请人:苏州太易检测设备有限公司