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编辑：北方有色网
来源：中北大学
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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