0 引 言
1 青贮机金属探测原理
2 青贮机金属探测系统硬件设计
2.1 探测线圈设计
2.1.1 探测线圈形状选择
2.1.2 探测线圈结构优化设计
表1 金属探测系统探测线圈内、外径优化结果Table 1 Optimization result of inside and outside diameter of detector coil in metal detector system |
参数 | R 1 /mm | R 2 /mm |
---|---|---|
优化结果 | 35 | 140 |
表2 金属探测系统不同层数探测线圈参数计算结果Table 2 Parameter calculation results of detecting coils of different layers in metal detecting system |
线圈层数 | Q值 | 电感灵敏度 | 电阻灵敏度 | 涡流损耗/W | 等效阻抗/kΩ |
---|---|---|---|---|---|
1层 | 12.21 | 3.59 | 5.74 | 37.60 | 19.44 |
2层 | 17.01 | 3.57 | 7.49 | 9.39 | 27.08 |
3层 | 17.07 | 3.55 | 7.91 | 4.17 | 27.17 |
4层 | 15.64 | 3.53 | 7.20 | 2.34 | 24.89 |
5层 | 14.00 | 3.52 | 6.40 | 1.49 | 22.28 |
表3 金属探测系统探测线圈设计参数Table 3 Design parameters of detector coil for metal detector system |
指标 | 内径/mm | 外径/mm | 层数 | 线径/mm | 导线材料 | 频率/MHz |
---|---|---|---|---|---|---|
参数 | 35 | 140 | 2 | 0.3 | Cu | 0.15 |
2.2 探测线圈阵列分析
表4 金属探测系统两种探测线圈性能参数计算结果Table 4 Calculation results of performance parameters of two kinds of detecting coils in metal detecting system |
线圈类别 | 电感/uH | 电阻/Ω | Q值 | 电感灵敏度 | 电阻灵敏度 | 涡流损耗/W |
---|---|---|---|---|---|---|
未弯曲线圈 | 9 881.874 3 | 22.694 6 | 437.739 6 | 5.352 9×10-5 | 0.000 741 5 | 2.594 2×10-9 |
弯曲线圈 | 9 410.466 1 | 22.687 0 | 416.997 8 | 1.415 1×10-3 | 0.135 898 0 | 1.658 7×10-9 |
表5 金属探测系统的阵列线圈参数计算结果Table 5 Calculation results of array coil parameters for metal detection system |
线圈类型 | 电感L | 电阻R | Q值 |
---|---|---|---|
线圈1 | 92.18 | 22.40 | 41.31 |
线圈2 | 90.68 | 22.34 | 40.80 |
线圈3 | 92.18 | 22.21 | 41.73 |
单个线圈 | 98.82 | 22.69 | 43.77 |
2.3 封装模块设计
2.4 金属探测系统总体结构设计
3 青贮机金属探测系统软件设计
4 系统试验设计与结果分析
4.1 试验台搭建
4.2 金属探测功能试验
表6 不同尺寸铁丝在70 mm检测距离金属探测系统试验数据Table 6 Metal detection system test data of different sizes of wire at 70 mm detection distance |
组号 | 铁丝直径/mm | 铁丝长度/mm | 报警数/次 | 报警率/% |
---|---|---|---|---|
1 | 0.4 | 10 | 7 | 14 |
2 | 0.4 | 15 | 13 | 26 |
3 | 0.4 | 20 | 29 | 58 |
4 | 0.4 | 30 | 39 | 78 |
5 | 0.5 | 10 | 17 | 34 |
6 | 0.5 | 15 | 18 | 36 |
7 | 0.5 | 20 | 38 | 76 |
8 | 0.5 | 30 | 45 | 90 |
9 | 0.6 | 10 | 25 | 50 |
10 | 0.6 | 15 | 38 | 76 |
11 | 0.6 | 20 | 50 | 100 |
12 | 0.6 | 30 | 50 | 100 |
13 | 0.7 | 10 | 28 | 56 |
14 | 0.7 | 15 | 36 | 72 |
15 | 0.7 | 20 | 50 | 100 |
16 | 0.7 | 30 | 50 | 100 |
17 | 0.8 | 10 | 33 | 66 |
18 | 0.8 | 15 | 43 | 86 |
19 | 0.8 | 20 | 50 | 100 |
20 | 0.8 | 30 | 50 | 100 |
21 | 0.9 | 10 | 38 | 76 |
22 | 0.9 | 15 | 45 | 90 |
23 | 0.9 | 20 | 50 | 100 |
24 | 0.9 | 30 | 50 | 100 |
25 | 1.2 | 10 | 44 | 88 |
26 | 1.2 | 15 | 50 | 100 |
27 | 1.2 | 20 | 50 | 100 |
28 | 1.2 | 30 | 50 | 100 |
29 | 1.6 | 10 | 50 | 100 |
30 | 1.6 | 15 | 50 | 100 |
31 | 1.6 | 20 | 50 | 100 |
32 | 1.6 | 30 | 50 | 100 |