基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析.pdf

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1、第38卷第3期合肥工业大学学报(自然科学版)Vo1．38No．32015年3月JOURNAL0FHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYMar．2015doi：10．3969／j．issn．1003—5060．2015．03．014基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析王茹茹，宋开宏，明军，潘煜天，吴振飞(安徽大学电子信息工程学院，安徽合肥230601)摘要：针对金属探测仪传感器设计时缺少理论分析的现状，文章基于开放式矩形平衡线圈模型，推导了金属杂质通过平衡线圈时产生的附加感应电动势，并进行仿真，得到了金属探测仪传感器

2、平衡线圈的最佳尺寸比例以及金属杂质通过平衡线圈的最佳空间探测位置。通过实验验证了该计算方法的正确性，为进一步提高金属探测仪的检测灵敏度和稳定性提供了理论依据。关键词：金属探测仪；传感器；矩形平衡线圈；感应电动势；空间位置中图分类号：TM154．1文献标识码：A文章编号：1003—5060(2015)03—0354—04CharacteristicanalysisofmetaldetectorsensorbasedonopencoilsystemWANGRu—ru，SONGKai—hong，MINGJun，PANYu—tian，WUZhe

3、n—fei(SchoolofElectronicsandInformationEngineering，AnhuiUniversity，Hefei230601，China)Abstract：Basedontheopenrectangularbalancedcoilmodeltodealwiththelackoftheoryanalysisforthedesignofmeta1detectorsensor，theadditionalinducedelectromotiveforcewhenmetalimpuritiesgothroughth

4、ebalancedcoilisinferred．Thebestsizeratioofthesensorcoilandthebestspatialde—tectionpositionwhenmetallicmaterialsgothroughthebalancedcoilareobtainedbythesimulationa—nalysis．Thecorrectnessoftheproposedmethodisconfirmedbyexperiments，thusprovidingatheo—reticalbasisforimprovin

5、gthedetectionprecisionandstabilityofmetaldetector．Keywords：metaldetector；sensor；rectangularbalancedcoil；inducedelectromotiveforce；spatiallo—catioil金属探测装置在日常生活和工业生产中有着物理模型，根据电磁感应原理l_5]、涡流效应以及平广泛的应用，因此研究金属探测技术有着重要意衡线圈的差动接收理论_6进行理论分析，得出探义。金属探测的方法主要有基于单线圈的频率检测金属信号与线圈尺寸以及位置相关

6、的解析表达测法、阻抗检测法和基于平衡线圈的差分电压检式，并对此进行仿真分析，确定探测金属的最佳位测法口]。其中，平衡线圈技术在国外许多高精度置，为选择传感器线圈尺寸比例以及金属最佳探金属探测仪产品中已经得到应用l_2]。平衡线圈模测位置提供理论依据。型具有2种结构，即开放式和闭合式口]。开放式1物理模型线圈结构具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点，因此得到了广泛的应用。目前，金属探测仪传感器金属探测仪传感器的物理模型如图1所示，制作主要依靠经验，对线圈尺寸比例以及金属最发射线圈1与接收线圈2、线圈3上下平行排列，佳探测位置缺少严格的理论分析

7、E4]。发射线圈尺寸为2x。×2y。，接收线圈尺寸2a×本文基于金属探测仪传感器的矩形平衡线圈(6一)，发射线圈位于xoy平面，接收线圈与发收稿日期：2014—01—07；修回日期：2014—03—26基金项目：安徽大学研究生学术创新研究资助项目(10117700601)；安徽大学科研训练计划资助项目(kyx12013031)作者简介：王茹茹(1987一)，女，安徽淮南人，安徽大学硕士生；宋开宏(1969一)，男，安徽芜湖人，安徽大学副教授，硕士生导师．第3期王茹茹，等：基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析355射线圈之间的距离为

8、Zo，W为金属异物，金属看当有金属目标进入磁场范围，由于电磁感应成圆薄片，半径为rO。发射线圈中通有角频率为会在金属内部产生感应电动势，金属中会产生涡的交变电流i一Isinrat。2个接收线圈采用流，涡流将