Электромагнитный способ обнаружения электропроводящих тел

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ

00i03 т оеетскнг.

Социалистических

Реслублик

Зависимый от патента №вЂ”

М. Кл. В 03с 1/ 30

Заявлено 09.1Ч.1968 (№ 1235373/22-3) Приоритет 10.IV.1967, № 1053/67, Финляндия

Комитет ло делом

Опубликовано 17.1V.1973. Бюллетень ¹ 18

УД К 621,317,40 (088. 8) изобретений и открьннй лрн Совете Миннстрое

СССР

Дата опубликования описания 1З.ЧП1.1973

Авторы изобретения

Иностранцы

Кай Бертель Фаллениус и Кейо Армас Вармола (Финляндия) Иностранная фирма

«Ои Оутокумпу» (Финляндия).

Заявитель

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ

Известны способы обнаружения электропроводящих тел в массе окружающего материала, имеющего более низкую электропроводность, заключающиеся в создании первичного поля звуковой частоты и измерении компонент вторичного поля.

Предложенный способ отличается тем, что создают первичное поле, изменяющее свое направление и амплитуду так, что, когда тело, которое должно быть обнару>кено, проходит через детектор, направление поля совпадает (или почти совпадает) с направлением вихревых токов, наведенных в теле, зависящих от формы тела и ориентации его на кон вейере;. наблюдают изменения Ilo фазе компоненты вторичного поля, вызванные обнаруживаемым телом и окружающей средой, причем фазовый сдвиг компоненты выбирают таким, что наблюдаемая компонента отличается по величине для обнаруживаемого тела и окружающего материала из-за различия их электропроводности; контролируют компоненту вторичного поля, измен енную вихревыми токами или токами намагничивания, индуцированными в теле и окружающем материале первичным полем. Это позволяет повысить точность обнаружения.

Кроме того, наблюдаемая компонента вторичного поля н а 90 (или почти на 90 ) сдвинута по фазе относительно первичного поля.

Способ заключается в следующем.

При помощи стационарной системы катушек создают первичное поле звуковой частоты, направление которого является функцией места. Поэтому если обнару>киваемое тело проходит через детектор, направление поля по крайней мере в одной точке зоны влияния детектора имеет то же самое или почти то же

10 самое направление, что и н аправление наиболее благоприятных вихревых токов индукции или намагничивания в указанном теленезависимо OT его формы, ориентации или положения на конвейере. Далее наблюдают одну или более компонент вторичного поля, произведен|ного в указанном первичном поле обнаруживаемым телом и окружающей его средои, или наблюдают величину, пропорциональную указанным компонентам. Наблюдаемые ком20 поиенты сдвинуты по фазе относительно первичного поля, причем величина фазового сдвига выбирается такой, что эти компоненты зависят от размеров обнару>киваемого тела и от окружающей среды из-за различия проводи25 мостей тела и среды. Затем создают такой детектор, что если обн ару>киваемое тело находится в указан ной благоприятной точке первичного поля, то оно одновременно располагается в благоприятной точке относительно

30 сигналов, произведенных частью детектора, 3779Ì

3

После этого сравнивают сигналы, пропорциональные сдвинутой по фазе компоненте, с одной (или более) заран ее определенной предельной величиной.

Для эффективной работы по описываемому способу необходимо, чтобы число сигналов тревоги, вызванных обнаруживаемым телом, было как можно большим по сравнению с числом сигналов тревоги, вызван ных прочими телами и скоплением рудных материалов, в то время как влияние передающего поля, внешних электромагнитных полей и окружающих однородных материалов, двигающихся в направлении движения ленты, должно быть как можно меньшим.

Детектор осуществляет указанные принципы следующим образом: контролируется правильная фазовая компонента вторичного электромагнитного поля, вызванная возмущающим телом; выбирается правильная рабочая частота; выбирается наиболее благоприятное для обнаружения тела направление первичного поля; вторичное поле, вызванное обнаруживаемым телом, н аблюдается в наиболее благоприятном направлении; катушечная система рассчитывается так, что передаваемое поле не вызывает сигн ала в случае рудного материала; выбирается компонента сигнала, имеющая правильную фазу, т. е. соответствующим образом выбирается принцип работы устройства.

Вторичное поле, произведенное в переменном электромагнитном поле проводящим телом, может быть разделен о на две компоненты, одна из которых н аходится в фазе с первичным полем (действительная компонента), а другая сдвинута на 90 (мнимая компонента) . Вторичное поле может быть представлено в виде действительно мнимых координат на единицу объема тела как функции отношения размеров тела и глубины проникновения или как общее поле в функции частоты, размеров тела и т. д.

В соответствии с законом индукции для лучшей работы выбирается максимальная частота. Наибольшее отношение размеров наибольшего тела в материале к наименьшему, которое еще можно обн аружить, достигается в случае, когда это отношение становится независящим от частоты. Таким образом, верхний предел рабочей частоты определяется из наибольшей величины тела на глубину проникновения, при которой указанная зависимость еще имеет место (no крайней мере приблизительно). Начертив прямую, параллельную действительной оси из точки, представляющей рабочую частоту кривой общего поля окружающего материала, устанавливают, что она пересекает частотную кривую соответствующего металлического тела в точке, дающей размер наименьшего тела, которое еще можн о обнаружить, 5

На практике формы обнаруживаемых тел и тел рудных материалов отличаются друг от друга. Каждой форме и материалу соответствует определенная кривая. Обнаружение будет наиоолее эффективным, если использовать от мнимой компоненты. Выбор основывается на кривых, полученных экспериментально или теоретически, для окружающего материала, который вызывает наибольшую мнимую компоненту, и для размеров обнаруживаемого тела, которое вызывает наименьшую мнимую компоненту, так как эти формы или материал являются постоянными.

Кривые 1 и 2 соответствуют различным размерам (см. фиг. 1 и 2). Для ясности кривая окружающего материала закруглена от действительной оси сильнее, чем это имеет место в действительности. Дугой 3 круга отмечен наибольший сигнал, который может быть подBHI в усилитель без появления нелинейности.

Коэффициент усиления регулируется так, что точка Л общего сигнала, соответствующая наибольшему из существующих тел руди ого материала или скопления рудных тел, попадает в указанную окружность. Дуга АС делится на две части, после чего через центральную точку и начало О проводится прямая 4, Кроме того, через точки Л и С параллельно прямой 4 проводятся прямые 5 и 5. Компонента, перпендикулярная основной или фазовой прямой 4, выбирается в качестве контрольной компоненты, для которой составляющая, вызванная окружающим материалом, всегда остается слева от прямой 5. Детектор делается таким, что обнаруживаются все тела, компонента которых с выбранной фазой достигает правой стороны прямой 5 (так называемый сигнал тревоги). Точка P соответствует наименьшему телу, которое еще может быть обнаружено.

Могут быть обнаружены и более мелкие тела, если линия (тревожный предел) повернута относительно точки А так, что она пересекает мнимую ось ближе к нулевой точке, чем это показано на фиг. 1. Точка пересечения фазовой линии сдвигается соответственно вправо, в силу чего обнаруживаемая компонента больше отклоняется от мнимой компоненты (см. фиг. 2). В этом случае сигналы, заключенные между действительной осью и левым тревожным пределом (прямая 6), производятся отдельными рудными телами и скоплениями, а число тревог, вызванных ими, может быть уменьшено выбором подходящего принципа работы устройства.

Предмет изобретения

1. Электромагнитный способ обнаружения электропроводящих тел в массе окружающего материала, имеющего более низкую электропроводность, заключающийся в создании первичного поля звуковой частоты и измерении компонент вторичного поля. отличаюьций377993

Составитель И. Титова

Техред Е. Борисова

Корректор М. Гарцевич

Редактор Н. Корченко

Заказ 2194;3 Изд. № 1507 Тираж 602 Подписное

ИИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ся тем, что, с целью повышения точности обнаружения, создают первичное поле, изменяющее свое направление и амплитуду так, что, когда тело, которое должно быть обнаружено, проходит через детектор, направление поля совпадает (или почти совпадает) с направлением вихревых токов, наведенных в теле, не зависящих от формы тела и ориентации его на конвейере, наблюдают изменения по фазе компоненты вторичного поля, вызванные обнаружпваемым телом и окружающей средой, причем фазовый сдвиг компоненты выбирают таким, что наблюдаемая компонента отличается по величине для обнаруживаемого тела и окружающего материала из-за различия их электропроводности, и контролируют компон енту вторичного поля, измененную вихревыми токами или токами намагничивания, 1ндуцированными в теле и окружающем материале первичным полем.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

10 наблюдаемая компонента вторичного поля на

90 (или почти на 90 ) сдвинута по фазе отвосительно первичного поля.