金屬探測(cè)器是一種用來探測(cè)金屬的儀器 ，在各行各業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。最初 ，金屬探測(cè)器主要應(yīng)用于工礦業(yè) ，如今 ，金屬探測(cè)器幾經(jīng)變革 ，從最初的信號(hào)模擬技術(shù)到連續(xù)波技術(shù) ，再到數(shù)字脈沖技術(shù) ，其靈敏度、分辨率、精確度、工作性能都有了質(zhì)的飛躍。應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)、食品檢測(cè)、安全檢查考古研究等方面。

1 金屬探測(cè)器的用途

金屬探測(cè)器按用途可劃分為 ：

1) 手持金屬探測(cè)器。手持金屬探測(cè)器可應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)，車間，碼頭的公共安檢 ，最近幾年在中國(guó)市場(chǎng)也應(yīng)用在各種考試中防止考生作弊。比如高考、研究生考試等 ;

2)地下金屬探測(cè)器。地下金屬探測(cè)器最早應(yīng)用在軍事中的掃雷 ，考古中探測(cè)文物 ，現(xiàn)在地下金屬探測(cè)器主要用于金屬材料的探測(cè) ，現(xiàn)常被用于挖掘廢舊金屬的探測(cè) ;

3)輸送式金屬探測(cè)器。輸送式金屬探測(cè)器主要用于檢測(cè)體積比較小的產(chǎn)品 ，以及小型袋裝、箱裝工業(yè)產(chǎn)品。用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)的鐵金屬以及非鐵金屬雜質(zhì)的檢測(cè)和化工原料中的

金屬雜質(zhì)檢測(cè) ;

4)下落式金屬探測(cè)器。下落式金屬探測(cè)器主要用于如藥品類顆粒狀、粉末狀物品的檢測(cè)。當(dāng)這些物品通過下落式金屬探測(cè)器時(shí) ，一旦發(fā)現(xiàn)金屬雜質(zhì) ，系統(tǒng)即刻啟動(dòng)分離機(jī)構(gòu)排除可疑物品 ;

5)管道式金屬探測(cè)器。管道式金屬探測(cè)器 ：主要用于檢測(cè)糊狀 ，密封管道的流水線上。方便檢測(cè)剔除管道中的金屬雜質(zhì) ;

6)真空輸送式金屬探測(cè)器 ：真空輸送式金屬探測(cè)器主要用于化工行業(yè)生產(chǎn) ，這類產(chǎn)品對(duì)使用環(huán)境要求比較高 ，適用于要求比較高的真空生產(chǎn)線上 ;

7)壓力輸送式金屬探測(cè)器。壓力輸送式金屬探測(cè)器主要用于壓力輸送流水線 ，對(duì)污染要求比較高的產(chǎn)品 ，比如醬油 ，食用油的生產(chǎn)企業(yè)的液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測(cè) ;

8)平板式金屬探測(cè)器 ：平板式金屬探測(cè)器用于檢測(cè)片狀，絲狀等比較薄的產(chǎn)品。

2 金屬探測(cè)器的原理

金屬探測(cè)器主要是由探頭和控制裝置構(gòu)成。

2.1 金屬探測(cè)器探頭的工作原理

探頭由繞在骨架上的發(fā)射線圈和接收線圈組成。發(fā)射線圈中通有交變電流 ，探測(cè)器的頻率就是發(fā)射線圈的電流頻率。接收線圈用來收集并放大目標(biāo)物發(fā)出的信號(hào)。探測(cè)器既可以利用單個(gè)線圈來承擔(dān)發(fā)射器和接收器的雙重任務(wù) ，也可利用兩個(gè)甚至三個(gè)線圈協(xié)同工作。

發(fā)射線圈作用如圖 1 所示 ，當(dāng)發(fā)射線圈 M 中通有電流時(shí) ，會(huì)在線圈周圍的空間產(chǎn)生磁場(chǎng) ，磁場(chǎng)的方向垂直于線圈所在平面 ，當(dāng)電流大小和方向時(shí)改變 ，磁場(chǎng)的大小和方向亦隨之改變。即當(dāng)線圈 M 中有交變電流 I0時(shí)產(chǎn)生交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0。以 I0沿圖示方向逐漸增大為例 ，此時(shí) B0也按圖示方向逐漸增大。根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論 ，變化的磁場(chǎng)在其周圍激發(fā)一種電場(chǎng) ，即感生電場(chǎng)。若線圈 M 下部有金屬物體 N，金屬中的自由電子在感生電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng) ，形成感生電流。又因?yàn)榻饘傥矬w N 可看作由一層一層的筒狀薄殼所組成 ，每層薄殼都相當(dāng)于一個(gè)回路 ，穿過每層薄殼橫截面的磁通量都

在變化著 ，在相應(yīng)于每層薄殼的這些回路中都將形成環(huán)形的感生電流 ，即渦電流。根據(jù)楞次定律 ，閉合回路中感應(yīng)電流的方向 ，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。B0的方向向上 ，逐漸增大 ，因此渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)?B1的方向向下 ，根據(jù)右手定則可判定感生電流 I1的方向恰好與線圈中電流 I0的方向相反。感生電流 I1

同樣產(chǎn)生磁場(chǎng) ，反過來影響原來的磁場(chǎng)。接收線圈接收到這個(gè)變化后 ，再將此變化轉(zhuǎn)換為特定的電學(xué)量 ，以供相關(guān)電路進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 控制裝置的組成

控制裝置包含支持發(fā)射線圈工作的高頻振蕩電路 ，與接收線圈連接的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路以及信號(hào)處理與顯示裝置。

振蕩電路所產(chǎn)生的信號(hào)的幅值比較小 ，往往還需要將信號(hào)放大后再對(duì)發(fā)射線圈起作用。

若接收線圈按差分形式設(shè)計(jì)，信號(hào)可以以電壓的形式輸出。在無外界金屬影響時(shí) ，其輸出處于平衡狀態(tài) ;當(dāng)目標(biāo)物為金屬以及與轉(zhuǎn)爐二級(jí)機(jī)連網(wǎng) ，向轉(zhuǎn)爐二級(jí)機(jī)通訊傳送副槍測(cè)量結(jié)果和接收轉(zhuǎn)爐二級(jí)機(jī)的控制信號(hào)。

4.2 副槍 DAS 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

副槍 DAS 分析系統(tǒng)與副槍一起配合使用 ，在轉(zhuǎn)爐吹煉尾期和吹煉結(jié)束時(shí)分別對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼水溫度、鋼水結(jié)晶溫度、氧含量、鋼水液面進(jìn)行測(cè)量。在吹煉結(jié)束前大約兩分鐘 ，過程計(jì)算機(jī)通過副槍第一次測(cè)量的結(jié)果自動(dòng)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ，從而達(dá)到自動(dòng)控制鋼水的溫度和碳含量 ，在不倒?fàn)t和不重吹的情況下一次性完成吹煉的過程。

DAS 副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用的是開放式結(jié)構(gòu) ，并集中了先進(jìn)的嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)字接口技術(shù)與高精度模塊化儀器的優(yōu)點(diǎn)。DAS 副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采樣率高 ，數(shù)據(jù)反映真實(shí) ，并能在 1ms 內(nèi)完成基礎(chǔ)信號(hào)數(shù)據(jù)的三次軟硬件濾波 ，最大限度降低現(xiàn)場(chǎng)各種干擾。

在信號(hào)分析方面 DAS 能夠在 0.01ms 內(nèi)完成 3200 組數(shù)據(jù)的分析處理 ，并且分析的窗口長(zhǎng)度可依據(jù)用戶的實(shí)際情況相應(yīng)調(diào)整。DAS 的界面直觀 ，能夠?qū)崟r(shí)的顯示槍位等各種數(shù)據(jù)。

便于工藝人員管理分析。每爐的測(cè)量數(shù)據(jù)已相應(yīng)的文件名保存，最多可記錄 5 萬爐的數(shù)據(jù)。

5 副槍系統(tǒng)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

副槍的在重鋼的實(shí)踐使用中 ，我們也遇到過旋轉(zhuǎn)定位不準(zhǔn)的難點(diǎn)。通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行記錄的分析 ，我們發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)只有在能長(zhǎng)期穩(wěn)定準(zhǔn)確定位的前提下，副槍整套系統(tǒng)才能正常工作，因此副槍系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)精度調(diào)校顯得尤為重要。

副槍的各系統(tǒng)設(shè)備通過接近開關(guān)、脈沖編碼器和 PLC 完成定位控制。重鋼 180t 轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來 ，通過對(duì)副槍系統(tǒng)的維護(hù)使用 ，我們總結(jié)出了高效實(shí)用的精確調(diào)校流程。

副槍旋轉(zhuǎn)精度調(diào)校流程 ：

1)在 B 臺(tái)用低速將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測(cè)量位 ，分別下槍至連接孔和測(cè)量孔中 ，檢查槍體與兩孔是否對(duì)中 ，對(duì)連接位和測(cè)量位停止極限調(diào)整到合適的位置 ;

2)在 B 臺(tái)用高速按鈕將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測(cè)量位，分別下槍至連接孔和測(cè)量孔中 ，檢查槍體與兩孔是否對(duì)中。如果高速至連接位不到位 ，適當(dāng)減小連接位減速點(diǎn)位置脈沖 CP

(DBD32)值 ;如果高速至測(cè)量位不到位 ，適當(dāng)減小測(cè)量位減速點(diǎn)位置脈沖 MP(DBD36)值。之后在 B 臺(tái)用高速按鈕將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測(cè)量位，分別下槍至連接孔和測(cè)量孔中，復(fù)查槍體與兩孔是否對(duì)中 ;

3)在 B 臺(tái)用高速將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測(cè)量位 ，分別下槍至連接孔和測(cè)量孔中 ，檢查槍體與兩孔是否對(duì)中。如果高速至連接位或測(cè)量位超行程 ，按上述方法類推作相反處理 ;

4)在 HMI 上用至連接位周期和至測(cè)量位周期進(jìn)行操作 ，在現(xiàn)場(chǎng)下副槍驗(yàn)證槍體與兩孔是否對(duì)中 ，如果不對(duì)中 ，按 2 方法進(jìn)行微調(diào) ;

5)在 HMI 上用至測(cè)量位周期操作 ，在現(xiàn)場(chǎng)下槍到測(cè)量孔中 ，驗(yàn)證是否對(duì)中 ，然后在 B 臺(tái)操作復(fù)位周期 ，并驗(yàn)證副槍是否對(duì)中連接孔。上述方法調(diào)整后 ，必須進(jìn)行重復(fù)性驗(yàn)證 ，一般以重復(fù)性 5 次為宜 ;

6)根據(jù)連接位、測(cè)量位停位脈沖值 ，確定連接孔上下限D(zhuǎn)BD64、DBD68 值和測(cè)量孔上下限 DBD72、DBD76 的值。以連接位、測(cè)量位停位脈沖值的正負(fù) 15-20 為宜。

6 結(jié)論

副槍在重鋼的成功應(yīng)用 ，使轉(zhuǎn)爐的一次命中率大幅提高 ，操作穩(wěn)定 ，物料消耗降低 ，冶煉周期縮短 ，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)能提高。為重鋼的自動(dòng)冶煉控制系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) ，為重鋼進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“一鍵煉鋼”做好了設(shè)備和技術(shù)保證。