[发明专利]高精度超声波双张检测器

说明书

技术领域

本发明属于信息与自动化领域，具体涉及一种高精度超声波双张检测器。

背景技术

当印刷机械中的输纸机构出现双张或多张的情况时，不但威胁到产品质量，也可能对主机本身造成伤害，因此需要在从输纸机构进入主机的位置正确地安装双张检测器。目前国内市场上的双张检测传感器主要为机械型和光电型。机械型双张检测器的原理是判别单张和双张纸的厚度差异，其价格相对低廉，但对纸张厚度有一定要求，对较薄的纸张很难准确检测。此外，机械型双张检测器直接接触纸张，这样增加了塞纸停机的可能性。光电型双张检测也是一种相对廉价的解决方案，它的原理是判别单张和双张纸的透光率差异，其通常用于检测有一定的透光性，却又不是很透明的白色或均匀浅色的材料。由于其工作时不接触被检材料，可以避免塞纸故障，但是纸张表面的反光率和纸张的颜色可能会严重影响检测的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服传统机械型双张检测器对纸张厚度要求的局限性和直接接触纸张的弊端，或避免采用光电型检测器时纸张表面的反光率和颜色对测试精度的影响，提供一种高精度、高速度、低成本的超声波双张检测器，该检测器通过判别超声波穿透单张纸和双张纸的能量损失差异，使主机能随时监控输纸机构的动作，并根据运算结果控制输纸机构，从而有效控制双张或多张纸的通过。

本发明的目的是这样实现的：本高精度超声波双张检测器，包括：

-处理器1，用于对所采集到的信号进行识别和计算处理；

-显示电路2，与所述处理器1连接，分别用不同颜色的发光二极管实现空张、单张、双张和报警四种状态的显示；

-执行电路3，与所述处理器1连接，该执行电路3可以提供至少两个数字信号输出端(正常信号和双张信号)，用于实现对印刷机械输纸机构的控制；

-信号处理电路4，与所述处理器1连接，用于对接收的信号进行放大、整形等处理，使其转化为处理器可识别的数字信号；

-接收电路5，该电路5采用超声波换能器探头，与所述信号处理电路4连接，用于接收超声波信号；

-电源电路6，该电源电路6为装置各部分电路提供稳定的电源；

-发射电路7，与所述处理器1连接，用于信号放大、整形和发送；

-温度补偿电路8，与所述处理器1连接，用于对超声波传输速度进行补偿；

-键盘电路9，与所述处理器1连接，用于检测器的复位和单张纸的标定；

-一个具有控制面板、标准的信号发送端、信号接收端、输出端口的外壳，控制面板用于安装信号指示灯、键盘；标准的信号输出端口包括空张、单张、双张、报警四种情况；装置电路板放在外壳中，超声波收发探头分别在外壳两侧引出。

本高精度超声波双张检测器的工作原理是：超声波能量在空气与物体界面上的反射损失远大于在空气中和物体内部的通过损失，使得超声波穿透单张和双张的能量损失差异远远不是一倍的关系。在超声波发送探头和接收探头安装完毕后，首先通过键盘电路9中复位键对检测器进行初始化，该过程包含超声波检测器对安装位置和环境温度的标定，标定值A存入处理器1的内存中；接着再通过键盘电路9中的标定键对准备印刷的单张纸进行标定，同样将标定值B存入处理器1的内存中；然后双张检测器便可以进行工作了，由于计算结果受温度和纸张抖动的影响，本检测器预先通过大量实验计算出一组修正值偏移量C_n，也将其存入处理器1的内存中，处理器1收到超声波信号后，将信号特征X(该特征信号包括时间、能量等因素，具体量化为一个数值)进行记录存储，并对其进行计算、软件过滤和比较，通过显示电路2显示空张、单张和双张三种情况，并在检测器出现故障(故障包括超声波探头位置移动、探头发送或接收信号异常等)时提供检测器异常报警，当显示电路2输出双张状态时，执行电路3便会停止输纸台的运行；具体计算过程如下：

空张：(A-C₁)＜＝X＜＝(A+C₁)；

单张：(B-C₂)＜＝X＜＝(B+C₂)；

双张：X＞(B+C₃)；

报警：X＜(A-C₁)或(A+C₁)＜X＜(B-C₁)；

检测器工作过程中，检测器不断的利用补偿电路7对环境温度进行监测，并及时修改修正值偏移量C_n；当印刷机更换不同类型的纸张时，需通过键盘电路6中的标定键对纸张进行重新标定。