[发明专利]一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置及方法

权利要求书

1.一种结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置，包括电磁传感器、光电传感器、电压检测单元、信号发生单元、功率放大器、信号调理和采集单元、上位计算机。其特征在于，所述的电磁传感器包括两个线圈，两个线圈平行摆放，开口位于同一水平面，一个作为激励线圈，另一个作为接收线圈，当金属样品通过电磁传感器的测量区域时，信号调理和采集单元将持续采集接收线圈的互感信号，输送至上位计算机；当金属样品通过光电传感器的测量区域时，电压检测单元的检测到的电压信号被送入输送至上位计算机。

2.根据权利要求1所述的金属分类装置，其特征在于，对于已知种类的金属样品，利用光电传感器测量金属样品摆放不同的倾斜角与测得电压值的关系，得到“倾斜角-电压拟合函数”，当已知的不同种类的金属样品分别通过电磁传感器的测量区域时，得到不同已知金属的“倾斜角-特征相位拟合函数”，在上位计算机内存储有此两种拟合函数，待测金属样本通过光电传感器和电磁传感器的测量区域时，根据所采集的两个传感器的输出信号和所存储的两种拟合函数，对待测金属样本进行分类。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的金属分类装置，其特征在于，在两个线圈内分别插有铁氧化磁芯。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的金属分类装置，其特征在于，电磁传感器与金属样品之间的距离为1-8mm，光电传感器与金属样品之间的距离为16mm，电磁传感器激励频率为20-100KHz。

5.采用权利要求1所述的结合电磁传感器和光电传感器的金属分类装置实现的分类方法，包括如下步骤：

(1)对于已知种类的金属样品，利用光电传感器测量金属样品摆放不同的倾斜角与测得电压值的关系，得到“倾斜角-电压拟合函数”，两者之间的数学关系是线性的，对于同一金属而言，倾斜角越大，电压值越大；对于不同种类的金属样品，拟合曲线的斜率和截距不同；即得到不同的金属的“倾斜角-电压拟合函数”，“倾斜角-电压拟合函数”由下列公式得到，

V＝k₁α+b₁

其中，V是所测得的电压值，α是倾斜角，k₁是斜率，b₁是截距，为倾斜角平均值，m为金属样品所摆放的不同倾斜角的个数，m≥2，为电压平均值；

(2)选择某一激励频率对电磁传感器的激励线圈进行激励；当已知种类的金属样品通过电磁传感器的测量区域时，信号调理和采集单元将采集接收线圈的互感信号，输送至上位计算机；上位计算机对所采集的互感信号进行解调处理得到两组，一组数据是互感的实部，另一组是互感的虚部，利用这两组数据做出互感变化轨迹图，此图的横轴是互感实部，纵轴是互感虚部；互感轨迹幅值最大点对应的相位即为特征相位，实部、虚部和幅值、相位的关系为：Me^iθ＝M_R+i·M_I，其中M是幅值，θ是相位，M_R是实部，M_I是虚部，i是单位虚数，最大幅值点对应的相位即为当M最大时对应的θ；对于已知种类的金属样品，已知金属样品摆放不同的倾斜角与特征相位的关系，对于同一金属而言，倾斜角越大，特征相位越小；对于不同种类的金属样品，拟合曲线的斜率和截距不同；即得到不同已知金属的“倾斜角-特征相位拟合函数”，“倾斜角-特征相位拟合函数”由下列公式得到：

Φ＝k₂α+b₂

其中Φ是特征相位，k₂是斜率，b₂是截距，为特征相位平均值，不同种类金属的“倾斜角-特征相位拟合函数”各不相同，对于种类为n的金属样本；

(3)待测金属样本通过光电传感器和电磁传感器的测量区域时，根据所采集的两个传感器的输出信号和所存储的两种拟合函数，对待测金属样本进行分类。