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电磁金属探测器的设计

作　者: 张文彬
导　师: 李国洪
学　校: 天津理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 安全金属探测器 C8051F500单片机核心部件
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

金属探测器,就是用某一特定的设备检测金属物的存在。从最初的探雷器发展至今,金属探测器已经渗入到了人们生活的各个方面,如机场安检、企业中产品防盗和食品中金属异物的检测等。首先,详细阐述了电磁场工作原理及其对线圈的影响、影响涡流强度的因素,电磁感应信号的检测方法及检测元件的选择、不同种类金属在磁场中的感应特点。论述了影响探测器灵敏度的因素。其次,给出了核心部件 C8051F500单片机的特点和金属探测器的硬件设计：硬件设计总图及各分电路图。电路图包括方波信号产生电路、正弦信号产生电路、正弦信号的功率放大电路、变压器扩流电路、接收信号放大电路、峰值保持电路、信号调理电路、RS485通信接口电路、CAN总线接口电路等。再次,进行了金属探测器的软件设计。介绍了软件开发环境——μ Vision2,包括开发环境优点、创建项目的步骤和开发环境包含的仿真调试方式。详细描述了软件设计中的数字滤波算法,给出了系统主程序流程图、AD转换、RS485通信接口和CAN总线接口流程图。最后,进行了仿真并对开发的金属探测器实验系统进行了验证。通过仿真和系统测试数据结果表明,系统检测精度高,性能稳定。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-17
  1.1 前言  9-15
    1.1.1 金属探测器的历史  9-10
    1.1.2 金属探测器的分类  10-13
    1.1.3 金属探测器的发展现状及其存在问题  13-15
  1.2 研究金属探测器的目的和意义  15-16
  1.3 本文主要研究内容与章节安排  16-17
第二章金属探测器磁场分析及系统结构  17-31
  2.1 磁场概述  17
  2.2 电磁场原理  17-19
  2.3 电磁场原理对线圈影响  19-20
  2.4 影响涡流强度的因素  20-24
    2.4.1 检测距离对涡流强度的影响  20-23
    2.4.2 输入频率对涡流强度的影响  23
    2.4.3 检测线圈外径对涡流强度的影响  23-24
  2.5 电磁感应信号检测  24-26
  2.6 不同种类金属在磁场中的感应特点  26-28
    2.6.1 铁磁类金属在磁场中的感应特点  27
    2.6.2 非铁磁类金属在磁场中的感应特点  27-28
  2.7 检测精度的设置与调节  28
  2.8 设计金属探测器注意事项  28-29
  2.9 影响灵敏度的因素  29-30
  2.10 小结  30-31
第三章金属探测器硬件设计  31-41
  3.1 金属探测器的硬件电路图  31
  3.2 金属探测器系统硬件设计原理  31
  3.3 单片机介绍  31-34
  3.4 方波信号的产生  34
  3.5 正弦信号的产生  34-35
  3.6 正弦信号的功率放大  35-36
  3.7 变压器扩流电路  36
  3.8 接收信号放大电路  36-37
  3.9 峰值保持电路  37
  3.10 信号调理电路和AD转换  37-38
  3.11 电源和接地系统  38-39
  3.12 RS485通信接口电路  39
  3.13 CAN总线电路  39-40
  3.14 小结  40-41
第四章金属探测器软件设计  41-48
  4.1 μ Vision2开发环境  41-42
  4.2 主程序框图  42
  4.3 数字滤波  42-44
  4.4 AD转换流程图  44
  4.5 金属检测流程图  44-45
  4.6 RS485串行通信流程图  45-46
  4.7 CAN总线流程图  46-47
  4.8 小结  47-48
第五章仿真及实验  48-51
  5.1 仿真结果  48
  5.2 硬件电路  48-49
  5.3 系统硬件测试注意事项  49
  5.4 实验结果  49-50
  5.5 小结  50-51
第六章总结  51-52
参考文献  52-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55

电磁金属探测器的设计

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