[发明专利]一种基于网格搜索法的物料传送带金属异物定位装置及其定位方法

权利要求书

1.一种基于网格搜索法的物料传送带金属异物定位装置，其特征在于，所述定位装置包括传送带(1)、激励线圈(2)和磁阻传感器(3)接收阵列，所述传送带(1)的上方设置激励线圈(2)，所述传送带(1)与激励线圈(2)之间的高度为H，所述激励线圈(2)底面正中等间隔安放多个磁阻传感器(3)。

2.根据权利要求1所述一种基于网格搜索法的物料传送带金属异物定位装置的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：

步骤1：计算金属异物在背景磁场激励下在X轴方向产生的磁异常特征信号S(t)；

步骤2：基于步骤1的磁异常特征信号S(t)经滤波器函H(t)匹配滤波处理后，再计算各传感器检测到的金属异物磁场能量比值E_r

步骤3：利用步骤2检测到的金属异物磁场能量比值E_r，即网格搜索法进行金属异物定位求解。

3.根据权利要求2所述一种基于网格搜索法的物料传送带金属异物定位装置的定位方法，其特征在于，所述步骤1具体为，对于矩形激励线圈，在通入稳定的激励电流以后，会在线圈底部中心产生均匀的激励磁场，也即一次背景场B_P(t)，表达式如下，

其中A为激励场幅度，f₀为激励频率，为任意相位；激励频率的选择取决于异物材质，铁磁性金属激励频率为100～200Hz，非铁磁性金属激励频率为10～20KHz；经背景磁场作用后的金属异物可视为磁偶极子，其二次场B_S(t)表示为

其中，μ₀表示真空磁导率，其值为4π×10^-7H/m，r＝[x y z]^T＝r₀+vt＝[vt d -h]^T表示从目标物指向传感器位置的位置矢量，其中为金属异物与传感器最近点的距离；

由于激励线圈平面平行于探测平面，则线圈正下方的激励磁场近似为垂直磁场，即可用m(t)＝[0 0 m_z(t)]表示目标磁化磁矩，

其中a表示目标物直径，L表示目标物的材质相关的参数；

令w(t)＝vt/r₀，则金属异物在X方向的二次场信号经整理后表示为

上述二次场信号经信号混频，再经过低通滤波后可即获得其磁异常特征信号

4.根据权利要求2所述一种基于网格搜索法的物料传送带金属异物定位方法，其特征在于，所述步骤2具体为，当金属异物从激励线圈下方任意位置通过时，磁阻传感器阵列中的第i个传感器检测的金属异物磁异常特征信号表示为S_i(t)，第i个传感器检测的金属异物磁场能量表示为E_i(t)，E_i(t)是金属异物磁异常特征信号S_i(t)经滤波器函H(t)匹配滤波处理后所得到的，表示为

其中且∫H(t)²dt＝1，α₀为滤波器正规化系数，在金属异物经过传感器正下方时刻t＝0输出能量峰值。