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

1 金屬探測器的用途

金屬探測器按用途可劃分為 ：

1) 手持金屬探測器。手持金屬探測器可應用于機場，車間，碼頭的公共安檢 ，最近幾年在中國市場也應用在各種考試中防止考生作弊。比如高考、研究生考試等 ;

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

3)輸送式金屬探測器。輸送式金屬探測器主要用于檢測體積比較小的產(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)的檢測和化工原料中的

金屬雜質(zhì)檢測 ;

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

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

6)真空輸送式金屬探測器 ：真空輸送式金屬探測器主要用于化工行業(yè)生產(chǎn) ，這類產(chǎn)品對使用環(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器。壓力輸送式金屬探測器主要用于壓力輸送流水線 ，對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 ;

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

2 金屬探測器的原理

金屬探測器主要是由探頭和控制裝置構成。

2.1 金屬探測器探頭的工作原理

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物發(fā)出的信號。探測器既可以利用單個線圈來承擔發(fā)射器和接收器的雙重任務 ，也可利用兩個甚至三個線圈協(xié)同工作。

發(fā)射線圈作用如圖 1 所示 ，當發(fā)射線圈 M 中通有電流時 ，會在線圈周圍的空間產(chǎn)生磁場 ，磁場的方向垂直于線圈所在平面 ，當電流大小和方向時改變 ，磁場的大小和方向亦隨之改變。即當線圈 M 中有交變電流 I0時產(chǎn)生交變的磁感應強度 B0。以 I0沿圖示方向逐漸增大為例 ，此時 B0也按圖示方向逐漸增大。根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論 ，變化的磁場在其周圍激發(fā)一種電場 ，即感生電場。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力的作用下發(fā)生定向移動 ，形成感生電流。又因為金屬物體 N 可看作由一層一層的筒狀薄殼所組成 ，每層薄殼都相當于一個回路 ，穿過每層薄殼橫截面的磁通量都

在變化著 ，在相應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 ，閉合回路中感應電流的方向 ，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應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)生的磁場方向為 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 ，反過來影響原來的磁場。接收線圈接收到這個變化后 ，再將此變化轉(zhuǎn)換為特定的電學量 ，以供相關電路進行檢測。

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轉(zhuǎn)換電路以及信號處理與顯示裝置。

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

若接收線圈按差分形式設計，信號可以以電壓的形式輸出。在無外界金屬影響時 ，其輸出處于平衡狀態(tài) ;當目標物為金屬以及與轉(zhuǎn)爐二級機連網(wǎng) ，向轉(zhuǎn)爐二級機通訊傳送副槍測量結果和接收轉(zhuǎn)爐二級機的控制信號。

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束時分別對轉(zhuǎn)爐鋼水溫度、鋼水結晶溫度、氧含量、鋼水液面進行測量。在吹煉結束前大約兩分鐘 ，過程計算機通過副槍第一次測量的結果自動啟動動態(tài)數(shù)學模型 ，從而達到自動控制鋼水的溫度和碳含量 ，在不倒爐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)采用的是開放式結構 ，并集中了先進的嵌入式計算機數(shù)字接口技術與高精度模塊化儀器的優(yōu)點。DAS 副槍數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采樣率高 ，數(shù)據(jù)反映真實 ，并能在 1ms 內(nèi)完成基礎信號數(shù)據(jù)的三次軟硬件濾波 ，最大限度降低現(xiàn)場各種干擾。

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

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

5 副槍系統(tǒng)實踐中的經(jīng)驗總結

副槍的在重鋼的實踐使用中 ，我們也遇到過旋轉(zhuǎn)定位不準的難點。通過對設備運行記錄的分析 ，我們發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)只有在能長期穩(wěn)定準確定位的前提下，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)設備通過接近開關、脈沖編碼器和 PLC 完成定位控制。重鋼 180t 轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來 ，通過對副槍系統(tǒng)的維護使用 ，我們總結出了高效實用的精確調(diào)校流程。

副槍旋轉(zhuǎn)精度調(diào)校流程 ：

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

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

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

3)在 B 臺用高速將副槍分別旋轉(zhuǎn)至連接位和測量位 ，分別下槍至連接孔和測量孔中 ，檢查槍體與兩孔是否對中。如果高速至連接位或測量位超行程 ，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量位周期進行操作 ，在現(xiàn)場下副槍驗證槍體與兩孔是否對中 ，如果不對中 ，按 2 方法進行微調(diào) ;

5)在 HMI 上用至測量位周期操作 ，在現(xiàn)場下槍到測量孔中 ，驗證是否對中 ，然后在 B 臺操作復位周期 ，并驗證副槍是否對中連接孔。上述方法調(diào)整后 ，必須進行重復性驗證 ，一般以重復性 5 次為宜 ;

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

6 結論

副槍在重鋼的成功應用 ，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。為重鋼的自動冶煉控制系統(tǒng)奠定了堅實的基礎 ，為重鋼進一步實現(xiàn)“一鍵煉鋼”做好了設備和技術保證。