恭喜中北大學張志杰獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中北大學申請的專利一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116099655B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-16發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310041086.1,技術領域涉及:B03C1/23;該發明授權一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置及方法是由張志杰;王棟;尹武良設計研發完成,并于2023-01-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置及方法在說明書摘要公布了:本發明涉及非磁性金屬分類技術,具體是一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置及方法。本發明解決了現有非磁性金屬分類技術在非磁性金屬樣品的幾何特性的影響下分類準確率低的問題。一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置,包括中心管、雙線圈電磁傳感器、模擬開關芯片、功率放大器、信號發生器、信號采集器、上位機;其中,中心管呈豎向設置;雙線圈電磁傳感器包括激勵線圈、接收線圈;激勵線圈固定套設于中心管的外側面下端;接收線圈固定套設于中心管的外側面中上部;激勵線圈和接收線圈共同構成線圈對;信號發生器依次通過功率放大器、模擬開關芯片與激勵線圈電連接。本發明適用于非磁性金屬的分類。
本發明授權一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置及方法在權利要求書中公布了:1.一種基于渦流效應的非磁性金屬分類方法,其特征在于:該方法是基于一種基于渦流效應的非磁性金屬分類裝置實現的,該裝置包括中心管1、雙線圈電磁傳感器、模擬開關芯片3、功率放大器4、信號發生器5、信號采集器6、上位機7;其中,中心管1呈豎向設置;雙線圈電磁傳感器包括激勵線圈201、接收線圈202;激勵線圈201固定套設于中心管1的外側面下端;接收線圈202固定套設于中心管1的外側面中上部;激勵線圈201和接收線圈202共同構成線圈對;信號發生器5依次通過功率放大器4、模擬開關芯片3與激勵線圈201電連接;接收線圈202依次通過模擬開關芯片3、信號采集器6與上位機7電連接;上位機7與信號發生器5電連接;該方法是采用如下步驟實現的:步驟一:分別測量激勵頻率為400kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za1和激勵頻率為40kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za2;具體測量步驟如下:首先,在雙線圈電磁傳感器的下方沒有非磁性金屬樣品8的情況下,信號發生器5輸出頻率為400kHz的正弦激勵信號;正弦激勵信號先經功率放大器4進行放大,再經模擬開關芯片3傳輸至激勵線圈201,由此使得接收線圈202中感應產生互感信號;接收線圈202中感應產生的互感信號依次經模擬開關芯片3、信號采集器6傳輸至上位機7,然后經上位機7進行解調處理,由此得到激勵頻率為400kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za1;然后,信號發生器5輸出頻率為40kHz的正弦激勵信號;正弦激勵信號先經功率放大器4進行放大,再經模擬開關芯片3傳輸至激勵線圈201,由此使得接收線圈202中感應產生互感信號;接收線圈202中感應產生的互感信號依次經模擬開關芯片3、信號采集器6傳輸至上位機7,然后經上位機7進行解調處理,由此得到激勵頻率為40kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za2;步驟二:分別測量激勵頻率為400kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs1和激勵頻率為40kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs2;具體測量步驟如下:首先,將待分類的非磁性金屬樣品8置于雙線圈電磁傳感器的下方;信號發生器5輸出頻率為400kHz的正弦激勵信號;正弦激勵信號先經功率放大器4進行放大,再經模擬開關芯片3傳輸至激勵線圈201,由此使得接收線圈202中感應產生互感信號;接收線圈202中感應產生的互感信號依次經模擬開關芯片3、信號采集器6傳輸至上位機7,然后經上位機7進行解調處理,由此得到激勵頻率為400kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs1;然后,信號發生器5輸出頻率為40kHz的正弦激勵信號;正弦激勵信號先經功率放大器4進行放大,再經模擬開關芯片3傳輸至激勵線圈201,由此使得接收線圈202中感應產生互感信號;接收線圈202中感應產生的互感信號依次經模擬開關芯片3、信號采集器6傳輸至上位機7,然后經上位機7進行解調處理,由此得到激勵頻率為40kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs2;步驟三:根據激勵頻率為400kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za1和激勵頻率為400kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs1,計算出激勵頻率為400kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ1;具體計算公式如下:ΔZ1=Zs1-Za1;步驟四:首先,計算出激勵頻率為400kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ1的幅值A;然后,根據激勵頻率為400kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ1的幅值A,計算出非磁性金屬樣品8的直徑d;具體計算公式如下: 式中:ImΔZ1表示激勵頻率為400kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ1的虛部;ReΔZ1表示激勵頻率為400kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ1的實部;步驟五:將非磁性金屬樣品8的直徑d分別代入第一特征公式、第二特征公式、第三特征公式、第四特征公式,由此分別計算出第一相位角θ1、第二相位角θ2、第三相位角θ3、第四相位角θ4;所述第一特征公式為:所述第二特征公式為:所述第三特征公式為:所述第四特征公式為:步驟六:根據激勵頻率為40kHz時無樣品狀態下線圈對的阻抗Za2和激勵頻率為40kHz時有樣品狀態下線圈對的阻抗Zs2,計算出激勵頻率為40kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ2;具體計算公式如下:ΔZ2=Zs2-Za2;步驟七:計算出激勵頻率為40kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ2的相位角θ;具體計算公式如下: 式中:ImΔZ2表示激勵頻率為40kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ2的虛部;ReΔZ2表示激勵頻率為40kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ2的實部;步驟八:根據激勵頻率為40kHz時線圈對的阻抗變化量ΔZ2的相位角θ、第一相位角θ1、第二相位角θ2、第三相位角θ3、第四相位角θ4,分別計算出第一差值Δθ1、第二差值Δθ2、第三差值Δθ3、第四差值Δθ4;具體計算公式如下:Δθ1=|θ-θ1|;Δθ2=|θ-θ2|;Δθ3=|θ-θ3|;Δθ4=|θ-θ4|;步驟九:首先,從第一差值Δθ1、第二差值Δθ2、第三差值Δθ3、第四差值Δθ4中確定最小差值;然后,根據最小差值判定非磁性金屬樣品8的材料,由此將非磁性金屬樣品8進行分類;具體判定規則如下:當第一差值Δθ1為最小差值時,將非磁性金屬樣品8的材料判定為1065鋁合金;當第二差值Δθ2為最小差值時,將非磁性金屬樣品8的材料判定為6061鋁合金;當第三差值Δθ3為最小差值時,將非磁性金屬樣品8的材料判定為黃銅合金;當第四差值Δθ4為最小差值時,將非磁性金屬樣品8的材料判定為紫銅合金。
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