Водолазський Віталій Миколайович. Підвищення чутливості ферозондового методу контролю металевих включень у харчових продуктах

brief description

Водолазський Віталій Миколайович. Підвищення чутливості ферозондового методу контролю металевих включень у харчових продуктах : Дис... канд. наук: 05.11.13 2008

Водолазський В.М.Підвищення чутливості магнітного методу контролю харчових продуктів шляхом використання ферозондів.- Рукопис.
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13- Прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля. Луганськ, 2008
У дисертації запропонований і теоретично обґрунтований метод підвищення чутливості електромагнітних металодетекторів, заснований на використанні в якості їх магніточутливих елементів ферозондів, об'єднаних у БФД.
Розроблено метод синтезу магнітного поля в заданій галузі. Розроблено математичні моделі для розрахунку магнітного поля, індукованого ФЧ у прикладеному постійному і змінному магнітних полях, а також поля що створюється попередньо намагніченій ФЧ.
У роботі розроблені основи теорії БФД, що представляє собою лінійку ферозондів, об'єднаних одним осердям.
Знайдено аналітичні вирази для функції перетворення БФД, її залежності від режиму збудження, запропонована методика розрахунку БФД. Дано аналіз як аперіодичного режиму БФД, так і резонансного, тобто режиму параметричного посилення. Отримано аналітичні залежності для визначення амплітуди вихідного сигналу при резонансному режимі роботи, визначена область стійкості, розглянуто питання рівномірності вихідної характеристики БФД, запропоновані формули для розрахунку припустимих відстаней між ферозондами в лінійці БФД.
Результати теоретичних розрахунків перевірені шляхом натурного експерименту. Проведено експериментальні дослідження магнітного поля зондуючої котушки. Експериментально визначене магнітне поле індукованого ФЧ як у прикладеному зондуючому полі, так і в залишковому. Шляхом експериментальних досліджень знайдена чутливість БФД і його поріг чутливості. Підтверджено надійність роботи металодетектора в умовах контролю потоку харчових продуктів для виявлення ФЧ.
Розроблено і виготовлено експериментальний зразок приладу для контролю харчових продуктів на наявність ФЧ, приведені результати перевірки приладу при контролі потоку зерна.

У дисертації вирішена задача підвищення чутливості металодетекторів для харчової промисловості на основі застосування в якості чутливих елементів ферозондів, що утворюють багатоелементний ферозондовий детектор.
1. Зроблено аналіз існуючих методів побудови електромагнітних металодетекторів, на основі якого зроблений висновок про те, що для підвищення їхньої чутливості і зниження порога чутливості необхідно застосувати в лінійних системах металодетекторів ферозонди, що дадуть можливість вимірювати магнітні поля напруженістю близькоА/м.
2. Розроблено методику синтезу котушок, що індукують зондуюче поле, яке дозволяє в області розташування магніточутливих елементів створювати поле необхідної топографії.
3. Розроблено методику розрахунку магнітного поля розсіювання намагнічених ФЧ, що дозволяє визначити поріг чутливості елементів, що вимірюють магнітне поле. Максимальне значення напружності поля розсіювання на відстані 40 мм складаєА/м для ФЧ масою 10 мг.
4. Запропонований і теоретично обґрунтований багатоелементний ферозондовий детектор, що дає можливість контролювати потік харчових продуктів на конвеєрі. Встановлено, що проникність форми осердь, з'єднаних під кутом одне до одного зменшується на 40-50%, у порівнянні зі стрижневими осердями.
5. Для підвищення чутливості ферозондового вимірювального перетворювача теоретично досліджений режим параметричного посилення, при якому на порядок підвищується чутливість ферозондів у порівнянні з аперіодичним режимом.
6. Встановлено, що розрахунок функції перетворення ферозондів, обмотки яких з'єднані послідовно, в основному залежить від струму збудження. Розрахунки показують, що величина струму збудження визначається активною складовою опору ланцюга, тому що реактивний опір не перевищує 2-4 Ом.
7. Шляхом розрахунку за розробленою методикою визначено, що вихідний сигнал мостової схеми в режимі параметричного посилення в 1,2-1,6 рази більше, ніж за схемою з вторинною обмоткою.
8. Отримано функцію перетворення ферозонда, що вимірює синусоїдальне магнітне поле; встановлено, що амплітуда вихідного сигналу ферозонда починає зменшуватися при частоті поля що вимірюється, 0,8 від частоти збудження.
9. Шляхом експерименту встановлено, що розбіжність результатів розрахунку зондуючої котушки шляхом синтезу поля, що створюється нею , з експериментальними даними не перевищує 8%.
10. Експериментально встановлено, що розроблені ферозондові металодетектори мають поріг чутливості 5 мг, що відповідає вимогам харчової промисловості і на 2 порядки нижче порога чутливості існуючих електромагнітних детекторів.