金属探测器是一种用来探测金属的仪器 ，在各行各业有着广泛的应用。最初 ，金属探测器主要应用于工矿业 ，如今 ，金属探测器几经变革 ，从最初的信号模拟技术到连续波技术 ，再到数字脉冲技术 ，其灵敏度、分辨率、精确度、工作性能都有了质的飞跃。应用领域也扩展到工业生产、食品检测、安全检查考古研究等方面。

1 金属探测器的用途

金属探测器按用途可划分为 ：

1) 手持金属探测器。手持金属探测器可应用于机场，车间，码头的公共安检 ，最近几年在中国市场也应用在各种考试中防止考生作弊。比如高考、研究生考试等 ;

2)地下金属探测器。地下金属探测器最早应用在军事中的扫雷 ，考古中探测文物 ，现在地下金属探测器主要用于金属材料的探测 ，现常被用于挖掘废旧金属的探测 ;

3)输送式金属探测器。输送式金属探测器主要用于检测体积比较小的产品 ，以及小型袋装、箱装工业产品。用于食品、医药等行业的铁金属以及非铁金属杂质的检测和化工原料中的

金属杂质检测 ;

4)下落式金属探测器。下落式金属探测器主要用于如药品类颗粒状、粉末状物品的检测。当这些物品通过下落式金属探测器时 ，一旦发现金属杂质 ，系统即刻启动分离机构排除可疑物品 ;

5)管道式金属探测器。管道式金属探测器 ：主要用于检测糊状 ，密封管道的流水线上。方便检测剔除管道中的金属杂质 ;

6)真空输送式金属探测器 ：真空输送式金属探测器主要用于化工行业生产 ，这类产品对使用环境要求比较高 ，适用于要求比较高的真空生产线上 ;

7)压力输送式金属探测器。压力输送式金属探测器主要用于压力输送流水线 ，对污染要求比较高的产品 ，比如酱油 ，食用油的生产企业的液态或粘稠状物品在罐装或封装前检测 ;

8)平板式金属探测器 ：平板式金属探测器用于检测片状，丝状等比较薄的产品。

2 金属探测器的原理

金属探测器主要是由探头和控制装置构成。

2.1 金属探测器探头的工作原理

探头由绕在骨架上的发射线圈和接收线圈组成。发射线圈中通有交变电流 ，探测器的频率就是发射线圈的电流频率。接收线圈用来收集并放大目标物发出的信号。探测器既可以利用单个线圈来承担发射器和接收器的双重任务 ，也可利用两个甚至三个线圈协同工作。

发射线圈作用如图 1 所示 ，当发射线圈 M 中通有电流时 ，会在线圈周围的空间产生磁场 ，磁场的方向垂直于线圈所在平面 ，当电流大小和方向时改变 ，磁场的大小和方向亦随之改变。即当线圈 M 中有交变电流 I0时产生交变的磁感应强度 B0。以 I0沿图示方向逐渐增大为例 ，此时 B0也按图示方向逐渐增大。根据麦克斯韦的电磁场理论 ，变化的磁场在其周围激发一种电场 ，即感生电场。若线圈 M 下部有金属物体 N，金属中的自由电子在感生电场力的作用下发生定向移动 ，形成感生电流。又因为金属物体 N 可看作由一层一层的筒状薄壳所组成 ，每层薄壳都相当于一个回路 ，穿过每层薄壳横截面的磁通量都

在变化着 ，在相应于每层薄壳的这些回路中都将形成环形的感生电流 ，即涡电流。根据楞次定律 ，闭合回路中感应电流的方向 ，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通量的变化。B0的方向向上 ，逐渐增大 ，因此涡电流产生的磁场方向为 B1的方向向下 ，根据右手定则可判定感生电流 I1的方向恰好与线圈中电流 I0的方向相反。感生电流 I1

同样产生磁场 ，反过来影响原来的磁场。接收线圈接收到这个变化后 ，再将此变化转换为特定的电学量 ，以供相关电路进行检测。

2.2 控制装置的组成

控制装置包含支持发射线圈工作的高频振荡电路 ，与接收线圈连接的信号转换电路以及信号处理与显示装置。

振荡电路所产生的信号的幅值比较小 ，往往还需要将信号放大后再对发射线圈起作用。

若接收线圈按差分形式设计，信号可以以电压的形式输出。在无外界金属影响时 ，其输出处于平衡状态 ;当目标物为金属以及与转炉二级机连网 ，向转炉二级机通讯传送副枪测量结果和接收转炉二级机的控制信号。

4.2 副枪 DAS 数据分析系统

副枪 DAS 分析系统与副枪一起配合使用 ，在转炉吹炼尾期和吹炼结束时分别对转炉钢水温度、钢水结晶温度、氧含量、钢水液面进行测量。在吹炼结束前大约两分钟 ，过程计算机通过副枪第一次测量的结果自动启动动态数学模型 ，从而达到自动控制钢水的温度和碳含量 ，在不倒炉和不重吹的情况下一次性完成吹炼的过程。

DAS 副枪数据分析系统采用的是开放式结构 ，并集中了先进的嵌入式计算机数字接口技术与高精度模块化仪器的优点。DAS 副枪数据分析系统对现场数据的采样率高 ，数据反映真实 ，并能在 1ms 内完成基础信号数据的三次软硬件滤波 ，最大限度降低现场各种干扰。

在信号分析方面 DAS 能够在 0.01ms 内完成 3200 组数据的分析处理 ，并且分析的窗口长度可依据用户的实际情况相应调整。DAS 的界面直观 ，能够实时的显示枪位等各种数据。

便于工艺人员管理分析。每炉的测量数据已相应的文件名保存，最多可记录 5 万炉的数据。

5 副枪系统实践中的经验总结

副枪的在重钢的实践使用中 ，我们也遇到过旋转定位不准的难点。通过对设备运行记录的分析 ，我们发现旋转系统只有在能长期稳定准确定位的前提下，副枪整套系统才能正常工作，因此副枪系统的旋转精度调校显得尤为重要。

副枪的各系统设备通过接近开关、脉冲编码器和 PLC 完成定位控制。重钢 180t 转炉投产以来 ，通过对副枪系统的维护使用 ，我们总结出了高效实用的精确调校流程。

副枪旋转精度调校流程 ：

1)在 B 台用低速将副枪分别旋转至连接位和测量位 ，分别下枪至连接孔和测量孔中 ，检查枪体与两孔是否对中 ，对连接位和测量位停止极限调整到合适的位置 ;

2)在 B 台用高速按钮将副枪分别旋转至连接位和测量位，分别下枪至连接孔和测量孔中 ，检查枪体与两孔是否对中。如果高速至连接位不到位 ，适当减小连接位减速点位置脉冲 CP

(DBD32)值 ;如果高速至测量位不到位 ，适当减小测量位减速点位置脉冲 MP(DBD36)值。之后在 B 台用高速按钮将副枪分别旋转至连接位和测量位，分别下枪至连接孔和测量孔中，复查枪体与两孔是否对中 ;

3)在 B 台用高速将副枪分别旋转至连接位和测量位 ，分别下枪至连接孔和测量孔中 ，检查枪体与两孔是否对中。如果高速至连接位或测量位超行程 ，按上述方法类推作相反处理 ;

4)在 HMI 上用至连接位周期和至测量位周期进行操作 ，在现场下副枪验证枪体与两孔是否对中 ，如果不对中 ，按 2 方法进行微调 ;

5)在 HMI 上用至测量位周期操作 ，在现场下枪到测量孔中 ，验证是否对中 ，然后在 B 台操作复位周期 ，并验证副枪是否对中连接孔。上述方法调整后 ，必须进行重复性验证 ，一般以重复性 5 次为宜 ;

6)根据连接位、测量位停位脉冲值 ，确定连接孔上下限DBD64、DBD68 值和测量孔上下限 DBD72、DBD76 的值。以连接位、测量位停位脉冲值的正负 15-20 为宜。

6 结论

副枪在重钢的成功应用 ，使转炉的一次命中率大幅提高 ，操作稳定 ，物料消耗降低 ，冶炼周期缩短 ，转炉产能提高。为重钢的自动冶炼控制系统奠定了坚实的基础 ，为重钢进一步实现“一键炼钢”做好了设备和技术保证。