电磁推敲式物体检测装置 技术领域 本发明涉及物位传感器， 特别指一种电磁推敲式物体检测装置。 背景技术 本申请人在 《单摆式接近开关》 专利 （99249969.0 ) 申报中， 曾经提出了一种单 摆式物体检测方法及装置， 采用电磁铁周期性地吸引铁质摆锤使其在空气 中不断地作 单摆运动， 并通过物位信号采集部件对摆锤的运动状态进 行检测， 摆动则发出无料信 号， 停止摆动时发出有料信号。 经过多年的应用实践， 发现它有五个不足之处： 1、 安 装时需保证摆锤与电磁铁之间的间隙在 6-12mm之间， 间隙太小则摆幅不够， 太大则 吸拢不过来， 都会影响其正常使用； 2、 它靠电磁吸力驱动摆锤摆动， 其吸引力的大小 与二者间隙的平方成反比， 只有加大电磁铁的安匝数和铁芯截面积来提高 最大允许间 隙， 因此产品相对来说比较笨重， 耗用材料多、 功耗大， 吸力不理想， 不能使产品小 型化， 制作成本高， 亦不利于生产及运输； 3、 功耗大不能制作成二线制， 不利于代换 二线制电容式物位开关， 而且需要单独的摆动信号采集部件， 使得结构复杂化； 4、 由 于电磁吸力与粘附力方向一致，使得粘附变得 更加容易，所以抗物料粘附能力不够； 5、 不能耐高温高压。 其他常用的物位开关如阻旋式、 音叉式、 电容式、 射频导纳式、 振 动棒式物位开关也都有其各自的局限性， 阻旋式物位开关长时间工作后， 机械容易磨 损锈蚀卡死， 甚至造成电机损坏， 使用寿命低。音叉式物位开关由于物料的粘附 作用， 容易在音叉间积料而停振， 或长期振动易使音叉产生机械疲劳或断叉， 可靠性不高。 电容式或射频导纳式物位开关因物料粘附作用 ， 其测量电极易挂料， 产生误信号， 灵 敏度受温漂与时漂的影响大。 振动棒式物位开关起振电压高、 共鸣管长、 压电元件容 易受环境和温度的影响， 也容易破裂， 灵敏度随被检测物料的不同而不同， 存在可靠 性低的问题。 同时也由于在高温、 高压、 高湿、 高粘附等恶劣工况下的物体检测目前 还没有很理想的产品。 发明内容 本发明的目的是设计一种电磁推敲式物体检测 装置， 不但能减少零件数量， 节约 成本、 降低功耗、 安装简单、 节能环保， 还能在各种恶劣工况下对各种物料进行可靠 检测， 不论是常温常压还是高温高压工况， 不论是固体还是液体， 不论是流动性好的 颗粒物料还是流动性差的粉状物料， 不论是高潮湿易粘附的物料还是冲击力大可能 砸 坏物位开关的大块物料， 以及其他物体检测难题， 本电磁推敲式物位传感器的物体检 测方法及装置都能很好地解决它， 而且灵敏度高、 准确可靠、 免维护、 使用寿命长。 本发明的目的是通过如下技术方案实现的： 本发明包括磁性摆杆和设置在磁性摆杆一侧的 电磁铁， 及控制电磁铁驱动磁性摆 杆摆动并将电磁铁采集到的磁性摆杆摆动的信 号进行放大、 处理并延时输出的电子模 块， 其中： 所述的磁性摆杆由一吊挂装置将磁性摆杆吊设 在主体外壳的一侧； 主体外壳内设 置电磁铁， 电磁铁由电磁铁芯和电磁线圈组成； 所述的电子模块包括电源电路、 脉冲产生电路、 脉冲驱动电路、 信号放大电路、 信号处理电路、 信号延时输出电路， 以上电路均设置在主体外壳内或与主体外壳隔 离 另行封装。 本发明的结构原理： 本发明是一种电磁推敲式物位传感器的物体检 测装置， 是利用电磁铁 3推动悬吊 在其附近的磁性摆杆 5在气体、 液体、 固体三类介质中摆动并根据采集到与之摆动状 态相对应的电压信号的振幅或相位等的明显不 同而判断出固体介质或液体介质有无的 方法， 其特征在于： 磁性摆杆 5悬吊在电磁铁铁芯 31附近， 可全方位自由摆动， 磁性 摆杆 5由永磁体摆锤 51和探测摆杆 52组成，其中永磁体摆锤 51由一外壳内设置永磁 体构成， 永磁体磁极为上下分布， 并且永磁体摆锤 51固定在探测摆杆 52上并靠近电 磁铁铁芯 31， 电磁铁 3具有驱动与信号采集二方面的功能， 脉冲产生电路 22和脉冲 驱动电路 23控制在电磁铁线圈 32中流过周期性的脉冲电流， 使电磁铁 3产生脉冲电 磁场，调整永磁体摆锤 51与电磁场的磁极方向， 使二者之间产生同性相斥的磁场推力 将磁性摆杆 5向外推离至与电磁铁 3若干距离， 脉冲电流消失后电磁场也随即消失， 磁性摆杆 5 随即回摆或者敲打并又吸附在电磁铁铁芯 31 上， 如此反复， 磁性摆杆 5 在回摆与敲打电磁铁铁芯 31的过程中引起穿过电磁铁线圈 32中的磁通产生变化进而 由于电磁感应产生对应于磁性摆杆 5摆动的电压信号，此感应电压信号的极性、� �幅、 宽度、 相位、 频率等参数都与磁性摆杆 5摆动的方向、 速度、 幅度、 频率等相对应， 由于磁性摆杆 5在气体、 液体、 固体三类介质中摆动所受到的阻尼明显不同， 在气体 介质中受到的阻尼最小可以忽略， 感应出的电压信号最强， 在液体介质中受到的阻尼 居中， 相对于气体介质中磁性摆杆 5摆动要偏于缓慢， 有些迟滞， 因此其感应出的电 压信号的相位有些滞后， 幅度、 频率、 持续时间等都有所减小， 在固体中受到的阻尼 最大以致于不能摆动而没有感应出电压信号， 信号处理电路 25将根据磁性摆杆 5在气 体、 液体、 固体三类介质中摆动而被电磁铁 3所感应出的电压信号的振幅或相位等的 明显不同就可判断出固体介质或液体介质的有 无。 本发明具有以下优点和有益效果：

1、 由于磁性摆杆 5吸附在电磁铁 3上， 二者间隙非常小， 因此电磁铁 3通电后与 磁性摆杆 5的同性相斥的推动力非常大， 就可大幅缩小电磁铁 3的体积，节省了材料， 降低了生产、 运输及保管成本， 同时功耗也大为降低， 就可生产出微功耗的二线制产 品， 安装使用时就可减少布线成本， 节约能源。

2、 电磁铁 3具有驱动与信号采集二方面的功能， 电磁铁线圈 32通电即电生磁起 驱动作用， 推动磁性摆杆 5摆动， 断电即磁生电起信号采集作用， 将磁性摆杆 5摆动 产生的磁通变化感应出与之对应的电压信号， 就可省掉物位信号采集部件， 既简化了 生产工艺， 又节省了材料， 还减少了一个故障环节， 提高了可靠性。 还可选用耐高温 的永磁体摆锤 52和选用耐高温的电磁线绕制电磁铁线圈 32， 将其置于高温工况下， 并将电子模块 2置于常温处， 就可制作出分体式耐高温的产品。

3、因为磁场可穿透空气隙和非导磁性物质� �所以电磁铁 3就可隔着不锈钢或其他 非导磁性材料来驱动并检测磁性摆杆 5的摆动， 实现驱动力的无接触传递和磁场的无 接触检测， 就可制作出静密封而耐高压的产品，

4、 由于变吸力为推力驱动， 电磁推动力与粘附力方向相反， 所以其抗粘附力大为 增强， 通过调整磁性摆杆 5的长度和粗细， 或在其底部加装叶片、 或圆柱体、 或圆球 体、 或圆锥体等阻尼部件， 就可改变其阻尼大小， 从而制作出适应颗粒料、 粉料、 块 料等各种物料检测的产品， 增加磁性摆杆 5的长度还可避免物料形成空洞引起的误动 作， 而且磁性摆杆 5不停地敲打外壳 4起除灰自清洁作用。

5、只要是能引起磁性摆杆 5摆动的阻尼发生变化的物体都能予以检测， 不但能检 测出固体或液体介质的有无， 还能检测出二种介质分层界面， 如油水分界面、 液体与 泡沫分界面、 污水与污泥分界面、 水泥流质化与非流质化界面等。 所以本电磁推敲式物体检测装置具有灵敏度高 、 准确可靠、 适用面广、 免维护、 使用寿命长等优点。 一切采用其他单独的磁性摆杆 5摆动信号采集部件的实施例都属于本发明的� �护 范围， 比如： 磁敏电阻传感器、 霍尔接近传感器、 电涡式传感器、 电感式接近传感器、 压电元件、 加速度传感器等。 附图说明 图 1是本发明的原理框图。 图 2是本发明实施例 1的剖面图。 图 3是本发明实施例 2的剖面图。 图 4是本发明实施例 4的剖面图。 图 5是本发明实施例 5的剖面图。 图 6是本发明外观示意图之一。 图 7是本发明外观示意图之二。 图 8是本发明外观示意图之三。 图中标号：

1、 引出线， 2、 电子模块， 3、 电磁铁， 4、 外壳， 5、 磁性摆杆， 6、 引出线接口， 7、支架， 8、 固定吊孔， 9、 活动吊环， 10、 安装法兰， 11、 安装套管， 12、仓板， 13、 散热片， 14、 套管法兰， 15、 连接导线， 16、 密封罩， 21、 电源电路， 22、 脉冲产生 电路， 23、 脉冲驱动电路， 24、 信号放大电路， 25、 信号处理电路， 26、 信号延时输 出电路， 31、 电磁铁铁芯， 32、 电磁铁线圈， 51、 永磁体摆锤， 52、 探测摆杆。 具体实施方式 本发明包括磁性摆杆 5和设置在磁性摆杆 5—侧的电磁铁 3， 及控制电磁铁 3驱 动磁性摆杆 5摆动并将电磁铁 3采集到的磁性摆杆 5摆动的信号进行放大、 处理并延 时输出的电子模块 2， 其中： 所述的磁性摆杆 5由一吊挂装置将磁性摆杆 5吊设在主体外壳 4的一侧； 主体外 壳 4内设置电磁铁 3， 电磁铁 3由电磁铁芯 31和电磁线圈 32组成； 所述的电子模块 2包括电源电路 21、 脉冲产生电路 22、 脉冲驱动电路 23、 信号 放大电路 24、信号处理电路 25、信号延时输出电路 26， 以上电路均设置在主体外壳 4 内或与主体外壳 4隔离另行封装。 本发明所述的磁性摆杆 5由永磁体摆锤 51和探测摆杆 52组成， 其中永磁体摆锤 51 由一外壳内设置永磁体构成， 永磁体磁极为上下分布， 并且永磁体摆锤 51 固定在 探测摆杆 52上并靠近电磁铁铁芯 31。 脉冲产生电路 22产生脉冲信号， 并连接到脉冲 驱动电路 23， 然后连接电磁铁线圈 32产生脉冲电磁场， 与设在电磁铁 3—侧的永磁 体摆锤 51产生相斥的磁场推力。所述的永磁体摆锤 51设置为回摆敲击电磁铁铁芯 31， 其中， 信号放大电路 24连接电磁铁线圈 32并将其采集到的磁性摆杆 5摆动的感应电 压信号放大并连接至信号处理电路 25， 信号处理电路 25根据磁性摆杆 5摆动阻尼有 无引起采集信号的振幅或相位的变化来判断物 体有无， 并将物体位置信号连接到信号 延时输出电路 26延时后输出报警。所述的吊挂装置包括支架 7和固定吊孔 8及可摆动 吊环 9， 或可摆动弹片， 或可摆动弹簧、 或可摆动软线。 所述的永磁体摆锤 51为短圆 柱体， 或为长圆柱体， 或为圆球体， 或为圆锥体， 或为方体； 所述的探测摆杆 52为短 管， 或为长管， 或为直管， 或为弯管， 或为长管并底部固定阻尼部件， 阻尼部件为叶 片， 或圆柱体， 或圆球体， 或圆锥体。 所述的主体外壳 4为竖式安装， 或者横式安装， 其中， 可将电子模块 2和电磁铁 3置于主体外壳 4内作常温物体检测， 或将电磁铁 3 与磁性摆杆 5置于高温高压的仓内， 电子模块 2置于常温常压的仓外作为高温物体检 测， 或者将电磁铁线圈 32、 电磁铁铁芯 31的部分铁芯和电子模块 2置于仓外， 电磁 铁铁芯 31的另一部分铁芯和磁性摆杆 5置于高温高压仓内作为超高温物体检测，或� � 只让探测摆杆 52的延长部分与被测物料接触，其余部分置于� ��料触及不到的位置可作 为远距离物体检测。 电磁铁 3设有驱动与信号采集二方面结构， 电磁铁 3通电即电生 磁产生推动力， 断电即磁生电而采集磁性摆杆 5摆动信号，还可另设磁敏电阻传感器， 或霍尔接近传感器， 或电涡式传感器， 或电感式接近传感器， 或压电元件， 或加速度 传感器其中之一的独立部件来采集信号。 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 实施例一 在图 1、 图 2、 图 6、 图 7中， 本电磁推敲式物体检测装置属顶部竖装型， 设计由 引出线 1、 电子模块 2、 电磁铁 3、 磁性敲击组件及外壳 4组成， 在外壳 4的顶部设有 一引出线接口 6， 引出线接口 6带有管螺纹， 用线管一端拧入引出线接口 6， 另一端固 定在仓顶仓板 12 上， 安装高度就可根据线管的长度自由调节， 线管不但将引出线 1 保护引出仓外还起安装固定本电磁推敲式物体 检测装置的作用， 磁性敲击组件由磁性 摆杆 5、 活动吊环 9、 固定吊孔 8、 支架 7等组成， 支架 7固定在外壳 4上， 并在支架 7上设一固定吊孔 8做摆动的支点， 磁性摆杆 5与固定吊孔 8之间用一个或多个不锈 钢活动吊环 9进行活动连接并悬吊在电磁铁铁芯 31附近，可全方位自由摆动，磁性摆 杆 5由永磁体摆锤 51和探测摆杆 52组成，其中永磁体摆锤 51由一外壳内设置永磁体 构成， 永磁体磁极为上下分布， 并且永磁体摆锤 51固定在探测摆杆 52上并靠近电磁 铁铁芯 31。 引出线 1从电子模块 2上引出， 电子模块 2与电磁铁 3相连接， 二者都固 定在外壳 4内， 电子模块 2包括电源电路 21、 脉冲产生电路 22、 脉冲驱动电路 23、 信号放大电路 24、 信号处理电路 25、 信号延时输出电路 26， 脉冲产生电路 22与脉冲 驱动电路 23相连， 脉冲驱动电路 23与电磁铁线圈 32相连， 电磁铁线圈 32与信号放 大电路 24相连， 信号放大电路 24与信号处理电路 25相连， 信号处理电路 25与信号 延时输出电路 26相连， 电源电路 21与上述各电路都相连， 引出线 1与信号延时输出 电路 26和电源电路 21相连， 电磁铁 3具有驱动与信号采集二方面的功能， 在无物料 阻挡的情况下磁性摆杆 5会悬吊在电磁铁铁芯 31附近或吸附在电磁铁铁芯 31上， 本 电磁推敲式物体检测装置通电后，先由脉冲产 生电路 22产生脉冲信号并输送到脉冲驱 动电路 23后控制在电磁铁线圈 32中流过周期性的脉冲电流， 使电磁铁 3产生脉冲电 磁场，调整永磁体摆锤 51与电磁场的磁极方向，使二者之间产生同性� ��斥的磁场推力， 因电磁铁 3固定在外壳 4内， 磁性摆杆 5可全方位自由摆动， 所以磁场推力只能将磁 性摆杆 5向外推离至与电磁铁 3若干距离， 脉冲电流消失后电磁场也随即消失， 磁性 摆杆 5随即回摆或者敲打并又吸附在电磁铁铁芯 31上， 如此反复，磁性摆杆 5在回摆 与敲打电磁铁铁芯 31的过程中引起穿过电磁铁线圈 32中的磁通产生变化进而由于电 磁感应产生对应于磁性摆杆 5摆动的电压信号， 此感应电压信号的极性、振幅、 宽度、 相位、 频率等参数都与磁性摆杆 5摆动的方向、 速度、 幅度、 频率等相对应， 由于磁 性摆杆 5在气体、 液体、 固体三类介质中所受到的阻尼明显不同， 在气体介质中受到 的阻尼最小可以忽略， 感应出的电压信号最强， 在液体介质中受到的阻尼居中， 相对 于气体介质中磁性摆杆 5摆动要偏于缓慢， 有些迟滞， 因此其感应出的电压信号的相 位有些滞后， 幅度、 频率、 持续时间等都有所减小， 在固体中受到的阻尼最大以致于 不能摆动而没有感应出电压信号， 信号放大电路 24将来自电磁铁线圈 32感应的电压 信号放大并输入到信号处理电路 25， 信号处理电路 25将根据磁性摆杆 5在气体、 液 体、 固体三类介质中摆动而被电磁铁 3所感应出的电压信号的振幅或相位等的明显� � 同就可判断出固体介质或液体介质的有无， 并将此物体位置位信号输入到信号延时输 出电路 26经过若干时间延时后经引出线 1引出作指示、 报警、 自动控制等用。 实施例二 在图 1、 图 3、 图 8中， 本电磁推敲式物体检测装置属侧面横装型， 其外壳 4一端 连接磁性敲击组件，另一端设有一安装法兰 10用来将本电磁推敲式物体检测装置直接 固定在仓板 12上， 或固定在安装套管的法兰 14上， 安装法兰 10上设出线孔， 其它结 构连接方式与实施例一同。 实施例三 本实施例属高温高压型电磁推敲式物体检测装 置， 实施例一和例二的电磁推敲式 物体检测装置中的电磁铁线圈 32都采用耐高温的电磁线， 比如 H级电磁线耐温 180 度， C级电磁线耐温 220度， 铁氟龙绝缘电磁线可耐温 260度， 陶瓷绝缘电磁线可耐 温 500度， 磁性摆杆 5上固定的永磁体 52都选用铁氧体、 钕铁硼、 钐钴、 铝镍钴等耐 高温的磁体， 这样将电磁铁 3及磁性摆杆 5置于仓内高温处， 将对不耐高温的电子模 块 2置于常温处， 电子模块 2与电磁铁线圈 32之间用连接导线 15相连成分体式耐温 结构， 其它结构连接方式与实施例一和例二同， 就构成高温高压型电磁推敲式物体检 测装置。 实施例四 在图 4中， 本实施例属超高温高压型电磁推敲式物体检测 装置， 由于铁芯的磁阻 小， 磁场可在铁芯中高效率传导， 将电磁铁铁芯 31 —端加长使其穿过不锈钢法兰 10 伸入仓内若干长度，铁芯 31与不锈钢法兰 10采用无缝连接，在料仓板 12上开孔并焊 接安装套管 11， 在安装套管 11的另一端焊接有套管法兰 14， 不锈钢法兰 10与套管法 兰 14用螺栓固定在一起， 为了防止铁芯 31锈蚀，可在铁芯 31外套一层不锈钢保护套 管 4， 磁性敲击组件固定在仓内的铁芯 31或铁芯外的不锈钢保护套管 4上， 磁性摆杆 5悬吊在仓内铁芯 31—端， 电磁铁线圈 32及另外一部分铁芯 31位于安装法兰 10仓 外一侧， 在电磁铁外壳及仓外的铁芯 31上固定散热片 13， 减少仓内高温对电磁铁线 圈 32的热辐射及热传导， 以保证电磁铁线圈 32温度在允许范围内， 这样磁性摆杆 5 上固定的永磁体 52可选用钐钴、 铝镍钴等耐高温的磁体， 最高耐温可达到 600多度， 将电子模块 2置于常温处， 电子模块 2与电磁铁线圈 32之间用连接导线 15相连， 就 构成了超高温高压型电磁推敲式物体检测装置 ， 其它结构连接方式与例一同。 实施例五 在图 5中， 本实施例属远距离测量型电磁推敲式物体检测 装置， 将电子模块 2、 电磁铁 3、 外壳 4与磁性摆杆 5置于仓顶的密封罩 16内， 并将探测摆杆 52下端延长， 探测摆杆 52的底端所处位置即为测量位置， 探测摆杆 52为直管， 或者为弯管， 或者 在其底部固定阻尼部件， 阻尼部件为叶片、 或圆柱体、 或圆球体、 或圆锥体， 使电磁 铁 3与永磁体摆锤 51部分自始至终不与物料接触， 只让探测摆杆 52下端延长部分与 物料接触， 所以磁性摆杆 5的下端在其正常摆动范围内除被测物料外空� �一物， 对于 强粘附、 或者强腐蚀性、 或者磨损大、 或者强冲击力可能砸毁传感器的块状物料做到 安全可靠的远距离检测， 比如强酸强碱溶液、 水泥砂浆、 熔化的沥青、 块石等， 兼有 非接触测量的各项优点和接触测量的可靠性， 其它结构连接方式与例一同。 本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实 施方式进行的描述， 并非对本 发明构思和范围进行限定， 在不脱离本发明设计思想的前提下， 本领域中工程技术人 员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进 ， 均应落入本发明的保护范围， 本发明 请求保护的技术内容， 已经全部记载在权利要求书中。