馬志偉，李丕丁

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093）

0 引言

金屬探測(cè)設(shè)備是專門用于檢測(cè)金屬類物質(zhì)的儀器［1］。金屬探測(cè)廣泛應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域，尤其是食品安全方面。在醫(yī)療領(lǐng)域，從醫(yī)用紗布、中藥湯劑以及醫(yī)用敷料中發(fā)現(xiàn)金屬顆粒、金屬絲等金屬雜質(zhì)的報(bào)道也屢見不鮮。根據(jù)食品藥品監(jiān)督總局規(guī)定，在食品生產(chǎn)過程中必須經(jīng)過金屬物質(zhì)檢測(cè)才能出廠銷售［2-3］。因此，金屬檢測(cè)是食品及部分醫(yī)用物品生產(chǎn)過程中不可或缺的一道關(guān)卡。目前，市場(chǎng)上金屬檢測(cè)設(shè)備種類繁多，國(guó)外金屬檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過近百年的發(fā)展已相對(duì)成熟，應(yīng)用更加廣泛，但價(jià)格昂貴。國(guó)內(nèi)金屬檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，但起步較晚，相較于國(guó)外金屬檢測(cè)設(shè)備，無論是準(zhǔn)確性還是穩(wěn)定性都略有不及［4］。隨著技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)金屬檢測(cè)設(shè)備性能與國(guó)外差距將越來越?。?］。近年來，金屬檢測(cè)設(shè)備大多運(yùn)用平衡式雙線圈檢測(cè)原理，這種設(shè)備精度雖高，在無自由導(dǎo)電離子的環(huán)境中能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出微小金屬顆粒，但是在富含自由導(dǎo)電離子環(huán)境中檢測(cè)金屬顆粒的準(zhǔn)確性極大降低，甚至根本無法檢測(cè)到。于是，腌制食品以及中藥湯劑等一些富含自由導(dǎo)電離子的食品或藥品在進(jìn)行金屬檢測(cè)時(shí)的誤報(bào)率大大提高，使得這些食品、藥品的安全性降低。食品與藥品中富含的自由導(dǎo)電離子基本來源于各種電解質(zhì)，主要是NaCl 及各種微量元素。鑒于此，本文基于渦流傳感器以及平衡式雙線圈金屬檢測(cè)原理設(shè)計(jì)出一套金屬檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)金屬導(dǎo)體以及電解質(zhì)溶液經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、對(duì)比、研究和分析，以找出在富含自由導(dǎo)電離子環(huán)境中提高金屬檢測(cè)準(zhǔn)確率的方法。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

基于平衡式雙線圈原理［6］的金屬探測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如圖1 所示。主控芯片為可編程邏輯器件FPGA，其輸出的數(shù)字激勵(lì)信號(hào)由D/A 模塊轉(zhuǎn)換為模擬激勵(lì)信號(hào)，濾波處理后進(jìn)行功率放大，傳到發(fā)射線圈。金屬經(jīng)過傳感器時(shí)引起的磁場(chǎng)變化由接收線圈接收，經(jīng)過差分放大、模擬解調(diào)后，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳入FPGA，再采集信號(hào)數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行后續(xù)研究和分析。人機(jī)交互模塊的主要作用是將激勵(lì)信號(hào)的參數(shù)數(shù)據(jù)傳入FPGA。

Fig.1 Overall scheme design of electromagnetic detection system圖1 電磁檢測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

金屬檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：功率放大模塊、發(fā)射模塊、接收模塊以及信號(hào)解調(diào)模塊。主控芯片采用Xilinx 公司的ZYNQ-7000。

2.1 功率放大模塊

激勵(lì)信號(hào)由FPGA 直接產(chǎn)生，由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)濾波放大后輸出。但此時(shí)信號(hào)的功率太小，若直接驅(qū)動(dòng)發(fā)射線圈，發(fā)射線圈不能產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬顆粒接近傳感器時(shí)，其導(dǎo)致磁場(chǎng)的微弱變化難以被接收線圈捕捉到或者捕捉到的信號(hào)被淹沒在噪聲中。因此，激勵(lì)信號(hào)需要經(jīng)過功率放大才能驅(qū)動(dòng)接入發(fā)射線圈。該系統(tǒng)的功率放大模塊由源極跟隨器與射極跟隨器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，源極跟隨器與射極跟隨器都有放大輸入信號(hào)功率的功能，同時(shí)兩者具有輸入阻抗大、輸出阻抗小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大以及失真度小等優(yōu)點(diǎn)。

Fig.2 Power amplifier module圖2 功率放大模塊

2.2 發(fā)射模塊

基于平衡雙線圈的金屬檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)射模塊如圖3所示，兩邊分別為接收線圈1 和接收線圈2，中間為發(fā)射線圈，這3 個(gè)線圈要求同軸等距平行放置。發(fā)射線圈施加有固定頻率的正弦交流電壓，由電磁感應(yīng)定律可知，發(fā)射線圈的周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)按正弦變化的交變磁場(chǎng)［7-9］。根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，兩側(cè)的接收線圈會(huì)因?yàn)樽兓拇艌?chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于兩側(cè)的接收線圈與發(fā)射線圈的距離相等且處于同一中心線，兩側(cè)的接收線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等、方向相反，兩者的差分輸出為零。當(dāng)金屬物質(zhì)通過時(shí)，金屬會(huì)在發(fā)射線圈的變化磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電渦流［10-12］。金屬物質(zhì)的電渦流效應(yīng)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)抵消一部分發(fā)射線圈的磁場(chǎng)，從而使得兩個(gè)接收線圈處磁場(chǎng)的大小不再相等，即兩個(gè)接收線圈的差分輸出不再為零，由此可以判斷出系統(tǒng)中是否有金屬物質(zhì)存在。

Fig.3 Transmitting module圖3 發(fā)射模塊

2.3 接收模塊

接收模塊包括兩個(gè)接收線圈以及之后的信號(hào)調(diào)理電路。

當(dāng)金屬物體通過線圈時(shí)，變化的電磁場(chǎng)使得兩個(gè)接收線圈的差分輸出不再為零，但由于金屬物體體積較小，因此系統(tǒng)得到的輸出也十分微小，且系統(tǒng)存在較大干擾，如果不對(duì)輸出信號(hào)作處理，有效信號(hào)可能會(huì)完全被噪聲淹沒。因此，接收線圈輸出的信號(hào)需經(jīng)過調(diào)理后才能作進(jìn)一步處理。

2.4 信號(hào)解調(diào)模塊

接收線圈所接受的信號(hào)是一個(gè)搭載在激勵(lì)信號(hào)頻率上的調(diào)制信號(hào)，要想提取出系統(tǒng)真實(shí)的輸出就需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，本系統(tǒng)采用模擬方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。首先利用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一路正弦信號(hào)與一路余弦信號(hào)，將其作為一組參考信號(hào)，并將這兩路參考信號(hào)分別與輸入的待測(cè)信號(hào)在乘法器內(nèi)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算后的兩組信號(hào)在低通濾波后進(jìn)行開方以及反三角運(yùn)算即可得到待測(cè)信號(hào)的幅值與其余參考信號(hào)的相位差［13］，其中開方及反三角運(yùn)算由FPGA 完成。解調(diào)原理如下：

設(shè)待測(cè)輸入信號(hào)x(t)為：

參考信號(hào)y1(t)為：

兩組信號(hào)經(jīng)過乘法器后輸出的信號(hào)V1為：

將信號(hào)V1送入低通濾波器，濾波器的截止頻率設(shè)置為w，則得到信號(hào)V1：

同理設(shè)參考信號(hào)y2(t)為：

與輸入的信號(hào)同樣經(jīng)過乘法器，得到的信號(hào)經(jīng)過低通濾波器后輸出V'2為：

則輸入信號(hào)的幅值A(chǔ)為：

輸入信號(hào)與參考信號(hào)的相位差為：

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)流程如圖4 所示。系統(tǒng)開始工作后，首先由FP?GA 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化結(jié)束后對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。參數(shù)設(shè)置完成后，激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生，系統(tǒng)開始運(yùn)行。FPGA 讀取A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行式（7）與式（8）操作，求出輸入信號(hào)的幅值與相位。將得到的結(jié)果與事先設(shè)置的閾值相比較，若小于閾值系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，若結(jié)果大于閾值，系統(tǒng)發(fā)出持續(xù)警告并中止等待。

3.1 I2S 傳輸協(xié)議

接收線圈所接收的差分信號(hào)在經(jīng)過模擬解調(diào)后會(huì)產(chǎn)生兩組信號(hào)，A/D 轉(zhuǎn)換后進(jìn)入FPGA，并在FPGA 內(nèi)部進(jìn)行一系列算術(shù)運(yùn)算。信號(hào)在FPGA 內(nèi)部實(shí)際上是一個(gè)個(gè)離散的點(diǎn)，這就要求在對(duì)兩組信號(hào)計(jì)算時(shí)兩組信號(hào)的數(shù)據(jù)點(diǎn)要一一對(duì)應(yīng)，若偏差太多則會(huì)導(dǎo)致求出的信號(hào)幅值、相位與實(shí)際不符。

基于該實(shí)際問題，本系統(tǒng)采用I2S 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。I2S協(xié)議是飛利浦公司專門為數(shù)字音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，它能夠同時(shí)傳輸兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)大多數(shù)音頻AD 為24 位數(shù)據(jù)精度，完全能夠滿足系統(tǒng)對(duì)采集信號(hào)的數(shù)據(jù)精度要求。

Fig.4 System flow圖4 系統(tǒng)流程

3.2 算法設(shè)計(jì)

由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象過于微小，其對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的影響微乎其微，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)采集的信號(hào)波動(dòng)難以作出有效判斷。為了準(zhǔn)確判斷信號(hào)微弱變化，系統(tǒng)使用差分法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。處理后的信號(hào)反映信號(hào)變化量，有效放大了信號(hào)波動(dòng)，使得信號(hào)波峰更加突出。差分法原理如下闡述。

設(shè)函數(shù)y=f(x)，y只在x為非負(fù)整數(shù)時(shí)有定義，即x依次取0，1，2，…時(shí)，相應(yīng)的y的值為f(0)，f(1)，f(2)，…。將y的值簡(jiǎn)記為y0,y1,y2,...。

當(dāng)自變量x增加時(shí)，函數(shù)值y的變化量為：

Δyx被稱為函數(shù)f(x)在點(diǎn)x處的一階差分。

同理可得f(x)在點(diǎn)x處的二階差分為：

以及f(x)在點(diǎn)x處的n階差分為：

差分法的缺點(diǎn)是在放大信號(hào)變化量的同時(shí)會(huì)放大信號(hào)中的一些毛刺，因此在對(duì)信號(hào)進(jìn)行差分處理之前需首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑濾波處理。

4 系統(tǒng)影響因素分析

基于對(duì)金屬檢測(cè)系統(tǒng)的硬件搭建和軟件設(shè)計(jì)，本文對(duì)搭建系統(tǒng)的影響因素進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

4.1 激勵(lì)信號(hào)頻率對(duì)系統(tǒng)影響因素

在激勵(lì)線圈上施加有固定頻率和固定幅值的正弦交流信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)的頻率會(huì)對(duì)渦流傳感器的輸出產(chǎn)生影響，由雙線圈渦流傳感器的數(shù)學(xué)模型可知，改變激勵(lì)信號(hào)的頻率大小會(huì)使得兩個(gè)接收線圈輸出的差分電壓發(fā)生相應(yīng)改變。當(dāng)增加激勵(lì)信號(hào)的頻率時(shí)，渦流傳感器的輸出電壓會(huì)增大。然而，激勵(lì)信號(hào)頻率增加的同時(shí)也會(huì)使得接收線圈的等效阻抗增大，導(dǎo)致渦流傳感器輸出的電壓降低。接收線圈的等效阻抗隨著激勵(lì)信號(hào)頻率增加而變大的原因可以通過渦流損耗的能量進(jìn)行說明，當(dāng)被測(cè)物質(zhì)不是純導(dǎo)體時(shí)，電渦流在被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)的功率損耗為［14-15］：

式中，h 是趨膚深度，f 是激勵(lì)信號(hào)頻率，B 為磁場(chǎng)強(qiáng)度，ρ 為導(dǎo)體密度，r1是渦流圓環(huán)的外徑，r2是渦流圓環(huán)的內(nèi)徑。由上式可知，渦流損耗功率P 隨著激勵(lì)信號(hào)頻率ω的增加而增大。

4.2 電解質(zhì)溶液對(duì)系統(tǒng)的影響

金屬檢測(cè)系統(tǒng)的主要物理原理為電磁感應(yīng)原理與電渦流原理。當(dāng)金屬顆粒進(jìn)入發(fā)射磁場(chǎng)后，在變化的磁場(chǎng)作用下金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電渦流，進(jìn)而在金屬物質(zhì)周圍的空間里會(huì)產(chǎn)生與原磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)［16-17］。由金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)使得接收線圈中的感應(yīng)電流發(fā)生變化，從而使得接收線圈的阻抗發(fā)生變化，即接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和相位發(fā)生改變［18-19］。

電解質(zhì)溶液是指溶質(zhì)溶解于溶劑后完全或部分分解為離子的溶液，溶質(zhì)即為電解質(zhì)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性是靠電解質(zhì)離解出來的帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子在外電場(chǎng)作用下定向地向?qū)?yīng)電極移動(dòng)并在其上放電而實(shí)現(xiàn)。電解質(zhì)導(dǎo)電屬于離子導(dǎo)電，其大小隨溫度升高而增大。通常依靠自由電子導(dǎo)電的金屬導(dǎo)體為第一類導(dǎo)體，而電解質(zhì)溶液和熔體為第二類導(dǎo)體。

電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性與金屬導(dǎo)電性相同，都是由自由導(dǎo)電離子在電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)造成，因此電解質(zhì)溶液對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生的影響應(yīng)該與金屬導(dǎo)體對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生的影響類似甚至相同。不同的是在金屬探測(cè)系統(tǒng)中，金屬導(dǎo)體對(duì)系統(tǒng)的影響所造成的輸出屬于被測(cè)信號(hào)，而電解質(zhì)溶液對(duì)系統(tǒng)的影響所造成的輸出為背景噪聲。

5 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析

5.1 激勵(lì)信號(hào)頻率對(duì)探測(cè)系統(tǒng)影響分析

在研究激勵(lì)信號(hào)頻率對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的影響時(shí)，改變激勵(lì)信號(hào)的頻率，記錄各頻率參數(shù)下1mm 直徑Fe 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡經(jīng)過探測(cè)系統(tǒng)時(shí)的輸出信號(hào)電壓V0。不同激勵(lì)信號(hào)頻率對(duì)系統(tǒng)探測(cè)靈敏度的影響趨勢(shì)如圖5 所示，橫坐標(biāo)為激勵(lì)信號(hào)頻率（kHz），縱坐標(biāo)為相應(yīng)激勵(lì)信號(hào)頻率下輸出信號(hào)的幅值。由該圖可以觀察出，輸出電壓變化量V 隨著激勵(lì)信號(hào)頻率的增大而先變大后變小，即在中間出現(xiàn)一個(gè)峰值，該峰值的意義即是該類金屬下的最佳激勵(lì)頻率。在該實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，選用相同直徑的Gu 和Al 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同材料的最佳激勵(lì)頻率也不相同。

5.2 金屬導(dǎo)體在系統(tǒng)下的輸出

在研究金屬導(dǎo)體經(jīng)過系統(tǒng)的輸出時(shí)，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果將激勵(lì)信號(hào)的頻率設(shè)置為300kHz，并將0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm Fe 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡組合經(jīng)過系統(tǒng)，并記錄系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值，繪制系統(tǒng)輸出信號(hào)幅值隨標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡中鐵珠的體積變化曲線圖。

Fig.5 Variation of output signal amplitude of iron bead with excitation signal frequency圖5 鐵珠輸出信號(hào)幅值隨激勵(lì)信號(hào)頻率變化

如圖6 所示，在激勵(lì)頻率為300kHz 的條件下，系統(tǒng)輸出信號(hào)幅值隨標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡中鐵珠的體積變化情況?？梢钥闯?，隨著金屬體積的增加，系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值也隨之增加，且可以看出兩者為線性關(guān)系。

Fig.6 Amplitude of output signal varies with metal volume圖6 輸出信號(hào)幅值隨金屬體積變化

5.3 電解質(zhì)溶液在系統(tǒng)下的輸出

在研究電解質(zhì)溶液經(jīng)過系統(tǒng)的輸出時(shí)，由于本文所設(shè)計(jì)的金屬探測(cè)系統(tǒng)主要用于食品、藥品檢測(cè)，其中主要的電解質(zhì)溶液為NaCl 溶液，因此這里使用NaCl 溶液作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。將實(shí)驗(yàn)對(duì)象換成不同濃度的NaCl 溶液，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

在激勵(lì)頻率為300kHz 的條件下，系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值隨NaCl 溶液濃度變化如圖7 所示?？梢悦黠@看出，系統(tǒng)輸出信號(hào)的幅值隨著NaCl 溶液濃度的升高而變大，且呈線性關(guān)系。

Fig.7 Variation of output signal amplitude with NaCl solution concentration圖7 輸出信號(hào)幅值隨NaCl 溶液濃度變化

5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過上述實(shí)驗(yàn)，分別研究激勵(lì)信號(hào)頻率、金屬導(dǎo)體體積以及電解質(zhì)溶液濃度對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)幅值的影響。激勵(lì)信號(hào)頻率對(duì)于系統(tǒng)的影響巨大，不合適的激勵(lì)信號(hào)頻率會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)靈敏度大幅度下降。在本系統(tǒng)中，激勵(lì)信號(hào)頻率的選擇要盡量接近于待測(cè)金屬Fe 的最佳激勵(lì)頻率而遠(yuǎn)離NaCl 溶液的最佳激勵(lì)頻率。對(duì)比Fe 的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的輸出與NaCl 溶液經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的輸出，兩者皆與測(cè)試對(duì)象的質(zhì)量成正比。

6 成果展示

對(duì)Fe、SUS、Gu、Al 4 種不同元素在4 種不同尺寸下各進(jìn)行100 次測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1 所示。

Table 1 Test results of Fe，SUS，Gu and Al in four sizes（unit：%）表1 Fe、SUS、Gu、Al 在4 種尺寸下的測(cè)試結(jié)果（單位：%）

由表1 可知，對(duì)于尺寸在0.8mm 直徑及以上的Fe、SUS、Gu、Al 4 種元素，系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確率為100%，而在直徑為0.6mm 時(shí)系統(tǒng)識(shí)別的準(zhǔn)確率也都在95% 以上。這說明基于平衡式雙線圈的金屬檢測(cè)系統(tǒng)具有極高精度與準(zhǔn)確率。

圖8 是直徑0.8mm 鐵珠經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)的信號(hào)輸出，然而將0.8mm 的鐵珠與7.6% 的NaCl 溶液同時(shí)經(jīng)過系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)輸出如圖9 所示，鐵珠對(duì)系統(tǒng)的影響完全淹沒在NaCl溶液所產(chǎn)生的噪聲中。而在實(shí)際食品生產(chǎn)過程中，其中的NaCl 濃度可能遠(yuǎn)高于7.6%，尤其是一些腌制食品，因此本系統(tǒng)難以滿足在生產(chǎn)過程中對(duì)于含水含鹽食品的檢測(cè)要求。

Fig.8 Output signal of 0.8mm diameter iron ball system圖8 直徑0.8mm 鐵珠系統(tǒng)輸出信號(hào)

Fig.9 Output signal of 0.8mm diameter iron bead and 7.6% NaCl solution圖9 直徑0.8mm 鐵珠與7.6% 的NaCl 溶液的輸出信號(hào)

7 結(jié)語

本文基于平衡式雙線圈的金屬探測(cè)原理，運(yùn)用模擬信號(hào)解調(diào)方式，設(shè)計(jì)了一套用于食品的金屬檢測(cè)系統(tǒng)。通過一系列實(shí)驗(yàn)分析并驗(yàn)證了激勵(lì)信號(hào)頻率、金屬導(dǎo)體以及電解質(zhì)溶液對(duì)于系統(tǒng)輸出信號(hào)的影響關(guān)系。通過調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，經(jīng)測(cè)試該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出直徑在0.8mm 以上的金屬顆粒，應(yīng)用前景廣闊。但該系統(tǒng)對(duì)于在含水含鹽的物質(zhì)中檢測(cè)金屬物質(zhì)仍具有較大局限性，這可以從最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)中看出，自由導(dǎo)電離子對(duì)于系統(tǒng)的影響與金屬導(dǎo)體對(duì)于系統(tǒng)的影響十分類似，并且在實(shí)際生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于所需檢測(cè)的金屬雜質(zhì)的質(zhì)量，因此難以從硬件電路中對(duì)兩者加以區(qū)分。因此，算法設(shè)計(jì)是金屬檢測(cè)系統(tǒng)在含水含鹽物質(zhì)中提高檢測(cè)準(zhǔn)確率的突破口，而要在復(fù)雜的背景噪聲中提取出待測(cè)信號(hào)，卡爾曼濾波是一個(gè)很好的選擇。