金属探测器

食品和药品是人们日常生活中不可或缺的物质资源，它大多要通过口腔进入人体，其质量的好坏将直接影响人们的身体健康与生活质量。但在食品和药品生产加工过程中，不可避免有异物混入，掺进食品和药品中最常见的异物是金属。
为提高食品和药品的安全性，从产品中剔除受金属异物污染的产品并有效防止金属异物再次混入，在食品和药品生产线上安装了各种安全检测设备，而金属探测器则是众多检测环节中最重要的检测设备。金属探测器可以帮助发现意外的金属污染，作为有效的质量控制手段，它更重要的作用是当确实发生金属异物污染时，能立即确定是何种污染物，追溯其来源，制订防止污染计划，确保类似金属污染事故不再发生。
除生产厂家提供的产品样本等资料外，目前系统介绍金属探测器的资料还非常少，特别是对生产一线的工人和技术人员来说，寻找资料更困难一些。笔者在查找资料、深入学习的过程中，很想为众多在生产一线使用与维护金属探测器的工人和技术人员、为国内研制与生产金属探测器的技术人员提供一本系统介绍金属探测器的参考书，让这些读者能了解金属探测器的前世今生、原理、主要器件、类型、灵敏度影响因素、设计选型、应用、相关法规、使用及维护等知识。
本书得到赛默飞世尔科技集团(Thermo Fisher Scientific)的支持，特别是得到该公司金属探测器资深专家胡阶明先生的指导。在本书编写的全过程中，胡阶明先生作为审稿专家，从章节提纲开始就提出了很多宝贵意见，对初稿、最终稿从头到尾仔细审核，提供了详尽的意见和相关的素材，使本书得以完稿。
本书在编写过程中得到金属探测器生产厂家的支持和帮助，特此致谢！
书中不足之处，恳请读者批评指正。

方原柏

方原柏，昆明有色冶金设计研究院 ，教授级高工，原主任工程师，曾担任本院多项重点工程项目自控专业负责人、检审人，荣获多项优秀工程设计项目奖。
发表论文260多篇，在国际性学术会议发表英文论文2篇，大会宣读1篇。
1994年在冶金工业出版社出版“电子皮带秤的原理和应用”、2007年出版“电子皮带秤”，另参加“冶金自动化设计手册”、“冶金百科全书（选矿篇、仪表篇”“中国衡器实用技术手册”的编写。
2012年主编完成国家标准“有色金属冶炼厂中设计规范”的编写（即将正式出版）。
已申报受理发明专利1项，申报受理实用新型专利6项，授权4项。
本选题涉及领域的工作经历和成就，参加了云南省会泽铅锌矿无线仪表工程设计，在刊物上先后发表了以下论文：
1 控制工程 亚洲  2011.3-4  无线HART系统及其设计要点；
2 计控信息报   2011.05.10 工业无线通讯是革命性技术；
3 石油化工自动化 2011.4   Wireless HART无线系统工程设计探讨；
4 自动化博览   2012.3   聚焦工业无线；
5 仪表世界    2012.4   无线HART技术；
6 石油化工自动化 2012.2   工业无线网络工程设计探讨；
7 衡器      2012.9   工业衡器产品的无线通信；
8 自动化仪表   2013.2   流程行业无线技术应用发展综述。
2012年11月应邀在“亚洲控制工程” 杂志主办的上海“2012控制工程师大会”作了“流程行业无线技术应用分析”的大会报告。

金属探测器是用来探测金属的设备，在军事、安全、考古、交通、矿业、食品和药品等行业应用较多，由于食品和药品行业的应用增速最快、用量最多，所以本书对食品和药品行业的金属探测器作重点介绍。
本书首先介绍了金属探测器的基础知识，包括类型、探测线圈、剔除装置、抗干扰措施、特定应用的机械要求、灵敏度的影响因素、设计选型和使用方法等，接着给出了典型应用案例，然后介绍了多功能组合金属探测器系统、通信协议以及安装和维护方面的内容，最后探讨了金属探测器的发展趋势。由于应用较多，本书还给出了相关食品安全法规和药品的设计规范，帮助读者详细了解金属探测器在食品和药品行业的应用。
本书可供从事金属探测器研究、设计、应用的技术人员使用，也可供大专院校相关专业的师生参考。

第1章金属探测器概貌和历史001
1.1简介001
1.1.1金属异物污染001
1.1.2金属探测器检测的目标002
1.1.3金属探测器的组成003
1.2金属探测器的工作原理003
1.2.1平衡式线圈金属探测器004
1.2.2永磁铁金属探测器005
1.3金属探测器发展历史006

第2章金属探测器类型008
2.1闭环式金属探测器008
2.1.1输送机式008
2.1.2重力下落式008
2.1.3管道式010
2.1.4多通道式011
2.2门式金属探测器012
2.2.1通过式012
2.2.2混入式(输送带)013
2.3单边式金属探测器015
2.3.1手持式015
2.3.2超宽式016

第3章金属探测器的探测线圈017
3.1单发射线圈017
3.2多发射线圈018
3.3单发射频率019
3.4双发射频率021
3.5多频同步技术023

第4章金属探测器的剔除装置028
4.1需要剔除的产品029
4.2产品剔除装置的类型029
4.2.1气喷式029
4.2.2推杆式030
4.2.3摆臂式031
4.2.4翻板式031
4.2.5伸缩式输送机032
4.2.6提升式输送机033
4.2.7下落式输送机034
4.2.8可逆式输送机034
4.2.9旋转管式035
4.2.10三通阀式035
4.2.11停皮带输送机/报警系统035
4.3剔除装置的设计考虑036
4.3.1选择剔除装置时应考虑的要素036
4.3.2剔除装置的选择037
4.3.3剔除装置用于特殊物料或包装的选择037
4.3.4剔除收集箱039
4.3.5剔除故障保护系统040
4.3.6剔除装置组态参数信息041
4.3.7剔除故障报警信号041

第5章干扰源和抗干扰措施042
5.1机械干扰042
5.1.1机械振动042
5.1.2输送带045
5.1.3金属影响区045
5.2电气干扰046
5.2.1静电干扰046
5.2.2电源干扰047
5.2.3接地不良047
5.2.4射频干扰047
5.2.5串模干扰及共模干扰048
5.2.6大功率设备启停干扰049
5.2.7相同发射频率干扰049
5.2.8电气元件及导线布局干扰050
5.2.9电磁炉和微波炉干扰050
5.3永久磁铁和电磁铁干扰050

第6章特定应用的机械要求052
6.1通用的机械要求052
6.2输送机式052
6.2.1输送分立产品的要求053
6.2.2输送散料产品的要求053
6.3重力下落式053
6.4管道式054

第7章金属探测器灵敏度的影响因素055
7.1金属类型055
7.2开口尺寸057
7.3金属异物的形状位置和方向性057
7.3.1金属异物的形状057
7.3.2金属异物的位置058
7.3.3金属丝异物的方向性058
7.4产品效应059
7.5工作频率061
7.5.1频率的范围061
7.5.2金属和产品性能对频率选择的影响062
7.5.3最佳频率063
7.6相位角063
7.7输送速度066

第8章金属探测器的设计选型067
8.1技术指标067
8.1.1灵敏度067
8.1.2开口尺寸068
8.1.3输送速度069
8.1.4工作频率069
8.1.5防护等级IP070
8.1.6防爆等级071
8.2选购金属探测器需要考虑的问题071
8.2.1被检测的物料071
8.2.2包装材料072
8.2.3金属异物、位置和方向性073
8.2.4应用环境及清洗方式073
8.2.5重力下落式金属探测器选型074
8.2.6管道式金属探测器选型074
8.2.7附件074
8.2.8选择供应商074
8.3金属探测器订货数据表075
8.4设计选型举例076
8.4.1设计选型例1076
8.4.2设计选型例2077

第9章金属探测器的应用078
9.1金属探测器用途拓展078
9.1.1常规应用078
9.1.2逆向应用078
9.2金属探测器在原料段的应用080
9.3金属探测器在包装段的应用080
9.4危害分析与关键控制点(HACCP)080
9.4.1危害分析081
9.4.2确定关键控制点082
9.4.3确立控制阈值082
9.4.4制定监测流程082
9.4.5确定纠正措施082
9.4.6建立备案文件的保存程序083
9.4.7执行认证和验证083
9.4.8基于危害分析和风险的预防性控制HARPC084

第10章典型应用案例085
10.1食品领域应用案例085
10.1.1烘焙食品检测085
10.1.2饼干检测086
10.1.3水饺检测087
10.1.4盒装巧克力检测087
10.1.5袋装什锦干果检测088
10.1.6香肠检测089
10.1.7黑布丁香肠检测090
10.1.8冷冻海产品检测091
10.1.9面包检测092
10.1.10枣泥检测093
10.2药品领域应用案例094
10.2.1原料及片剂药品检测094
10.2.2药片检测095
10.3其他领域应用案例095
10.3.1塑料检测095
10.3.2精制棉检测096
10.3.3包装袋检测097
10.3.4木材检测097

第11章食品安全法规100
11.1食品安全法实施条例100
11.2食品金属探测器国标101
11.3生产许可证审查细则102
11.3.1婴幼儿配方乳粉102
11.3.2婴幼儿辅助食品102
11.4全球食品安全倡议(GFSI)103
11.4.1IFS国际食品标准103
11.4.2BRC食品安全全球标准104

第12章药品的设计规范106
12.1概述106
12.2药品生产质量管理规范106
12.3口服固体制剂GMP实施指南108

第13章多功能组合金属探测器系统109
13.1组合检重秤的金属探测器系统110
13.2组合X射线检测装置的金属探测器系统110
13.2.1X射线检测装置110
13.2.2X射线检测装置和金属探测器的比较111
13.3与其他设备组合的金属探测器系统113

第14章通信协议114
14.1概述114
14.2金属探测器数据集成目标115
14.3系统集成116
14.3.1与PLC可编程控制器集成116
14.3.2与计算机系统集成117
14.3.3与下游设备集成118
14.4无线通信接口118
14.5USB口119

第15章金属探测器的安装、投运、检验和维护120
15.1安装120
15.1.1培训120
15.1.2安装要点120
15.1.3安装后的检查122
15.2投运123
15.2.1干扰检测123
15.2.2投运过程123
15.3检验126
15.3.1日常检验126
15.3.2性能检定127
15.3.3自动性能检验128
15.4维护130

第16章金属探测器的发展趋势131
16.1提高“湿”产品的检测灵敏度131
16.2克服金属丝方向性133
16.2.1多台多方向金属探测器检测技术133
16.2.2多频同步技术134
16.3自适应“干”“湿”产品检测136
16.4消除噪声干扰137
16.5减少误剔除137
16.6国产金属探测器的发展138

参考文献139

附录名词解释145