Prijemno-prijenosni detektor metala. Najjednostavniji detektor metala. Dizajn i princip rada uređaja

Uređaj koji vam omogućava da tražite metalne predmete koji se nalaze u neutralnom okruženju, na primjer, tlo, zbog njihove vodljivosti naziva se detektor metala (detektor metala). Ovaj uređaj vam omogućava da pronađete metalne predmete u različitim okruženjima, uključujući i ljudsko tijelo.

U velikoj mjeri zahvaljujući razvoju mikroelektronike, detektori metala, koje proizvode mnoga poduzeća širom svijeta, imaju visoku pouzdanost i male ukupne karakteristike težine.

Ne tako davno takvi uređaji su se najčešće mogli vidjeti kod sapera, ali sada ih koriste spasioci, lovci na blago, komunalci prilikom traženja cijevi, kablova itd. Štaviše, mnogi "lovci na blago" koriste detektore metala koje sastavljaju vlastitim rukama.

Dizajn i princip rada uređaja

Metalni detektori na tržištu rade na različitim principima. Mnogi vjeruju da koriste princip pulsnog eha ili radara. Njihova razlika od lokatora leži u činjenici da odašiljani i primljeni signali rade stalno i istovremeno, osim toga, rade na istim frekvencijama.

Uređaji koji rade na principu "prijem-prenos" registruju signal reflektovan (ponovno zračen) od metalnog predmeta. Ovaj signal nastaje zbog udara na metalni predmet naizmjeničnog magnetnog polja, koje stvaraju zavojnice detektora metala. Odnosno, dizajn uređaja ovog tipa predviđa prisustvo dva namotaja, prvi je odašiljač, drugi je prijem.

Uređaji ove klase imaju sljedeće prednosti:

  • jednostavnost dizajna;
  • velika sposobnost detekcije metalnih materijala.

Istovremeno, detektori metala ove klase imaju određene nedostatke:

  • detektori metala mogu biti osjetljivi na sastav tla u kojem traže metalne predmete.
  • tehnološke poteškoće u proizvodnji proizvoda.

Drugim riječima, uređaji ovog tipa moraju se ručno konfigurirati prije rada.

Drugi uređaji se ponekad nazivaju detektorom otkucaja. Ovaj naziv dolazi iz daleke prošlosti, tačnije iz vremena kada su superheterodinski prijemnici bili u širokoj upotrebi. Prebijanje je pojava koja postaje uočljiva kada se saberu dva signala bliskih frekvencija i jednakih amplituda. Udaranje se sastoji u pulsiranju amplitude zbranog signala.

Frekvencija impulsa signala jednaka je razlici u frekvencijama zbranih signala. Propuštanjem takvog signala kroz ispravljač, naziva se i detektor, izoluje se tzv.

Takva shema se koristila dugo vremena, ali danas se ne koristi. Zamijenili su ih sinhroni detektori, ali je termin ostao u upotrebi.

Beat metal detektor radi po sljedećem principu - registruje razliku frekvencije iz dva namotaja generatora. Jedna frekvencija je stabilna, druga sadrži induktor.

Uređaj je ručno podešen tako da se generirane frekvencije poklapaju ili barem budu blizu. Čim metal uđe u područje pokrivanja, mijenjaju se postavljeni parametri i mijenja se frekvencija. Razlika u frekvenciji može se snimiti na mnogo načina, od slušalica do digitalnih metoda.

Uređaje ove klase karakterizira jednostavan dizajn senzora, niska osjetljivost na mineralni sastav tla.

No, osim toga, prilikom njihovog rada potrebno je uzeti u obzir činjenicu da imaju visoku potrošnju energije.

Tipičan dizajn

Struktura detektora metala uključuje sljedeće komponente:

  1. Zavojnica je kutijastog tipa, u njoj se nalaze prijemnik i odašiljač signala. Najčešće zavojnica ima eliptični oblik, a za njegovu proizvodnju koriste se polimeri. Na njega je spojena žica koja ga povezuje s upravljačkom jedinicom. Ova žica prenosi signal od prijemnika do kontrolne jedinice. Predajnik generiše signal kada se detektuje metal, koji se prenosi na prijemnik. Zavojnica je postavljena na donju šipku.
  2. Metalni dio na koji se fiksira zavojnica i podešava njegov kut nagiba naziva se donja šipka. Zahvaljujući ovom rješenju dolazi do detaljnijeg pregleda površine. Postoje modeli kod kojih donji dio može podesiti visinu detektora metala i pruža teleskopsku vezu sa šipkom, koja se zove srednji.
  3. Srednja osovina je čvor koji se nalazi između donjeg i gornjeg vratila. Na njemu su pričvršćeni uređaji za pričvršćivanje, što vam omogućava da prilagodite veličinu uređaja. na tržištu možete pronaći modele koji se sastoje od dvije šipke.
  4. Gornja šipka je obično zakrivljena. Podsjeća na slovo S. Ovaj oblik se smatra optimalnim za fiksiranje na ruci. Na njemu su ugrađeni naslon za ruke, upravljačka jedinica i ručka. Naslon za ruke i ručka izrađeni su od polimernih materijala.
  5. Kontrolna jedinica detektora metala je potrebna za obradu podataka primljenih od zavojnice. Nakon što se signal konvertuje, šalje se na slušalice ili na druga sredstva indikacije. Osim toga, kontrolna jedinica je dizajnirana za podešavanje načina rada uređaja. Žica iz zavojnice je povezana pomoću uređaja za brzo otpuštanje.

Svi uređaji uključeni u metal detektor su vodootporni.

Ovo je relativna jednostavnost dizajna i omogućava vam da napravite detektore metala vlastitim rukama.

Vrste detektora metala

Tržište nudi širok spektar detektora metala koji se koriste u mnogim područjima. Ispod je lista koja prikazuje neke od varijanti ovih uređaja:

Većina modernih detektora metala mogu pronaći metalne predmete na dubini do 2,5 m, a specijalni dubinski proizvodi mogu detektirati proizvod na dubini do 6 metara.

Radna frekvencija

Drugi parametar je frekvencija rada. Stvar je u tome što niske frekvencije omogućavaju detektoru metala da vidi na prilično veliku dubinu, ali ne može vidjeti male detalje. Visoke frekvencije vam omogućavaju da primijetite male objekte, ali ne dozvoljavaju sagledavanje tla do velike dubine.

Najjednostavniji (budžetski) modeli rade na jednoj frekvenciji, modeli koji su klasifikovani kao prosječni nivoi cijena koriste 2 ili više frekvencija u radu. Postoje modeli koji koriste 28 frekvencija prilikom pretraživanja.

Moderni detektori metala opremljeni su takvom funkcijom kao što je diskriminacija metala. Omogućuje vam da razlikujete vrstu materijala koji se nalazi na dubini. Istovremeno, kada se detektuje crni metal, jedan zvuk će se oglasiti u slušalicama tragača, a drugi kada se detektuje obojeni metal.

Takvi uređaji se nazivaju pulsno balansirani. U svom radu koriste frekvencije od 8 do 15 kHz. Kao izvor koriste se baterije od 9 - 12 V.

Uređaji ove klase mogu otkriti zlatni predmet na dubini od nekoliko desetina centimetara, a proizvode od crnih metala na dubini od oko 1 metar ili više.

Ali, naravno, ovi parametri ovise o modelu uređaja.

Kako sastaviti domaći detektor metala vlastitim rukama

Na tržištu postoji mnogo modela uređaja za traženje metala u zemlji, zidovima itd. Unatoč svojoj vanjskoj složenosti, napraviti detektor metala vlastitim rukama nije tako teško i gotovo svatko to može učiniti. Kao što je gore navedeno, svaki detektor metala sastoji se od sljedećih ključnih komponenti - zavojnice, dekodera i signalnog uređaja za napajanje.

Da biste sastavili takav detektor metala vlastitim rukama, potreban vam je sljedeći set elemenata:

  • kontroler;
  • rezonator;
  • kondenzatori raznih vrsta, uključujući i filmske;
  • otpornici;
  • emiter zvuka;
  • Regulator napona.

Najjednostavniji detektor metala uradi sam

Kolo detektora metala nije komplicirano, a možete ga pronaći ili u prostranstvu globalne mreže, ili u specijalizovanoj literaturi. Iznad je popis radio elemenata koji su korisni za sastavljanje detektora metala vlastitim rukama kod kuće. Jednostavan detektor metala može se sastaviti vlastitim rukama pomoću lemilice ili druge dostupne metode. Glavna stvar u isto vrijeme, dijelovi ne bi trebali dodirivati ​​tijelo uređaja. Da bi se osigurao rad montiranog detektora metala, koriste se izvori napajanja od 9-12 volti.

Za namotavanje zavojnice koristi se žica promjera poprečnog presjeka od 0,3 mm, naravno, to će ovisiti o odabranom krugu. Usput, zavojnica mora biti zaštićena od utjecaja stranog zračenja. Da biste to učinili, vlastitim rukama pregledavate običnu foliju za hranu.

Za flešovanje kontrolera koriste se posebni programi, koji se mogu naći i na Internetu.

Detektor metala bez čipova

Ako početnik "lovac na blago" nema želju da se bavi mikro krugovima, postoje šeme bez njih.

Postoje jednostavnija kola zasnovana na upotrebi tradicionalnih tranzistora. Takav uređaj može pronaći metal na dubini od nekoliko desetina centimetara.

Duboki detektori metala koriste se za traženje metala na velikim dubinama. Ali vrijedi napomenuti da nisu jeftini i stoga je sasvim moguće sastaviti ih vlastitim rukama. Ali prije nego što počnete da ga pravite, morate razumjeti kako funkcionira tipično kolo.

Shema dubokog detektora metala nije najjednostavnija i postoji nekoliko opcija za njegovo izvođenje. Prije montaže potrebno je pripremiti sljedeći set dijelova i elemenata:

  • kondenzatori raznih vrsta - filmski, keramički, itd .;
  • otpornici različitih snaga;
  • poluvodiči - tranzistori i diode.

Nazivni parametri, količina zavise od odabrane sklopne šeme uređaja. Za sastavljanje gore navedenih elemenata trebat će vam lemilica, set alata (odvijač, kliješta, rezači žice itd.), Materijal za izradu ploče.

Proces sastavljanja dubokog metal detektora je otprilike sljedeći. Prvo se sastavlja upravljačka jedinica, čija je osnova štampana ploča. Izrađen je od tekstolita. Zatim se shema montaže prenosi direktno na površinu gotove ploče. Nakon što je crtež prenesen, ploča mora biti urezana. Da biste to učinili, koristite otopinu koja uključuje vodikov peroksid, sol, elektrolit.

Nakon što je ploča urezana, u njoj se moraju napraviti rupe za ugradnju komponenti kola. Nakon što je ploča kalajisana. Najvažniji korak dolazi. Ugradite sami i lemnite dijelove na pripremljenu ploču.

Za namotavanje zavojnice vlastitim rukama koristite žicu marke PEV promjera 0,5 mm. Broj zavoja i promjer zavojnice ovise o odabranoj shemi dubokog detektora metala.

Malo o pametnim telefonima

Postoji mišljenje da je sasvim moguće napraviti detektor metala iz pametnog telefona. Ovo nije istina! Da, postoje aplikacije koje se instaliraju pod operativnim sistemom Android.

Ali u stvari, nakon instaliranja takve aplikacije, on će zaista moći pronaći metalne predmete, ali samo one prethodno magnetizirane. Neće moći pretraživati ​​i, štoviše, diskriminirati metale.

Prijenosno-prijemni detektor metala - Teorija

Izrazi "predaj-prijem" i "reflektirani signal" u različitim instrumentima za pretraživanje obično se povezuju s metodama kao što su pulsni eho i radar, što je izvor zabune kada su u pitanju detektori metala.

Za razliku od raznih tipova lokatora, kod metal detektora ovog tipa i odašiljani signal (zračen) i primljeni signal (reflektovani) su kontinuirani, postoje istovremeno i poklapaju se po frekvenciji.

Princip rada

Princip rada detektora metala tipa „prenos-prijem” je da registruju signal koji reflektuje (ili, kako kažu, ponovo emituje) metalni predmet (meta), vidi, str. 225-228. Reflektirani signal nastaje uslijed udara na metu naizmjeničnog magnetnog polja emisionog (zračivog) zavojnice detektora metala. Dakle, uređaj ovog tipa podrazumijeva postojanje najmanje dva namotaja, od kojih je jedan predajnik, a drugi prijemnik.

Glavni fundamentalni problem koji se rješava kod metal detektora ovog tipa je izbor međusobnog rasporeda zavojnica, u kojem magnetsko polje emitivne zavojnice, u nedostatku stranih metalnih predmeta, indukuje nulti signal u prijemnoj zavojnici. (ili u sistemu prijemnih kalemova). Stoga je potrebno spriječiti direktan udar emitivne zavojnice na prijemnu zavojnicu. Pojava metalne mete u blizini zavojnica dovest će do pojave signala u obliku promjenjive emf. u navojnoj zavojnici.

Senzorski krugovi

Isprva se može činiti da u prirodi postoje samo dvije mogućnosti međusobnog rasporeda zavojnica, u kojima nema direktnog prijenosa signala s jedne zavojnice na drugu (vidi slike 1a i 16) - zavojnice s okomitim i s ukrštenim osama.

Rice. 1. Mogućnosti međusobnog rasporeda zavojnica senzora detektora metala po principu "prijenos-prijem".

Detaljnije proučavanje problema pokazuje da može postojati proizvoljno veliki broj tako različitih senzorskih sistema detektora metala, međutim oni će sadržavati složenije sisteme sa više od dva namotaja, električno povezanim u skladu s tim. Na primjer, slika 1c prikazuje sistem od jednog emitivnog (u centru) i dva prijemna namotaja povezana u suprotnim smjerovima prema signalu koji inducira emitivni kalem. Dakle, signal na izlazu sistema prijemne zavojnice je idealno jednak nuli, budući da je emfs indukovana u zavojnicama se međusobno kompenzuju.

Od posebnog interesa su senzorski sistemi sa komplanarnim namotajima (tj. koji se nalaze u istoj ravni). To se objašnjava činjenicom da se detektori metala obično koriste za traženje objekata u tlu, a senzor je moguće približiti površini tla samo ako su mu zavojnice komplanarne. Osim toga, takvi senzori su obično kompaktni i dobro se uklapaju u zaštitna kućišta kao što su "palačinka" ili "leteći tanjir".

Glavne opcije međusobnog rasporeda koplanarnih zavojnica prikazane su na slikama 2a i 26. Na dijagramu na slici 2a, međusobni raspored zavojnica je odabran tako da ukupni tok vektora magnetske indukcije kroz površinu ograničenu prijemni kalem jednak je nuli. U šemi na slici 26, jedan od zavojnica (prijemni) je uvijen u obliku "osmice", tako da ukupna emf, indukovana na polovicama zavoja prijemnog zavojnice, smještena u jednom krilu "osmica", kompenzuje sličnu ukupnu emf.s., indukovanu u drugom krilu G8.

Rice. 2. Koplanarne opcije međusobnog rasporeda kalemova detektora metala po principu "prijenos-prijem".

Mogući su i drugi različiti dizajni senzora sa komplanarnim zavojnicama, na primjer, slika 2c. Prijemni kalem se nalazi unutar emitivne zavojnice. Emf indukovana u prijemnoj zavojnici kompenzira se posebnim transformatorskim uređajem koji odabire dio signala iz zračeće zavojnice.

Praktična razmatranja

Osjetljivost detektor metala zavisi prvenstveno od svog senzora. Za razmatrane varijante senzora, osjetljivost je određena formulama (1.20) i (1.33). Sa orijentacijom senzora prema objektu optimalnom za svaki slučaj u smislu kuta kotrljanja y, on je određen istim koeficijentom K 4 i funkcijama normaliziranih koordinata F(X,Y) i G(X,Y) . Poređenja radi, u kvadratu X O[-4.4], Y O[-4.4], moduli ovih funkcija su prikazani kao aksonometrijski skup preseka u logaritamskoj skali na sl.12 i sl.13.

Prvo što vam upada u oči su izraženi maksimumi u blizini lokacija senzorskih zavojnica (0,+1) i (0,-1). Maksimumi funkcija F(X,Y) i G(X,Y) nisu od praktičnog interesa i, radi pogodnosti poređenja funkcija, odsječeni su na nivou od 0(dB). Iz slika i iz analize funkcija F(X,Y) i G(X,Y) također se vidi da u navedenom kvadratu modul funkcije F skoro svuda neznatno prelazi modul funkcije G, osim za najudaljenije tačke na uglovima kvadrata i osim uskog područja blizu X=0, gdje funkcija F ima "jadu".

Asimptotičko ponašanje ovih funkcija daleko od početka može se ilustrovati za Y=0. Ispada da modul funkcije F opada s rastojanjem proporcionalno x^(-7), a modul funkcije G opada proporcionalno x^(-6). Nažalost, prednost G funkcije u smislu osjetljivosti se manifestira samo na velikim udaljenostima koje prevazilaze praktični domet detektora metala. Iste vrijednosti modula F i G dobijaju se na X>>4.25.

Rice. 12. Grafikon funkcije F(X,Y).

Fig.13. Grafikon funkcije G(X,Y).

"Jaruga" funkcije F je od velike praktične važnosti. Prvo, to ukazuje da senzor sistema zavojnica sa okomitim osama ima minimalnu (teoretski nultu) osjetljivost na metalne predmete koji se nalaze na njegovoj uzdužnoj osi. Naravno, u ove stavke spadaju i mnogi elementi dizajna samog senzora. Shodno tome, beskorisni signal koji se reflektuje od njih će biti mnogo manji od signala sistema ukrštenih zavojnica. Ovo posljednje je vrlo važno, s obzirom da reflektirani signal od metalnih elemenata samog senzora može premašiti korisni signal za nekoliko redova veličine (zbog blizine ovih elemenata senzorskim zavojnicama). Nije da je beskorisni signal od metalnih elemenata dizajna senzora teško nadoknaditi. Glavna poteškoća leži u najmanjim promjenama ovih signala, koje su obično uzrokovane toplinskim, a posebno mehaničkim deformacijama ovih elemenata. Ove najmanje promjene mogu već biti uporedive sa korisnim signalom, što će dovesti do pogrešnih očitavanja ili lažnih alarma uređaja. Drugo, ako je mali predmet već detektovan uz pomoć detektora metala sistema zavojnica sa okomitim osama, onda se pravac njegove tačne lokacije može lako „podnositi“ nultom vrednošću signala detektora metala sa tačna orijentacija njegove uzdužne ose prema objektu (za bilo koju orijentaciju kotrljanja) . S obzirom da površina "hvatanja" senzora tokom pretrage može biti nekoliko kvadratnih metara, posljednji kvalitet sistema

teme zavojnica sa okomitim osama su prilično korisne u praksi (manje beskorisni iskopi).

Sljedeća karakteristika grafova funkcija F(X,Y) i G(X,Y) je prisustvo prstenastog „kratera“ nulte osjetljivosti koji prolazi kroz centre zavojnica (krug jediničnog polumjera sa središtem na tačka (0,0)). U praksi, ova funkcija vam omogućava da odredite udaljenost do malih objekata. Ako se utvrdi da je na nekoj konačnoj udaljenosti reflektirani signal nula (sa optimalnom orijentacijom kotrljanja), tada je udaljenost do objekta polovina baze uređaja, odnosno vrijednost L / 2.

Također treba napomenuti da se obrasci smjera u smislu kuta kotrljanja y za senzore detektora metala s različitim međusobnim rasporedom zavojnica također razlikuju. Na slici 14b prikazan je dijagram zračenja uređaja sa okomitim osama u blizini zavojnica, a na slici 14a - sa ukrštenim. Očigledno, drugi dijagram je poželjniji, jer ima manje mrtvih zona i manje režnjeva.

Da bi se procijenila zavisnost induciranog napona u prijemnom kalemu od parametara detektora metala i objekta, potrebno je analizirati izraz (1.19) za koeficijent K 4. Inducirani napon u prijemnom kalemu je proporcionalan do (L / 2) ^ 6. Argumenti funkcija F i G su također normalizirani na vrijednost L/2, čije smanjenje se javlja sa 6. - 7. stepenom udaljenosti. Dakle, u prvoj aproksimaciji, pod jednakim uslovima, osjetljivost detektora metala ne ovisi o njegovoj bazi.


Obrasci kotrljanja senzora zavojnih sistema:
- sa ukrštenim osovinama (a)
- sa okomitim osama (b).

Da bi analizirali selektivnost detektor metala, odnosno njegovu sposobnost razlikovanja predmeta od različitih metala ili legura, potrebno je pozvati se na izraz (1.23). Detektor metala može razlikovati objekte po fazi reflektiranog signala. Da bi se rezolucija uređaja po tipu mene

visok je bio maksimalan, potrebno je shodno tome odabrati frekvenciju signala zračeće zavojnice, tako da faza signala reflektiranog od objekata bude oko 45°. Ovo je sredina raspona mogućih promjena u fazi prvog člana izraza (1.23), i tu je strmina fazno-frekventne karakteristike maksimalna. Drugi član izraza (1.23) smatramo nula, jer nas pri pretraživanju prvenstveno zanima selektivnost za obojene metale – ne-feromagnete. Naravno, optimalan izbor frekvencije signala podrazumijeva poznavanje tipične veličine predloženih objekata. U gotovo svim stranim industrijskim detektorima metala kao takva se koristi veličina novčića. Optimalna frekvencija je:

Sa tipičnim prečnikom novčića od 25(mm), njegova zapremina je oko 10^(-6) (m^3), što, prema formuli (1.25), odgovara ekvivalentnom poluprečniku od oko 0,6(cm). Odavde dobijamo optimalnu vrednost frekvencije od oko 1 (kHz) sa provodljivošću materijala novčića od 20 (n0m × m). U industrijskim uređajima frekvencija je obično za red veličine viša (iz tehnoloških razloga).

zaključci

1. Za traženje blaga i relikvija, prema autoru, poželjniji je sistem zavojnica sa okomitim osama nego sistem zavojnica sa ukrštenim osama. Ceteris paribus, prvi sistem ima nešto veću osjetljivost. Osim toga, uz njegovu pomoć mnogo je lakše odrediti („osiguranje“) tačan smjer u kojem treba pretraživati ​​otkriveni objekt.

2. Razmatrani sistemi kalemova imaju važno svojstvo koje omogućava procjenu udaljenosti do malih objekata nuliranjem reflektovanog signala na udaljenosti do objekta jednakoj polovini baze.

3. Pod ostalim jednakim uslovima (dimenzije i broj zavoja kalemova, osetljivost prijemnog puta, vrednost struje i njena frekvencija u emitujućoj zavojnici), osetljivost detektora metala po principu „prenos-prijem” praktično ne odgovara ne zavisi od njegove baze, odnosno od udaljenosti između zavojnica.

3.1 DETEKTOR METALA PRENOS-PRIJEM

Izrazi "predaj-prijem" i "reflektirani signal" u različitim instrumentima za pretraživanje obično se povezuju s metodama kao što su pulsni eho i radar, što je izvor zabune kada su u pitanju detektori metala. Za razliku od raznih tipova lokatora, kod metal detektora ovog tipa i odašiljani signal (zračen) i primljeni signal (reflektovani) su kontinuirani, postoje istovremeno i poklapaju se po frekvenciji.

3.1.1. Princip rada

Princip rada detektora metala tipa "prenos-prijem" je da registruju signal reflektovan (ili, kako se kaže, ponovo emituje) metalni predmet (meta), vidi, str. 225-228. Reflektirani signal nastaje uslijed udara na metu naizmjeničnog magnetnog polja emisionog (zračivog) zavojnice detektora metala. Dakle, uređaj ovog tipa podrazumijeva postojanje najmanje dva namotaja, od kojih je jedan predajnik, a drugi prijemnik.

Glavni fundamentalni problem koji se rješava u metal detektorima ovog tipa je izbor međusobnog rasporeda zavojnica, u kojem magnetsko polje zračeće zavojnice u odsustvu stranih metalnih predmeta indukuje nulti signal u namotaj (ili u sistemu namotaja). Stoga je potrebno spriječiti direktan udar emitivne zavojnice na prijemnu zavojnicu. Pojava metalne mete u blizini zavojnica dovest će do pojave signala u obliku promjenjive emf. u navojnoj zavojnici.

3.1.2. Senzorski krugovi

Isprva se može činiti da u prirodi postoje samo dvije mogućnosti međusobnog rasporeda zavojnica, u kojima nema direktnog prijenosa signala s jedne zavojnice na drugu (vidi slike 1a i 16) - zavojnice s okomitim i s ukrštenim osama.

Rice. 1. Mogućnosti međusobnog rasporeda zavojnica senzora detektora metala po principu "prijenos-prijem".

Detaljnije proučavanje problema pokazuje da može postojati proizvoljno veliki broj tako različitih senzorskih sistema detektora metala, međutim oni će sadržavati složenije sisteme sa više od dva namotaja, električno povezanim u skladu s tim. Na primjer, slika 1c prikazuje sistem od jednog emitivnog (u centru) i dva prijemna namotaja povezana u suprotnim smjerovima prema signalu koji inducira emitivni kalem. Dakle, signal na izlazu sistema prijemne zavojnice je idealno jednak nuli, budući da je emfs indukovana u zavojnicama se međusobno kompenzuju.

Od posebnog interesa su senzorski sistemi sa komplanarnim namotajima (tj. koji se nalaze u istoj ravni). To se objašnjava činjenicom da se detektori metala obično koriste za traženje objekata u tlu, a senzor je moguće približiti površini tla samo ako su mu zavojnice komplanarne. Osim toga, takvi senzori su obično kompaktni i dobro se uklapaju u zaštitna kućišta kao što su "palačinka" ili "leteći tanjir".

Glavne opcije međusobnog rasporeda koplanarnih zavojnica prikazane su na slikama 2a i 26. Na dijagramu na slici 2a, međusobni raspored zavojnica je odabran tako da ukupni tok vektora magnetske indukcije kroz površinu ograničenu prijemni kalem jednak je nuli. U šemi na slici 26, jedan od zavojnica (prijemni) je uvijen u obliku "osmice", tako da ukupna emf, indukovana na polovicama zavoja prijemnog zavojnice, smještena u jednom krilu "osmica", kompenzuje sličnu ukupnu emf.s., indukovanu u drugom krilu G8.


Rice. 2. Koplanarne varijante međusobnog rasporeda kalemova detektora metala po principu "prenos-prijem".

Mogući su i drugi različiti dizajni senzora sa komplanarnim zavojnicama, na primjer, slika 2c. Prijemni kalem se nalazi unutar emitivne zavojnice. Emf indukovana u prijemnoj zavojnici kompenzira se posebnim transformatorskim uređajem koji odabire dio signala iz zračeće zavojnice.

3.1.3.1. Sistem zavojnica sa okomitim osama

Razmotrimo detaljnije interakciju senzora detektora metala sa metalnom metom na primjeru sistema zavojnica sa okomite ose, Fig.1 a. Radi jednostavnosti, razmatramo sistem sa zavojnicama čije se uzdužne dimenzije mogu zanemariti. Mi ćemo dalje razmotritiImajte na umu da su emisioni i prijemni kalemovi okrugli beskonačno tanki okviri (vidi sliku 3). Za takav okvir, vektor magnetnog momenta tokom protoka struje I ima oblik:

Fig.3. Model zračeće zavojnice.

Indukcija magnetnog polja koju stvara tau okvir na velikoj udaljenosti r od njegovog centra (vidi sliku 4) je:

Rice. 4. Komponente vektora indukcije magnetskog polja zračeće zavojnice.

uz pretpostavku da je r>>TS S , a indeksi "n" i "t" označavaju, redom, normalnu i tangencijalnu komponentu vektora magnetske indukcije.

Razmotrimo interakciju između emisionog okvira, prijemnog okvira i objekta u slučaju namotaja sa okomitim osama (vidi sliku 5).

Rice. 5. Međusobni raspored zavojnica senzora detektora metala i objekta (mete).

Ugao između ose simetrije sistema zavojnica i vektora indukcije polja B zračeće zavojnice jednak je 2p, pošto su linije sile kružnice zbog odnosa (1.2), a s obzirom na pretpostavku male veličine zavojnice:


gdje je L takozvana baza senzora detektora metala (vidi sliku 5).

3.1.3.2. Refleksija signala zbog vodljivosti objekta

Provodljivi metalni predmet, čije će se dimenzije za sada smatrati malim, barem ne većim od r i r" (vidi sliku 5), sa stanovišta ponovnog zračenja magnetnog polja, može se predstaviti kao ekvivalent okvir sa strujom I * , čiji je vektor magnetnog momenta Pm* praktično paralelan vektoru indukcije zračeće zavojnice B.

Vrijednost Pm* zavisi od veličine provodnog objekta, njegove provodljivosti, indukcije polja na mjestu gdje se objekt nalazi i frekvencije emitovanog polja. Indukcija polja prezračenja ima komponentu Bo različitu od nule u centru prijemne zavojnice u smjeru vektora normale ns " , što dovodi do pojave u ovoj zavojnici emf proporcionalne navedenoj komponenti:


Rice. 6. Za proračun magnetnog momenta ekvivalentne lopte.

Da bi se izračunao magnetni moment ekvivalentnog okvira Rm* , potrebno je uzeti integral po celoj zapremini provodnog objekta na način da se konačna vrednost Rm* sabere doprinosi svih elementarnih prstenastih struja indukovanih poljem zračećeg kalema. Radi jednostavnosti, pretpostavit ćemo da je magnetsko polje u cijelom volumenu provodnog objekta jednolično, odnosno da je uklonjeno na znatnoj udaljenosti od zrači zavojnice. Kako bismo izbjegli probleme s orijentacijom objekta, za sada ćemo pretpostaviti da ima oblik homogene lopte (vidi sl. b). Pod pretpostavkom da je vodljivi objekt uklonjen na znatnoj udaljenosti od prijemnog svitka, možemo napisati:

Zanemarujući fenomen samoindukcije, čiji će uticaj biti razmatran u nastavku, dobijamo:


Da bismo uzeli u obzir fenomen samoindukcije, pretpostavljamo radi jednostavnosti da je prezračeno polje uniformno unutar ciljnog objekta i, na osnovu veličine magnetskog momenta (1.7), iznosi:

Zamjenom u izraz (1.7) B -B "interno umjesto B, i dalje dobijamo proporcionalnu zavisnost rm* odV , ali sa malo drugačijim koeficijentom K1:


Indukcijska komponenta u središtu prijemnog svitka:


U Dekartovom koordinatnom sistemu sa ishodištem u sredini baze sistema zavojnica (vidi sliku 7), poslednji izraz ima oblik:


Uvodimo normalizirane koordinate:



Odredimo, do predznaka, emf indukovanu u prijemnoj zavojnici:

gdje je So površina poprečnog presjeka prijemnog svitka, N je broj njegovih zavoja.

gdje S je površina poprečnog presjeka zračeće zavojnice, I je ukupna struja svih njegovih okreta.

U 3D prostoru, kada ravan XOY nije okomita na ravan okvira za prijem,

Rice. 7. Koordinatni sistem.

Fig.8. Roll orijentacija objekta.

3.1.3.3 Refleksija signala zbog feromagnetskih svojstava objekta

Feromagnetni objekat, čije će se dimenzije takođe smatrati malim, barem ne većim od r i rŭ (vidi sliku 5), sa stanovišta zakrivljenosti magnetnog polja, može se predstaviti kao ekvivalentna petlja sa strujom I*, magnetna vektor momenta čiji je Rm* praktično paralelan sa vektorom indukcije zračeće zavojnice B.

Vrijednost Rm* zavisi onda m dimenzija feromagnetnog objekta, njegove magnetne permeabilnosti, od indukcije polja na mjestu gdje se objekt nalazi. Da bi se izračunao magnetni moment ekvivalentnog okvira Rm*, potrebno je uzeti integral po cijeloj zapremini feromagnetnog objekta tako da se zbroje doprinosi svih amperskih struja koje nastaju u feromagnetu pod djelovanjem vanjskog polja zračeće zavojnice.Za sferni homogeni objekat dobijamo:


gdje je B indukcija magnetskog polja, m - magnetna permeabilnost materijala objekta, R je poluprečnik objekta - lopte.

Svi gore dobijeni izrazi za provodni objekat ostat će važeći ako ih unesemo za ovaj slučaj:


3.1.3.4 Superpozicija provodnih i feromagnetnih svojstava objekta

Uzimanje u obzir i električno provodljivih i feromagnetnih svojstava objekta u obliku lopte dovodi do sljedeće vrijednosti koeficijenta K1:


Koeficijent normalizacije K4 uključen u izraz za napon u prijemnoj zavojnici je:

Numerička procjena (1.23) pokazuje, na primjer, da moduli članova u izrazu na tipičnoj frekvenciji zračenog polja 10(kHz) postaju uporedivi kada je polumjer sfernog objekta oko 1(cm) i ako je objekat ima feromagnetna svojstva. Osim toga, ovisnost prvog člana o Laplaceovom operatoru ukazuje na to da će se faza reflektiranog signala mijenjati ovisno o omjeru objekta – cilj elektroprovodljivih i feromagnetnih svojstava, kao i od provodljivosti materijala i veličina objekta. Ovaj fenomen se zasniva na principu rada diskriminatori savremeni detektori metala, odnosno elektronski uređaji koji omogućavaju da se faznim pomakom signala reflektovanog od objekta procene svojstva objekta (sa određenom verovatnoćom čak i vrsta metala).

3.1.3.5 Obračun oblika objekta

Ranije dobijeni izrazi, kao što je naznačeno, važili su samo za oblik predmeta - mete u obliku jednolične lopte. Očigledno, udar objekata složenijeg oblika može se svesti na udar neke ekvivalentne lopte poluprečnika Req.

Napon indukovan u prijemnom kalemu, zbog ispoljavanja samo feromagnetnih svojstava, za sferni objekat je proporcionalan njegovoj zapremini (vidi izraz (1.22)). Dakle, za ne previše produžene objekte složenijeg oblika, u prvoj aproksimaciji, može se smatrati ekvivalentnom takvoj kugli, čija se zapremina poklapa sa zapreminom feromagneta u objektu složenog oblika. ad hoc:

gdje je V zapremina feromagneta.

Sa naponom induciranim u prijemnom kalemu zbog ponovnog zračenja od provodnog objekta, situacija je složenija. Kada velike predmete sa dobrom električnom provodljivošću izraz (1.9) i, shodno tome, napon indukovan u prijemnom kalemu je takođe proporcionalan zapremini objekta (tj. R ^ 3 ) a poluprečnik ekvivalentne kugle se takođe izračunava po formuli (1.25). Kada male predmete sa slabom električnom provodljivošću pristup je drugačiji. U ovom slučaju, opći izraz (1.9) degenerira se u poseban slučaj (1.8). Razmotrimo prvo uticaj sferne šupljine poluprečnika Rp unutar sfernog objekta na Req. Koristeći princip superpozicije, rezultat udara sfernog objekta sa šupljinom predstavljamo kao razliku između rezultata udara čvrste lopte i lopte poluprečnika Rp. U skladu sa (1.8) vrijedi relacija:


Slika 9 prikazuje grafikone R/Req u odnosu na R/D R za šuplju slabo električno provodljivu i za šuplju feromagnetnu kuglu. Iz grafikona se vidi da za

Fig.9. Utjecaj debljine stijenke šuplje kugle na ekvivalentni polumjer.

pretankozidne kuglice od slabo vodljivog materijala Req » R. Dakle, za razliku od feromagnetne kugle i lopte visoke provodljivosti, za slabo vodljivu kuglicu, u prvom približavanju, nije bitno da li je čvrsta ili šuplja. Njegov utjecaj na proces ponovnog zračenja određen je uglavnom linearnom veličinom, odnosno R. Dakle, u slučaju ne previše izduženih slabo provodnih objekata složenijeg oblika, uključujući i šuplji, u prvoj aproksimaciji, kao npr. kuglica se može smatrati ekvivalentnom, čiji je radijus Requiv jednak polovini prosječne karakteristične veličine objekta.

Navedeni zaključak dobro je potvrđen u praksi u vidu značajnog odziva metal detektora na komadiće metalne aluminijske folije koji su zanemarljive mase, koji se praktički susreću svuda gdje je savremena civilizacija ostavila trag.

3.1.3.6 Sistem ukrštenih zavojnica


Rice. 10. Orijentacija senzora kotrljanja.

Pogled duž ose senzora detektora metala sa ovim rasporedom zavojnica prikazan je na slici 10. Za izračunavanje takvog kruga prikladno je koristiti princip superpozicije i razložiti vektor magnetskog momenta emitivne zavojnice i područje prijemne zavojnice na vertikalne i horizontalne komponente (projekcije, vidi sliku 11).

Za horizontalnu komponentu, projekcija indukcije polja u prijemnom namotaju Won i dalje će biti određena relacijom (1.4). Međutim, drugačija orijentacija magnetskog momenta daje (do predznaka) rezultat:

gdje je K 2 je određena formulom (1.11).

Vertikalna komponenta indukcije polja u prijemnoj zavojnici Bov je okomita na vektore r i r" i ne zavisi eksplicitno od uglova g i b:

Fig.11. Razlaganje magnetnog momenta i površine prijemnog svitka na komponente.

EMF u prijemnoj zavojnici Uo, do predznaka, je:

Odavde dobijamo:

U Kartezijanskom koordinatnom sistemu sa ishodištem u sredini baze sistema zavojnica (vidi sliku 5) dobijamo:

Unoseći normalizovane koordinate (1.14) dobijamo:


gdje je K 4 se izračunava po formuli (1.19) ili (1.24).

3.1.4. Praktična razmatranja

Osjetljivost detektor metala zavisi prvenstveno od svog senzora. Za razmatrane varijante senzora, osjetljivost je određena formulama (1.20) i (1.33). Sa orijentacijom senzora prema objektu optimalnom za svaki slučaj u smislu kuta kotrljanja y, on je određen istim koeficijentom K4 i funkcijama normaliziranih koordinata F(X,Y) i G(X,Y). Poređenja radi, u kvadratu XO [-4,4], YO [-4,4], moduli ovih funkcija su prikazani kao aksonometrijski skup preseka u logaritamskoj skali na sl.12 i sl.13.

Prvo što vam upada u oči su izraženi maksimumi u blizini tačaka položaja zavojnica senzora (0, +1) i (0, -1). Maksimumi funkcija F(X,Y) i G(X,Y) nisu od praktičnog interesa i, radi pogodnosti poređenja funkcija, odsječeni su na nivou od 0(dB). Iz slika i iz analize funkcija F(X,Y) i G(X,Y) se također vidi da u naznačenom kvadratu modul funkcije F skoro svuda neznatno prelazi modul funkcije G, pri čemu izuzev najudaljenijih tačaka na uglovima kvadrata i sa izuzetkom uskog područja blizu X=0, gdje funkcija F ima "jaduru".

Asimptotičko ponašanje ovih funkcija daleko od početka može se ilustrovati za Y=0. Ispada da se modul funkcije F smanjuje s rastojanjem proporcionalno x^(-7), dok modul funkcije G opada proporcionalno x^(-6). Nažalost, prednost G funkcije u smislu osjetljivosti se manifestira samo na velikim udaljenostima koje prelaze praktični radijus djelovanja


Rice. 12. Grafikon funkcije F(X,Y).


Fig.13. Grafikon funkcije G(X,Y).

detektor metala. Iste vrijednosti modula F i G dobijaju se na X» 4.25.

"Jaruga" funkcije F je od velike praktične važnosti. Prvo, to ukazuje da senzor sistema zavojnica sa okomitim osama ima minimalnu (teoretski nultu) osjetljivost na metalne predmete koji se nalaze na njegovoj uzdužnoj osi. Naravno, u ove stavke spadaju i mnogi elementi dizajna samog senzora. Shodno tome, beskorisni signal koji se reflektuje od njih će biti mnogo manji od signala sistema ukrštenih zavojnica. Ovo posljednje je vrlo važno, s obzirom da reflektirani signal od metalnih elemenata samog senzora može premašiti korisni signal za nekoliko redova veličine (zbog blizine ovih elemenata senzorskim zavojnicama). Nije da je beskorisni signal od metalnih elemenata dizajna senzora teško nadoknaditi. Glavna poteškoća leži u najmanjim promjenama ovih signala, koje su obično uzrokovane toplinskim, a posebno mehaničkim deformacijama ovih elemenata. Ove najmanje promjene mogu se već uporediti sa korisnim signalom, što će dovesti do pogrešnih očitavanja ili lažnih alarma uređaja.Drugo, ako je detektorom metala detektorom metala sistema zavojnica sa okomitim osama već otkriven mali predmet, onda pravac njegove tačne lokacije može se lako "detektovati". "prema nultoj vrijednosti signala detektora metala sa tačnom orijentacijom njegove uzdužne ose prema objektu (u bilo kojoj orijentaciji kotrljanja). S obzirom da površina "hvatanja" senzora tokom pretrage može biti nekoliko kvadratnih metara, posljednji kvalitet sistemateme zavojnica sa okomitim osama su prilično korisne u praksi (manje beskorisni iskopi).

Sljedeća karakteristika grafova funkcija F(X,Y) i G(X,Y) je prisustvo prstenastog "kratera" nulte osjetljivosti koji prolazi kroz centre zavojnica (krug jediničnog polumjera sa središtem na tačka (0,0)). U praksi, ova funkcija vam omogućava da odredite udaljenost do malih objekata. Ako se utvrdi da je na nekoj konačnoj udaljenosti reflektirani signal nula (sa optimalnom orijentacijom kotrljanja), tada je udaljenost do objekta polovina baze uređaja, odnosno vrijednost L / 2.

Također treba napomenuti da se obrasci smjera u smislu kuta kotrljanja y za senzore detektora metala s različitim međusobnim rasporedom zavojnica također razlikuju. Na slici 14b prikazan je dijagram zračenja uređaja sa okomitim osama u blizini zavojnica, a na slici 14a - sa ukrštenim. Očigledno, drugi dijagram je poželjniji, jer ima manje mrtvih zona i manje režnjeva.

Da bi se procijenila zavisnost induciranog napona u prijemnom kalemu od parametara detektora metala i objekta, potrebno je analizirati izraz (1.19) za koeficijent K4. Napon indukovan u prijemnom kalemu je proporcionalan (L/2)^6. Argumenti funkcija F i G su također normalizirani na vrijednost L/2, čije smanjenje se javlja sa 6. - 7. stepenom udaljenosti. Dakle, u prvoj aproksimaciji, pod jednakim uslovima, osjetljivost detektora metala ne ovisi o njegovoj bazi.


Fig.14. Obrasci kotrljanja senzora zavojnih sistema:

Poprečne osovine (a)

Sa okomitim osama (b).

Da bi analizirali selektivnost detektor metala, odnosno njegovu sposobnost razlikovanja predmeta od različitih metala ili legura, potrebno je pozvati se na izraz (1.23). Detektor metala može razlikovati objekte po fazi reflektiranog signala. Da bi se rezolucija uređaja po tipu menet je maksimum, potrebno je u skladu s tim odabrati frekvenciju signala emitujuće zavojnice, tako da faza reflektiranog signala od objekata bude oko 45°. Ovo je sredina raspona mogućih promjena u fazi prvog člana u izrazu (1.23), i tu je strmina fazno-frekventne karakteristike maksimalna. Drugi član izraza (1.23) smatramo nula, jer nas pri pretraživanju prvenstveno zanima selektivnost za obojene metale – ne-feromagnete. Naravno, optimalan izbor frekvencije signala podrazumijeva poznavanje tipične veličine predloženih objekata. U gotovo svim stranim industrijskim detektorima metala kao takva se koristi veličina novčića. Optimalna frekvencija je:


Sa tipičnim prečnikom novčića od 25(mm), njegova zapremina je oko 10^(-6) (m^3), što, prema formuli (1.25), odgovara ekvivalentnom poluprečniku od oko 0,6(cm). Odavde dobijamo optimalnu vrednost frekvencije od oko 1 (kHz) sa provodljivošću materijala novčića od 20 (n0mCh m). U industrijskim uređajima frekvencija je obično za red veličine viša (iz tehnoloških razloga).

3.1.5. zaključci

1. Za traženje blaga i relikvija, prema autoru, poželjniji je sistem zavojnica sa okomitim osama nego sistem zavojnica sa ukrštenim osama. Ceteris paribus, prvi sistem ima nešto veću osjetljivost. Osim toga, uz njegovu pomoć mnogo je lakše odrediti („nalaziti“) tačan smjer u kojem detektovani objekt treba tražiti.

2. Razmatrani sistemi kalemova imaju važno svojstvo koje omogućava procjenu udaljenosti do malih objekata nuliranjem reflektovanog signala na udaljenosti do objekta jednakoj polovini baze.

3. Uz ostale jednake stvari (dimenzije i broj zavoja kalemova, osetljivost prijemnog puta, vrednost struje i njena frekvencija u emitujućoj zavojnici), osetljivost detektora metala po principu "prenos-prijem" praktično odgovara ne zavisi od njegove baze, odnosno od udaljenosti između zavojnica.

3.2 DETEKTOR OTVARANJA

Termin "beat metal detektor" je eho terminologije usvojene u radiotehnici još od vremena prvih superheterodinskih prijemnika. Otkucaj je pojava koja se najuočljivije manifestuje kada se dodaju dva periodična signala bliskih frekvencija i približno istih amplituda, a sastoji se od talasanja amplitude ukupnog signala. Frekvencija pulsiranja je jednaka frekventnoj razlici dva dodana signala. Propuštanjem takvog pulsirajućeg signala kroz ispravljač (detektor) može se izolovati signal razlike frekvencije. Takva kola su dugo bila tradicionalna, ali se trenutno, zbog razvoja sinhronih detektora, obično ne koriste ni u radiotehnici ni u metalnim detektorima, iako se termin "prebijanje" zadržao do danas.

3.2.1. Princip rada

Princip rada detektora otkucaja je vrlo jednostavan i sastoji se u registraciji frekvencijske razlike od dva generatora - od kojih je jedan stabilan po frekvenciji, a drugi sadrži senzor - induktor u svom kolu za podešavanje frekvencije. Uređaj je podešen tako da u nedostatku metala u blizini senzora, frekvencije dva generatora se poklapaju ili su vrlo blizu vrijednosti. Prisutnost metala u blizini senzora dovodi do promjene njegovih parametara i, kao rezultat, do promjene frekvencije odgovarajućeg generatora. Ova promjena je po pravilu vrlo mala, ali je promjena u razlici frekvencija dva generatora već značajna i može se lako registrovati.

Frekvencijska razlika se može snimiti na različite načine, počevši od najjednostavnijih, kada se signal razlike frekvencije čuje na slušalicama ili preko zvučnika, pa do digitalnih metoda mjerenja frekvencije.

3.2.2. Teorijska razmatranja

Pogledajmo izbliza senzor detektora metala za udaranje, koji se sastoji od jedne zavojnice (vidi sliku 15).


Rice. 15. Interakcija senzora detektora metala sa jednom zavojnicom sa objektom.

Indukcija magnetnog polja u centru zavojnice je:


gdje Pm - magnetni moment stvoren strujom zavojnice I, R0 - radijus zavojnice, S - površina zavojnice.

Usljed interakcije s provodljivim i/ili feromagnetnim objektom nastaje dodatna komponenta indukcije. Budući da je mehanizam njegovog pojavljivanja potpuno isti kao u prethodno razmatranom slučaju detektora metala po principu "prijenos - prijem", možemo koristiti rezultate prethodnog odjeljka i napisati za dodatnu indukcijsku komponentu:

gdje je K 1 - koeficijent izračunat po formuli (1.8), (1.9) ili (1.23).

Budući da je koeficijent K1 kompleksna funkcija, relativna promjena indukcije se također može označiti kao funkcija Laplaceovog operatora:

Dakle, impedancija zavojnice senzora detektora metala (bez uzimanja u obzir omskog otpora žice i međunavojne kapacitivnosti) može se predstaviti kao:

gdje je L induktivnost zavojnice bez utjecaja objekta.

Pod uticajem predmeta, impedancija zavojnice se menja. Kod detektora metala koji se udaraju, ova promjena se procjenjuje promjenom rezonantne frekvencije oscilatornog LC kola formiranog od zavojnice senzora i kondenzatora.

3.2.3. Praktična razmatranja

Osjetljivost detektora metala na otkucajima određena je izrazima (1.36) - (1.38) i zavisi, pored toga, od parametara za pretvaranje promene impedanse senzora u frekvenciju. Kao što je već napomenuto, konverzija se obično sastoji u dobijanju razlike frekvencije stabilnog generatora i generatora sa senzorskim zavojnicama u krugu za podešavanje frekvencije. Stoga, što su frekvencije ovih generatora veće, to je veća frekvencijska razlika u odgovoru na pojavu metalne mete u blizini senzora. Registrovanje malih odstupanja frekvencije predstavlja određenu poteškoću. Dakle, po sluhu, možete sa sigurnošću registrirati odstupanje frekvencije tonskog signala od najmanje 10 (Hz). Vizuelno, treptanjem LED-a, možete registrovati odstupanje frekvencije od najmanje 1 (Hz). Na druge načinemoguće je postići registraciju i manju frekvencijsku razliku, međutim, ova registracija će zahtijevati značajno vrijeme, što je neprihvatljivo za metal detektore koji uvijek rade u realnom vremenu.

Selektivnost za metale na takvim frekvencijama, koje su veoma daleko od optimalnih (1,34), vrlo je slaba. Osim toga, pomoću pomaka frekvencije generatora odredite fazu reflektirani signal je gotovo nemoguć. Dakle selektivnost detektor metala nema otkucaja.

Pozitivna strana za praksu je jednostavnost dizajna senzora i elektronskog dijela detektora metala. Takav uređaj može biti vrlo kompaktan. Zgodno ga je koristiti kada je nešto već otkriveno od strane osjetljivijeg uređaja. Ako je otkriveni predmet mali i dovoljno duboko u tlu, onda se može "izgubiti", pomjeriti tokom iskopavanja. Kako se glomaznim osjetljivim detektorom metala ne bi mnogo puta "progledalo" mjesto iskopa, poželjno je u završnoj fazi kontrolirati njihov napredak kompaktnim uređajem kratkog dometa, koji može preciznije saznati lokaciju objekta. .

3.2.4. zaključci

1 . Beat detektori metala imaju manju osjetljivost od metal detektora zasnovanih na principu "prijenos-prijem".

2. Ne postoji selektivnost za vrste metala.

3.3. DETEKTOR METALA INDUKCIJSKOG TIPA S JEDNIM KOLOTEKOM

3.3.1. Princip rada

Riječ "indukcija" u nazivu detektora metala ove vrste u potpunosti otkriva princip njihovog rada, ako se prisjetimo značenja riječi "inductio" (lat.) - vođenje. Uređaj ovog tipa ima kao dio senzora jednu zavojnicu bilo kojeg prikladnog oblika, pobuđenu naizmjeničnim signalom. Pojava metalnog predmeta u blizini senzora uzrokuje pojavu reflektiranog (re-zračenog) signala, koji "indukuje" dodatni električni signal u zavojnici. Ostaje samo odabrati ovaj dodatni signal.

Indukcijski detektor metala dobio je pravo na život, uglavnom zbog glavnog nedostatka uređaja zasnovanih na principu "prijenos-prijem" - složenosti dizajna senzora. Ova složenost dovodi ili do visoke cijene i složenosti izrade senzora, ili do njegove nedovoljne mehaničke krutosti, što uzrokuje pojavu lažnih signala tokom kretanja i smanjuje osjetljivost uređaja. Ako se odlučite otkloniti ovaj nedostatak u uređajima koji se temelje na principu "prijenos-prijem", onda možete doći do neobičnog zaključka - emisioni i prijemni namotaj detektora metala moraju biti spojeni u jedan! U stvari, u ovom slučaju nema baš nepoželjnih pomaka i savijanja jedne zavojnice u odnosu na drugu, jer postoji samo jedna zavojnica koja istovremeno emituje i prima. Tu je i ekstremna jednostavnost senzora. Kompromis za ove prednosti je potreba da se izoluje korisni povratni signal od mnogo većeg pogonskog signala predajnika/prijemnika.

Šematski dijagram ulaznog dijela

Reflektirani signal se može razlikovati oduzimanjem od električnog signala prisutnog u zavojnici senzora signala istog oblika, frekvencije, faze i amplitude kao signal u zavojnici u odsustvu metala u blizini. Kako se to može učiniti na jedan od načina prikazano je u obliku blok dijagrama na Sl. šesnaest.


Fig.16. Strukturni dijagram ulaznog čvora indukcionog detektora metala

Generator stvara sinusoidni naizmjenični napon sa konstantnom amplitudom i frekvencijom. Pretvarač "napon-struja" (PNT) pretvara napon generatora Ug u struju Ig , koji je postavljen u oscilatornom krugu senzora. Oscilatorno kolo se sastoji od kondenzatora C i senzorske zavojnice L. Njegova rezonantna frekvencija je jednaka frekvenciji generatora. PNT koeficijent konverzije je odabran tako da napon oscilatornog kola Ud bude jednak naponu generatora Ug (u odsustvu metala u blizini senzora). Dakle, dva signala iste amplitude se oduzimaju na sabiraču, a izlazni signal - rezultat oduzimanja - jednak je nuli. Kada se metal pojavi u blizini senzora, javlja se reflektirani signal (drugim riječima, mijenjaju se parametri zavojnice senzora) i to dovodi do promjene napona oscilatornog kola Ud. Izlaz je signal koji nije nula.

Na slici 16 prikazana je samo najjednostavnija verzija jedne od shema ulaznog dijela detektora metala razmatranog tipa, kao najjednostavnije. Umjesto PNT-a u ovom kolu, u principu, moguće je koristiti otpornik za podešavanje struje. Za uključivanje senzorske zavojnice mogu se koristiti različiti sklopovi mosta, sabirnici sa različitim pojačanjima za invertne i neinvertirajuće ulaze, djelomično uključivanje oscilatornog kruga itd. itd.

Na dijagramu na sl. 16, oscilatorno kolo se koristi kao senzor. Ovo je učinjeno radi jednostavnosti kako bi se dobio nulti fazni pomak između signala Ug i Ud (krug je podešen na rezonanciju). Moguće je napustiti oscilatorno kolo uz potrebu njegovog finog podešavanja na rezonanciju i koristiti samo zavojnicu senzora kao PNT opterećenje. Međutim, POT pojačanje u ovom slučaju mora biti složeno da bi se ispravilo za približno 90° faznog pomaka koji je rezultat induktivne prirode POT opterećenja.

3.3.2. Teorijska razmatranja

Kao što je već napomenuto, detektor metala indukcionog tipa može se predstaviti kao neki granični slučaj detektora metala po principu "predaj-prijem", kada su emisioni i prijemni kalemovi isti. Stoga se mnogi rezultati iz Odjeljka 1.1 mogu koristiti i za detektor metala indukcijskog tipa. Osim toga, indukcijski detektor metala razlikuje se od detektora metala sa udarcima samo po načinu registracije reflektiranog signala, stoga će neki od rezultata iz odjeljka 1.2 vrijediti i za uređaj indukcijskog tipa.

Interakcija zavojnice indukcionog detektora metala sa metalnim predmetom može se ilustrovati na Sl.15. Reflektirani signal se može procijeniti veličinom indukcije magnetskog polja (1.36). Za razliku od uređaja baziranih na principu "prijenos-prijem", vrijednost reflektiranog signala pod pretpostavkom (1.3) ovisi samo o udaljenosti između objekta i senzora, a ne ovisi o orijentaciji senzora na objektu.

Dodatni napon koji reflektirani signal indukuje u zavojnici senzora izračunava se po formuli (1.17), pri čemu je indukcija reflektovanog signala jednaka (1.36). Bez uzimanja u obzir predznaka, ovaj napon je:

gdje je p Laplaceov operator, I - struja u zavojnici, r je udaljenost između senzora i objekta, S je površina zavojnice, N je broj njegovih zavoja, R je ekvivalentni polumjer objekta, KS - koeficijent izračunat po formuli (1.23).

3.3.3. Praktična razmatranja

Naponski odziv uređaja na metalni predmet, u skladu sa formulom (1.39), obrnuto je proporcionalan šestom stepenu udaljenosti. Odnosno, praktički je isti kao kod metal detektora po principu "predaj-prijem". Princip registracije reflektovanog signala je sličan. Dakle, teorijski osjetljivost Indukcijski detektor metala je isti kao i uređaj zasnovan na principu "prijenos-prijem".

Teorijska razmatranja za selektivnost, date u odjeljku 1.1 za metal detektor po principu "prijenos-prijem" vrijede i za indukcijski metal detektor. Selektivnost je određena koeficijentom (1.23) uključenim u formulu (1.39) za napon korisnog reflektovanog signala.

Od karakteristika dizajna, treba napomenuti jednostavnost dizajna senzor detektora metala. Kompromis za jednostavnost, kao što je gore spomenuto, je potreba da se izoluje mali koristan signal od pozadine velikog električnog pobudnog signala zavojnice senzora detektora metala. Ako uzmemo u obzir da odnos amplituda ovih signala može dostići 105...106, onda je jasno da za praksa nije lak zadatak, iako je sasvim rješiv. Složenost Rješenje ovog problema leži u činjenici da zavojnica senzora detektora metala reagira ne samo na koristan reflektirani signal, već i na svaku promjenu njegovih parametara. Srećom, osjetljivost na mehaničke deformacije senzora indukcijskog detektora metala je mnogo niža od osjetljivosti uređaja zasnovanih na principu "predaj-prijem". Međutim, postoji problem specifičan za indukcijski metal detektor, temperaturnu osjetljivost senzora. Činjenica je da se omski otpor žice (obično bakrene), s kojom je namotana zavojnica senzora, povećava gotovo linearno s povećanjem temperature. Prouzrokovane neizbježnim temperaturnim fluktuacijama, ove relativno spore promjene impedanse i napona senzora su same po sebi vrlo male, ali uporedive ili čak veće od onih iz željenog signala. Dakle, problem kompenzacije temperaturnog odstupanja impedanse zavojnice senzora detektora metala postaje relevantan.

3.4. DRUGE VRSTE DETEKTORA METALA

Prvo pitanje koje se čovjeku postavlja nakon upoznavanja s nedostacima i ograničenjima pojedinih detektora metala zvuči otprilike ovako: "Koji još principi i uređaji zasnovani na njima postoje za daljinsku detekciju metalnih predmeta?" Pitanje je logično, ali dolje navedeni odgovor vjerovatno neće mnogo obradovati radoznalog čitaoca.

Impulsni detektori metala

U tri tipa elektronskih detektora metala razmatranih ranije, reflektovani signal je odvojen od emitovanog. bilo geometrijski - zbog međusobnog rasporeda prijemnih i emitujućih zavojnica, ili korištenjem posebnih kompenzacijskih shema. Očigledno, može postojati vremenski način da se odvoje emitovani i reflektovani signali. Ova metoda se široko koristi, na primjer, u pulsnoj eho i radaru. Prilikom lociranja, mehanizam kašnjenja reflektovanog signala je zbog značajnog vremena širenja signala do objekta i nazad. Međutim, u odnosu na detektore metala, takav mehanizam može biti i fenomen samoindukcije u provodnom objektu. Nakon izlaganja impulsu magnetske indukcije, u provodnom objektu nastaje prigušeni strujni impuls koji se održava neko vrijeme zbog fenomena samoindukcije, što uzrokuje vremenski odloženi reflektirani signal. Dakle, može se predložiti još jedna shema detektora metala, koja se bitno razlikuje od onih koje su razmatrane ranije u odjeljkusignale. Takav detektor metala naziva se puls. Sastoji se od generatora strujnih impulsa, prijemnog i emitivnog namotaja, sklopnog uređaja i jedinice za obradu signala.

Generator strujnih impulsa generiše kratke milisekundne impulse struje koji ulaze u zračenje namotaja, gdje se pretvaraju u impulse magnetske indukcije. Budući da zračenje zavojnice - opterećenje generatora impulsa ima izražen induktivni karakter, na frontovima impulsa generatora dolazi do preopterećenja u obliku napona. Takvi prenaponi mogu doseći stotine (!) Volti u amplitudi, ali upotreba zaštitnih limitera je neprihvatljiva, jer bi to dovelo do zatezanja prednjeg dijela strujnog impulsa i magnetske indukcije i, u konačnici, do kompliciranja odvajanja reflektiranog signala .

Prijemni i emitivni kalem mogu biti raspoređeni jedan u odnosu na drugi sasvim proizvoljno, jer su direktno prodiranje emitovanog signala u prijemni kalem i djelovanje reflektiranog signala na njega vremenski razdvojeni. U principu, jedna zavojnica može imati ulogu i primanja i emitiranja, ali u ovom slučaju će biti mnogo teže odvojiti visokonaponske izlazne krugove generatora strujnih impulsa i osjetljiva ulazna kola.

Preklopni uređaj je dizajniran da proizvede gore pomenuto razdvajanje emitovanih i reflektovanih signala. Blokira ulazna kola uređaja na određeno vrijeme, koje je određeno trajanjem strujnog impulsa u zavojnici koja zrače, vremenom pražnjenja zavojnice i vremenom tokom kojeg je moguć kratki spoj.neke reakcije uređaja od masivnih slabo provodljivih objekata kao što je tlo. Nakon isteka ovog vremena, sklopni uređaj mora osigurati nesmetan prijenos signala od prijemnog namotaja do procesorske jedinice. signal.

Jedinica za obradu signala je dizajnirana da pretvara ulazni električni signal u oblik pogodan za ljudsku percepciju. Može se dizajnirati na osnovu rješenja korištenih u drugim vrstama detektora metala.

Nedostaci impulsnih detektora metala uključuju poteškoću implementacije u praksi razlikovanja objekata po vrsti metala, složenost opreme za generisanje i prebacivanje strujnih i naponskih impulsa velike amplitude i visok nivo radio smetnji.

Magnetometri

Magnetometri su opsežna grupa uređaja dizajniranih za mjerenje parametara magnetskog polja (na primjer, modul ili komponente vektora magnetske indukcije). Upotreba magnetometara kao detektora metala zasniva se na fenomenu lokalnog izobličenja prirodnog magnetnog polja Zemlje feromagnetnim materijalima, kao što je željezo. Otkrivši uz pomoć magnetometra odstupanje od modula ili smjera vektora magnetske indukcije Zemljinog polja, što je uobičajeno za dato područje, može se sa sigurnošću tvrditi o prisutnosti neke magnetske nehomogenosti (anomalije) koja može biti uzrokovana gvozdenim predmetom.

U poređenju sa detektorima metala o kojima smo ranije govorili, magnetometri imaju mnogo veći domet. detekcija gvozdenih predmeta. Vrlo impresivan je podatak da uz pomoć magnetometra možete registrirati male čavle za cipele sa cipele na udaljenosti od 1 (m), a automobil - na udaljenosti od 10 (m)! Ovako veliki domet detekcije objašnjava se činjenicom da je analog zračenog polja konvencionalnih detektora metala za magnetometre jednolično magnetsko polje Zemlje, pa je odgovor uređaja na željezni predmet obrnuto proporcionalan ne šestom, već prema treći stepen udaljenosti.

Osnovni nedostatak magnetometara je nemogućnost detekcije objekata od obojenih metala uz pomoć njih. Osim toga, čak i ako nas zanima samo željezo, korištenje magnetometara za pretraživanje je teško. Prvo, u prirodi postoji veliki izbor prirodnih magnetskih anomalija različitih razmjera (pojedinačni minerali, mineralna ležišta, itd.) Drugo, magnetometri su obično glomazni i nisu dizajnirani za rad u pokretu.

Da bismo ilustrirali beskorisnost magnetometara u potrazi za blagom i relikvijama, možemo navesti sljedeći primjer. Uz pomoć običnog kompasa, koji je u suštini najjednostavniji magnetometar, možete registrirati običnu željeznu kantu na udaljenosti od oko 0,5 (m), što je samo po sebi dobar rezultat. Međutim (!), pokušajte koristiti kompas da pronađete istu kantu skrivenu pod zemljom u stvarnim uvjetima!

Radari

Poznata je činjenica da je uz pomoć modernih radara moguće otkriti takav objekat kao što je avion na udaljenosti od nekoliko stotina kilometara. Postavlja se pitanje: zar vam moderna elektronika zaista ne dopušta da napravite kompaktan uređaj, iako znatno inferiorniji u dometu detekcije od modernih stacionarnih radara, ali koji vam omogućava da otkrijete objekte koji nas zanimaju (pogledajte naslov knjige)? Odgovor je niz publikacija u kojima su takvi uređaji opisani.

Za njih je tipična upotreba dostignuća moderne mikrotalasne mikroelektronike, kompjuterska obrada primljenog signala. Korištenje modernih visokih tehnologija čini gotovo nemoguće samostalnu proizvodnju ovih uređaja. Osim toga, velike dimenzije još uvijek ne dopuštaju njihovu široku primjenu na terenu.

Prednosti radara uključuju fundamentalno veći domet detekcije; u gruboj aproksimaciji, reflektirani signal se može smatrati podložnim zakonima geometrijske optike i njegovo slabljenje je proporcionalno ne šestom ili čak trećem, već samo drugom stepenu udaljenosti.

3.3.4. zaključci

1. Indukcijski detektori metala kombinuju visoku osjetljivost i selektivnost metalnih detektora zasnovanih na principu "predaj-prijem" i jednostavnog dizajna senzora detektora metala koji udara.

2. Problem kompenzacije temperaturnog pomaka parametara zavojnice senzora detektora metala postaje aktuelan.

Detektor metala je vrlo primamljiv uređaj, može se koristiti u razne svrhe, na primjer, za traženje starih ožičenja, vodovodnih cijevi i, na kraju, blaga. Koncept detektora metala je vrlo širok, sami detektori metala su različiti, princip traženja metala položen u klasičnim detektorima metala koristi se u raznim uređajima u rasponu od jednostavnih detektora do radarskih stanica.

U posljednje vrijeme veliku popularnost stekli su tzv. pulsni detektori metala, koji u svom sastavu sadrže samo jednu zavojnicu i relativno su jednostavnog dizajna, a istovremeno pružaju prilično dobru osjetljivost i visoku pouzdanost. Impulsni detektor metala radi na principu prijema i odašiljanja, zavojnica za pretragu u takvom detektoru metala može raditi u dva načina - prijem i odašiljanje. Signal koji emituje zavojnica stvara ili pobuđuje vrtložne struje u metalu, koje pokupi sam kalem.

Različiti metali imaju različitu električnu provodljivost i mnogi detektori metala mogu to prepoznati s prilično visokom preciznošću, određujući koja se vrsta metala nalazi u zemlji.

Gornja shema detektora metala je vrlo česta na internetu, ali ima vrlo malo fotografija stvarnih dizajna i recenzija, pa je odlučeno da se shema ponovi i isproba u praksi.

Ispostavilo se da je štampana ploča prilično kompaktna, napravljena je metodom loot-a.

Shema ima mnoge prednosti:

  • prisustvo samo jedne zavojnice;
  • izuzetno jednostavna i ne hirovita shema, koja praktički ne zahtijeva dodatna podešavanja;
  • cijeli sklop je izgrađen na samo jednom čipu;
  • niska osjetljivost na tlo;
  • po želji, detektor metala se može konfigurisati tako da vidi samo obojene metale, a ignoriše crne, tj. neka vrsta funkcije diskriminacije metala.

Od nedostataka:

  • mala dubina pretrage - detektor uočava velike metalne predmete na udaljenosti do 30 cm, srednje kovanice do 5 i 8 cm.

Ovo nije dovoljno, ali ovisno o svrsi za koju... Na primjer, za traženje starih vodovodnih cijevi u zidu, shema se nosi 100%.

Kolo je izgrađeno na jednom CD4011 CMOS čipu, koji sadrži 4 2I-NOT logička elementa. Sastoji se od 4 dijela, referentnog i pretraživačkog oscilatora, miksera i pojačala signala, koji je napravljen na jednom tranzistoru. Kao dinamička glava, poželjno je koristiti slušalice sa impedancijom od 16 do 64 oma, jer. izlazni stepen nije dizajniran za opterećenja niskog otpora.



Detektor metala radi na sljedeći način. U početku su traženi i referentni oscilatori postavljeni na istu frekvenciju, tako da ne čujemo ništa iz zvučnika. Frekvencija referentnog oscilatora je fiksna sa mogućnošću ručnog podešavanja rotacijom promenljivog otpornika. Frekvencija generatora pretraživanja u velikoj meri zavisi od parametara LC kola. Ako se u vidnom polju zavojnice za pretraživanje pojavi metalni predmet, frekvencija LC kola je poremećena, zbog čega se frekvencija generatora pretraživanja mijenja u odnosu na referentnu. Mikser odvaja frekvencijsku razliku ovih generatora, koja se u obliku audio signala filtrira i dovodi do pojačivača, čije opterećenje je slušalica.

Coil

Što je veći promjer zavojnice, to je detektor metala osjetljiviji, ali velike zavojnice imaju svoje nedostatke, pa morate odabrati optimalne parametre. Za ovaj krug, najoptimalniji prečnik je u rasponu od 15 do 20 cm, prečnik žice je 0,4-0,6 mm, broj zavoja je 40-50, ako je prečnik zavojnice unutar 20 cm. U mom slučaju, kalem podrezan, zavoji i prečnik su manji nego što je potrebno, tako da osjetljivost kola nije toliko vruća. Ako planirate da koristite detektor metala u uslovima visoke vlažnosti, kalem mora biti zapečaćen.



Podešavanje

Svi radovi podešavanja se obavljaju u nedostatku metala u vidnom polju zavojnice!

Ako pri prvom spajanju krug ne reagira na metal, ali su sve komponente u dobrom stanju, najvjerojatnije je razlika u frekvenciji od generatora izvan audio raspona i osoba jednostavno ne percipira zvuk. U tom slučaju vrijedi uvijati varijabilni otpornik dok se ne pojavi zvučni signal. Zatim polako rotiramo isti otpornik dok ne čujemo niskofrekventni signal iz zvučnika, a zatim ga rotiramo još malo u istom smjeru dok signal u potpunosti ne nestane. Ovim je podešavanje završeno.

Za finije podešavanje savjetujem vam da koristite otpornik s više okreta, ili dvije obične varijable, od kojih je jedna za grubo podešavanje, a druga za glatkije podešavanje. Nakon postavljanja, provjeravamo detektor metala tako što prinesemo metalni predmet njegovoj zavojnici i uvjerimo se da se mijenja ton zvučnog signala, odnosno da strujno kolo reagira na metal.

Efekat diskriminacije metala primećuje se ako oba generatora rade na frekvenciji od oko 130-135 kHz, dok osetljivost na crne metale gotovo da i nema.

Krug se može napajati iz konstantnog izvora s naponom od 3 do 15 volti, najbolja opcija je korištenje 9-voltne baterije 6F22, trenutna potrošnja kruga u ovom slučaju bit će u rasponu od 15 do 30 mA , ovisno o otporu opterećenja.



Princip rada detektora metala ovog tipa temelji se na utjecaju na objekt koji se proučava naizmjeničnim magnetskim poljem odašiljačke zavojnice i registraciji signala koji se javlja kao rezultat indukcije vrtložnih struja u meti. Dakle, oni spadaju u uređaje lokacijskog tipa i moraju imati najmanje 2 namotaja - odašiljački i prijemni.

I emitovani i primljeni signali su kontinuirani i poklapaju se po frekvenciji.

Osnovna točka za metal detektore ovog tipa je izbor lokacije zavojnica. Moraju biti postavljeni tako da u nedostatku stranih metalnih predmeta, magnetsko polje emitivne zavojnice inducira nulti signal u prijemnoj zavojnici.

Zavojnice koje stvaraju zračenje ili primaju signal napravljene su u obliku određene strukture koja se naziva okvir za pretraživanje. Paralelni raspored zavojnica naziva se komplanarnim.

Obično, kod metal detektora ovog tipa, okvir za pretragu čine 2 zavojnice smještene u istoj ravni i izbalansirane tako da kada se signal primijeni na prethodni kalem, prijemni kalem ima minimalan signal. Radna frekvencija zračenja je od jednog do nekoliko desetina kHz.

Pobijedite detektore metala

Otkucaj je fenomen koji se javlja kada se dva periodična signala sa sličnim frekvencijama i amplitudama pomnože. Rezultirajući signal će se talasati frekvencijom jednakom frekvencijskoj razlici. Ako se na zvučnik primijeni signal niske frekvencije, tada ćemo čuti karakterističan "gurgljajući" zvuk.

Detektor metala sadrži dva generatora: referentni i mjerni. Prvi ima stabilnu frekvenciju, a drugi može promijeniti frekvenciju kada se približava metalnom objektu. Njegov osjetljivi element je induktor napravljen u obliku okvira za pretraživanje.

Signali iz generatora se dovode do detektora, na čijem se izlazu emituje naizmjenični napon frekvencije koja je jednaka razlici između frekvencija referentnog i mjernog generatora. Nadalje, ovaj signal povećava amplitudu i ulazi u svjetlosne zvučne indikatore.

Prisustvo metala u blizini mjernog okvira dovodi do promjene parametara okolnog magnetnog polja i do promjene frekvencije odgovarajućeg generatora. Nastaje frekventna razlika, koja se izdvaja i koristi za formiranje signala.

Što je veća masa metala i što je metalni predmet bliži, to se više razlikuju frekvencije generatora i veća je frekvencija izlaznog napona generatora.

Kako se može razmotriti neka modifikacija detektora metala na taktovima detektori metala - frekventni mjerači . Imaju samo mjerni generator. Kada se mjerni okvir detektora metala približi metalnom objektu, frekvencija generatora se mijenja. Tada se od nje oduzima dužina perioda u odsustvu metala.

Metalni detektori sa jednim zavojnicom indukcionog tipa

Ovaj metal detektor ima jednu zavojnicu, koja istovremeno emituje i prima.

Oko zavojnice se stvara elektromagnetno polje koje, došavši do metalnog predmeta, stvara u njemu vrtložne struje koje uzrokuju promjenu magnetske indukcije polja oko zavojnice.

Struje koje su nastale u objektu mijenjaju veličinu magnetske indukcije elektromagnetnog polja oko zavojnice. Kompenzacijski uređaj održava konstantnu struju kroz zavojnicu. Stoga, kada se induktivnost promijeni, indikator će raditi.

Impulsni detektori metala

Impulsni detektor metala sastoji se od generatora strujnih impulsa, prijemnog i emitivnog namotaja, sklopnog uređaja i jedinice za obradu signala. Prema principu rada - detektor metala lokacijskog tipa.

Uz pomoć sklopne jedinice, strujni generator povremeno stvara kratke strujne impulse koji ulaze u zračenje zavojnice, što stvara impulse elektromagnetnog zračenja. Kada je ovo zračenje izloženo metalnom objektu, u njemu se javlja prigušeni strujni impuls koji traje neko vrijeme. Ova struja stvara zračenje iz metalnog predmeta, koje indukuje struju u zavojnici mjerne petlje. Po veličini indukovanog signala može se suditi o prisustvu ili odsustvu provodnih objekata u blizini mernog okvira.

Glavni problem metal detektora ovog tipa je da odvoje slabo sekundarno zračenje od mnogo snažnijeg zračenja.

Većina pulsnih detektora metala ima nisku stopu ponavljanja strujnog impulsa primijenjenog na emitujuću zavojnicu.

Magnetometri

Za magnetno osjetljive detektore metala, osjetljivost se obično označava vrijednošću indukcije magnetskog polja koju uređaj može registrirati. Osjetljivost se obično mjeri u nanotelasima.

Osim osjetljivosti, rezolucija se koristi za određivanje kvaliteta magnetometra, koji određuje minimalnu razliku u indukciji.

Uređaji čiji se princip rada zasniva na korištenju nelinearnih svojstava feromagnetnih materijala postali su široko rasprostranjeni.

Osjetni elementi koji implementiraju ovaj princip nazivaju se fluxgates .

Tipičan dizajn magnetometra uključuje šipku sa baterijom i elektronskom jedinicom postavljenom na nju, kao i pretvarač fluxgate na osi okomitoj na štap.

Prije upotrebe, uređaj je prethodno kalibriran kako bi se kompenzirao učinak Zemljinog polja u odsustvu feromagnetnih test objekata.

Postoje magnetometri koji rade na drugim fizičkim principima. Dakle, poznati kvantni uređaji zasnovani na efektu nuklearne magnetne rezonance i Zeeman efektu, sa optičkim pumpanjem. Imaju veliku osjetljivost.

Ručni detektori metala

Nisu velike i teške. Tokom pretrage, ručno se pomiču duž kontrolnog objekta.

Sposobnost objekta da percipira metalne predmete određena je njegovom osjetljivošću. Ručni detektori metala mogu otkriti objekt veličine sitnog novčića s udaljenosti od 5-10 do nekoliko desetina centimetara.

Osetljivost zavisi od orijentacije okvira detektora metala u odnosu na ispitni objekat. Preporučuje se crtanje okvira za pretragu duž kontrolnog objekta nekoliko puta pod različitim uglovima.

Primjeri ručnih detektora metala:

selektivni detektor metala AKA 7215 :

Ton alarmnog signala zavisi od vrste otkrivenog metala

Poseduje potenciometar za glatko podešavanje osetljivosti, kao i prekidač - crni i obojeni metali

Vrijeme neprekidnog rada sa svježom baterijom od 9V - najmanje 40 sati

Težina 280 g.

GARRETT ručni detektor metala:

Prisustvo prekidača za smanjenje osjetljivosti

Automatska kontrola stepena pražnjenja baterije

Indikacija alarma - zvučna i LED

Kućište otporno na udarce

Priključak za slušalice/baterije

Zadovoljava higijenske certifikate

Vrijeme neprekidnog rada - do 80 sati

Razvoj posljednjih godina karakterizira povećanje "elektronske složenosti" uređaja. Opremljeni su mikroprocesorima, displejima itd. Sve to vam omogućava da proširite funkcionalnost uređaja.

Displeji prikazuju informacije o detektovanom objektu i njegovoj vodljivosti.