انتقال گیرنده نوع فلزیاب. ساده ترین فلزیاب. طراحی و اصل عملکرد دستگاه

دستگاهی که به شما امکان می دهد اجسام فلزی را که در یک محیط خنثی قرار دارند، به عنوان مثال زمین، به دلیل رسانایی آنها پیدا کنید، فلزیاب (فلزیاب) نامیده می شود. این دستگاه به شما اجازه می دهد تا اشیاء فلزی را در محیط های مختلف از جمله بدن انسان پیدا کنید.

عمدتاً به دلیل توسعه میکروالکترونیک، فلزیاب ها که توسط بسیاری از شرکت ها در سراسر جهان تولید می شوند، دارای قابلیت اطمینان بالا و ویژگی های کلی و وزن کوچک هستند.

در گذشته‌ای نه چندان دور، چنین دستگاه‌هایی را بیشتر می‌توانست در سنگ شکن‌ها ببیند، اما اکنون توسط امدادگران، گنج یاب‌ها، کارگران تاسیسات در هنگام جستجوی لوله‌ها، کابل‌ها و غیره از آن‌ها استفاده می‌شود. با دست خودشون...

طراحی و اصل عملکرد دستگاه

فلزیاب های موجود در بازار بر اساس اصول مختلفی کار می کنند. بسیاری معتقدند که از اصل اکو یا رادار پالسی استفاده می کنند. تفاوت آنها با مکان یاب ها در این است که سیگنال های ارسالی و دریافتی به طور مداوم و همزمان کار می کنند، علاوه بر هر چیز دیگری، آنها در فرکانس های همزمان کار می کنند.

دستگاه هایی که بر اساس اصل "دریافت-انتقال" کار می کنند، سیگنال منعکس شده (بازتابیده شده) از یک جسم فلزی را ثبت می کنند. این سیگنال به دلیل تأثیر یک میدان مغناطیسی متناوب روی جسم فلزی که توسط سیم پیچ های فلزیاب ایجاد می شود ظاهر می شود. یعنی طراحی دستگاه هایی از این نوع وجود دو سیم پیچ را فراهم می کند ، اولی انتقال دهنده ، دومی دریافت کننده است.

دستگاه های این کلاس دارای مزایای زیر هستند:

سادگی طراحی؛
فرصت های عالی برای تشخیص مواد فلزی

در عین حال، فلزیاب های این کلاس دارای معایب خاصی هستند:

فلزیاب ها می توانند به ترکیب زمینی که در آن به دنبال اجسام فلزی هستند حساس باشند.
مشکلات تکنولوژیکی در تولید محصول.

به عبارت دیگر، دستگاه هایی از این نوع باید قبل از کار با دست پیکربندی شوند.

گاهی اوقات از دستگاه های دیگر به عنوان آشکارساز ضربان یاد می شود. این نام از گذشته های دور، به طور دقیق تر از زمان هایی که گیرنده های سوپرهتروداین به طور گسترده استفاده می شد، آمده است. ضرب و شتم پدیده ای است که وقتی دو سیگنال با فرکانس های مشابه و دامنه های برابر با هم جمع شوند قابل توجه می شود. ضربان شامل ضربان دامنه سیگنال جمع شده است.

فرکانس ریپل سیگنال برابر با اختلاف فرکانس سیگنال های جمع شده است. عبور چنین سیگنالی از یکسو کننده، به آن آشکارساز نیز گفته می شود، به اصطلاح فرکانس اختلاف جدا می شود.

این طرح برای مدت طولانی مورد استفاده قرار گرفته است، اما امروزه از آن استفاده نمی شود. آنها با آشکارسازهای سنکرون جایگزین شدند، اما این اصطلاح همچنان مورد استفاده قرار می گیرد.

یک فلزیاب ضربتی با استفاده از اصل زیر کار می کند - تفاوت فرکانس را از دو سیم پیچ فرستنده ثبت می کند. یک فرکانس پایدار است، دیگری حاوی یک سلف است.

دستگاه با دستان شما تنظیم می شود تا فرکانس های تولید شده مطابقت داشته باشند یا حداقل نزدیک باشند. به محض ورود فلز به منطقه عمل، پارامترهای تنظیم شده تغییر می کند و فرکانس تغییر می کند. تفاوت فرکانس را می توان به روش های مختلفی ثبت کرد، از هدفون گرفته تا روش های دیجیتال.

دستگاه های این کلاس با طراحی حسگر ساده، حساسیت کم به ترکیب معدنی خاک متمایز می شوند.

اما علاوه بر این، در حین کار آنها باید این واقعیت را در نظر گرفت که مصرف انرژی بالایی دارند.

طراحی معمولی

فلزیاب شامل اجزای زیر است:

سیم پیچ یک ساختار جعبه ای است که گیرنده و فرستنده سیگنال را در خود جای می دهد. اغلب سیم پیچ شکل بیضوی دارد و برای ساخت آن از پلیمرها استفاده می شود. یک سیم به آن متصل می شود و آن را به واحد کنترل متصل می کند. این سیم سیگنال را از گیرنده به واحد کنترل منتقل می کند. فرستنده هنگام شناسایی فلز سیگنالی تولید می کند که به گیرنده ارسال می شود. سیم پیچ بر روی شفت پایینی نصب شده است.
به قسمت فلزی که سیم پیچ روی آن ثابت می شود و زاویه شیب آن تنظیم می شود شفت پایینی نامیده می شود. به لطف این راه حل، بررسی دقیق تری از سطح رخ می دهد. مدل هایی وجود دارد که قسمت پایینی می تواند ارتفاع فلزیاب را تنظیم کند و اتصال تلسکوپی به میله ایجاد کند که به آن وسط می گویند.
بوم میانی گرهی است که بین بوم پایین و بالایی قرار دارد. دستگاه ها روی آن ثابت شده اند و به شما امکان می دهند ابعاد دستگاه را تنظیم کنید. در بازار می توانید مدل هایی را پیدا کنید که از دو میله تشکیل شده اند.
نوار بالایی معمولاً منحنی است. این شکل شبیه حرف S است. این شکل برای ثابت کردن آن روی دست بهینه است. یک دسته، یک دسته کنترل و یک دسته بر روی آن تعبیه شده است. دسته و دسته از مواد پلیمری ساخته شده اند.
واحد کنترل فلزیاب برای پردازش داده های دریافتی از سیم پیچ مورد نیاز است. پس از تبدیل سیگنال، به هدفون یا سایر دستگاه های نمایشگر ارسال می شود. علاوه بر این، واحد کنترل برای تنظیم حالت عملکرد دستگاه طراحی شده است. سیم از سیم پیچ با استفاده از یک دستگاه آزاد کننده سریع متصل می شود.

تمام دستگاه های موجود در فلزیاب ضد آب هستند.

این چنین سادگی نسبی طراحی است که به شما امکان می دهد فلزیاب را با دستان خود بسازید.

انواع فلزیاب

طیف گسترده ای از فلزیاب ها در بازار وجود دارد که در بسیاری از زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرند. در زیر لیستی وجود دارد که برخی از تغییرات این دستگاه ها را نشان می دهد:

اکثر فلزیاب های مدرن می توانند اشیاء فلزی را در عمق 2.5 متری پیدا کنند، محصولات عمیق ویژه می توانند محصول را در عمق 6 متری شناسایی کنند.

فرکانس کار

پارامتر دوم فرکانس عملیات است. موضوع این است که فرکانس‌های پایین به فلزیاب اجازه می‌دهد تا در عمق نسبتاً زیادی ببیند، اما آنها قادر به دیدن جزئیات کوچک نیستند. فرکانس‌های بالا به شما امکان دیدن اجسام کوچک را می‌دهند، اما اجازه مشاهده زمین در اعماق زیاد را نمی‌دهند.

ساده ترین مدل های (بودجه ای) در یک فرکانس کار می کنند، مدل هایی که به سطح متوسط قیمت تعلق دارند از 2 فرکانس یا بیشتر در کار خود استفاده می کنند. مدل هایی وجود دارند که هنگام جستجو از 28 فرکانس استفاده می کنند.

فلزیاب های مدرن به عملکردی مانند تشخیص فلز مجهز هستند. این به شما امکان می دهد نوع مواد واقع در عمق را تشخیص دهید. در این حالت، هنگامی که یک فلز آهنی در هدفون موتور جستجو پیدا می شود، یک صدا به گوش می رسد و زمانی که یک فلز رنگی پیدا می شود، صدای دیگری به گوش می رسد.

چنین دستگاه هایی به عنوان متعادل کننده پالس شناخته می شوند. آنها در کار خود از فرکانس های 8 تا 15 کیلوهرتز استفاده می کنند. باتری های 9 - 12 ولت به عنوان منبع استفاده می شود.

دستگاه‌های این کلاس می‌توانند جسم طلا را در عمق چند ده سانتی‌متری و اقلام ساخته شده از فلزات آهنی را در عمق حدود 1 متر یا بیشتر تشخیص دهند.

اما، البته، این پارامترها به مدل دستگاه بستگی دارد.

چگونه یک فلزیاب خانگی را با دستان خود مونتاژ کنید

مدل های زیادی از دستگاه ها در بازار برای جست و جوی فلز در زمین، دیوار و ... وجود دارد که با وجود پیچیدگی بیرونی، ساخت فلزیاب با دستان خود چندان سخت نیست و تقریباً هرکسی می تواند این کار را انجام دهد. همانطور که در بالا ذکر شد، هر فلزیاب از اجزای کلیدی زیر تشکیل شده است - یک سیم پیچ، یک رمزگشا و یک دستگاه سیگنال دهی منبع تغذیه.

برای مونتاژ چنین فلزیاب با دستان خود، به مجموعه عناصر زیر نیاز دارید:

کنترل کننده؛
تشدید کننده;
خازن از انواع مختلف، از جمله فیلم؛
مقاومت ها؛
پخش کننده صدا؛
تنظیم کننده ولتاژ.

فلزیاب ساده را خودتان انجام دهید

مدار فلزیاب پیچیده نیست، اما می توانید آن را در وسعت شبکه جهانی یا در ادبیات تخصصی پیدا کنید. در بالا لیستی از عناصر رادیویی وجود دارد که برای مونتاژ یک فلزیاب با دستان خود در خانه مفید هستند. یک فلزیاب ساده را می توان با دست با استفاده از آهن لحیم کاری یا سایر روش های موجود مونتاژ کرد. نکته اصلی این است که جزئیات نباید به بدنه دستگاه برخورد کنند. برای اطمینان از عملکرد فلزیاب مونتاژ شده، از منابع تغذیه 9 - 12 ولت استفاده می شود.

برای سیم پیچ سیم پیچ، از سیمی با قطر مقطع 0.3 میلی متر استفاده می شود، البته این بستگی به طرح انتخابی دارد. به هر حال، سیم پیچ زخم باید از اثرات تشعشعات خارجی محافظت شود. برای انجام این کار، آنها با دست خود با استفاده از فویل غذای معمولی از آن محافظت می کنند.

برای سیستم عامل کنترلر از برنامه های خاصی استفاده می شود که در اینترنت نیز یافت می شوند.

فلزیاب بدون ریز مدار

اگر یک "شکارچی گنج" تازه کار تمایلی به درگیر شدن با ریز مدارها نداشته باشد، مدارهایی بدون آنها وجود دارد.

مدارهای ساده تری بر اساس استفاده از ترانزیستورهای سنتی وجود دارد. چنین وسیله ای می تواند فلز را در عمق چند ده سانتی متری پیدا کند.

فلزیاب های عمیق برای یافتن فلزات در اعماق زیاد استفاده می شوند. اما شایان ذکر است که آنها ارزان نیستند و بنابراین می توان آن را با دستان خود مونتاژ کرد. اما قبل از شروع ساخت آن، باید بدانید که چگونه یک طرح معمولی کار می کند.

مدار یک فلزیاب عمیق ساده ترین مدار نیست و گزینه های مختلفی برای طراحی آن وجود دارد. قبل از مونتاژ آن، باید مجموعه ای از قطعات و عناصر زیر را آماده کنید:

خازن های مختلف - فیلم، سرامیک و غیره؛
مقاومت های درجه بندی های مختلف؛
نیمه هادی ها - ترانزیستورها و دیودها.

پارامترهای اسمی، کمیت به نمودار مدار انتخابی دستگاه بستگی دارد. برای مونتاژ عناصر فوق، به یک آهن لحیم کاری، مجموعه ای از ابزارها (پیچ گوشتی، انبردست، سیم برش و غیره)، موادی برای ساخت تخته نیاز دارید.

فرآیند مونتاژ برای فلزیاب عمیق به این صورت است. ابتدا یک واحد کنترل مونتاژ می شود که اساس آن یک برد مدار چاپی است. از PCB ساخته شده است. سپس نمودار مونتاژ مستقیماً به سطح تخته تمام شده منتقل می شود. پس از انتقال نقاشی، تخته باید اچ شود. برای این، از محلولی استفاده می شود که شامل پراکسید هیدروژن، نمک، الکترولیت است.

پس از اچ شدن برد، باید سوراخ هایی در آن ایجاد شود تا اجزای مدار نصب شوند. پس از قلع بندی تخته. مهمترین مرحله در راه است. نصب و لحیم کاری قطعات به برد آماده شده را خودتان انجام دهید.

برای پیچیدن سیم پیچ با دست خود، از سیم برند PEV با قطر 0.5 میلی متر استفاده کنید. تعداد چرخش ها و قطر سیم پیچ به طرح انتخابی فلزیاب عمیق بستگی دارد.

کمی در مورد گوشی های هوشمند

عقیده ای وجود دارد که ساخت فلزیاب از تلفن هوشمند کاملاً امکان پذیر است. این درست نیست! بله، برنامه هایی هستند که تحت سیستم عامل اندروید نصب می شوند.

اما در واقع، پس از نصب چنین اپلیکیشنی، او در واقع قادر به یافتن اجسام فلزی خواهد بود، اما فقط آنهایی که از قبل مغناطیسی شده اند. او قادر نخواهد بود به جستجو و حتی بیشتر از آن تبعیض علیه فلزات بپردازد.

فلزیاب بر اساس اصل انتقال - دریافت - تئوری

عبارات «فرستنده-دریافت» و «پژواک» در دستگاه‌های جستجوی مختلف معمولاً با روش‌هایی مانند پژواک پالس و رادار همراه است که در مورد فلزیاب‌ها منبع سردرگمی است.

بر خلاف انواع مکان یاب، در فلزیاب های این نوع، هر دو سیگنال ارسالی (گسیل شده) و سیگنال دریافتی (بازتابیده) پیوسته هستند، به طور همزمان وجود دارند و از نظر فرکانس منطبق هستند.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

اصل کار آشکارسازهای فلزی از نوع "انتقال-دریافت" ثبت سیگنال منعکس شده (یا همانطور که می گویند بازتابیده شده) توسط یک جسم فلزی (هدف) است، به صفحات 225-228 مراجعه کنید. سیگنال منعکس شده به دلیل عمل بر روی هدف یک میدان مغناطیسی متناوب سیم پیچ فرستنده (گسیل کننده) آشکارساز فلزی ایجاد می شود. بنابراین، دستگاهی از این نوع به معنای وجود حداقل دو سیم پیچ است که یکی از آنها در حال انتقال و دیگری در حال دریافت است.

مشکل اساسی اصلی که در فلزیاب های این نوع حل می شود، انتخاب آرایش متقابل سیم پیچ ها است که در آن میدان مغناطیسی سیم پیچ ساطع کننده، در غیاب اجسام فلزی خارجی، سیگنال صفر را القا می کند. سیم پیچ گیرنده (یا در سیستم دریافت سیم پیچ). بنابراین، لازم است از تأثیر مستقیم سیم پیچ ساطع کننده بر روی گیرنده جلوگیری شود. ظاهر شدن یک هدف فلزی در نزدیکی سیم پیچ ها منجر به ظهور سیگنالی به شکل emf متغیر خواهد شد. در قرقره برداشت

مدارهای حسگر

در ابتدا، ممکن است به نظر برسد که در طبیعت تنها دو گزینه برای موقعیت نسبی سیم پیچ ها وجود دارد، که در آن هیچ انتقال سیگنال مستقیمی از یک سیم پیچ به سیم پیچ دیگر وجود ندارد (شکل 1 a و 16 را ببینید) - سیم پیچ هایی با عمود و متقاطع تبرها

برنج. 1. انواع آرایش متقابل سیم پیچ های حسگر فلزیاب طبق اصل "انتقال-دریافت".

مطالعه دقیق‌تر این مشکل نشان می‌دهد که می‌تواند به همان اندازه سیستم‌های مختلف از حسگرهای فلزیاب وجود داشته باشد، با این حال، آنها حاوی سیستم‌های پیچیده‌تری با بیش از دو سیم‌پیچ هستند که به ترتیب به صورت الکتریکی به هم متصل هستند. برای مثال، شکل 1c سیستمی متشکل از یک سیم پیچ ساطع کننده (در مرکز) و دو سیم پیچ گیرنده را نشان می دهد که برعکس توسط سیگنال القا شده توسط سیم پیچ ساطع کننده روشن می شوند. بنابراین، سیگنال در خروجی سیستم دریافت سیم پیچ ها در حالت ایده آل برابر با صفر است، زیرا emf القا شده در سیم پیچ ها متقابل جبران می شوند.

سیستم‌های حسگر با سیم‌پیچ‌های همسطح (یعنی در همان صفحه قرار دارند) از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. این امر به این دلیل است که معمولاً از فلزیاب برای جستجوی اجسام در زمین استفاده می شود و تنها در صورت همسطح بودن سیم پیچ های آن، می توان سنسور را به حداقل فاصله از سطح زمین رساند. علاوه بر این، چنین حسگرهایی معمولا فشرده هستند و به خوبی در محفظه های محافظ "پنکیک" یا "بشقاب پرنده" قرار می گیرند.

انواع اصلی آرایش متقابل سیم پیچ های همسطح در شکل های 2a و 26 نشان داده شده است. در نمودار شکل 2a، آرایش متقابل سیم پیچ ها به گونه ای انتخاب شده است که کل شار بردار القای مغناطیسی از طریق سطح محدود شده است. توسط سیم پیچ گیرنده برابر با صفر است. در مدار شکل 26 یکی از سیم پیچ ها (دریافت کننده) به شکل "شکل هشت" پیچ خورده است، به طوری که کل emf، القا شده در نیمه های پیچ های سیم پیچ گیرنده، در یک بال از سیم پیچ قرار دارد. شکل 8، یک EMF کل مشابه با. القا شده در بال دیگر "هشت" را جبران می کند.

برنج. 2. انواع همسطح آرایش متقابل سیم پیچ های فلزیاب طبق اصل "انتقال-دریافت".

طرح‌های مختلف دیگر حسگرها با سیم‌پیچ‌های همسطح نیز ممکن است، به عنوان مثال، شکل 2c. سیم پیچ گیرنده در داخل سیم پیچ ساطع کننده قرار دارد. نیروی الکتروموتور القا شده در سیم پیچ گیرنده توسط یک دستگاه ترانسفورماتور ویژه که بخشی از سیگنال را از سیم پیچ ساطع می کند جبران می شود.

ملاحظات عملی

حساسیتفلزیاب در درجه اول به سنسور آن بستگی دارد. برای گزینه های حسگر در نظر گرفته شده، حساسیت با فرمول های (1.20) و (1.33) تعیین می شود. هنگامی که جهت گیری سنسور به جسم برای هر مورد از نظر زاویه رول y بهینه باشد، با همان ضریب K 4 و توابع مختصات نرمال شده F (X, Y) و G (X, Y) تعیین می شود. ). برای مقایسه، در مربع X O [-4.4]، Y O [-4.4]، مدول های این توابع به صورت مجموعه ای از مقاطع آکسونومتری در مقیاس لگاریتمی در شکل 12 و شکل 13 نشان داده شده است.

اولین چیزی که توجه شما را به خود جلب می کند، ماکزیمم برجسته در نزدیکی محل سیم پیچ های سنسور (0، + 1) و (0، -1) است. ماکزیمم توابع F (X, Y) و G (X, Y) هیچ اهمیت عملی ندارند و برای راحتی مقایسه توابع در سطح 0 (dB) قطع می شوند. همچنین می توان از شکل ها و از تجزیه و تحلیل توابع F (X, Y) و G (X, Y) دریافت که در مربع نشان داده شده مدول تابع F تقریباً در همه جا کمی از مدول تابع G بیشتر است. به استثنای دورترین نقاط در گوشه های مربع و به استثنای یک منطقه باریک نزدیک X = 0، که در آن تابع F یک "دره" دارد.

رفتار مجانبی این توابع دور از مبدا را می توان در Y = 0 نشان داد. معلوم می شود که مدول تابع F با فاصله به نسبت x ^ (- 7) کاهش می یابد و مدول تابع G - به نسبت x ^ (- 6) کاهش می یابد. متأسفانه، مزیت تابع G در حساسیت تنها در فواصل بزرگی ظاهر می شود که از محدوده عملی فلزیاب فراتر می رود. همان مقادیر ماژول های F و G در X >> 4.25 به دست می آید.

برنج. 12. نمودار تابع F (X, Y).

شکل 13. نمودار تابع G (X, Y).

"دره" تابع F از اهمیت عملی زیادی برخوردار است. اول، نشان می دهد که سنسور سیستم سیم پیچ ها با محورهای عمود بر هم دارای حساسیت حداقلی (از لحاظ نظری صفر) به اجسام فلزی واقع در محور طولی خود است. طبیعتا این موارد شامل بسیاری از عناصر خود سنسور نیز می شود. در نتیجه، سیگنال بی فایده منعکس شده از آنها بسیار کمتر از سنسور سیستم سیم پیچ متقاطع خواهد بود. مورد دوم بسیار مهم است، با توجه به اینکه سیگنال منعکس شده از عناصر فلزی خود سنسور می تواند چندین مرتبه از سیگنال مفید فراتر رود (به دلیل نزدیکی این عناصر به سیم پیچ های حسگر). اینطور نیست که سیگنال بی فایده از اجزای فلزی سنسور جبران آن دشوار باشد. مشکل اصلی در کوچکترین تغییرات در این سیگنال ها نهفته است که معمولاً در اثر تغییر شکل های حرارتی و به ویژه مکانیکی این عناصر ایجاد می شود. این کوچکترین تغییرات ممکن است از قبل با سیگنال مفید قابل مقایسه باشد، که منجر به قرائت نادرست یا هشدارهای اشتباه دستگاه می شود. ثانیاً، اگر یک جسم کوچک قبلاً با کمک یک فلزیاب سیستم سیم پیچ با محورهای عمود بر هم شناسایی شده باشد، می توان جهت مکان دقیق آن را به راحتی با مقدار صفر سیگنال فلزیاب با جهت گیری دقیق محور طولی آن نسبت به جسم (برای هر جهت در امتداد رول) ... با توجه به اینکه مساحت "گرفتن" سنسور در حین جستجو می تواند چندین متر مربع باشد، آخرین کیفیت سیستم

مضامین سیم پیچ محور عمودی در عمل کاملاً مفید هستند (حفاری بی فایده کمتر).

ویژگی بعدی نمودارهای توابع F (X, Y) و G (X, Y) وجود یک دهانه حلقوی با حساسیت صفر است که از مرکز سیم پیچ ها می گذرد (دایره ای با شعاع واحد در مرکز نقطه. (0,0)). در عمل، این ویژگی به شما اجازه می دهد تا فاصله اشیاء کوچک را تعیین کنید. اگر مشخص شود که در یک فاصله محدود سیگنال منعکس شده ناپدید می شود (با جهت گیری رول بهینه)، فاصله تا جسم نیمی از پایه دستگاه است، یعنی مقدار L / 2.

همچنین لازم به ذکر است که الگوهای جهت در زاویه رول y برای سنسورهای فلزیاب با آرایش متقابل مختلف سیم پیچ ها نیز متفاوت است. شکل 14b نمودار جهت دستگاه را با محورهای عمود بر روی سیم پیچ ها و در شکل 14a - با محورهای متقاطع نشان می دهد. بدیهی است که نمودار دوم ارجح تر است، زیرا مناطق مرده رول کمتر و لوب های کمتری دارد.

به منظور ارزیابی وابستگی ولتاژ القا شده در سیم پیچ گیرنده به پارامترهای فلزیاب و جسم، لازم است عبارت (1.19) برای ضریب K 4 تجزیه و تحلیل شود. ولتاژ القا شده در سیم پیچ گیرنده متناسب است. به (L / 2) ^ 6. آرگومان های توابع F و G نیز به مقدار L / 2 نرمال می شوند که کاهش آن با توان 6 - 7 فاصله رخ می دهد. بنابراین، به عنوان اولین تقریب، همه چیزهای دیگر برابر هستند، حساسیت یک فلزیاب به پایه آن بستگی ندارد.

الگوهای جهت سنسورهای رول سیستم های سیم پیچ:
- با محورهای متقاطع (الف)
- با محورهای عمود بر (ب).

از آنجایی که حداکثر بود، لازم است فرکانس سیگنال سیم پیچ ساطع کننده را به طور مناسب انتخاب کنید، به طوری که فاز سیگنال منعکس شده از اجسام حدود 45 درجه باشد. این وسط دامنه تغییرات ممکن در فاز عبارت اول در بیان (1.23) است و در آنجا شیب مشخصه فرکانس فاز حداکثر است. عبارت دوم در عبارت (1.23) صفر در نظر گرفته شده است، زیرا هنگام جستجو، ما در درجه اول به انتخاب پذیری با توجه به فلزات غیر آهنی - غیر فرومغناطیس علاقه مندیم. به طور طبیعی، انتخاب بهینه فرکانس سیگنال مستلزم آگاهی از اندازه معمولی اشیاء مورد نظر است. تقریباً تمام فلزیاب های صنعتی خارجی از اندازه یک سکه به این اندازه استفاده می کنند. فرکانس بهینه:

با قطر معمولی سکه 25 (mm)، حجم آن حدود 10^ (-6) (m ^ 3) است که طبق فرمول (1.25) با شعاع معادل حدود 0.6 (سانتی متر) مطابقت دارد. از این رو، مقدار فرکانس بهینه حدود 1 (کیلوهرتز) را با رسانایی ماده سکه 20 (n0m Hm) بدست می آوریم. در دستگاه های صنعتی، فرکانس معمولاً یک مرتبه بزرگتر است (به دلایل فنی).

نتیجه گیری

1. به عقیده نگارنده، سیستم کلاف با محورهای عمود بر جست و جوی گنج ها و بقایا از سیستم کلاف هایی با محورهای متقاطع ارجحیت دارد. همه چیزهای دیگر برابر هستند، سیستم اول کمی حساسیت بالاتری دارد. علاوه بر این، با کمک آن، تعیین جهت دقیق ("یافتن جهت") برای جستجوی شی شناسایی شده بسیار ساده تر است.

2. سیستم های سیم پیچ در نظر گرفته شده دارای خاصیت مهمی هستند که تخمین فاصله تا اجسام کوچک را با صفر کردن سیگنال بازتابی در فاصله ای تا جسم معادل نصف پایه ممکن می سازد.

3. مساوی بودن سایر موارد (اندازه و تعداد چرخش سیم پیچ، حساسیت مسیر دریافت، مقدار جریان و فرکانس آن در سیم پیچ ساطع کننده)، حساسیت فلزیاب طبق اصل "فرستنده-دریافت" عملاً بستگی ندارد. روی پایه آن، یعنی در فاصله بین سیم پیچ ها.

3.1 فلزیاب گیرنده انتقال

عبارات «فرستنده-دریافت» و «پژواک» در دستگاه‌های جستجوی مختلف معمولاً با روش‌هایی مانند پژواک پالس و رادار مرتبط هستند که در مورد فلزیاب‌ها منبع سردرگمی هستند. بر خلاف انواع مکان یاب، در فلزیاب های این نوع، هر دو سیگنال ارسالی (گسیل شده) و سیگنال دریافتی (بازتابیده) پیوسته هستند، به طور همزمان وجود دارند و از نظر فرکانس منطبق هستند.

3.1.1. اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

مشکل اساسی اصلی که در فلزیاب های این نوع حل می شود، انتخاب آرایش متقابل سیم پیچ ها است که در آن، میدان مغناطیسی سیم پیچ ساطع کننده، در غیاب اجسام فلزی خارجی، سیگنال صفر را القا می کند. قرقره نگهدارنده (یا در سیستم قرقره جمع آوری). بنابراین، لازم است از تأثیر مستقیم سیم پیچ ساطع کننده بر روی گیرنده جلوگیری شود. ظاهر شدن یک هدف فلزی در نزدیکی سیم پیچ ها منجر به ظهور سیگنالی به شکل emf متغیر خواهد شد. در قرقره برداشت

3.1.2. مدارهای حسگر

برنج. 1. انواع آرایش متقابل سیم پیچ های حسگر فلزیاب طبق اصل "انتقال-دریافت".

برنج. 2. انواع همسطح آرایش متقابل سیم پیچ های فلزیاب بر اساس اصل "انتقال-دریافت".

3.1.3.1. سیستم قرقره با محورهای عمود بر هم

اجازه دهید تعامل یک حسگر فلزیاب با یک هدف فلزی را با استفاده از مثالی از یک سیستم سیم پیچ با جزئیات بیشتر در نظر بگیریم. محورهای عمود بر هم، شکل 1 a. برای سادگی، سیستمی با سیم پیچی در نظر بگیرید که ابعاد طولی آن قابل چشم پوشی است. به شمارش ادامه خواهیم دادلازم به ذکر است که سیم پیچ های ساطع کننده و گیرنده فریم های دایره ای بی نهایت نازک هستند (شکل 3 را ببینید). برای چنین قاب، بردار گشتاور مغناطیسی با جریان جریان I به شکل زیر است:

شکل 3. مدل سیم پیچ ساطع کننده.

القای میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط قاب تاو در فاصله زیاد r از مرکز آن (نگاه کنید به شکل 4) به صورت زیر است:

برنج. 4. اجزای بردار القایی میدان مغناطیسی سیم پیچ ساطع کننده.

با فرض اینکه r >> Ц S، و شاخص های "n" و "t" به ترتیب مؤلفه های عادی و مماسی بردار القای مغناطیسی را نشان می دهند.

اجازه دهید تعامل قاب ساطع کننده، قاب گیرنده و جسم را در مورد سیم پیچ هایی با محورهای عمود بر هم در نظر بگیریم (شکل 5 را ببینید).

برنج. 5. آرایش متقابل سیم پیچ های حسگر فلزیاب و جسم (هدف).

زاویه بین محور تقارن سیستم سیم پیچ ها و بردار القایی میدان B سیم پیچ تابشی برابر 2p است، زیرا خطوط نیروی ناشی از روابط (1.2) دایره هستند و با توجه به فرض ابعاد کوچک. از سیم پیچ ها:

که در آن L به اصطلاح پایه حسگر فلزیاب است (شکل 5 را ببینید).

3.1.3.2. بازتاب سیگنال به دلیل رسانایی جسم

یک جسم فلزی رسانا، که ابعاد آن نیز در حال حاضر کوچک در نظر گرفته می شود، حداقل از r و r "(نگاه کنید به شکل 5)، از نقطه نظر انتشار مجدد میدان مغناطیسی، می تواند به صورت نمایش داده شود. یک قاب معادل با جریان I * , که بردار گشتاور مغناطیسی آن Pm * عملاً موازی با بردار القایی سیم پیچ تابشی B است.

مقدار Рm * به اندازه جسم رسانا، رسانایی آن، به القای میدان در نقطه محل جسم، به فرکانس میدان ساطع شده بستگی دارد. القای میدان انتشار مجدد دارای یک جزء غیر صفر Bo در مرکز سیم پیچ دریافت کننده در جهت بردار نرمال ns " است. , که منجر به ظاهر شدن یک emf در این سیم پیچ، متناسب با جزء مشخص شده می شود:

برنج. 6. به محاسبه گشتاور مغناطیسی گوی معادل.

به منظور محاسبه گشتاور مغناطیسی قاب معادل Рm * , لازم است انتگرال را در کل حجم جسم رسانا به گونه ای در نظر بگیریم که سهم تمام جریان های حلقه ابتدایی ناشی از میدان سیم پیچ تابشی را در مقدار کل Pm * جمع کنیم. برای سادگی، فرض می کنیم که میدان مغناطیسی در کل حجم جسم رسانا یکنواخت است، یعنی در فاصله قابل توجهی از سیم پیچ ساطع کننده قرار دارد. برای جلوگیری از مشکلات جهت گیری جسم، فعلاً فرض می کنیم که شکل یک توپ همگن دارد (شکل B را ببینید). با فرض اینکه جسم رسانا در فاصله قابل توجهی و از سیم پیچ گیرنده جدا شده باشد، می توانیم بنویسیم:

با غفلت از پدیده خود القایی که در زیر به تأثیر آن پرداخته می شود، به دست می آوریم:

برای در نظر گرفتن پدیده خود القایی، برای سادگی فرض می کنیم که میدان بازتابیده شده در داخل جسم هدف یکنواخت است و بر اساس بزرگی گشتاور مغناطیسی (1.7)، برابر است:

با جایگزینی B-B "int به جای B به عبارت (1.7)، همچنان وابستگی متناسب را بدست خواهیم آورد. بعد از ظهر *از B , اما با ضریب کمی متفاوت K1:

جزء القایی در مرکز سیم پیچ گیرنده:

در سیستم مختصات دکارتی با مبدأ در وسط پایه سیستم سیم پیچ (نگاه کنید به شکل 7)، آخرین عبارت به شکل زیر است:

بیایید مختصات نرمال شده را معرفی کنیم:

اجازه دهید تا علامت emf القا شده در سیم پیچ گیرنده را تعیین کنیم:

که در آن سطح مقطع سیم پیچ گیرنده برابر است، N تعداد دورهای آن است.

جایی که S سطح مقطع سیم پیچ تابشی است، I کل جریان تمام آن استچرخش.

در فضای سه بعدی، زمانی که صفحه XOY بر صفحه قاب گیرنده عمود نباشد،

برنج. 7. سیستم مختصات.

شکل 8. جهت رول شی.

3.1.3.3 بازتاب سیگنال به دلیل خواص فرومغناطیسی جسم

یک جسم فرومغناطیسی، که ابعاد آن نیز کوچک در نظر گرفته می‌شود، حداقل از r و r تجاوز نمی‌کند (نگاه کنید به شکل 5)، از نقطه نظر انحنای میدان مغناطیسی، می‌تواند به عنوان یک قاب معادل با یک نشان داده شود. جریان I * که بردار گشتاور مغناطیسی آن Pm * عملاً موازی با بردار القایی سیم پیچ تابشی B است.

مقدار Pm * بستگی داردسپس ابعاد t یک جسم فرومغناطیسی، نفوذپذیری مغناطیسی آن، از القای میدان در نقطه محل جسم. برای محاسبه گشتاور مغناطیسی قاب معادل Рm *، لازم است انتگرال را در کل حجم جسم فرومغناطیسی در نظر بگیریم تا سهم تمام جریان های آمپری که در فرومغناطیس تحت تأثیر یک خارجی ایجاد می شود، جمع شود. میدان سیم پیچ تابشیبرای یک جسم همگن کروی، به دست می آوریم:

جایی که B القای میدان مغناطیسی است،متر - نفوذپذیری مغناطیسی مواد جسم، R شعاع جسم - توپ است.

تمام عبارات به دست آمده در بالا برای یک شی رسانا اگر برای این مورد در آنها قرار دهیم معتبر می مانند:

3.1.3.4 برهم نهی خواص رسانایی و فرومغناطیسی یک جسم

با در نظر گرفتن همزمان خواص رسانایی الکتریکی و فرومغناطیسی یک جسم به شکل توپ، مقدار ضریب زیر به دست می آید. K1:

ضریب نرمال سازی K4 که در عبارت ولتاژ در سیم پیچ گیرنده گنجانده شده است:

تخمین عددی (1.23) برای مثال نشان می‌دهد که مدول‌های عبارت در یک فرکانس معمولی از میدان گسیل‌شده 10 (کیلوهرتز) در شعاع یک جسم کروی از مرتبه 1 (سانتی‌متر) قابل مقایسه هستند و مشروط بر اینکه جسم دارای خواص فرومغناطیسی باشد. علاوه بر این، وابستگی عبارت اول به عملگر لاپلاس نشان می دهد که فاز سیگنال بازتابی بسته به نسبت خواص الکتریکی و فرومغناطیسی جسم مورد نظر، و همچنین به رسانایی ماده و ابعاد جسم تغییر خواهد کرد. اصل عمل بر این پدیده استوار است. تبعیض کنندگان فلزیاب های مدرن، یعنی دستگاه های الکترونیکی که امکان تغییر فاز سیگنال منعکس شده از جسم را برای ارزیابی ویژگی های جسم (با احتمال مشخص، حتی نوع فلز) فراهم می کند.

3.1.3.5 با در نظر گرفتن شکل جسم

عباراتی که قبلاً به دست آمد، همانطور که اشاره شد، فقط برای شکل یک شی معتبر بود - یک هدف به شکل یک توپ یکنواخت. بدیهی است که تأثیر اجسام با شکل پیچیده‌تر را می‌توان به تأثیر کره‌ای معادل با شعاع Req تقلیل داد.

ولتاژ القا شده در سیم پیچ دریافت کننده، به دلیل تجلی خواص فرومغناطیسی، برای یک جسم کروی متناسب با حجم آن است (به عبارت (1.22) مراجعه کنید). بنابراین، برای اجسام نه چندان گسترده با شکل پیچیده تر، در اولین تقریب، را می توان معادل چنین کره ای در نظر گرفت که حجم آن با حجم فرومغناطیس در جسمی با شکل پیچیده منطبق است. تک کاره:

که در آن V حجم فرومغناطیس است.

وضعیت با ولتاژ القا شده در سیم پیچ دریافت کننده به دلیل تابش مجدد از یک جسم رسانا پیچیده تر است. چه زمانی اجسام بزرگ با رسانایی الکتریکی خوبعبارت (1.9) و بر این اساس، ولتاژ القا شده در سیم پیچ گیرنده نیز متناسب با حجم جسم است (یعنی R ^ 3 ) و شعاع توپ معادل نیز با فرمول (25/1) محاسبه می شود. چه زمانی اجسام کوچک با هدایت الکتریکی ضعیفرویکرد متفاوت است در این مورد، عبارت کلی (1.9) به حالت خاص (1.8) تبدیل می شود. اجازه دهید ابتدا تأثیر یک حفره کروی با شعاع Rп در داخل یک جسم کروی بر روی Req را در نظر بگیریم. با استفاده از اصل برهم نهی، نتیجه عمل یک جسم کروی با یک حفره را به عنوان تفاوت بین نتایج عمل یک کره جامد و یک کره با شعاع Rп نشان می دهیم. مطابق با (1.8)، رابطه زیر برقرار است:

شکل 9 نمودار وابستگی R / Req به R / D R را برای یک توخالی با رسانای الکتریکی ضعیف و برای یک کره فرومغناطیسی توخالی نشان می دهد. نمودار نشان می دهد که برای نه

شکل 9. تأثیر ضخامت دیواره یک کره توخالی بر شعاع معادل.

گلوله‌های جدار نازک که از مواد رسانای ضعیف Req »R ساخته شده‌اند. بنابراین، برخلاف توپ‌های فرومغناطیسی و توپی با رسانایی بالا، برای یک توپ با رسانایی ضعیف، در اولین تقریب، فرقی نمی‌کند که توخالی یا توخالی باشد. تأثیر آن بر فرآیند انتشار مجدد عمدتاً با اندازه خطی آن تعیین می شود، یعنی R. بنابراین، در مورد اجسام نه چندان طولانی با رسانایی ضعیف با شکل پیچیده تر، از جمله یک توخالی، در اولین تقریب، می توان آن را تعیین کرد. معادل چنین کره ای در نظر گرفته می شود که شعاع آن برابر با نصف متوسط اندازه مشخصه جسم است.

نتیجه گیری فوق به خوبی در عمل به شکل پاسخ قابل توجه یک فلزیاب از ضایعات فویل آلومینیومی فلزی با جرم ناچیز تأیید شده است که تقریباً در همه جاهایی که تمدن مدرن اثر خود را به جا گذاشته است یافت می شود.

3.1.3.6 سیستم قرقره متقابل محور

برنج. 10. جهت رول سنسور.

نمای امتداد محور سنسور فلزیاب با این آرایش سیم پیچ ها در شکل 10 نشان داده شده است. برای محاسبه چنین طرحی، استفاده از اصل برهم نهی و تجزیه بردار ممان مغناطیسی سیم پیچ ساطع کننده و مساحت سیم پیچ دریافتی به اجزای عمودی و افقی (پیش بینی ها، شکل 11) راحت است.

برای مولفه افقی، طرح القایی میدان در سیم پیچ دریافت کننده با رابطه (1.4) تعیین می شود. با این حال، جهت گیری متفاوت گشتاور مغناطیسی نتیجه (تا علامت) را می دهد:

جایی که ک 2 با فرمول (1.11) تعیین می شود.

مولفه عمودی القای میدان در سیم پیچ گیرنده Bov عمود بر بردارهای r و r" است و به صراحت به زوایای g و b بستگی ندارد:

شکل 11. تجزیه گشتاور مغناطیسی و ناحیه سیم پیچ گیرنده به اجزاء.

EMF در سیم پیچ گیرنده Uo، دقیق به علامت، برابر است با:

از اینجا دریافت می کنیم:

در یک سیستم مختصات دکارتی با مبدا در وسط قاعده سیستم سیم پیچ (نگاه کنید به شکل 5)، به دست می آوریم:

با معرفی مختصات نرمال شده (1.14)، دریافت می کنیم:

جایی که ک 4 با فرمول (1.19) یا (1.24) محاسبه می شود.

3.1.4. ملاحظات عملی

حساسیتفلزیاب در درجه اول به سنسور آن بستگی دارد. برای گزینه های حسگر در نظر گرفته شده، حساسیت با فرمول های (1.20) و (1.33) تعیین می شود. هنگامی که جهت گیری سنسور نسبت به جسم برای هر مورد از نظر زاویه رول y بهینه باشد، با همان ضریب K4 و توابع مختصات نرمال شده F (X, Y) و G (X, Y) تعیین می شود. . برای مقایسه، مربع XO [-4.4]، YO [-4.4]، ماژول های این توابع به صورت مجموعه ای از مقاطع آکسونومتری در مقیاس لگاریتمی در شکل 12 و شکل 13 نشان داده شده اند.

رفتار مجانبی این توابع دور از مبدا را می توان در Y = 0 نشان داد. معلوم می شود که مدول تابع F با فاصله به نسبت x ^ (- 7) کاهش می یابد و مدول تابع G - به نسبت x ^ (- 6) کاهش می یابد. متأسفانه، مزیت حساسیت تابع G فقط در فواصل زیاد بیش از محدوده عملی ظاهر می شود.

برنج. 12. نمودار تابع F (X, Y).

شکل 13. نمودار تابع G (X, Y).

فلزیاب. همان مقادیر ماژول های F و G در X »4.25 به دست می آید.

"دره" تابع F از اهمیت عملی زیادی برخوردار است. اول، نشان می دهد که سنسور سیستم سیم پیچ ها با محورهای عمود بر هم دارای حساسیت حداقلی (از لحاظ نظری صفر) به اجسام فلزی واقع در محور طولی خود است. طبیعتا این موارد شامل بسیاری از عناصر خود سنسور نیز می شود. در نتیجه، سیگنال بی فایده منعکس شده از آنها بسیار کمتر از سنسور سیستم سیم پیچ متقاطع خواهد بود. مورد دوم بسیار مهم است، با توجه به اینکه سیگنال منعکس شده از عناصر فلزی خود سنسور می تواند چندین مرتبه از سیگنال مفید فراتر رود (به دلیل نزدیکی این عناصر به سیم پیچ های حسگر). اینطور نیست که سیگنال بی فایده از اجزای فلزی سنسور جبران آن دشوار باشد. مشکل اصلی در کوچکترین تغییرات در این سیگنال ها نهفته است که معمولاً در اثر تغییر شکل های حرارتی و به ویژه مکانیکی این عناصر ایجاد می شود. این کوچکترین تغییرات ممکن است در حال حاضر قابل مقایسه با یک سیگنال مفید باشد که منجر به قرائت نادرست یا آلارم کاذب دستگاه می شود. ثانیاً، اگر قبلاً یک جسم کوچک با کمک یک فلزیاب سیستم سیم پیچ هایی با محورهای عمود بر هم تشخیص داده شده باشد. ، سپس جهت مکان دقیق آن را می توان به راحتی "با مقدار صفر سیگنال فلزیاب با جهت گیری دقیق محور طولی آن به جسم (برای هر جهت رول) ردیابی کرد. با توجه به اینکه مساحت "گرفتن" سنسور در حین جستجو می تواند چندین متر مربع باشد، آخرین کیفیت سیستممضامین سیم پیچ محور عمودی در عمل کاملاً مفید هستند (حفاری بی فایده کمتر).

همچنین لازم به ذکر است که نمودارهای جهت با توجه به زاویه رول y برای فلزیاب ها با آرایش متقابل مختلف سیم پیچ ها نیز متفاوت است. شکل 14b نمودار جهت دستگاه را با محورهای عمود بر روی سیم پیچ ها و در شکل 14a - با محورهای متقاطع نشان می دهد. بدیهی است که نمودار دوم ارجح تر است، زیرا مناطق مرده رول کمتر و لوب های کمتری دارد.

به منظور تخمین وابستگی ولتاژ القا شده در سیم پیچ گیرنده به پارامترهای فلزیاب و جسم، لازم است بیان (1.19) برای ضریب K4 تجزیه و تحلیل شود. ولتاژ القا شده در سیم پیچ گیرنده متناسب با (L/2) ^ 6 است. آرگومان های توابع F و G نیز به مقدار L / 2 نرمال می شوند که کاهش آن با توان 6 - 7 فاصله رخ می دهد. بنابراین، به عنوان اولین تقریب، همه چیزهای دیگر برابر هستند، حساسیت یک فلزیاب به پایه آن بستگی ندارد.

شکل 14. الگوهای جهت سنسورهای رول سیستم های سیم پیچ:

با محورهای متقاطع (الف)

با محورهای عمود بر (ب).

به منظور تحلیل گزینش پذیریفلزیاب، یعنی توانایی آن در تشخیص اجسام ساخته شده از فلزات یا آلیاژهای مختلف، باید به عبارت (1.23) مراجعه کنید. آشکارساز می تواند اجسام را با فاز سیگنال بازتابی تشخیص دهد. به منظور وضوح دستگاه از نوع meاز آنجایی که حداکثر بود، لازم است فرکانس سیگنال سیم پیچ ساطع کننده را به طور مناسب انتخاب کنید، به طوری که فاز سیگنال منعکس شده از اجسام حدود 45 درجه باشد. این وسط دامنه تغییرات ممکن در فاز عبارت اول در بیان (1.23) است و در آنجا شیب مشخصه فرکانس فاز حداکثر است. عبارت دوم در عبارت (1.23) صفر در نظر گرفته شده است، زیرا هنگام جستجو، ما در درجه اول به انتخاب پذیری با توجه به فلزات غیر آهنی - غیر فرومغناطیس علاقه مندیم. به طور طبیعی، انتخاب بهینه فرکانس سیگنال مستلزم آگاهی از اندازه معمولی اشیاء مورد نظر است. تقریباً تمام فلزیاب های صنعتی خارجی از اندازه یک سکه به این اندازه استفاده می کنند. فرکانس بهینه:

با قطر معمولی سکه 25 (mm)، حجم آن حدود 10^ (-6) (m ^ 3) است که طبق فرمول (1.25) با شعاع معادل حدود 0.6 (سانتی متر) مطابقت دارد. از این رو، مقدار فرکانس بهینه حدود 1 (کیلوهرتز) را با رسانایی ماده سکه 20 (n0mCh m) بدست می آوریم. در دستگاه های صنعتی، فرکانس معمولاً یک مرتبه بزرگتر است (به دلایل فنی).

3.1.5. نتیجه گیری

2. سیستم های در نظر گرفته شده از سیم پیچ ها دارای خاصیت مهمی هستند که تخمین فاصله از اجسام کوچک را با صفر کردن سیگنال بازتابی در فاصله ای تا جسم معادل نصف پایه ممکن می سازد.

3. همه چیزهای دیگر برابر هستند (اندازه و تعداد چرخش سیم پیچ، حساسیت مسیر دریافت، مقدار جریان و فرکانس در سیم پیچ ساطع کننده)، حساسیت فلزیاب طبق اصل "فرستنده - دریافت" عملاً بستگی ندارد. روی پایه آن، یعنی در فاصله بین سیم پیچ ها.

3.2 فلزیاب در ضربان

اصطلاح " فلزیاب ضربتی " انعکاس اصطلاحاتی است که در مهندسی رادیو از زمان اولین گیرنده های سوپرهتروداین پذیرفته شده است. ضربان ها پدیده ای هستند که با اضافه شدن دو سیگنال تناوبی با فرکانس های نزدیک و دامنه تقریباً یکسان به طور قابل توجهی آشکار می شوند و شامل ضربان دامنه سیگنال کل است. فرکانس ریپل برابر است با تفاوت بین فرکانس دو سیگنال اضافه شده. با عبور چنین سیگنال ضربانی از یکسوساز (دتکتور)، سیگنال فرکانس اختلاف را می توان جدا کرد. این مدار برای مدت طولانی سنتی بود، اما در حال حاضر، به دلیل توسعه آشکارسازهای سنکرون، معمولاً نه در مهندسی رادیو و نه در فلزیاب ها استفاده نمی شود، اگرچه اصطلاح ضرب و شتم تا به امروز باقی مانده است.

3.2.1. اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

اصل کار یک فلزیاب بر روی ضربان ها بسیار ساده است و شامل ثبت اختلاف فرکانس از دو ژنراتور - یکی از آنها پایدار فرکانس است و دیگری حاوی یک سنسور - یک سیم پیچ القایی در مدار تنظیم فرکانس آن است. دستگاه به گونه ای تنظیم شده است که در صورت عدم وجود فلز در نزدیکی سنسور، فرکانس دو ژنراتور منطبق یا از نظر مقدار بسیار نزدیک است. وجود فلز در نزدیکی سنسور منجر به تغییر در پارامترهای آن و در نتیجه تغییر در فرکانس ژنراتور مربوطه می شود. این تغییر معمولاً بسیار کم است، اما تغییر در اختلاف فرکانس بین دو ژنراتور در حال حاضر قابل توجه است و به راحتی قابل تشخیص است.

تفاوت فرکانس را می توان به روش های مختلفی ثبت کرد، از ساده ترین، زمانی که سیگنال فرکانس اختلاف را از طریق هدفون یا از طریق بلندگو گوش می دهید تا روش های دیجیتال اندازه گیری فرکانس.

3.2.2. ملاحظات نظری

بیایید نگاهی دقیق تر به ردیاب یک فلزیاب، متشکل از یک سیم پیچ بیندازیم (شکل 15 را ببینید).

برنج. 15. برهم کنش فلزیاب تک سیم پیچ با یک جسم.

القای مغناطیسی در مرکز سیم پیچ به صورت زیر است:

جایی که بعد از ظهر - گشتاور مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان سیم پیچ I, R0 - شعاع سیم پیچ، S - منطقه سیم پیچ.

به دلیل تعامل با یک جسم رسانا و / یا فرومغناطیسی، یک جزء القایی اضافی ایجاد می شود. از آنجایی که مکانیسم ظاهر آن دقیقاً مشابه مورد قبلاً در نظر گرفته شده یک فلزیاب مطابق با اصل "انتقال - دریافت" است، می توانید از نتایج بخش قبلی استفاده کنید و برای جزء القایی اضافی بنویسید:

جایی که ک 1 - ضریب محاسبه شده با فرمول (1.8)، (1.9) یا (1.23).

از آنجایی که ضریب K1 یک تابع پیچیده است، بنابراین تغییر نسبی در القاء را می توان به عنوان تابعی از عملگر لاپلاس نشان داد:

بنابراین، امپدانس سیم پیچ سنسور فلزیاب (بدون در نظر گرفتن مقاومت اهمی سیم و خازن چرخش) می تواند به صورت زیر نمایش داده شود:

که در آن L اندوکتانس سیم پیچ بدون تأثیر جسم است.

جسم امپدانس سیم پیچ را تغییر می دهد. در فلزیاب های روی ضربان، این تغییر با تغییر فرکانس تشدید مدار LC نوسانی که توسط سیم پیچ حسگر و خازن تشکیل شده است، ارزیابی می شود.

3.2.3. ملاحظات عملی

حساسیت یک فلزیاب روی ضربان با عبارات (1.36) - (1.38) تعیین می شود و علاوه بر این به پارامترهای تبدیل تغییر امپدانس سنسور به فرکانس بستگی دارد. همانطور که قبلاً ذکر شد، تبدیل معمولاً شامل بدست آوردن فرکانس اختلاف یک نوسانگر پایدار و یک نوسانگر با سیم پیچ سنسور در مدار تنظیم فرکانس است. بنابراین، هر چه فرکانس های این ژنراتورها بیشتر باشد، اختلاف فرکانس در پاسخ به ظاهر یک هدف فلزی در نزدیکی سنسور بیشتر می شود. ثبت انحرافات فرکانس کوچک دشوار است. بنابراین، با استفاده از گوش، می توانید با اطمینان یک رانش فرکانس سیگنال تن حداقل 10 (هرتز) را ثبت کنید. به صورت بصری، با چشمک زدن LED، می توانید یک دریفت فرکانس حداقل 1 (هرتز) را ثبت کنید. از راه های دیگرشما می توانید به ثبت نام و اختلاف فرکانس کمتری دست پیدا کنید، اما این ثبت نام زمان قابل توجهی را می طلبد، که برای فلزیاب هایی که همیشه در زمان واقعی کار می کنند غیرقابل قبول است.

گزینش پذیری فلزات در چنین فرکانس هایی که بسیار دور از حد مطلوب (1.34) هستند، بسیار ضعیف است. علاوه بر این، از روی تغییر فرکانس ژنراتور، فاز را تعیین کنید سیگنال منعکس شده عملا غیرممکن است. بنابراین گزینش پذیریفلزیاب هیچ ضربانی ندارد.

یک جنبه مثبت برای تمرین، سادگی طراحی حسگر و بخش الکترونیکی فلزیاب ضربان است. چنین وسیله ای می تواند بسیار جمع و جور باشد. هنگامی که چیزی قبلاً توسط دستگاه حساس تری شناسایی شده باشد، استفاده از آن راحت است. اگر جسم کشف شده کوچک باشد و به اندازه کافی در عمق زمین قرار داشته باشد، می تواند "گم شود"، در حفاری حرکت کند. برای اینکه مکان حفاری را بارها با یک فلزیاب حساس بزرگ نگاه نکنید، در مرحله آخر توصیه می شود پیشرفت آنها را با یک دستگاه فشرده کوتاه برد کنترل کنید، که می تواند با دقت بیشتری محل شی را پیدا کند. .

3.2.4. نتیجه گیری

1 . ردیاب‌های ضربه نسبت به فلزیاب‌های گیرنده-رسانه حساسیت کمتری دارند.

2. انتخابی برای انواع فلزات وجود ندارد.

3.3. فلزیاب القایی تک سیم پیچ

3.3.1. اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

کلمه "القایی" در نام فلزیاب های این نوع به طور کامل اصل عملکرد آنها را نشان می دهد، اگر معنی کلمه "inductio" (lat.) - راهنمایی را به خاطر بیاوریم. دستگاه از این نوع دارای یک سیم پیچ به هر شکل مناسب است که توسط یک سیگنال متناوب تحریک می شود، به عنوان بخشی از سنسور. ظاهر یک جسم فلزی در نزدیکی سنسور باعث ظاهر شدن یک سیگنال بازتابیده شده (سیگنال بازتاب شده) می شود که یک سیگنال الکتریکی اضافی را در سیم پیچ "القاء" می کند. تنها انتخاب این سیگنال اضافی باقی مانده است.

فلزیاب نوع القایی حق زندگی را دریافت کرد، عمدتاً به دلیل نقص اصلی دستگاه ها بر اساس اصل "انتقال-دریافت" - پیچیدگی طراحی سنسور. این پیچیدگی یا منجر به هزینه زیاد و سختی ساخت سنسور می شود یا به سفتی مکانیکی ناکافی آن منجر می شود که منجر به ظاهر شدن سیگنال های نادرست در حین حرکت و کاهش حساسیت دستگاه می شود. اگر بر اساس اصل "انتقال-دریافت" هدف خود را از بین بردن این نقص از دستگاه ها قرار دهید، می توانید به یک نتیجه غیرمعمول برسید - سیم پیچ های انتشار و دریافت کننده یک فلزیاب باید در یک ترکیب شوند! در واقع، حرکات و خمیدگی های بسیار نامطلوب یک سیم پیچ نسبت به دیگری در این مورد وجود ندارد، زیرا فقط یک سیم پیچ وجود دارد و هم در حال انتشار و هم در حال دریافت است. سادگی فوق العاده سنسور نیز مشهود است. هزینه ای که باید برای این مزایا پرداخت کرد، نیاز به جداسازی پژواک مفید از سیگنال تحریک بسیار بزرگتر سیم پیچ ساطع / گیرنده است.

نمودار شماتیک قسمت ورودی

می توان سیگنال بازتابی را با کم کردن سیگنال الکتریکی موجود در سیم پیچ سنسور، سیگنالی با همان شکل، فرکانس، فاز و دامنه سیگنال در سیم پیچ زمانی که فلزی در نزدیکی آن وجود ندارد، جدا کرد. چگونه می توان این را به یکی از روش ها پیاده سازی کرد در شکل بلوک دیاگرام در شکل 1 نشان داده شده است. شانزده

شکل 16. بلوک دیاگرام واحد ورودی یک فلزیاب القایی

ژنراتور یک ولتاژ متناوب سینوسی با دامنه و فرکانس ثابت تولید می کند. مبدل "ولتاژ-جریان" (PNT) ولتاژ ژنراتور Ug را به Ig جریان تبدیل می کند. , که در مدار نوسانی سنسور تنظیم شده است. مدار نوسانی از یک خازن C و یک سیم پیچ L سنسور تشکیل شده است. فرکانس تشدید آن برابر با فرکانس ژنراتور است. ضریب تبدیل PNT طوری انتخاب می شود که ولتاژ مدار نوسانی Ud برابر با ولتاژ ژنراتور Ug باشد (در صورت عدم وجود فلز در نزدیکی سنسور). بنابراین، در جمع کننده، دو سیگنال با دامنه یکسان کم می شود و سیگنال خروجی - نتیجه تفریق - برابر با صفر است. هنگامی که یک فلز در نزدیکی سنسور ظاهر می شود، یک سیگنال منعکس شده ظاهر می شود (به عبارت دیگر، پارامترهای سیم پیچ سنسور تغییر می کند) و این منجر به تغییر ولتاژ مدار نوسانی Ud می شود. خروجی سیگنالی غیر از صفر است.

شکل 16 تنها ساده ترین نسخه یکی از طرح های قسمت ورودی فلزیاب های نوع مورد بررسی را به عنوان ساده ترین نشان می دهد. به جای PNT در این مدار، اصولاً می توان از یک مقاومت تنظیم کننده جریان استفاده کرد. می توان از مدارهای پل مختلف برای روشن کردن سیم پیچ سنسور، جمع کننده با نسبت های انتقال مختلف برای ورودی های معکوس و غیر معکوس، فعال سازی جزئی مدار نوسانی و غیره استفاده کرد. و غیره.

در نمودار در شکل. 16، یک مدار نوسانی به عنوان سنسور استفاده می شود. این کار برای سادگی انجام می‌شود، تا یک تغییر فاز صفر بین سیگنال‌های Ug و Ud به دست آید (مدار برای رزونانس تنظیم شده است). شما می توانید مدار نوسانی را با نیاز به تنظیم دقیق آن برای رزونانس رها کنید و فقط از سیم پیچ سنسور به عنوان بار PNT استفاده کنید. با این حال، بهره PNT برای این مورد باید پیچیده باشد تا تغییر فاز را تقریباً 90 درجه تصحیح کند، که ناشی از ماهیت القایی بار PNT است.

3.3.2. ملاحظات نظری

همانطور که قبلاً اشاره شد، یک فلزیاب نوع القایی را می توان به عنوان یک مورد محدود کننده خاص از یک فلزیاب بر اساس اصل "فرستنده-دریافت" نشان داد، زمانی که سیم پیچ های منتشر کننده و دریافت کننده بر هم منطبق باشند. بنابراین، بسیاری از نتایج بخش 1.1 را می توان برای فلزیاب نوع القایی استفاده کرد. علاوه بر این، یک فلزیاب القایی تنها در روش ثبت سیگنال منعکس شده با فلزیاب ضربان تفاوت دارد، بنابراین، برخی از نتایج بخش 1.2 برای دستگاه های نوع القایی نیز معتبر خواهند بود.

تعامل سیم پیچ فلزیاب نوع القایی با یک جسم فلزی را می توان در شکل 15 نشان داد. سیگنال منعکس شده را می توان با بزرگی القای مغناطیسی (1.36) تخمین زد. برخلاف دستگاه‌های مبتنی بر اصل «انتقال-دریافت»، بزرگی سیگنال بازتاب‌شده تحت فرض (1.3) فقط به فاصله بین جسم و سنسور بستگی دارد و به جهت گیری سنسور به جسم بستگی ندارد.

ولتاژ اضافی القا شده در سیم پیچ سنسور توسط سیگنال منعکس شده با فرمول (1.17) محاسبه می شود، که در آن القای سیگنال منعکس شده برابر با (1.36) است. بدون در نظر گرفتن علامت، این ولتاژ:

که در آن p عملگر لاپلاس است، I - جریان در سیم پیچ، r فاصله بین سنسور و جسم، S مساحت سیم پیچ، N تعداد دورهای آن، R شعاع معادل جسم، KS است. - ضریب محاسبه شده با فرمول (1.23).

3.3.3. ملاحظات عملی

پاسخ ولتاژ دستگاه به یک جسم فلزی مطابق با فرمول (1.39) با توان ششم فاصله نسبت معکوس دارد. یعنی عملاً مانند فلزیاب ها بر اساس اصل «فرستاده-دریافت» است. اصل ضبط سیگنال منعکس شده مشابه است. بنابراین، نظری حساسیتفلزیاب القایی همان ابزار گیرنده و فرستنده است.

ملاحظات نظری در مورد گزینش پذیری،ارائه شده در بخش 1.1 برای فلزیاب مطابق با اصل "فرستنده - دریافت" برای فلزیاب القایی نیز معتبر است. گزینش پذیری با ضریب (1.23) موجود در فرمول (1.39) برای ولتاژ سیگنال منعکس شده مفید تعیین می شود.

از ویژگی های طراحی باید به آن اشاره کرد سادگی طراحیسنسور فلزیاب قیمت سادگی، همانطور که در بالا نشان داده شد، نیاز به جداسازی یک سیگنال مفید کوچک در برابر پس زمینه یک سیگنال تحریک الکتریکی بزرگ سیم پیچ حسگر فلزیاب است. اگر در نظر بگیریم که نسبت دامنه این سیگنال ها می تواند به 105 ... 106 برسد، مشخص است که برای تمرین، این یک کار آسان نیست، اگرچه کاملاً قابل حل است. پیچیدگیراه حل این مشکل در این واقعیت نهفته است که سیم پیچ سنسور فلزیاب نه تنها به سیگنال منعکس شده مفید، بلکه به هر تغییری در پارامترهای آن نیز واکنش نشان می دهد. خوشبختانه، حساسیت به تغییر شکل مکانیکی حسگر یک فلزیاب القایی بسیار کمتر از ابزارهای مبتنی بر اصل "انتقال - دریافت" است. با این حال، مشکل حساسیت دمایی سنسور، مخصوص فلزیاب القایی، به وجود می آید. واقعیت این است که مقاومت اهمی سیم (معمولاً مس) که سیم پیچ سنسور با آن پیچیده می شود، با افزایش دما تقریباً به صورت خطی رشد می کند. این تغییرات نسبتاً آهسته در امپدانس و ولتاژ حسگر که ناشی از نوسانات غیرقابل اجتناب دما است، به خودی خود بسیار کوچک هستند، اما قابل مقایسه یا حتی بیشتر از سیگنال مورد نظر هستند. بنابراین، مشکل جبران رانش دمای امپدانس سیم پیچ سنسور فلزیاب ضروری می شود.

3.4. انواع دیگر فلزیاب

اولین سوالی که پس از آشنایی با کاستی ها و محدودیت های فلزیاب های خاص در فرد ایجاد می شود تقریباً به این صورت است: "چه اصول و وسایل دیگری بر اساس آنها برای تشخیص از راه دور اجسام فلزی وجود دارد؟" سؤال منطقی است، اما پاسخی که در زیر داده می شود احتمالاً خواننده کنجکاو را خشنود نخواهد کرد.

فلزیاب ضربه ای

در سه نوع فلزیاب الکترونیکی که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، سیگنال منعکس شده از سیگنال منتشر شده جدا می شود. یا از نظر هندسی - به دلیل موقعیت نسبی سیم پیچ های دریافت و انتشار، یا با استفاده از طرح های جبران خاص. بدیهی است که ممکن است یک روش موقت برای جداسازی سیگنال های منتشر شده و منعکس شده وجود داشته باشد. این روش به طور گسترده استفاده می شود، به عنوان مثال، در اکو پالس و رادار. هنگام مکان یابی، مکانیسم تاخیر سیگنال منعکس شده به دلیل زمان انتشار قابل توجه سیگنال به جسم و عقب است. با این حال، همانطور که برای فلزیاب ها اعمال می شود، پدیده خود القایی در یک جسم رسانا نیز می تواند چنین مکانیزمی باشد. پس از قرار گرفتن در معرض یک پالس القای مغناطیسی، یک پالس جریان میرا در یک جسم رسانا ایجاد می شود و به دلیل پدیده خود القایی برای مدتی حفظ می شود که باعث ایجاد سیگنال بازتابی با تاخیر زمانی می شود. بنابراین، طرح دیگری از فلزیاب را می توان پیشنهاد کرد، که اساساً با آنچه قبلاً با روش بخش در نظر گرفته شد متفاوت است.سیگنال ها به چنین فلزیاب ضربه ای می گویند. این شامل یک مولد پالس جریان، سیم پیچ های دریافت و انتشار، یک دستگاه سوئیچینگ و یک واحد پردازش سیگنال است.

مولد پالس جریان، پالس‌های جریان میلی‌ثانیه‌ای کوتاهی تولید می‌کند که وارد سیم‌پیچ ساطع می‌شوند و در آنجا به پالس‌های القایی مغناطیسی تبدیل می‌شوند. از آنجایی که سیم پیچ ساطع کننده - بار ژنراتور پالس دارای یک ویژگی القایی مشخص است ، اضافه بارها به شکل نوسانات ولتاژ در قسمت های جلوی پالس ژنراتور اتفاق می افتد. چنین انفجارهایی در دامنه می توانند به صدها (!) ولت برسد، با این حال، استفاده از محدود کننده های محافظ غیرقابل قبول است، زیرا منجر به تاخیر در جلوی پالس جریان و القای مغناطیسی می شود و در نهایت، جداسازی منعکس شده را پیچیده می کند. علامت.

سیم پیچ های گیرنده و ساطع می توانند کاملاً دلخواه نسبت به یکدیگر قرار گیرند، زیرا نفوذ مستقیم سیگنال منتشر شده به سیم پیچ گیرنده و تأثیر سیگنال منعکس شده بر روی آن به موقع از هم جدا می شود. در اصل، یک سیم پیچ می تواند هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان انتشار عمل کند، اما در این حالت جدا کردن مدارهای خروجی ولتاژ بالا ژنراتور پالس جریان و مدارهای ورودی حساس بسیار دشوارتر خواهد بود.

دستگاه سوئیچینگ برای انجام جداسازی فوق الذکر سیگنال های ساطع شده و منعکس شده طراحی شده است. مدارهای ورودی دستگاه را برای مدت زمان معینی مسدود می کند که با مدت زمان پالس جریان در سیم پیچ ساطع کننده، زمان تخلیه سیم پیچ و مدت زمانی که در طی آن کوتاه است تعیین می شود.پاسخ آنها از اجسام عظیم با رسانایی ضعیف مانند خاک. پس از سپری شدن این زمان، دستگاه سوئیچینگ باید از انتقال بی مانع سیگنال از سیم پیچ گیرنده به واحد پردازش اطمینان حاصل کند.علامت.

واحد پردازش سیگنال برای تبدیل سیگنال الکتریکی ورودی به شکلی مناسب برای درک انسان طراحی شده است. می توان آن را بر اساس محلول های مورد استفاده در انواع دیگر فلزیاب ها طراحی کرد.

از معایب فلزیاب های پالسی می توان به دشواری در اجرای عملی تمایز اجسام بر اساس نوع فلز، پیچیدگی تجهیزات تولید و تعویض پالس های جریان و ولتاژ با دامنه بالا و سطح بالای تداخل رادیویی اشاره کرد.

مغناطیس سنج ها

مغناطیس‌سنج‌ها گروه وسیعی از ابزارها هستند که برای اندازه‌گیری پارامترهای یک میدان مغناطیسی (مثلاً مدول یا اجزای بردار القای مغناطیسی) طراحی شده‌اند. استفاده از مغناطیس سنج به عنوان فلزیاب بر اساس پدیده اعوجاج موضعی میدان مغناطیسی طبیعی زمین توسط مواد فرومغناطیسی مانند آهن است. با کشف انحراف از ماژول یا جهت بردار القای مغناطیسی میدان زمین که برای یک منطقه معین به کمک یک مغناطیس سنج انحراف دارد، می توان با اطمینان وجود ناهمگنی مغناطیسی (ناهنجاری) را تأیید کرد که می تواند ناشی از یک جسم آهنی

در مقایسه با فلزیاب هایی که قبلا در نظر گرفته شده بود، مغناطیس سنج ها برد بسیار بیشتری دارند. تشخیص اجسام آهنی بسیار چشمگیر است که بدانید با کمک یک مغناطیس سنج می توان میخ های کفش کوچک را از یک چکمه در فاصله 1 (متر) و یک ماشین - در فاصله 10 (متر) ثبت کرد! چنین محدوده تشخیص بزرگی با این واقعیت توضیح داده می شود که میدان مغناطیسی همگن زمین مشابه میدان تابشی از آشکارسازهای فلزی معمولی برای مغناطیس سنج است، بنابراین پاسخ دستگاه به یک جسم آهنی نه با ششم بلکه نسبت معکوس دارد. به توان سوم فاصله.

عیب اساسی مغناطیس سنج ها عدم امکان تشخیص اجسام ساخته شده از فلزات غیر آهنی با کمک آنها است. علاوه بر این، حتی اگر فقط به آهن علاقه مند باشیم، استفاده از مغناطیس سنج برای جستجو دشوار است. اولاً، در طبیعت طیف گسترده ای از ناهنجاری های مغناطیسی طبیعی در مقیاس های مختلف (مواد معدنی منفرد، ذخایر معدنی و غیره) وجود دارد.

برای نشان دادن بی فایده بودن مغناطیس سنج ها در جستجوی گنج ها و آثار می توان مثال زیر را بیان کرد. با کمک یک قطب نما معمولی که در اصل ساده ترین مغناطیس سنج است، می توانید یک سطل آهنی معمولی را در فاصله حدود 0.5 (متر) ثبت کنید که این خود نتیجه خوبی است. با این حال (!)، سعی کنید با استفاده از قطب نما، همان سطل پنهان شده در زیر زمین را در شرایط واقعی پیدا کنید!

رادارها

این یک واقعیت شناخته شده است که با کمک رادارهای مدرن می توان جسمی مانند هواپیما را در فاصله چند صد کیلومتری شناسایی کرد. این سوال مطرح می شود: آیا واقعاً الکترونیک مدرن اجازه ایجاد یک دستگاه فشرده را نمی دهد، اگرچه از نظر برد تشخیص بسیار پایین تر از رادارهای ثابت مدرن است، اما به ما امکان می دهد اشیاء مورد علاقه خود را شناسایی کنیم (به عنوان کتاب مراجعه کنید)؟ پاسخ تعدادی از نشریات است که چنین دستگاه هایی را توصیف می کنند.

برای آنها معمولی استفاده از دستاوردهای میکروالکترونیک مایکروویو مدرن، پردازش کامپیوتری سیگنال دریافتی است. استفاده از فناوری های پیشرفته مدرن عملاً ساخت مستقل این دستگاه ها را غیرممکن می کند. علاوه بر این، ابعاد بزرگ آنها هنوز امکان استفاده گسترده در این زمینه را به آنها نمی دهد.

از مزایای رادارها می توان به برد تشخیص اساساً بالاتر اشاره کرد، سیگنال منعکس شده در یک تقریب تقریبی را می توان پیروی از قوانین اپتیک هندسی دانست و تضعیف آن نه با ششم یا حتی سوم، بلکه فقط با توان دوم فاصله متناسب است. .

3.3.4. نتیجه گیری

1. فلزیاب های القایی حساسیت و گزینش پذیری بالای فلزیاب ها را با توجه به اصل "فرستنده-دریافت" و سادگی طراحی سنسور ضربه ای فلزیاب ها ترکیب می کنند.

2. مشکل جبران تغییر دمای پارامترهای سیم پیچ سنسور فلزیاب در حال تبدیل شدن به فوریت است.

فلزیاب یک دستگاه بسیار وسوسه انگیز است، می توان از آن برای اهداف مختلفی استفاده کرد، به عنوان مثال، برای جستجوی سیم کشی قدیمی، لوله های آب و در نهایت یک گنج. مفهوم فلزیاب بسیار گسترده است، فلزیاب ها خود متفاوت هستند، اصل جستجوی فلزی که در فلزیاب های کلاسیک وجود دارد در انواع دستگاه ها از آشکارسازهای ساده گرفته تا ایستگاه های راداری استفاده می شود.

اخیراً فلزیاب های به اصطلاح ضربه ای بسیار محبوب شده اند که تنها حاوی یک سیم پیچ هستند و طراحی نسبتاً ساده ای دارند و در عین حال حساسیت بسیار خوبی و قابلیت اطمینان بالایی دارند. یک فلزیاب پالسی بر اساس اصل دریافت و انتقال کار می کند ، سیم پیچ جستجو در چنین فلزیاب می تواند در دو حالت - دریافت و انتقال کار کند. سیگنال ساطع شده توسط سیم پیچ جریان های گردابی فوکو را در فلز ایجاد یا تحریک می کند که توسط خود سیم پیچ گرفته می شود.

فلزات مختلف رسانایی الکتریکی متفاوتی دارند و بسیاری از فلزیاب ها قادرند این را با دقت نسبتاً بالایی تشخیص دهند و نوع فلزی را در زمین تعیین کنند.

طرح داده شده از یک فلزیاب در شبکه بسیار رایج است، اما عکس های بسیار کمی از سازه ها و بررسی های واقعی وجود دارد، بنابراین تصمیم گرفته شد که این طرح تکرار شود و آن را در عمل امتحان کنید.

برد مدار چاپی کاملاً جمع و جور است، با استفاده از روش لوت ساخته شده است.

این طرح دارای مزایای بسیاری است:

وجود تنها یک سیم پیچ؛
طرح بسیار ساده و نه دمدمی مزاج که عملاً نیازی به پیکربندی اضافی ندارد.
کل مدار فقط بر روی یک ریز مدار ساخته شده است.
حساسیت کم به خاک؛
در صورت تمایل، فلزیاب را می توان طوری پیکربندی کرد که فقط فلزات غیرآهنی را ببیند و فلزات آهنی را نادیده بگیرد. نوعی تابع تشخیص فلز.

معایب:

عمق جستجو کم - آشکارساز اجسام فلزی بزرگ را در فاصله تا 30 سانتی متر، سکه های متوسط تا 5 و 8 سانتی متر می بیند.

این کافی نیست، اما بستگی به این دارد که برای چه هدفی ... به عنوان مثال، برای جستجوی لوله های قدیمی آب در دیوار، این طرح 100٪ جواب می دهد.

مدار بر روی یک ریز مدار CD4011 CMOS ساخته شده است که شامل 4 گیت منطقی 2I-NOT است. از 4 قسمت، ژنراتور مرجع و جستجو، میکسر و تقویت کننده سیگنال تشکیل شده است که روی یک ترانزیستور ساخته شده است. به عنوان یک هد پویا، ترجیحاً از هدفون هایی با امپدانس 16 تا 64 اهم استفاده شود، زیرا مرحله خروجی برای بارهای امپدانس کم رتبه بندی نمی شود.

فلزیاب به شرح زیر عمل می کند. در ابتدا، نوسانگرهای جستجو و مرجع روی یک فرکانس تنظیم می شوند، بنابراین ما چیزی از بلندگو نمی شنویم. فرکانس نوسانگر مرجع با امکان تنظیم دستی با چرخاندن یک مقاومت متغیر ثابت است. فرکانس ژنراتور جستجو به شدت به پارامترهای مدار LC بستگی دارد. اگر یک جسم فلزی در میدان دید سیم پیچ جستجو ظاهر شود، فرکانس مدار LC مختل می شود، در نتیجه فرکانس ژنراتور جستجو نسبت به مرجع تغییر می کند. میکسر اختلاف فرکانس این ژنراتورها را جدا می کند که به صورت سیگنال صوتی فیلتر شده و به مرحله تقویت کننده می رسد که هدفون بار آن است.

کویل

هرچه قطر سیم پیچ بزرگتر باشد، آشکارساز حساس تر است، اما کویل های بزرگ دارای اشکالاتی هستند، بنابراین باید پارامترهای بهینه را انتخاب کنید. برای این مدار، بهینه ترین قطر در محدوده 15 تا 20 سانتی متر است، قطر سیم 0.4-0.6 میلی متر است، تعداد چرخش ها 40-50 است، اگر قطر سیم پیچ در 20 سانتی متر باشد. در مورد من، سیم پیچ کوتاه، چرخش و قطر کوچکتر از حد لازم است، بنابراین حساسیت مدار چندان گرم نیست. اگر قصد دارید از آشکارساز در محیط مرطوب استفاده کنید، سیم پیچ باید آب بندی شود.

سفارشی سازی

تمام کارهای تنظیم در صورت عدم وجود فلز در میدان دید کویل انجام می شود!

اگر در اولین اتصال مدار به فلز واکنش نشان ندهد، اما همه اجزا در شرایط کار خوب هستند، به احتمال زیاد تفاوت فرکانس ژنراتورها خارج از محدوده صوتی است و صدا به سادگی توسط شخص درک نمی شود. در این مورد، ارزش دارد که مقاومت متغیر را تا زمانی که یک سیگنال صوتی ظاهر شود، بچرخانید. سپس همان مقاومت را به آرامی می چرخانیم تا سیگنال فرکانس پایینی را از بلندگو بشنویم، سپس آن را کمی بیشتر در همان جهت می چرخانیم تا سیگنال به طور کامل ناپدید شود. این راه اندازی را کامل می کند.

برای تنظیم دقیق تر، من به شما توصیه می کنم از یک مقاومت چند چرخشی یا دو متغیر معمولی استفاده کنید که یکی از آنها برای تنظیم درشت و دیگری برای یک نرم افزار در نظر گرفته شده است. پس از تنظیم، فلزیاب را با آوردن یک جسم فلزی به سیم پیچ آن بررسی می کنیم و مطمئن می شویم که تن سیگنال صوتی تغییر می کند، یعنی مدار نسبت به فلز واکنش نشان می دهد.

اگر هر دو ژنراتور در فرکانس حدود 130-135 کیلوهرتز کار کنند، اثر تمایز فلز مشاهده می شود، در حالی که تقریباً هیچ حساسیتی به فلزات آهنی وجود ندارد.

مدار را می توان از یک منبع ثابت با ولتاژ 3 تا 15 ولت تغذیه کرد، بهترین گزینه استفاده از باتری 9 ولتی 6F22 است، جریان مصرفی مدار در این حالت در محدوده 15 تا 30 میلی آمپر خواهد بود. بسته به مقاومت بار.

اصل عملکرد فلزیاب های این نوع بر اساس عمل بر روی جسم مورد مطالعه توسط میدان مغناطیسی متناوب سیم پیچ فرستنده و ثبت سیگنالی است که در نتیجه القای جریان های گردابی در هدف ظاهر می شود. بنابراین، آنها متعلق به دستگاه های نوع مکان یابی هستند و باید حداقل 2 سیم پیچ - فرستنده و گیرنده داشته باشند.

هر دو سیگنال ساطع شده و دریافتی پیوسته و از نظر فرکانس منطبق هستند.

نکته اساسی برای فلزیاب های این نوع، انتخاب محل قرارگیری سیم پیچ ها است. آنها باید به گونه ای قرار گیرند که در غیاب اجسام فلزی خارجی، میدان مغناطیسی سیم پیچ ساطع کننده سیگنال صفر را در سیم پیچ دریافت کننده القا کند.

سیم پیچ هایی که سیگنالی را منتشر یا دریافت می کنند به شکل ساختاری به نام فریم جستجو ساخته می شوند. به آرایش موازی سیم پیچ ها همسطح می گویند.

معمولاً در فلزیاب های این نوع، قاب جستجو توسط 2 سیم پیچ که در یک صفحه قرار گرفته اند و متعادل می شوند، به گونه ای که هنگام اعمال سیگنال به سیم پیچ قبلی در خروجی سیم پیچ گیرنده، حداقل سیگنال وجود دارد. فرکانس کاری تابش از یک تا چند ده کیلوهرتز است.

آشکارسازهای ضربان

ضربان پدیده ای است که زمانی اتفاق می افتد که دو سیگنال دوره ای با فرکانس و دامنه نزدیک ضرب می شوند. سیگنال حاصل با فرکانس برابر با اختلاف فرکانس موج می زند. اگر سیگنال فرکانس پایین به بلندگو اعمال شود، صدای مشخص "غرغر" را خواهیم شنید.

فلزیاب شامل دو ژنراتور مرجع و اندازه گیری است. اولی دارای فرکانس پایدار است و دومی می تواند فرکانس را هنگام نزدیک شدن به یک جسم فلزی تغییر دهد. عنصر حساس آن یک سلف ساخته شده به شکل جعبه جستجو است.

سیگنال های ژنراتورها به یک آشکارساز تغذیه می شود که در خروجی آن یک ولتاژ متناوب با فرکانس برابر با اختلاف بین فرکانس ژنراتورهای مرجع و اندازه گیری تولید می شود. علاوه بر این، این سیگنال در دامنه افزایش می یابد و به نشانگرهای صدای نور می رود.

وجود فلز در نزدیکی قاب اندازه گیری منجر به تغییر در پارامترهای میدان مغناطیسی اطراف و تغییر در فرکانس ژنراتور مربوطه می شود. یک اختلاف فرکانس ایجاد می شود که جدا شده و برای شکل دهی سیگنال استفاده می شود.

هر چه جرم فلز بیشتر باشد و جسم فلزی نزدیکتر باشد، اختلاف بین فرکانس ژنراتورها بیشتر و فرکانس ولتاژ خروجی ژنراتور بیشتر می شود.

چگونه می توان تغییراتی در فلزیاب های ضربی در نظر گرفت فلزیاب - فرکانس سنج ... آنها فقط یک ژنراتور اندازه گیری دارند. هنگام نزدیک شدن به قاب اندازه گیری فلزیاب به یک جسم فلزی، فرکانس ژنراتور تغییر می کند. سپس طول دوره در غیاب فلز از آن کم می شود.

فلزیاب های تک کویل نوع القایی

این فلزیاب دارای یک سیم پیچ است که هم تابش و هم دریافت می کند.

یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می شود که با رسیدن به یک جسم فلزی، جریان های گردابی در آن ایجاد می شود که باعث ایجاد تغییر در القای مغناطیسی میدان اطراف سیم پیچ می شود.

جریان های ایجاد شده در جسم، بزرگی القای مغناطیسی میدان الکترومغناطیسی اطراف سیم پیچ را تغییر می دهد. دستگاه جبران کننده جریان ثابتی را از طریق سیم پیچ حفظ می کند. بنابراین، هنگامی که اندوکتانس تغییر می کند، نشانگر کار می کند.

فلزیاب ضربه ای

فلزیاب پالسی شامل یک مولد پالس جریان، سیم‌پیچ‌های دریافت و انتشار، یک دستگاه سوئیچینگ و یک واحد پردازش سیگنال است. با اصل کار - یک فلزیاب نوع مکان.

با کمک واحد سوئیچینگ، مولد جریان به صورت دوره ای پالس های جریان کوتاهی را تولید می کند که وارد سیم پیچ ساطع می شود، که پالس های تابش الکترومغناطیسی را ایجاد می کند. هنگامی که این تابش بر روی یک جسم فلزی تأثیر می گذارد، یک پالس جریان میرایی در دومی ایجاد می شود و برای مدتی باقی می ماند. این جریان تابشی از یک جسم فلزی ایجاد می کند که جریانی را در سیم پیچ قاب اندازه گیری القا می کند. بزرگی سیگنال القایی را می توان برای قضاوت در مورد وجود یا عدم وجود اجسام رسانا در نزدیکی قاب اندازه گیری استفاده کرد.

مشکل اصلی این نوع فلزیاب جداسازی تشعشعات ثانویه ضعیف از تشعشعات بسیار قوی تر است.

اکثر فلزیاب های نوع پالسی دارای نرخ تکرار پایین ضربه جریان اعمال شده به سیم پیچ ساطع کننده هستند.

مغناطیس سنج ها

برای فلزیاب های حساس به مغناطیسی، حساسیت معمولاً با مقدار القای مغناطیسی میدان نشان داده می شود که دستگاه قادر به ثبت آن است. حساسیت معمولاً با نانوتسلا اندازه گیری می شود.

علاوه بر حساسیت، برای تعیین کیفیت های مغناطیس سنج، از رزولوشن استفاده می شود که حداقل اختلاف القایی را تعیین می کند.

دستگاه هایی که اصل عملکرد آنها مبتنی بر استفاده از خواص غیرخطی مواد فرومغناطیسی است، رواج یافته است.

عناصر حساسی که این اصل را اجرا می کنند نامیده می شوند دروازه های شار .

طراحی معمولی یک مغناطیس سنج شامل یک میله با بسته باتری و یک واحد الکترونیکی واقع بر روی آن و همچنین یک مبدل شار در محور عمود بر میله است.

قبل از استفاده، دستگاه برای جبران اثر میدان زمین در غیاب اجسام کنترل فرومغناطیسی از پیش کالیبره شده است.

مغناطیس سنج هایی وجود دارند که بر اساس اصول فیزیکی دیگر کار می کنند. به عنوان مثال، دستگاه های کوانتومی بر اساس اثر تشدید مغناطیسی هسته ای و اثر زیمن، با پمپاژ نوری شناخته شده اند. آنها بسیار حساس هستند.

فلزیاب های دستی

اندازه و وزن آنها بزرگ نیست. در طول جستجو، آنها به صورت دستی در امتداد شی کنترل شده حرکت می کنند.

توانایی یک شی در درک اجسام فلزی با حساسیت آن تعیین می شود. فلزیاب های دستی می توانند جسمی به اندازه یک سکه کوچک را از فاصله 10-5 تا چند ده سانتی متری تشخیص دهند.

حساسیت به جهت قاب فلزیاب نسبت به جسم مورد آزمایش بستگی دارد. توصیه می شود کادر جستجو را در امتداد شی آزمایشی چندین بار در زوایای مختلف انجام دهید.

نمونه هایی از فلزیاب های دستی:

فلزیاب انتخابی AKA 7215 :

صدای زنگ به نوع فلز شناسایی شده بستگی دارد

دارای پتانسیومتر برای تنظیم صاف حساسیت و همچنین کلید فلزات آهنی و غیرآهنی

زمان کار مداوم از یک باتری 9 ولت تازه - نه کمتر از 40 ساعت

وزن 280 گرم

فلزیاب دستی GARRETT:

وجود سوئیچ برای کاهش حساسیت

کنترل خودکار میزان تخلیه باتری

نشانگر هشدار - صدا و LED

محفظه ضد ضربه

جک هدفون / باتری

دارای گواهینامه های بهداشتی

زمان کار مداوم - تا 80 ساعت

توسعه سال های اخیر با افزایش "پیچیدگی الکترونیکی" دستگاه ها مشخص می شود. آنها مجهز به ریزپردازنده، نمایشگر و غیره هستند. همه اینها به شما امکان می دهد تا عملکرد دستگاه ها را گسترش دهید.

نمایشگرها اطلاعات مربوط به جسم شناسایی شده و رسانایی آن را نشان می دهند.