Metalo detektoriaus tipo priėmimo perdavimas. Paprasčiausias metalo detektorius. Prietaiso konstrukcija ir veikimo principas

Prietaisas, kuris dėl laidumo leidžia rasti metalinius objektus, esančius neutralioje aplinkoje, pavyzdžiui, dirvožemyje, vadinamas metalo detektoriumi (metalo detektoriumi). Šis prietaisas leidžia rasti metalinius daiktus įvairiose aplinkose, įskaitant žmogaus kūną.

Daugiausia dėl mikroelektronikos plėtros metalo detektoriai, kuriuos gamina daugelis įmonių visame pasaulyje, pasižymi dideliu patikimumu ir mažomis bendromis bei svorio charakteristikomis.

Dar ne taip seniai tokius prietaisus dažniausiai buvo galima pamatyti pas saperius, o dabar juos naudoja gelbėtojai, lobių ieškotojai, komunaliniai darbuotojai ieškodami vamzdžių, kabelių ir pan. Be to, daugelis „lobių ieškotojų“ naudoja metalo ieškiklius, kuriuos renka. savo rankomis...

Prietaiso konstrukcija ir veikimo principas

Rinkoje esantys metalo detektoriai veikia skirtingais principais. Daugelis mano, kad jie naudoja impulsinio aido arba radaro principą. Jų skirtumas nuo lokatorių slypi tuo, kad siunčiami ir priimami signalai veikia nuolat ir vienu metu, be viso kito, jie dirba sutampančiais dažniais.

„Priėmimo-perdavimo“ principu veikiantys įrenginiai registruoja atsispindėjusį (pakartotinai skleidžiamą) signalą iš metalinio objekto. Šis signalas atsiranda dėl kintamo magnetinio lauko poveikio metaliniam objektui, kurį sukuria metalo detektoriaus ritės. Tai reiškia, kad tokio tipo prietaisų konstrukcija numato dviejų ritinių buvimą, pirmasis siunčia, antrasis priima.

Šios klasės įrenginiai turi šiuos privalumus:

dizaino paprastumas;
puikios galimybės aptikti metalines medžiagas.

Tuo pačiu metu šios klasės metalo detektoriai turi tam tikrų trūkumų:

metalo detektoriai gali būti jautrūs žemės, kurioje jie ieško metalinių objektų, sudėčiai.
technologiniai sunkumai gaminant produktą.

Kitaip tariant, tokio tipo įrenginius prieš darbą reikia sukonfigūruoti rankomis.

Kiti įrenginiai kartais vadinami ritmo detektoriumi. Šis pavadinimas kilo iš tolimos praeities, tiksliau iš tų laikų, kai buvo plačiai naudojami superheterodino imtuvai. Mušimas – tai reiškinys, kuris tampa pastebimas, kai sumuojami du panašaus dažnio ir vienodos amplitudės signalai. Mušimas susideda iš suminio signalo amplitudės pulsavimo.

Signalo pulsacijos dažnis lygus sumuojamų signalų dažnių skirtumui. Praleidus tokį signalą per lygintuvą, jis dar vadinamas detektoriumi, išskiriamas vadinamasis skirtumo dažnis.

Ši schema buvo naudojama ilgą laiką, tačiau šiais laikais ji nenaudojama. Jie buvo pakeisti sinchroniniais detektoriais, tačiau terminas liko vartojamas.

Dūžtantis metalo detektorius veikia tokiu principu – registruoja dviejų siųstuvo ritių dažnių skirtumą. Vienas dažnis yra stabilus, kitame yra induktorius.

Įrenginys derinamas ranka taip, kad generuojami dažniai sutaptų ar bent būtų artimi. Kai tik metalas patenka į veikimo zoną, pasikeičia nustatyti parametrai ir keičiasi dažnis. Dažnių skirtumą galima įrašyti įvairiais būdais – nuo ausinių iki skaitmeninių metodų.

Šios klasės prietaisai išsiskiria paprasta jutiklio konstrukcija, mažu jautrumu dirvožemio mineralinei sudėčiai.

Tačiau be to, jų veikimo metu būtina atsižvelgti į tai, kad jie sunaudoja daug energijos.

Tipiškas dizainas

Metalo detektorių sudaro šie komponentai:

Ritė yra dėžutės tipo konstrukcija, kurioje yra signalo imtuvas ir siųstuvas. Dažniausiai ritė yra elipsės formos, o jos gamybai naudojami polimerai. Prie jo prijungtas laidas, jungiantis jį su valdymo bloku. Šis laidas perduoda signalą iš imtuvo į valdymo bloką. Siųstuvas generuoja signalą, kai aptinkamas metalas, kuris perduodamas į imtuvą. Ritė sumontuota ant apatinio veleno.
Metalinė dalis, ant kurios pritvirtinama ritė ir reguliuojamas jos pasvirimo kampas, vadinama apatiniu velenu. Dėl šio sprendimo atliekamas nuodugnesnis paviršiaus tyrimas. Yra modelių, kurių apatinėje dalyje galima reguliuoti metalo detektoriaus aukštį ir suteikiama teleskopinė jungtis prie strypo, kuris vadinamas viduriniu.
Vidurinė strėlė yra mazgas, esantis tarp apatinės ir viršutinės strėlės. Prie jo pritvirtinami įrenginiai, leidžiantys reguliuoti įrenginio matmenis. rinkoje galite rasti modelių, kurie susideda iš dviejų strypų.
Viršutinė juosta dažniausiai yra išlenkta. Ji primena raidę S. Ši forma laikoma optimalia pritvirtinant ją ant rankos. Ant jo sumontuotas porankis, valdymo blokas ir rankena. Porankis ir rankena pagaminti iš polimerinių medžiagų.
Metalo detektoriaus valdymo blokas reikalingas iš ritės gaunamiems duomenims apdoroti. Po to, kai signalas konvertuojamas, jis siunčiamas į ausines ar kitus rodymo įrenginius. Be to, valdymo blokas skirtas reguliuoti įrenginio veikimo režimą. Laidas iš ritės prijungiamas naudojant greito atjungimo įtaisą.

Visi metalo detektoriuje esantys prietaisai yra atsparūs vandeniui.

Būtent toks santykinis dizaino paprastumas leidžia savo rankomis pasigaminti metalo detektorius.

Metalo detektorių veislės

Rinkoje yra daug įvairių metalo detektorių, kurie naudojami daugelyje sričių. Toliau pateikiamas sąrašas, kuriame pateikiami kai kurie šių įrenginių variantai:

Dauguma šiuolaikinių metalo detektorių gali rasti metalinius daiktus 2,5 m gylyje, specialūs giluminiai gaminiai gali aptikti gaminį 6 metrų gylyje.

Darbo dažnumas

Antrasis parametras yra veikimo dažnis. Reikalas tas, kad žemi dažniai leidžia metalo detektoriui matyti gana dideliame gylyje, tačiau jie neįžiūri smulkių detalių. Aukšti dažniai leidžia matyti mažus objektus, bet neleidžia žiūrėti į žemę dideliame gylyje.

Paprasčiausi (biudžetiniai) modeliai veikia vienu dažniu, vidutiniam kainų lygiui priklausantys modeliai savo darbe naudoja 2 ir daugiau dažnių. Yra modelių, kurie ieškodami naudoja 28 dažnius.

Šiuolaikiniai metalo detektoriai turi tokią funkciją kaip metalo atskyrimas. Tai leidžia atskirti gylyje esančios medžiagos tipą. Tokiu atveju, paieškos sistemos ausinėse aptikus juodąjį metalą, pasigirs vienas garsas, o radus spalvotą metalą – kitas.

Tokie įrenginiai vadinami subalansuotais impulsais. Savo darbe jie naudoja dažnius nuo 8 iki 15 kHz. Kaip šaltinis naudojamos 9–12 V baterijos.

Šios klasės prietaisai gali aptikti auksinį objektą kelių dešimčių centimetrų gylyje, o iš juodųjų metalų pagamintus daiktus – maždaug 1 metro ar daugiau gylyje.

Bet, žinoma, šie parametrai priklauso nuo įrenginio modelio.

Kaip savo rankomis surinkti naminį metalo detektorių

Rinkoje yra daugybė prietaisų modelių, skirtų metalo paieškai žemėje, sienose ir kt. Nepaisant išorinio sudėtingumo, metalo detektorių savo rankomis pasidaryti nėra taip sunku ir tai gali padaryti beveik kiekvienas. Kaip minėta aukščiau, bet kurį metalo detektorių sudaro šie pagrindiniai komponentai - ritė, dekoderis ir maitinimo signalizacijos įtaisas.

Norėdami surinkti tokį metalo detektorių savo rankomis, jums reikia šių elementų rinkinio:

valdiklis;
rezonatorius;
įvairių tipų kondensatoriai, įskaitant plėvelę;
rezistoriai;
garso skleidėjas;
Įtampos reguliatorius.

Paprasčiausias „pasidaryk pats“ metalo detektorius

Metalo detektoriaus grandinė nėra sudėtinga, tačiau ją galite rasti tiek pasaulio tinklo platybėse, tiek specializuotoje literatūroje. Aukščiau yra sąrašas radijo elementų, kurie yra naudingi renkant metalo detektorių savo rankomis namuose. Paprastą metalo detektorių galima surinkti rankomis, naudojant lituoklį ar kitu turimu būdu. Svarbiausia šiuo atveju, kad detalės nesiliestų prie prietaiso korpuso. Surinkto metalo detektoriaus veikimui užtikrinti naudojami 9 - 12 voltų maitinimo šaltiniai.

Ritės apvyniojimui naudojama viela, kurios skerspjūvio skersmuo yra 0,3 mm, žinoma, tai priklausys nuo pasirinktos schemos. Beje, žaizdos spiralė turi būti apsaugota nuo pašalinės spinduliuotės poveikio. Norėdami tai padaryti, jie uždengia jį savo rankomis naudodami įprastą maisto foliją.

Valdiklio programinei įrangai naudojamos specialios programos, kurias taip pat galima rasti internete.

Metalo detektorius be mikroschemų

Jei naujokas „lobių ieškotojas“ neturi noro įsitraukti į mikroschemas, yra grandinių ir be jų.

Yra paprastesnių grandinių, pagrįstų tradicinių tranzistorių naudojimu. Toks prietaisas gali rasti metalą kelių dešimčių centimetrų gylyje.

Giluminio metalo detektoriai naudojami metalams rasti dideliame gylyje. Tačiau verta paminėti, kad jie nėra pigūs, todėl visiškai įmanoma juos surinkti savo rankomis. Tačiau prieš pradėdami kurti, turite suprasti, kaip veikia tipinė schema.

Giluminio metalo detektoriaus grandinė nėra pati paprasčiausia ir yra keletas jos vykdymo variantų. Prieš surinkdami, turite paruošti šį dalių ir elementų rinkinį:

įvairių tipų kondensatoriai - plėveliniai, keraminiai ir kt.;
skirtingų dydžių rezistoriai;
puslaidininkiai – tranzistoriai ir diodai.

Vardiniai parametrai, kiekis priklauso nuo pasirinktos įrenginio schemos. Norėdami surinkti aukščiau nurodytus elementus, jums reikės lituoklio, įrankių komplekto (atsuktuvo, replių, vielos pjaustytuvų ir kt.), medžiagos lentos gamybai.

Giluminio metalo detektoriaus surinkimo procesas atrodo taip. Pirmiausia surenkamas valdymo blokas, kurio pagrindas yra spausdintinė plokštė. Jis pagamintas iš PCB. Tada surinkimo schema perkeliama tiesiai į gatavos lentos paviršių. Perkėlus piešinį, lenta turi būti išgraviruota. Tam naudojamas tirpalas, kuriame yra vandenilio peroksidas, druska, elektrolitas.

Išgraviravus plokštę, joje turi būti padarytos skylės grandinės komponentams sumontuoti. Po to, kai lenta buvo alavuota. Artėja svarbiausias etapas. Dalių montavimas ir litavimas prie paruoštos plokštės „pasidaryk pats“.

Norėdami apvynioti ritę savo rankomis, naudokite PEV prekės ženklo vielą, kurios skersmuo yra 0,5 mm. Apsisukimų skaičius ir ritės skersmuo priklauso nuo pasirinktos giluminio metalo detektoriaus schemos.

Šiek tiek apie išmaniuosius telefonus

Yra nuomonė, kad visiškai įmanoma pagaminti metalo detektorių iš išmaniojo telefono. Tai netiesa! Taip, yra programų, kurios įdiegtos naudojant „Android“ OS.

Bet iš tikrųjų, įdiegęs tokią programą, jis tikrai galės rasti metalinius daiktus, bet tik iš anksto įmagnetintus. Jis negalės ieškoti ir juo labiau diskriminuoti metalų.

Metalo detektorius perdavimo-priėmimo principu - Teorija

Sąvokos „perduoti-gauti“ ir „aidas“ įvairiuose paieškos įrenginiuose dažniausiai siejamos su tokiais metodais kaip impulsinis aidas ir radaras, dėl kurių kyla painiavos, kai kalbama apie metalo detektorius.

Skirtingai nuo įvairių tipų lokatorių, tokio tipo metalo detektoriuose tiek siunčiamas (skleidžiamas), tiek gaunamas (atspindimas) signalas yra tęstinis, egzistuoja vienu metu ir sutampa dažniu.

Veikimo principas

„Perdavimo-priėmimo“ tipo metalo detektorių veikimo principas – registruoti metalinio objekto (taikinio) atspindėtą (arba, kaip sakoma, pakartotinai skleidžiamą) signalą, žr., p. 225-228. Atsispindėjęs signalas atsiranda dėl metalo detektoriaus perdavimo (skleidžiančios) ritės kintamo magnetinio lauko veikimo. Taigi tokio tipo įtaisas reiškia, kad yra bent dvi ritės, iš kurių viena siunčia, o kita priima.

Pagrindinė esminė problema, sprendžiama tokio tipo metalo detektoriuose, yra toks abipusio ričių išdėstymo pasirinkimas, kai skleidžiančios ritės magnetinis laukas, nesant pašalinių metalinių objektų, priimančiojoje indukuoja nulinį signalą. ritė (arba ritinių priėmimo sistemoje). Taigi būtina užkirsti kelią tiesioginiam skleidžiančios ritės poveikiui priimančiajai. Jei šalia ritinių pasirodys metalinis taikinys, atsiras signalas kintamo emf pavidalu. paėmimo ritėje.

Jutiklių grandinės

Iš pradžių gali atrodyti, kad gamtoje yra tik du santykinės ritių padėties variantai, kuriuose nėra tiesioginio signalo perdavimo iš vienos ritės į kitą (žr. 1 a ir 16 pav.) - ritės su statmenomis ir kryžminėmis. kirvius.

Ryžiai. 1. Metalo detektoriaus jutiklių ritių tarpusavio išdėstymo pagal „perdavimo-priėmimo“ principą variantai.

Išsamesnis problemos tyrimas rodo, kad tokių skirtingų metalo detektorių jutiklių sistemų gali būti tiek daug, tačiau jose bus sudėtingesnės sistemos su daugiau nei dviem ritėmis, atitinkamai sujungtomis elektra. Pavyzdžiui, 1c pav. pavaizduota vienos skleidžiančios (centre) ir dviejų priėmimo ritių sistema, įjungiama priešingai skleidžiančios ritės sukeltu signalu. Taigi signalas priėmimo ritių sistemos išėjime idealiai lygus nuliui, nes ritėse indukuotas emf yra yra abipusiai kompensuojami.

Ypač įdomios yra jutiklių sistemos su koplanarinėmis ritėmis (t. y. esančiomis toje pačioje plokštumoje). Taip yra dėl to, kad žemėje esančių objektų paieškai dažniausiai naudojami metalo detektoriai, o nukelti jutiklį iki minimalaus atstumo iki žemės paviršiaus galima tik tada, kai jo ritės yra vienaplanės. Be to, tokie jutikliai dažniausiai yra kompaktiški ir puikiai telpa į „blynų“ ar „skraidančios lėkštės“ apsauginius korpusus.

Pagrindiniai koplanarinių ritių tarpusavio išdėstymo variantai parodyti 2a ir 26 pav. Diagramoje 2a pav., Ričių tarpusavio išdėstymas parenkamas taip, kad bendras magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per paviršių apribotas pagal priėmimo ritę yra lygus nuliui. 26 pav. diagramoje viena iš ritinių (priėmimo) yra susukta „aštuonios figūros“ pavidalu taip, kad bendra emf, indukuota priėmimo ritės vijų pusėse, esančiose viename ritės sparne. aštuntas skaičius, kompensuoja panašų bendrą emf., sukeltą kitame "aštuonetuko" sparne.

Ryžiai. 2. Metalo detektoriaus ritių tarpusavio išdėstymo pagal "perdavimo-priėmimo" principą koplaniniai variantai.

Galimi ir kiti įvairūs jutiklių su koplanarinėmis ritėmis konstrukcijos, pvz., 2c pav. Priėmimo ritė yra skleidžiančiosios viduje. Priimančiojoje ritėje sukelta elektrovaros jėga kompensuojama specialiu transformatoriniu įtaisu, kuris parenka dalį signalo iš skleidžiančios ritės.

Praktiniai svarstymai

Jautrumas metalo detektorius pirmiausia priklauso nuo jo jutiklio. Nagrinėjamoms jutiklio parinktims jautrumas nustatomas pagal (1.20) ir (1.33) formules. Kai jutiklio orientacija į objektą kiekvienu atveju yra optimali pagal posūkio kampą y, tai lemia tas pats koeficientas K 4 ir normalizuotų koordinačių F (X, Y) ir G (X, Y) funkcijos. ). Palyginimui, kvadratuose XO [-4,4], YO [-4,4] šių funkcijų moduliai pavaizduoti kaip aksonometrinis sekcijų rinkinys logaritmine skale 12 ir 13 pav. .

Pirmas dalykas, kuris patraukia jūsų dėmesį, yra ryškūs maksimumai šalia jutiklio ritių vietos (0, + 1) ir (0, -1). Funkcijų F (X, Y) ir G (X, Y) maksimumai praktiškai neįdomūs ir yra nukirpti ties 0 (dB) lygiu, kad būtų patogiau lyginti funkcijas. Taip pat iš paveikslų ir iš funkcijų F (X, Y) ir G (X, Y) analizės matyti, kad nurodytame kvadrate funkcijos F modulis beveik visur šiek tiek viršija funkcijos G modulį, su išskyrus labiausiai nutolusius taškus kvadrato kampuose ir siaurą sritį šalia X = 0, kur funkcija F turi "daubą".

Šių funkcijų, toli nuo pradžios, asimptotinį elgesį galima iliustruoti esant Y = 0. Pasirodo, kad funkcijos F modulis mažėja atstumui proporcingai x ^ (- 7), o funkcijos G modulis - proporcingai x ^ (- 6). Deja, G funkcijos pranašumas jautrumo srityje pasirodo tik dideliais atstumais, viršijančiais praktinį metalo detektoriaus diapazoną. Tos pačios modulių F ir G reikšmės gaunamos X >> 4.25.

Ryžiai. 12. Funkcijos F (X, Y) grafikas.

13 pav. Funkcijos G grafikas (X, Y).

Funkcijos F „daubė“ turi didelę praktinę reikšmę. Pirma, tai rodo, kad ritinių su statmenomis ašimis sistemos jutiklis turi minimalų (teoriškai nulinį) jautrumą metaliniams objektams, esantiems ant jo išilginės ašies. Natūralu, kad šie elementai taip pat apima daugybę paties jutiklio elementų. Vadinasi, nenaudingas signalas, atsispindintis iš jų, bus daug mažesnis nei kryžminės ašies ritės sistemos jutiklio. Pastarasis yra labai svarbus, atsižvelgiant į tai, kad atspindėtas signalas iš paties jutiklio metalinių elementų gali viršyti naudingą signalą keliomis eilėmis (dėl šių elementų artumo jutiklio ritėms). Nėra taip, kad nenaudingą signalą iš metalinių jutiklio komponentų būtų sunku kompensuoti. Pagrindinis sunkumas slypi menkiausiuose šių signalų pakitimuose, kuriuos dažniausiai sukelia šiluminės ir ypač mechaninės šių elementų deformacijos. Šie menkiausi pokyčiai jau gali būti panašūs į naudingą signalą, dėl kurio prietaisas parodys neteisingus duomenis arba sukels klaidingus įspėjimus. Antra, jei mažas objektas jau buvo aptiktas metalo detektoriumi iš ritinių su statmenomis ašimis, tada tikslios jo padėties kryptį galima lengvai „sekti“ pagal metalo detektoriaus signalo nulinę reikšmę su tiksli jo išilginės ašies orientacija į objektą (bet kuriai orientacijai išilgai ritinio) ... Atsižvelgiant į tai, kad jutiklio "užfiksavimo" plotas paieškos metu gali būti keli kvadratiniai metrai, paskutinė sistemos kokybė

statmenos ašies ritės temos yra gana naudingos praktikoje (mažiau nenaudingas kasimas).

Kitas funkcijų F (X, Y) ir G (X, Y) grafikų bruožas yra nulinio jautrumo žiedinis „krateris“, einantis per ritinių centrus (vienetinio spindulio apskritimas, kurio centras yra taške). (0,0)). Praktiškai ši funkcija leidžia nustatyti atstumą iki mažų objektų. Jei nustatoma, kad tam tikru baigtiniu atstumu atspindėtas signalas išnyksta (esant optimaliam ritinio orientavimui), tada atstumas iki objekto yra pusė įrenginio pagrindo, tai yra L / 2 vertė.

Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad metalo detektorių jutiklių, kurių ritės yra skirtinga, posūkio kampo y kryptys taip pat skiriasi. 14b paveiksle parodyta įrenginio krypties schema su statmenomis ašimis prie ritinių, o 14a pav. - su kryžminėmis. Akivaizdu, kad antroji diagrama yra labiau tinkama, nes joje yra mažiau negyvų zonų ir mažiau skilčių.

Norint įvertinti priėmimo ritėje indukuojamos įtampos priklausomybę nuo metalo detektoriaus ir objekto parametrų, reikia išanalizuoti koeficiento K 4 išraišką (1.19). Priėmimo ritėje indukuojama įtampa yra proporcinga. iki (L / 2) ^ 6. F ir G funkcijų argumentai taip pat normalizuojami iki reikšmės L / 2, kurios mažėjimas įvyksta su 6 - 7 atstumo laipsniais. Todėl, kaip pirmasis aproksimacija, kai visi kiti dalykai yra vienodi, metalo detektoriaus jautrumas nepriklauso nuo jo pagrindo.

Ričių sistemų sukimosi jutiklių krypčių modeliai:
- su sukryžiuotomis ašimis (a)
- su statmenomis ašimis (b).

Kadangi jis buvo maksimalus, reikia tinkamai parinkti skleidžiančios ritės signalo dažnį, kad nuo objektų atsispindinčio signalo fazė būtų apie 45 °. Tai yra vidurys galimų pokyčių diapazono pirmojo termino fazėje išraiškoje (1,23), o ten fazės dažnio charakteristikos nuolydis yra didžiausias. Manoma, kad antrasis terminas išraiškoje (1.23) lygus nuliui, nes ieškant visų pirma mus domina selektyvumas spalvotųjų metalų – neferomagnetų – atžvilgiu. Natūralu, kad optimalus signalo dažnio pasirinkimas reiškia, kad reikia žinoti tipinį numatomų objektų dydį. Beveik visi užsienio pramoniniai metalo detektoriai naudoja monetos dydį. Optimalus dažnis yra:

Įprastas monetos skersmuo yra 25 (mm), jos tūris yra apie 10 ^ (- 6) (m ^ 3), o tai pagal (1.25) formulę atitinka ekvivalentinį spindulį apie 0,6 (cm). Iš čia gauname optimalią dažnio reikšmę apie 1 (kHz), kai monetos medžiagos laidumas yra 20 (n0m H m). Pramoniniuose įrenginiuose dažnis dažniausiai yra eilės tvarka didesnis (dėl technologinių priežasčių).

išvadas

1. Autoriaus nuomone, ieškant lobių ir relikvijų labiau tinka ritinių su statmenomis ašimis sistema nei ritinių su sukryžiuotomis ašimis sistema. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, pirmoji sistema turi šiek tiek didesnį jautrumą. Be to, jos pagalba daug lengviau nustatyti („take direction find“) tikslią kryptį, kuria reikia ieškoti aptikto objekto.

2. Nagrinėjamos ričių sistemos turi svarbią savybę, kuri leidžia įvertinti atstumą iki mažų objektų, nulinę atspindėtą signalą atstumu iki objekto, lygiu pusei pagrindo.

3. Visiems kitiems dalykams esant vienodam (ritės apsisukimų dydžiui ir skaičiui, priėmimo kelio jautrumui, srovės vertei ir dažniui skleidžiančioje ritėje), metalo detektoriaus jautrumas pagal principą "siųsti-priimti" praktiškai nepriklauso. ant jo pagrindo, tai yra, ant atstumo tarp ritinių.

3.1 PERDAVIMAS PRIIMANTIS METALO DETEKTORIAUS

Sąvokos „perduoti-gauti“ ir „aidas“ įvairiuose paieškos įrenginiuose dažniausiai siejamos su tokiais metodais kaip impulsinis aidas ir radaras, kurie kelia painiavą, kai kalbama apie metalo detektorius. Skirtingai nuo įvairių tipų lokatorių, tokio tipo metalo detektoriuose tiek siunčiamas (skleidžiamas), tiek gaunamas (atspindimas) signalas yra tęstinis, egzistuoja vienu metu ir sutampa dažniu.

3.1.1. Veikimo principas

Pagrindinė esminė problema, sprendžiama tokio tipo metalo detektoriuose, yra toks tarpusavio ričių išdėstymo pasirinkimas, kuriame skleidžiančios ritės magnetinis laukas, nesant pašalinių metalinių objektų, indukuoja nulinį signalą. paimama ritė (arba paėmimo ritės sistemoje). Taigi būtina užkirsti kelią tiesioginei skleidžiančios ritės įtakai priimančiajai. Jei šalia ritinių pasirodys metalinis taikinys, atsiras signalas kintamo emf pavidalu. paėmimo ritėje.

3.1.2. Jutiklių grandinės

Ryžiai. 1. Metalo detektoriaus jutiklių ritių tarpusavio išdėstymo pagal „perdavimo-priėmimo“ principą variantai.

Atidesnis problemos tyrimas rodo, kad tokių skirtingų metalo detektorių jutiklių sistemų gali būti tiek daug, tačiau jose bus sudėtingesnės sistemos su daugiau nei dviem ritėmis, atitinkamai sujungtomis elektra. Pavyzdžiui, 1c pav. pavaizduota vienos skleidžiančios (centre) ir dviejų priėmimo ritių sistema, įjungiama priešingai skleidžiančios ritės sukeltu signalu. Taigi signalas priėmimo ritių sistemos išėjime idealiai lygus nuliui, nes ritėse indukuotas emf yra yra abipusiai kompensuojami.

Pagrindiniai koplanarinių ritių tarpusavio išdėstymo variantai parodyti 2a ir 26 pav. Diagramoje 2a pav., Ričių tarpusavio išdėstymas parenkamas taip, kad bendras magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per paviršių apribotas pagal priėmimo ritę yra lygus nuliui. 26 pav. pavaizduotoje grandinėje viena iš ritinių (priėmimo) yra susukta „aštuonios figūros“ pavidalu, kad bendras emf būtų indukuotas priimančiosios ritės posūkių pusėse, esančiose viename aštuntos figūros sparne. kompensuoja panašų bendrą emf., sukeltą kitame "aštuonetuko" sparne.

Ryžiai. 2. Metalo detektoriaus ritinių tarpusavio išdėstymo pagal "perdavimo-priėmimo" principą koplaniniai variantai.

3.1.3.1. Ritės sistema su statmenomis ašimis

Išsamiau panagrinėkime metalo detektoriaus jutiklio sąveiką su metaliniu taikiniu, naudodami ritinių sistemos pavyzdį su statmenos ašys, 1 pav. a. Paprastumo dėlei apsvarstykite sistemą su ritėmis, kurių išilginių matmenų galima nepaisyti. Mes ir toliau skaičiuosimePažymėtina, kad skleidžiančios ir priimančios ritės yra apskriti be galo ploni rėmeliai (žr. 3 pav.). Tokiam rėmui magnetinio momento vektorius su srovės srautu I turi tokią formą:

3 pav. Emituojančios ritės modelis.

Magnetinio lauko, kurį sukuria tau rėmas dideliu atstumu r nuo jo centro (žr. 4 pav.), indukcija yra:

Ryžiai. 4. Spinduliuojančios ritės magnetinio lauko indukcijos vektoriaus komponentai.

darant prielaidą, kad r >> Ц S, o indeksai "n" ir "t" žymi atitinkamai normaliąją ir tangentinę magnetinės indukcijos vektoriaus komponentus.

Panagrinėkime skleidžiančiojo rėmo, priimančiojo rėmo ir objekto sąveiką ričių su statmenomis ašimis atveju (žr. 5 pav.).

Ryžiai. 5. Metalo detektoriaus jutiklio ir objekto (taikinio) ritių tarpusavio išdėstymas.

Kampas tarp ričių sistemos simetrijos ašies ir spinduliuojančios ritės lauko B indukcijos vektoriaus lygus 2p, kadangi jėgos linijos dėl ryšių (1.2) yra apskritimai, o atsižvelgiant į prielaidą mažų matmenų ritės:

kur L yra vadinamasis metalo detektoriaus jutiklio pagrindas (žr. 5 pav.).

3.1.3.2. Signalo atspindys dėl objekto laidumo

Laidus metalinis objektas, kurio matmenys kol kas taip pat bus laikomi mažais, bent jau ne didesniais kaip r ir r“ (žr. 5 pav.), magnetinio lauko pakartotinės emisijos požiūriu, gali būti pavaizduotas kaip lygiavertis kadras su srove I * , kurio magnetinio momento vektorius Pm * yra praktiškai lygiagretus spinduliuojančios ritės B indukcijos vektoriui.

Рm * reikšmė priklauso nuo laidžiojo objekto dydžio, jo laidumo, nuo lauko indukcijos objekto vietos taške, nuo skleidžiamo lauko dažnio. Pakartotinės emisijos lauko indukcija turi nulinį komponentą B0 priėmimo ritės centre normaliojo vektoriaus ns kryptimi. , dėl to šioje ritėje atsiranda emf, proporcingas nurodytam komponentui:

Ryžiai. 6. Į ekvivalentinio rutulio magnetinio momento skaičiavimą.

Norint apskaičiuoti ekvivalentinio rėmo magnetinį momentą Рm * , reikia imti integralą per visą laidžiojo objekto tūrį taip, kad būtų susumuota visų elementariųjų žiedo srovių, kurias sukelia spinduliavimo ritės laukas, indėlis į bendrą Pm * reikšmę. Paprastumo dėlei manysime, kad magnetinis laukas yra vienodas visame laidžiojo objekto tūryje, tai yra, jis pašalinamas dideliu atstumu nuo skleidžiančios ritės. Kad nekiltų problemų dėl objekto orientacijos, kol kas manysime, kad jis turi vienalyčio rutulio formą (žr. B pav.). Darant prielaidą, kad laidus objektas pašalinamas dideliu atstumu ir nuo priimančiosios ritės, galime parašyti:

Nepaisydami savęs indukcijos reiškinio, kurio poveikis bus nagrinėjamas toliau, gauname:

Kad būtų atsižvelgta į savaiminės indukcijos reiškinį, dėl paprastumo darykime prielaidą, kad pakartotinai skleidžiamas laukas tikslinio objekto viduje yra vienodas ir, remiantis magnetinio momento dydžiu (1.7), yra:

Išraiškoje (1.7) pakeisdami B-B "int vietoj B, vis tiek gauname proporcingą priklausomybę pm* nuo B , bet su šiek tiek kitokiu koeficientu K1:

Indukcinis komponentas priėmimo ritės centre:

Dekarto koordinačių sistemoje, kurios pradžia yra ritės sistemos pagrindo viduryje (žr. 7 pav.), paskutinė išraiška yra tokia:

Pristatykime normalizuotas koordinates:

Nustatykime iki priėmimo ritėje sukelto emf ženklo:

kur So yra priimančiosios ritės skerspjūvio plotas, N yra jos apsisukimų skaičius.

kur S yra spinduliuojančios ritės skerspjūvio plotas, I yra visos jos srovės posūkiai.

Trimatėje erdvėje, kai XOY plokštuma nėra statmena priimančiojo rėmo plokštumai,

Ryžiai. 7. Koordinačių sistema.

8 pav. Objekto rutulio orientacija.

3.1.3.3 Signalo atspindys dėl objekto feromagnetinių savybių

Feromagnetinis objektas, kurio matmenys taip pat bus laikomi mažais, bent jau ne didesniais kaip r ir rў (žr. 5 pav.), magnetinio lauko kreivumo požiūriu, gali būti pavaizduotas kaip lygiavertis rėmelis su a. srovė I *, kurios magnetinio momento vektorius Pm * yra praktiškai lygiagretus spinduliuojančios ritės B indukcijos vektoriui.

Рm * reikšmė priklauso tada t feromagnetinio objekto matmenys, jo magnetinis laidumas, nuo lauko indukcijos objekto vietos taške. Norint apskaičiuoti ekvivalentinio rėmo magnetinį momentą Рm *, reikia paimti viso feromagnetinio objekto tūrio integralą, kad būtų galima susumuoti visų amperų srovių, atsirandančių feromagnete veikiant išoriniam poveikiui. spinduliuojančios ritės laukas.Sferiniam vienalyčiam objektui gauname:

kur B yra magnetinio lauko indukcija, m - medžiagos magnetinis pralaidumas objektas, R yra objekto - rutulio spindulys.

Visos aukščiau pateiktos laidžiojo objekto išraiškos galioja, jei jas įvesime šiuo atveju:

3.1.3.4 Laidžių ir feromagnetinių objekto savybių superpozicija

Vienu metu atsižvelgus į rutulio pavidalo objekto elektrines ir feromagnetines savybes, gaunama tokia koeficiento vertė K1:

Normalizavimo koeficientas K4, įtrauktas į priėmimo ritės įtampos išraišką, yra:

Pavyzdžiui, skaitinis įvertinimas (1.23) rodo, kad terminų moduliai išraiškoje, esant tipiniam skleidžiamo lauko dažniui 10 (kHz), tampa palyginami 1 (cm) dydžio sferinio objekto spinduliu. su sąlyga, kad objektas turi feromagnetinių savybių. Be to, pirmojo nario priklausomybė nuo Laplaso operatoriaus rodo, kad atsispindėjusio signalo fazė keisis priklausomai nuo tikslinio objekto elektrinių ir feromagnetinių savybių santykio, taip pat nuo medžiagos laidumo ir objekto matmenų. Veiksmo principas pagrįstas šiuo reiškiniu. diskriminatoriai šiuolaikiniai metalo detektoriai, tai yra elektroniniai prietaisai, leidžiantys faziniu poslinkiu iš objekto atsispindinčiam signalui įvertinti objekto savybes (su tam tikra tikimybe, net metalo rūšį).

3.1.3.5.Atsižvelgiant į daikto formą

Anksčiau gauti posakiai, kaip nurodyta, galiojo tik objekto formai – taikiniui vienodo kamuoliuko pavidalu. Akivaizdu, kad sudėtingesnės formos objektų efektas gali būti sumažintas iki kokios nors lygiavertės sferos, kurios spindulys Req.

Priėmimo ritėje indukuojama įtampa, pasireiškianti tik feromagnetinėmis savybėmis, sferiniam objektui yra proporcinga jo tūriui (žr. (1.22) išraišką). Todėl ne per išplėstiems sudėtingesnės formos objektams, pirmuoju aproksimavimu, gali būti laikomas lygiaverčiu tokiai sferai, kurios tūris sutampa su feromagneto tūriu sudėtingos formos objekte. Ad hoc:

kur V yra feromagneto tūris.

Padėtis yra sudėtingesnė dėl įtampa, indukuota priėmimo ritėje dėl pakartotinio laidžio objekto spinduliavimo. Kada dideli objektai, turintys gerą elektros laidumą išraiška (1.9) ir, atitinkamai, priėmimo ritėje indukuota įtampa taip pat yra proporcinga objekto tūriui (ty R ^ 3 ) o lygiaverčio rutulio spindulys taip pat apskaičiuojamas pagal (1.25) formulę. Kada maži daiktai, kurių elektros laidumas prastas požiūris kitoks. Šiuo atveju bendroji išraiška (1.9) išsigimsta į specialų atvejį (1.8). Pirmiausia panagrinėkime sferinės ertmės, kurios spindulys Rп, poveikį sferinio objekto viduje Req. Naudodami superpozicijos principą, sferinio objekto su ertme veikimo rezultatą pavaizduojame kaip skirtumą tarp kieto rutulio ir rutulio, kurio spindulys Rп, veikimo rezultatų. Pagal (1.8) galioja toks ryšys:

9 paveiksle pavaizduoti R / Req priklausomybės nuo R / D R grafikai silpnai elektrai laidžiai tuščiavidurei ir tuščiavidurei feromagnetinei sferai. Iš grafiko matyti, kad ne

9 pav. Tuščiavidurio rutulio sienelės storio įtaka ekvivalentiniam spinduliui.

per plonasieniai rutuliukai, pagaminti iš silpnai laidžios medžiagos Reikalauti . Jo įtaką pakartotinės emisijos procesui daugiausia lemia jo linijinis dydis, tai yra R. Todėl ne per ilgais prastai laidžiais sudėtingesnės formos objektais, įskaitant tuščiavidurius, pirmuoju apytikriu vertinimu, galima. laikyti lygiaverčiu tokiai sferai, kurios spindulys lygus pusei vidutinio būdingo objekto dydžio.

Aukščiau pateiktą išvadą praktikoje gerai patvirtina reikšmingas metalo detektoriaus atsakas iš nereikšmingos masės metalinės aliuminio folijos likučių, kuris praktiškai pasireiškia visur, kur šiuolaikinė civilizacija paliko savo pėdsaką.

3.1.3.6 Kryžminių ašių ritės sistema

Ryžiai. 10. Jutiklio sukimosi kryptis.

Vaizdas išilgai metalo detektoriaus jutiklio ašies su tokiu ritių išdėstymu parodytas 10 pav. Norint apskaičiuoti tokią schemą, patogu naudoti superpozicijos principą ir išskaidyti skleidžiančios ritės magnetinio momento vektorių ir priimančiosios ritės plotą į vertikalius ir horizontalius komponentus (projekcijos, žr. 11 pav.).

Horizontaliojo komponento lauko indukcijos projekcija priimančiojoje Won ritėje ir toliau bus nustatoma pagal ryšį (1.4). Tačiau kitokia magnetinio momento orientacija suteikia (iki ženklo) rezultatą:

kur K 2 nustatoma pagal (1.11) formulę.

Vertikalus lauko indukcijos komponentas priimančiojoje ritėje Bov yra statmenas vektoriams r ir r "ir nėra aiškiai priklausomas nuo kampų g ir b:

11 pav. Magnetinio momento ir priėmimo ritės ploto suskaidymas į komponentus.

EMF priėmimo ritėje Uo, tikslus iki ženklo, yra:

Iš čia gauname:

Dekarto koordinačių sistemoje, kurios pradžia yra ritės sistemos pagrindo viduryje (žr. 5 pav.), gauname:

Įvesdami normalizuotas koordinates (1.14), gauname:

kur K 4 apskaičiuojamas pagal (1.19) arba (1.24) formulę.

3.1.4. Praktiniai svarstymai

Jautrumas metalo detektorius pirmiausia priklauso nuo jo jutiklio. Nagrinėjamoms jutiklio parinktims jautrumas nustatomas pagal (1.20) ir (1.33) formules. Kai jutiklio orientacija į objektą kiekvienu atveju yra optimali pagal posūkio kampą y, tai lemia tas pats koeficientas K4 ir normalizuotų koordinačių F (X, Y) ir G (X, Y) funkcijos. Palyginimui, kvadratas XO [-4.4], YO [-4.4], šių funkcijų moduliai pavaizduoti kaip aksonometrinis sekcijų rinkinys logaritmine skale 12 ir 13 pav.

Šių funkcijų, toli nuo pradžios, asimptotinį elgesį galima iliustruoti esant Y = 0. Pasirodo, kad funkcijos F modulis mažėja atstumui proporcingai x ^ (- 7), o funkcijos G modulis - proporcingai x ^ (- 6). Deja, G funkcijos jautrumo pranašumas išryškėja tik dideliais atstumais, viršijančiais praktinį diapazoną.

Ryžiai. 12. Funkcijos F (X, Y) grafikas.

13 pav. Funkcijos G grafikas (X, Y).

metalo detektorius. Tos pačios modulių F ir G reikšmės gaunamos ties X »4.25.

Funkcijos F „daubė“ turi didelę praktinę reikšmę. Pirma, tai rodo, kad ritinių su statmenomis ašimis sistemos jutiklis turi minimalų (teoriškai nulinį) jautrumą metaliniams objektams, esantiems ant jo išilginės ašies. Natūralu, kad šie elementai taip pat apima daugybę paties jutiklio elementų. Vadinasi, nenaudingas signalas, atsispindintis iš jų, bus daug mažesnis nei kryžminės ašies ritės sistemos jutiklio. Pastarasis yra labai svarbus, atsižvelgiant į tai, kad atspindėtas signalas iš paties jutiklio metalinių elementų gali viršyti naudingą signalą keliomis eilėmis (dėl šių elementų artumo jutiklio ritėms). Nėra taip, kad nenaudingą signalą iš metalinių jutiklio komponentų būtų sunku kompensuoti. Pagrindinis sunkumas slypi menkiausiuose šių signalų pakitimuose, kuriuos dažniausiai sukelia šiluminės ir ypač mechaninės šių elementų deformacijos. Šie smulkiausi pakitimai jau gali būti lyginami su naudingu signalu, o tai lems neteisingus prietaiso rodmenis arba klaidingus aliarmus Antra, jei jau buvo aptiktas mažas objektas ritinių su statmenomis ašimis sistemos metalo detektoriumi , tada tikslios jo vietos kryptį galima nesunkiai atsekti pagal nulinę metalo detektoriaus signalo reikšmę, tiksliai nurodant jo išilginę ašį į objektą (bet kuriai orientacijai išilgai ritinio). Atsižvelgiant į tai, kad jutiklio "užfiksavimo" plotas paieškos metu gali būti keli kvadratiniai metrai, paskutinė sistemos kokybėstatmenos ašies ritės temos yra gana naudingos praktikoje (mažiau nenaudingas kasimas).

Taip pat reikėtų pažymėti, kad metalo detektorių su skirtinga santykine ritių padėtimi krypčių diagramos y kampo atžvilgiu taip pat skiriasi. 14b paveiksle parodyta įrenginio krypties schema su statmenomis ašimis prie ritinių, o 14a pav. - su kryžminėmis. Akivaizdu, kad antroji diagrama yra labiau tinkama, nes joje yra mažiau negyvų zonų ir mažiau skilčių.

Norint įvertinti priėmimo ritėje indukuojamos įtampos priklausomybę nuo metalo detektoriaus ir objekto parametrų, reikia išanalizuoti koeficiento K4 išraišką (1.19). Priėmimo ritėje indukuojama įtampa yra proporcinga (L / 2) ^ 6. F ir G funkcijų argumentai taip pat normalizuojami iki reikšmės L / 2, kurios mažėjimas įvyksta su 6 - 7 atstumo laipsniais. Todėl, kaip pirmasis aproksimacija, kai visi kiti dalykai yra vienodi, metalo detektoriaus jautrumas nepriklauso nuo jo pagrindo.

14 pav. Ričių sistemų sukimosi jutiklių krypčių modeliai:

Su sukryžiuotomis ašimis (a)

Su statmenomis ašimis (b).

Norint išanalizuoti selektyvumas metalo detektorius, ty jo gebėjimas atskirti objektus, pagamintus iš skirtingų metalų ar lydinių, turite remtis išraiška (1.23). Detektorius gali atskirti objektus pagal atspindėto signalo fazę. Kad įrenginio tipo aš skiriamoji gebaskleidžiančios ritės signalo dažnis turi būti parinktas tinkamai, kad nuo objektų atsispindinčio signalo fazė būtų apie 45 °. Tai yra vidurys galimų pokyčių diapazono pirmojo termino fazėje išraiškoje (1,23), o ten fazės dažnio charakteristikos statumas yra didžiausias. Manoma, kad antrasis terminas išraiškoje (1.23) lygus nuliui, nes ieškant visų pirma mus domina selektyvumas spalvotųjų metalų – neferomagnetų – atžvilgiu. Natūralu, kad optimalus signalo dažnio pasirinkimas reiškia, kad reikia žinoti tipinį numatomų objektų dydį. Beveik visi užsienio pramoniniai metalo detektoriai naudoja monetos dydį. Optimalus dažnis yra:

Įprastas monetos skersmuo yra 25 (mm), jos tūris yra apie 10 ^ (- 6) (m ^ 3), o tai pagal (1.25) formulę atitinka ekvivalentinį spindulį apie 0,6 (cm). Iš čia gauname optimalią maždaug 1 (kHz) dažnio reikšmę, kai monetos medžiagos laidumas yra 20 (n0mCh m). Pramoniniuose įrenginiuose dažnis dažniausiai yra eilės tvarka didesnis (dėl technologinių priežasčių).

3.1.5. išvadas

1. Autoriaus nuomone, ieškant lobių ir relikvijų labiau tinka ritinių su statmenomis ašimis sistema nei ritinių su sukryžiuotomis ašimis sistema. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, pirmoji sistema turi šiek tiek didesnį jautrumą. Be to, jos pagalba daug lengviau nustatyti ("take direction find") tikslią kryptį, kuria reikia ieškoti aptikto objekto.

2. Nagrinėjamos ričių sistemos turi svarbią savybę, kuri leidžia įvertinti atstumą iki mažų objektų, nulinę atspindėtą signalą atstumu iki objekto, lygiu pusei pagrindo.

3. Visiems kitiems dalykams esant vienodiems (ritės apsisukimų dydžiui ir skaičiui, priėmimo kelio jautrumui, srovės vertei ir jos dažniui skleidžiančioje ritėje), metalo detektoriaus jautrumas pagal principą "siųsti-priimti" praktiškai nesikeičia. priklauso nuo jo pagrindo, tai yra nuo atstumo tarp ritinių.

3.2 METALO DETEKTORIUS

Terminas „mušamas metalo detektorius“ yra radijo inžinerijoje vartojamos terminijos aidas nuo pirmųjų superheterodino imtuvų laikų. Beats yra reiškinys, kuris labiausiai pasireiškia, kai pridedami du periodiniai signalai, kurių dažnis yra panašus ir maždaug vienodos amplitudės, ir susideda iš viso signalo amplitudės pulsavimo. Pulsacijos dažnis yra lygus skirtumui tarp dviejų pridėtų signalų dažnių. Praleidus tokį pulsuojantį signalą per lygintuvą (detektorių), galima išskirti dažnių skirtumo signalą. Ši schema ilgą laiką buvo tradicinė, tačiau šiuo metu dėl sinchroninių detektorių plėtros ji dažniausiai nenaudojama nei radijo inžinerijoje, nei metalo detektoriuose, nors terminas „mušimas“ išliko iki šių dienų.

3.2.1. Veikimo principas

Metalo detektoriaus veikimo principas yra labai paprastas ir susideda iš dviejų generatorių dažnių skirtumo registravimo - vienas iš jų yra stabilus, o kitame yra jutiklis - induktyvumo ritė dažnio nustatymo grandinėje. Įrenginys sureguliuotas taip, kad jei šalia jutiklio nėra metalo, dviejų generatorių dažniai sutaptų arba būtų labai artimi. Metalo buvimas šalia jutiklio lemia jo parametrų pasikeitimą ir atitinkamai atitinkamo generatoriaus dažnio pasikeitimą. Šis pokytis dažniausiai būna labai mažas, tačiau dviejų generatorių dažnių skirtumo pokytis jau yra reikšmingas ir gali būti nesunkiai aptinkamas.

Dažnių skirtumą galima fiksuoti įvairiais būdais – nuo paprasčiausių, kai skirtingo dažnio signalas klausomas per ausines arba per garsiakalbį, iki skaitmeninių dažnio matavimo metodų.

3.2.2. Teoriniai samprotavimai

Atidžiau pažvelkime į metalo detektoriaus plakimo detektorių, susidedantį iš vienos ritės (žr. 15 pav.).

Ryžiai. 15. Vieno ritės metalo detektoriaus sąveika su objektu.

Magnetinė indukcija ritės centre yra:

kur pm - magnetinis momentas, sukurtas ritės srovės I, R0 - ritės spindulys, S - ritės plotas.

Dėl sąveikos su laidžiu ir (arba) feromagnetiniu objektu atsiranda papildomas indukcijos komponentas. Kadangi jo atsiradimo mechanizmas yra visiškai toks pat, kaip ir anksčiau svarstytame metalo detektoriaus atveju pagal "perdavimo - priėmimo" principą, galite naudoti ankstesnio skyriaus rezultatus ir parašyti papildomą indukcijos komponentą:

kur K 1 - koeficientas, apskaičiuotas pagal formulę (1,8), (1,9) arba (1,23).

Kadangi koeficientas K1 yra sudėtinga funkcija, santykinis indukcijos pokytis gali būti pažymėtas kaip Laplaso operatoriaus funkcija:

Taigi metalo detektoriaus jutiklio ritės varža (neatsižvelgiant į laido ominę varžą ir posūkio į posūkį talpą) gali būti pavaizduota taip:

čia L yra ritės induktyvumas be objekto įtakos.

Ritės varža keičiasi veikiant objektui. Metalo detektoriuose ant ritmo šis pokytis vertinamas pagal svyruojančios LC grandinės, kurią sudaro jutiklio ritė ir kondensatorius, rezonansinio dažnio pokytį.

3.2.3. Praktiniai svarstymai

Jautrumas metalo detektoriaus smūgių dažnis nustatomas pagal (1.36) - (1.38) išraiškas ir, be to, priklauso nuo jutiklio varžos pokyčio pavertimo dažniu parametrų. Kaip jau buvo minėta, konvertavimas paprastai susideda iš stabilaus generatoriaus ir generatoriaus su jutiklio ritės skirtumo dažnio nustatymo grandinėje. Todėl kuo aukštesni šių generatorių dažniai, tuo didesnis dažnių skirtumas reaguojant į metalinio taikinio atsiradimą šalia jutiklio. Sunku registruoti mažus dažnio nuokrypius. Taigi, išgirdę ausį, galite drąsiai užregistruoti tono signalo dažnio poslinkį, ne mažesnį kaip 10 (Hz). Vizualiai, mirksėdami šviesos diodu, galite užregistruoti bent 1 (Hz) dažnio poslinkį. Kitais būdaisgalima pasiekti registraciją ir mažesnį dažnių skirtumą, tačiau ši registracija užtruks daug laiko, o tai nepriimtina metalo detektoriams, kurie visada veikia realiu laiku.

Atrankumas metalams tokiais dažniais, kurie yra labai toli nuo optimalaus (1,34), yra labai silpnas. Be to, pagal generatoriaus dažnio poslinkį nustatykite fazę Atsispindėti signalas beveik neįmanomas. Štai kodėl selektyvumas metalo detektorius neturi ritmų.

Teigiama praktikos pusė yra jutiklio konstrukcijos ir plakančio metalo detektoriaus elektroninės dalies paprastumas. Toks įrenginys gali būti labai kompaktiškas. Jį patogu naudoti, kai ką nors jau aptiko jautresnis įrenginys. Jei aptiktas objektas yra mažas ir yra pakankamai giliai žemėje, tada jis gali „pasiklysti“, judėti kasinėjimų metu. Kad kasinėjimų aikštelės daug kartų „neperžiūrėtumėte“ tūriniu jautriu metalo detektoriumi, paskutiniame etape patartina jų eigą kontroliuoti kompaktišku trumpojo nuotolio prietaisu, kuris gali tiksliau sužinoti objekto vietą. .

3.2.4. išvadas

1 . Beat detektoriai yra mažiau jautrūs nei perdavimo ir priėmimo metalo detektoriai.

2. Nėra selektyvumo metalų rūšims.

3.3. VIENOS RITĖS INDUKCINIS METALO DETEKTORIAUS

3.3.1. Veikimo principas

Šio tipo metalo detektorių pavadinime esantis žodis „indukcija“ visiškai atskleidžia jų veikimo principą, jei prisimintume žodžio „inductio“ (lot.) reikšmę – gairės. Šio tipo įtaisas turi vieną bet kokios patogios formos ritę, sužadintą kintamu signalu, kaip jutiklio dalį. Metalinio objekto atsiradimas šalia jutiklio sukelia atspindėto (pakartotinai skleidžiamo signalo) atsiradimą, kuris „sukelia“ papildomą elektrinį signalą ritėje. Belieka tik pasirinkti šį papildomą signalą.

Indukcinio tipo metalo detektorius gavo teisę į gyvybę, daugiausia dėl pagrindinio įrenginių, pagrįstų „perdavimo-priėmimo“ principu, trūkumo – jutiklio konstrukcijos sudėtingumo. Šis sudėtingumas lemia arba dideles jutiklio gamybos sąnaudas ir sudėtingumą, arba jo nepakankamą mechaninį tvirtumą, dėl kurio judant atsiranda klaidingų signalų ir sumažėja įrenginio jautrumas. Jei išsikėlėte tikslą pašalinti šį prietaisų trūkumą „perdavimo-priėmimo“ principu, galite padaryti neįprastą išvadą – metalo detektoriaus skleidžiančios ir priėmimo ritės turi būti sujungtos į vieną! Iš tiesų, šiuo atveju nėra labai nepageidaujamų vienos ritės judesių ir lenkimų kitos atžvilgiu, nes yra tik viena ritė ir ji skleidžia ir priima. Taip pat akivaizdus ypatingas jutiklio paprastumas. Kaina, kurią reikia mokėti už šiuos pranašumus, yra būtinybė atskirti naudingą grįžtamąjį signalą nuo daug didesnio skleidžiančios / priėmimo ritės sužadinimo signalo.

Įvesties dalies schema

Atsispindėjusį signalą galima atskirti iš jutiklio ritėje esančio elektrinio signalo atimant tokios pat formos, dažnio, fazės ir amplitudės signalą kaip ir signalas ritėje, kai šalia nėra metalo. Kaip tai galima įgyvendinti vienu iš būdų, parodyta blokinės schemos pavidalu Fig. 16.

16 pav. Indukcinio metalo detektoriaus įvesties bloko schema

Generatorius generuoja pastovios amplitudės ir dažnio sinusoidinę kintamąją įtampą. "Įtampos-srovės" keitiklis (PNT) konvertuoja generatoriaus įtampą Ug į srovę Ig , kuris nustatytas jutiklio virpesių grandinėje. Virpesių grandinė susideda iš kondensatoriaus C ir jutiklio ritės L. Jo rezonansinis dažnis lygus generatoriaus dažniui. PNT konversijos koeficientas parenkamas taip, kad virpesių grandinės įtampa Ud būtų lygi generatoriaus Ug įtampai (jei šalia jutiklio nėra metalo). Taigi sumatoriuje atsiranda dviejų tos pačios amplitudės signalų atėmimas, o išėjimo signalas – atimties rezultatas – lygus nuliui. Kai prie jutiklio atsiranda metalas, atsiranda atspindėtas signalas (kitaip tariant, keičiasi jutiklio ritės parametrai) ir tai lemia virpesių grandinės Ud įtampos pasikeitimą. Išvestyje rodomas kitoks nei nulis signalas.

16 paveiksle pavaizduotas tik paprasčiausias vienos iš nagrinėjamo tipo metalo detektorių įvesties dalies schemų variantas, kaip paprasčiausias. Vietoj PNT šioje grandinėje iš esmės galima naudoti srovės nustatymo rezistorių. Jutiklio ritės įjungimui gali būti naudojamos įvairios tilto grandinės, sumatoriai su skirtingais perdavimo koeficientais invertuojantiems ir neinvertuojamiems įėjimams, daliniam virpesių grandinės įjungimui ir kt. ir tt

Diagramoje pav. 16, svyravimo grandinė naudojama kaip jutiklis. Tai daroma dėl paprastumo, siekiant gauti nulinį fazės poslinkį tarp signalų Ug ir Ud (grandinė sureguliuota pagal rezonansą). Galite atsisakyti virpesių grandinės, kai reikia tiksliai suderinti ją iki rezonanso ir naudoti tik jutiklio ritę kaip PNT apkrovą. Tačiau šiuo atveju PNT stiprinimas turi būti sudėtingas, kad būtų galima pakoreguoti fazės poslinkį maždaug 90 °, atsirandantį dėl indukcinio PNT apkrovos pobūdžio.

3.3.2. Teoriniai samprotavimai

Kaip jau buvo pažymėta, indukcinio tipo metalo detektorius gali būti pavaizduotas kaip tam tikras ribinis metalo detektoriaus atvejis, pagrįstas "perdavimo-priėmimo" principu, kai skleidžiančios ir priimančios ritės sutampa. Todėl daugelis 1.1 skyriaus rezultatų gali būti naudojami indukcinio tipo metalo detektoriui. Be to, indukcinis metalo detektorius nuo plakančio metalo detektoriaus skiriasi tik tuo, kad fiksuoja atspindėtą signalą, todėl kai kurie 1.2 skyriaus rezultatai galios ir indukcinio tipo įrenginiui.

Indukcinio tipo metalo detektoriaus ritės sąveiką su metaliniu objektu galima pavaizduoti 15 pav. Atsispindėjusį signalą galima įvertinti pagal magnetinio lauko indukcijos dydį (1,36). Skirtingai nuo prietaisų, pagrįstų „perdavimo-priėmimo“ principu, atspindėto signalo dydis pagal prielaidą (1.3) priklauso tik nuo atstumo tarp objekto ir jutiklio ir nepriklauso nuo jutiklio orientacijos į objektą.

Atsispindėjusio signalo jutiklio ritėje indukuojama papildoma įtampa apskaičiuojama pagal formulę (1.17), kur atspindėto signalo indukcija lygi (1.36). Neatsižvelgiant į ženklą, ši įtampa yra:

kur p yra Laplaso operatorius, I - srovė ritėje, r yra atstumas tarp jutiklio ir objekto, S yra ritės plotas, N yra jos apsisukimų skaičius, R yra ekvivalentinis objekto spindulys, KS - koeficientas apskaičiuojamas pagal formulę (1.23).

3.3.3. Praktiniai svarstymai

Įrenginio įtampos atsakas į metalinį objektą pagal (1.39) formulę yra atvirkščiai proporcingas šeštajai atstumo laipsniai. Tai yra praktiškai toks pat kaip ir metalo detektoriai pagal principą „perduoti-gauti“. Atsispindėjusio signalo įrašymo principas panašus. Todėl teorinis jautrumas indukcinis metalo detektorius yra toks pat kaip ir perdavimo-priėmimo prietaisams.

Teoriniai samprotavimai apie selektyvumas, pateiktos 1.1 skirsnyje metalo detektoriui pagal "perdavimo-priėmimo" principą, galioja ir indukciniam metalo detektoriui. Selektyvumas nustatomas pagal koeficientą (1,23), įtrauktą į formulę (1,39), skirtą naudingo atspindėto signalo įtampai.

Iš dizaino savybių reikėtų pažymėti dizaino paprastumas metalo detektoriaus jutiklis. Kaina dėl paprastumo, kaip minėta aukščiau, yra būtinybė izoliuoti nedidelį naudingą signalą didelio metalo detektoriaus jutiklio ritės elektrinio sužadinimo signalo fone. Jei atsižvelgsime į tai, kad šių signalų amplitudių santykis gali siekti 105 ... 106, tada aišku, kad praktika, tai nėra lengva, nors ir gana išsprendžiama užduotis. SudėtingumasŠios problemos sprendimas slypi tame, kad metalo detektoriaus jutiklio ritė reaguoja ne tik į naudingą atspindėtą signalą, bet ir į bet kokį jo parametrų pasikeitimą. Laimei, indukcinio metalo detektoriaus jautrumas mechaninėms deformacijoms yra daug mažesnis nei perdavimo ir priėmimo instrumentų. Tačiau iškyla jutiklio temperatūros jautrumo problema, būdinga indukciniam metalo detektoriui. Faktas yra tas, kad laido (dažniausiai vario), su kuriuo suvyniota jutiklio ritė, ominė varža auga beveik tiesiškai didėjant temperatūrai. Dėl neišvengiamų temperatūros svyravimų šie santykinai lėti jutiklio varžos ir įtampos pokyčiai patys savaime yra labai maži, tačiau palyginami arba net didesni nei pageidaujamo signalo. Taigi metalo detektoriaus jutiklio ritės impedanso temperatūros poslinkio kompensavimo problema tampa neatidėliotina.

3.4. KITŲ RŪŠIŲ METALO DETEKTORIAI

Pirmas klausimas, kylantis žmogui, susipažinus su tam tikrų metalo detektorių trūkumais ir apribojimais, skamba maždaug taip: „Kokie dar principai ir jais pagrįsti įrenginiai egzistuoja metalinių objektų nuotoliniam aptikimui? Klausimas logiškas, tačiau žemiau pateiktas atsakymas smalsaus skaitytojo tikriausiai nelabai patiks.

Impulsiniai metalo detektoriai

Anksčiau aptartuose trijuose elektroninių metalo detektorių tipuose atspindimas signalas yra atskirtas nuo skleidžiamo. arba geometriškai – dėl santykinės priėmimo ir skleidžiančios ritės padėties, arba naudojant specialias kompensavimo schemas. Akivaizdu, kad gali būti laikinas būdas atskirti skleidžiamus ir atspindėtus signalus. Šis metodas plačiai naudojamas, pavyzdžiui, impulsiniame aide ir radare. Nustatant vietą, atsispindinčio signalo uždelsimo mechanizmas atsiranda dėl reikšmingo signalo sklidimo iki objekto ir atgal laiko. Tačiau metalo detektoriams toks mechanizmas gali būti ir saviindukcijos reiškinys laidžiame objekte. Po magnetinės indukcijos impulso poveikio laidžiame objekte atsiranda slopinamas srovės impulsas, kuris kurį laiką palaikomas dėl savaiminės indukcijos reiškinio, kuris sukelia uždelstą atsispindėti signalą. Taigi galima pasiūlyti kitą metalo detektoriaus schemą, kuri iš esmės skiriasi nuo anksčiau nagrinėtų pjūvio metodusignalus. Toks metalo detektorius vadinamas impulsiniu. Jį sudaro srovės impulsų generatorius, priėmimo ir išdavimo ritės, perjungimo įtaisas ir signalų apdorojimo blokas.

Srovės impulsų generatorius generuoja trumpus milisekundžių srovės impulsus, kurie patenka į spinduliavimo ritę, kur paverčiami magnetinės indukcijos impulsais. Kadangi spinduliavimo ritė - impulsų generatoriaus apkrova turi ryškų indukcinį pobūdį, generatoriaus impulsų frontuose atsiranda perkrovų įtampos šuolių pavidalu. Tokie pliūpsniai gali siekti šimtus (!) voltų amplitudę, tačiau apsauginių ribotuvų naudojimas yra nepriimtinas, nes tai sukeltų priekinės srovės impulso ir magnetinės indukcijos vėlavimą ir galiausiai apsunkintų atspindėto atskyrimą. signalas.

Priėmimo ir spinduliavimo ritės gali būti išdėstytos viena kitos atžvilgiu gana savavališkai, nes tiesioginis skleidžiamo signalo įsiskverbimas į priėmimo ritę ir atspindėto signalo poveikis jai yra atskirtas. Iš esmės viena ritė gali veikti ir kaip priimanti, ir kaip skleidžianti, tačiau tokiu atveju bus daug sunkiau atsieti srovės impulsų generatoriaus aukštos įtampos išėjimo grandines ir jautrias įvesties grandines.

Perjungimo įrenginys skirtas atlikti aukščiau minėtą skleidžiamų ir atspindimų signalų atskyrimą. Jis blokuoja įrenginio įvesties grandines tam tikram laikui, kurį lemia srovės impulso trukmė skleidžiančioje ritėje, ritės iškrovimo laikas ir laikas, per kurį trumpasjų reakcijas iš masyvių silpnai laidžių objektų, tokių kaip dirvožemis. Praėjus šiam laikui, perjungimo įtaisas turi užtikrinti netrukdomą signalo perdavimą iš priėmimo ritės į apdorojimo bloką. signalas.

Signalų apdorojimo įrenginys skirtas įvesties elektros signalui paversti žmogui patogia forma. Jis gali būti sukurtas remiantis sprendimais, naudojamais kitų tipų metalo detektoriuose.

Impulsinių metalo detektorių trūkumai yra tai, kad sunku praktiškai įgyvendinti objektų atskyrimą pagal metalo tipą, didelės amplitudės srovės ir įtampos impulsų generavimo ir perjungimo įrangos sudėtingumas ir didelis radijo trukdžių lygis.

Magnetometrai

Magnetometrai yra plati prietaisų grupė, skirta magnetinio lauko parametrams (pavyzdžiui, magnetinės indukcijos vektoriaus moduliui arba komponentams) matuoti. Magnetometrų kaip metalo detektorių naudojimas pagrįstas feromagnetinių medžiagų, tokių kaip geležis, vietinio natūralaus Žemės magnetinio lauko iškraipymo reiškiniu. Magnetometro pagalba nukrypus nuo Žemės lauko magnetinės indukcijos vektoriaus modulio arba krypties, kuri yra įprasta tam tikroje srityje, galima drąsiai teigti apie tam tikro magnetinio nehomogeniškumo (anomalijos) buvimą. gali atsirasti dėl geležies daikto.

Palyginti su anksčiau svarstytais metalo detektoriais, magnetometrai turi daug didesnį diapazoną. geležinių objektų aptikimas. Labai įspūdinga žinoti, kad magnetometro pagalba galima registruoti mažas batų vinis nuo bagažinės 1 (m), o automobilio - 10 (m) atstumu! Toks ilgas aptikimo diapazonas paaiškinamas tuo, kad Žemės homogeninis magnetinis laukas yra analogiškas įprastų magnetometrų metalo detektorių skleidžiamam laukui, todėl prietaiso atsakas į geležinį objektą yra atvirkščiai proporcingas ne šeštajam, o. iki trečiojo atstumo laipsnio.

Esminis magnetometrų trūkumas yra tai, kad jų pagalba neįmanoma aptikti objektų, pagamintų iš spalvotųjų metalų. Be to, net jei mus domina tik geležis, magnetometrų naudojimas paieškai yra sunkus. Pirma, gamtoje yra daug įvairių įvairaus masto natūralių magnetinių anomalijų (atskiri mineralai, naudingųjų iškasenų telkiniai ir kt.) Antra, magnetometrai dažniausiai yra tūriniai ir neskirti veikti judant.

Norint iliustruoti magnetometrų nenaudingumą ieškant lobių ir relikvijų, galima pateikti tokį pavyzdį. Naudodami įprastą kompasą, kuris iš esmės yra paprasčiausias magnetometras, galite užregistruoti paprastą geležinį kibirą maždaug 0,5 (m) atstumu, o tai savaime yra geras rezultatas. Tačiau (!), Pabandykite naudoti kompasą, kad realiomis sąlygomis rastumėte tą patį kibirą, paslėptą po žeme!

Radarai

Visiems žinomas faktas, kad šiuolaikinių radarų pagalba galima aptikti objektą, pavyzdžiui, lėktuvą, kelių šimtų kilometrų atstumu. Kyla klausimas: ar tikrai šiuolaikinė elektronika neleidžia sukurti kompaktiško įrenginio, nors ir aptikimo diapazonu gerokai prastesnio už šiuolaikinius stacionarius radarus, tačiau leidžiančio aptikti mus dominančius objektus (žr. knygos pavadinimą)? Atsakymas yra daugybė publikacijų, kuriose aprašomi tokie įrenginiai.

Jiems būdingas šiuolaikinės mikrobangų mikroelektronikos pasiekimų panaudojimas, kompiuterinis gaunamo signalo apdorojimas. Šiuolaikinių aukštųjų technologijų naudojimas praktiškai neleidžia savarankiškai gaminti šių prietaisų. Be to, dideli jų matmenys dar neleidžia jų plačiai naudoti lauke.

Radarų pranašumai yra iš esmės didesnis aptikimo diapazonas, atspindėtas signalas grubiu aproksimavimu gali būti laikomas atitinkančiu geometrinės optikos dėsnius ir jo slopinimas yra proporcingas ne šeštajai ar net trečiajai, o tik antrajai atstumo laipsniai. .

3.3.4. išvadas

1. Indukciniai metalo detektoriai apjungia didelį metalo detektorių jautrumą ir selektyvumą pagal "perdavimo-priėmimo" principą ir metalo detektorių plakimo jutiklio konstrukcijos paprastumą.

2. Aktuali tampa metalo detektoriaus jutiklio ritės parametrų temperatūros dreifo kompensavimo problema.

Metalo detektorius yra labai viliojantis prietaisas, jį galima naudoti įvairiems tikslams, pavyzdžiui, ieškant senų laidų, vandens vamzdžių ir galiausiai lobio. Metalo detektoriaus sąvoka labai plati, patys metalo detektoriai skiriasi, klasikiniams metalo detektoriams būdingas metalo paieškos principas naudojamas įvairiausiuose įrenginiuose – nuo paprastų detektorių iki radarų stočių.

Pastaruoju metu itin išpopuliarėjo vadinamieji impulsiniai metalo detektoriai, kurie turi tik vieną ritę ir yra gana paprastos konstrukcijos, tuo pačiu užtikrinantys gana gerą jautrumą ir didelį patikimumą. Impulsinis metalo detektorius veikia priėmimo ir perdavimo principu, paieškos ritė tokiame metalo ieškiklyje gali veikti dviem režimais – priėmimo ir perdavimo. Ritės skleidžiamas signalas sukuria arba sužadina metale esančias sūkurines sroves, kurias fiksuoja pati ritė.

Skirtingi metalai turi skirtingą elektros laidumą ir daugelis metalo detektorių gali tai atpažinti gana dideliu tikslumu, nustatydami, koks metalas yra žemėje.

Pateikta metalo detektoriaus schema tinkle yra labai paplitusi, tačiau realių konstrukcijų nuotraukų ir apžvalgų labai mažai, todėl buvo nuspręsta schemą pakartoti ir išbandyti praktiškai.

Spausdintinė plokštė pasirodė gana kompaktiška, ji buvo pagaminta grobio metodu.

Schema turi daug privalumų:

tik vienos ritės buvimas;
labai paprasta ir ne kaprizinga schema, kuriai praktiškai nereikia papildomos konfigūracijos;
visa grandinė yra pastatyta tik ant vienos mikroschemos;
mažas jautrumas dirvožemiui;
jei pageidaujama, metalo detektorių galima sukonfigūruoti taip, kad jis matytų tik spalvotus metalus ir ignoruotų juoduosius, t.y. savotiška metalo diskriminacijos funkcija.

Trūkumai:

nedidelis paieškos gylis – didelius metalinius objektus detektorius pastebi iki 30 cm atstumu, vidutines monetas – iki 5 ir 8 cm.

To neužtenka, bet priklauso kokiam tikslui... Pavyzdžiui, norint sienoje rasti senus vandens vamzdžius, schema susidoroja 100%.

Grandinė sukurta ant vienos CMOS mikroschemos CD4011, kurioje yra 4 loginiai vartai 2 AND-NOT. Jį sudaro 4 dalys, atskaitos ir paieškos generatoriai, maišytuvas ir signalo stiprintuvas, kuris pagamintas ant vieno tranzistoriaus. Kaip dinamišką galvutę, geriau naudoti ausines, kurių varža nuo 16 iki 64 omų, nes išėjimo pakopa nėra skirta mažos varžos apkrovoms.

Metalo detektorius veikia taip. Iš pradžių paieškos ir atskaitos osciliatoriai yra sureguliuoti į tą patį dažnį, todėl iš garsiakalbio nieko negirdime. Etaloninio generatoriaus dažnis yra fiksuotas su galimybe rankiniu būdu reguliuoti sukant kintamą rezistorių. Paieškos generatoriaus dažnis labai priklauso nuo LC grandinės parametrų. Jei paieškos ritės regėjimo lauke atsiranda metalinis objektas, sutrinka LC grandinės dažnis, dėl to paieškos generatoriaus dažnis pasikeičia lyginant su etaloniniu. Maišytuvas atskiria šių generatorių dažnių skirtumą, kuris filtruojamas garso signalo forma ir tiekiamas į stiprintuvo pakopą, kuriai apkrova yra ausinės.

Ritė

Kuo didesnis ritės skersmuo, tuo detektorius jautresnis, tačiau didelės ritės turi savo trūkumų, todėl reikia pasirinkti optimalius parametrus. Šiai grandinei optimaliausias skersmuo yra nuo 15 iki 20 cm, vielos skersmuo yra 0,4-0,6 mm, apsisukimų skaičius yra 40-50, jei ritės skersmuo yra 20 cm. Mano atveju ritė sutrumpinta, posūkiai ir skersmuo mažesni nei būtina, todėl grandinės jautrumas nėra toks karštas. Jei detektorių planuojate naudoti drėgnoje aplinkoje, ritė turi būti sandari.

Tinkinimas

Visi reguliavimo darbai atliekami nesant metalo ritės matymo lauke!

Jei pirmą kartą prijungus grandinė nereaguoja į metalą, bet visi komponentai yra tvarkingi, greičiausiai dažnių skirtumas nuo generatorių yra už garso diapazono ribų ir garso žmogus tiesiog nesuvokia. Tokiu atveju verta pasukti kintamąjį rezistorių, kol pasirodys garso signalas. Tada lėtai sukame tą patį rezistorių, kol iš garsiakalbio išgirstame žemo dažnio signalą, tada dar šiek tiek sukame ta pačia kryptimi, kol signalas visiškai išnyks. Tai užbaigia sąranką.

Tikslesniam nustatymui patariu naudoti kelių posūkių rezistorių arba du paprastus kintamuosius, kurių vienas skirtas grubiam reguliavimui, o kitas sklandesniam reguliavimui. Nustačius patikriname metalo detektorių, atnešdami metalinį daiktą prie jo ritės ir įsitikiname, kad pasikeičia garso signalo tonas, tai yra, grandinė reaguoja į metalą.

Metalų diskriminacijos efektas pastebimas, jei abu generatoriai veikia maždaug 130-135 kHz dažniu, o jautrumo juodiesiems metalams beveik nėra.

Grandinę galima maitinti iš nuolatinio šaltinio, kurio įtampa nuo 3 iki 15 voltų, geriausias pasirinkimas yra naudoti 9 voltų 6F22 bateriją, grandinės srovės suvartojimas šiuo atveju bus nuo 15 iki 30 mA. , priklausomai nuo apkrovos pasipriešinimo.

Šio tipo metalo detektorių veikimo principas pagrįstas kintamo perdavimo ritės magnetinio lauko poveikiu tiriamam objektui ir signalo, atsirandančio dėl sūkurinių srovių indukcijos taikinyje, registravimu. Taigi, jie priklauso vietos nustatymo tipo įrenginiams ir turi turėti ne mažiau kaip 2 rites – siunčiančią ir priimančią.

Tiek skleidžiami, tiek priimami signalai yra nuolatiniai ir sutampa dažniu.

Šio tipo metalo detektorių pagrindinis dalykas yra ritės vietos pasirinkimas. Jie turi būti išdėstyti taip, kad, nesant pašalinių metalinių objektų, skleidžiančios ritės magnetinis laukas indukuotų priimančiojoje ritėje nulinį signalą.

Ritės, skleidžiančios arba priimančios signalą, yra pagamintos kaip struktūra, vadinama paieškos laukeliu. Lygiagretus ritių išdėstymas vadinamas koplanariu.

Paprastai tokio tipo metalo detektoriuose paieškos rėmelį sudaro 2 ritės, esančios toje pačioje plokštumoje ir subalansuotos taip, kad įvedus signalą į ankstesnę ritę priėmimo ritės išėjime, būtų minimalus signalas. Spinduliuotės veikimo dažnis yra nuo vienos iki kelių dešimčių kHz.

Įveikti metalo detektorius

Beat yra reiškinys, atsirandantis, kai padauginami du periodiniai signalai, kurių dažnis ir amplitudė yra artimi. Gautas signalas pulsuoja dažniu, lygiu dažnių skirtumui. Jei į garsiakalbį bus nukreiptas žemo dažnio signalas, išgirsime būdingą „gurgždėjimo“ garsą.

Metalo detektoriuje yra du generatoriai: atskaitos ir matavimo. Pirmasis turi stabilų dažnį, o antrasis gali keisti dažnį artėjant prie metalinio objekto. Jo jautrus elementas yra induktorius, pagamintas paieškos laukelio pavidalu.

Signalai iš generatorių tiekiami į detektorių, kurio išėjime generuojama kintamoji įtampa, kurios dažnis lygus etaloninio ir matavimo generatorių dažnių skirtumui. Be to, šio signalo amplitudė didėja ir eina į šviesos garso indikatorius.

Metalo buvimas šalia matavimo rėmo lemia aplinkinio magnetinio lauko parametrų pasikeitimą ir atitinkamo generatoriaus dažnio pasikeitimą. Atsiranda dažnių skirtumas, kuris išgaunamas ir naudojamas signalo formavimui.

Kuo didesnė metalo masė ir kuo arčiau metalinis objektas, tuo didesnis generatorių dažnių skirtumas ir generatoriaus išėjimo įtampos dažnis.

Kaip galima apsvarstyti tam tikrą mušimo metalo detektorių modifikaciją metalo detektoriai - dažnio matuokliai ... Jie turi tik matavimo generatorių. Artėjant prie metalo detektoriaus matavimo rėmo prie metalinio objekto, keičiasi generatoriaus dažnis. Tada iš jo atimama laikotarpio, kai nėra metalo, trukmė.

Indukcinio tipo vienos ritės metalo detektoriai

Šis metalo detektorius turi vieną ritę, kuri ir skleidžia, ir priima.

Aplink ritę susidaro elektromagnetinis laukas, kuris, pasiekęs metalinį objektą, sukuria jame sūkurines sroves, kurios sukelia lauko aplink ritę magnetinės indukcijos pasikeitimą.

Objekte kylančios srovės keičia aplink ritę esančio elektromagnetinio lauko magnetinės indukcijos dydį. Kompensacinis įtaisas palaiko pastovią srovę per ritę. Todėl, pasikeitus induktyvumui, indikatorius veiks.

Impulsiniai metalo detektoriai

Impulsinis metalo detektorius susideda iš srovės impulsų generatoriaus, priėmimo ir išleidimo ritės, perjungimo įrenginio ir signalų apdorojimo bloko. Pagal veikimo principą - vietos tipo metalo detektorius.

Perjungimo bloko pagalba srovės generatorius periodiškai generuoja trumpus srovės impulsus, kurie patenka į skleidžiančią ritę, kuri sukuria elektromagnetinės spinduliuotės impulsus. Kai ši spinduliuotė veikia metalinį objektą, pastarajame atsiranda slopinamas srovės impulsas, kuris kurį laiką išlieka. Ši srovė generuoja metalinio objekto spinduliuotę, kuri indukuoja srovę matavimo rėmo ritėje. Indukuoto signalo dydis gali būti naudojamas vertinant, ar šalia matavimo rėmo yra laidžių objektų, ar ne.

Pagrindinė šio tipo metalo detektorių problema yra atskirti silpną antrinę spinduliuotę nuo daug galingesnės spinduliuotės.

Dauguma impulsinio tipo metalo detektorių turi mažą srovės impulso, taikomo skleidžiančiajai ritei, pasikartojimo dažnį.

Magnetometrai

Magnetiškai jautriems metalo detektoriams jautrumas paprastai žymimas lauko magnetinės indukcijos dydžiu, kurį prietaisas gali užregistruoti. Jautrumas dažniausiai matuojamas nanoteslomis.

Be jautrumo, magnetometro savybėms nustatyti naudojama skiriamoji geba, kuri nustato mažiausią indukcijos skirtumą.

Plačiai paplito prietaisai, kurių veikimo principas pagrįstas netiesinių feromagnetinių medžiagų savybių panaudojimu.

Jautrūs elementai, įgyvendinantys šį principą, vadinami srauto vartai .

Įprastą magnetometro dizainą sudaro strypas su akumuliatoriumi ir ant jo esantis elektroninis blokas, taip pat fluxgate keitiklis, esantis statmenoje strypui ašyje.

Prieš naudojant prietaisas iš anksto sukalibruojamas, kad kompensuotų Žemės lauko poveikį, kai nėra feromagnetinių valdymo objektų.

Yra magnetometrų, kurie veikia kitais fiziniais principais. Pavyzdžiui, yra žinomi kvantiniai prietaisai, pagrįsti branduolinio magnetinio rezonanso ir Zeemano efektu su optiniu siurbimu. Jie labai jautrūs.

Rankiniai metalo detektoriai

Jie nėra dideli pagal dydį ir svorį. Paieškos metu jie rankiniu būdu perkeliami palei valdomą objektą.

Objekto gebėjimą suvokti metalinius daiktus lemia jo jautrumas. Rankiniai metalo detektoriai gali aptikti mažos monetos dydžio objektą nuo 5-10 iki kelių dešimčių centimetrų.

Jautrumas priklauso nuo metalo detektoriaus rėmo orientacijos bandomojo objekto atžvilgiu. Rekomenduojama kelis kartus atlikti paieškos laukelį palei bandomąjį objektą skirtingais kampais.

Rankinių metalo detektorių pavyzdžiai:

selektyvus metalo detektorius AKA 7215 :

Signalizacijos tonas priklauso nuo aptikto metalo tipo

Turi potenciometrą sklandžiam jautrumo reguliavimui, taip pat jungiklį - juodųjų ir spalvotųjų metalų

Nepertraukiamo veikimo laikas nuo naujos 9V baterijos – ne mažiau 40 valandų

Svoris 280 g.

Rankinis metalo detektorius GARRETT:

Jungiklio buvimas jautrumui sumažinti

Automatinis akumuliatoriaus išsikrovimo laipsnio valdymas

Signalizacija - garsas ir LED

Atsparus smūgiams korpusas

Ausinių / akumuliatoriaus lizdas

Atitinka higienos sertifikatus

Nepertraukiamo darbo laikas - iki 80 val

Pastarųjų metų plėtrai būdingas prietaisų „elektroninio sudėtingumo“ padidėjimas. Juose įrengti mikroprocesoriai, ekranai ir kt. Visa tai leidžia išplėsti įrenginių funkcionalumą.

Ekranai rodo informaciją apie aptiktą objektą ir jo laidumą.