RU173331U1

RU173331U1 - METAL DETECTOR

Info

Publication number: RU173331U1
Application number: RU2016138370U
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Месилов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Локаторная техника"
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2017-08-22

Abstract

Полезная модель относится к области разведки или обнаружения с помощью электрических или магнитных средств, может быть использована для обнаружения токопроводящих объектов, например, огнестрельного оружия, холодного оружия, гранат, замаскированных в багаже или под одеждой. Технический результат: увеличение чувствительности к изменениям магнитного поля. Сущность: металлообнаружитель содержит корпус, выполненный в виде стойки 1, внутри которой равномерно по ее высоте установлены магниторезистивные твердотельные датчики 2, 3, 4 и 5. Датчики подключены каждый своим выходом к входу своего усилителя 6, 7, 8 и 9, каждый из которых своим выходом подключен к входу своего фильтра высокой частоты (ФВЧ) 10, 11, 12 и 13. Выходы ФВЧ соединены с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 14. Выход АЦП соединен с входом блока визуализации и управления 15, выход которого соединен с входами магниторезистивных твердотельных датчиков 2, 3, 4 и 5. Все элементы размещены внутри стойки 1. 2 ил.The utility model relates to the field of reconnaissance or detection using electric or magnetic means, can be used to detect conductive objects, for example, firearms, knives, grenades, disguised in baggage or under clothes. Effect: increase sensitivity to changes in the magnetic field. Essence: the metal detector contains a housing made in the form of a rack 1, inside of which magnetically resistive solid-state sensors 2, 3, 4 and 5 are installed uniformly along its height. The sensors are each connected with their output to the input of their amplifier 6, 7, 8 and 9, each of which its output is connected to the input of its high-pass filter (HPF) 10, 11, 12 and 13. The outputs of the HPF are connected to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 14. The output of the ADC is connected to the input of the visualization and control unit 15, the output of which is connected to the inputs magnetoresistive solid Yelnia sensors 2, 3, 4 and 5. All the elements are placed inside the rack 1. 2 yl.

Description

Полезная модель относится к области разведки или обнаружения с помощью электрических или магнитных средств и может быть использована для обнаружения токопроводящих обьектов, например, огнестрельного оружия, холодного оружия, гранат, замаскированных в багаже или под одеждой.The utility model relates to the field of reconnaissance or detection using electric or magnetic means and can be used to detect conductive objects, for example, firearms, knives, grenades, disguised in baggage or under clothes.

Известен досмотровый металлодетектор, предназначенный для поиска металлических предметов и работающий по вихретоковому принципу обнаружения (Саулов А.Ю. Металлоискатели для любителей и профессионалов. Сборник Наука и техника, 2004 г.).A well-known metal detector designed to search for metal objects and working on the eddy current principle of detection (Saul A.Yu. Metal detectors for amateurs and professionals. Collection of Science and Technology, 2004).

Недостаток известного металлодетектора заключается в большом количестве ложных срабатываний вследствие реагирования на любые металлические предметы.A disadvantage of the known metal detector is a large number of false positives due to the reaction to any metal objects.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является обнаружитель ферромагнитных объектов, содержащий заключенные в корпус из немагнитного материала два магниточувствительных датчика, выполненных виде датчиков Холла, дифференциально включенные и закрепленные на одной оси, дифференциальный усилитель и индикаторное устройство, при этом выходы датчиков Холла соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом индикаторного устройства (полезная модель №42329, МПК G01V 3/11, оп.27.11.2004 г.).The closest in technical essence to the claimed technical solution is a detector of ferromagnetic objects containing two magnetically sensitive sensors enclosed in a body of non-magnetic material made in the form of Hall sensors, differentially connected and fixed on one axis, a differential amplifier and an indicator device, while the outputs of the Hall sensors are connected with inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the input of the indicator device (utility model No. 42329, IPC G01V 3/11, op. 27.1 October 1, 2004).

Недостатком известного технического решения является то, что сигналы с обоих датчиков Холла суммируются, поэтому невозможно определить местоположение ферромагнитного предмета в зоне контроля, а также чувствительность датчиков Холла недостаточная.A disadvantage of the known technical solution is that the signals from both Hall sensors are summed, so it is impossible to determine the location of a ferromagnetic object in the control zone, and the sensitivity of the Hall sensors is insufficient.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, является увеличение чувствительности к изменениям магнитного поля.The problem to which the claimed device is directed is to increase the sensitivity to changes in the magnetic field.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

Металлообнаружитель, содержащий размещенные в корпусе магниточувствительную систему, состоящую из магниточувствительных датчиков, усилитель и индикаторное устройство, согласно заявляемому техническому решению, дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь, фильтры высокой частоты и усилители, магниточувствительные датчики выполнены в виде магниторезистивных твердотельных датчиков, а индикаторное устройство выполнено в виде блока визуализации и управления, при этом количество фильтров высокой частоты и усилителей соответствует количеству магниторезистивных твердотельных датчиков, причем каждый магниторезистивный твердотельный датчик своим выходом соединен с входом своего усилителя, выход каждого из которых подключен к входу своего фильтра высокой частоты, выходы которых соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, который своим выходом соединен с входом блока визуализации и управления, выход которого соединен с входами магниторезистивных твердотельных датчиков.The metal detector containing a magnetically sensitive system located in the housing, consisting of magnetosensitive sensors, an amplifier and an indicator device, according to the claimed technical solution, further comprises an analog-to-digital converter, high-pass filters and amplifiers, magnetosensitive sensors are made in the form of magnetoresistive solid-state sensors, and the indicator device is made in the form of a visualization and control unit, with the number of high-pass filters and amplifiers corresponding corresponds to the number of magnetoresistive solid-state sensors, each magnetoresistive solid-state sensor with its output connected to the input of its amplifier, the output of each of which is connected to the input of its high-pass filter, the outputs of which are connected to the input of an analog-to-digital converter, which is connected by its output to the input of the visualization unit and control, the output of which is connected to the inputs of magnetoresistive solid-state sensors.

Перечисленная совокупность признаков, а именно выполнение магниточувствительных датчиков в виде магниторезистивных твердотельных датчиков и приведенная схема обработки сигнала датчиков позволяет увеличить чувствительность металлообнаружителя к изменениям магнитного поля, позволяющую обнаруживать меньшие по размерам объекты при том же количестве датчиков, а также увеличить зону обнаружения для более крупных объектов. Так, выполнение индикаторного устройства в виде блока визуализации и управления позволяет ему вырабатывать наносекундные импульсы для периодического перемагничивания датчиков, каждый из которых оснащен схемой периодического перемагничивания, в результате чего датчики работают всегда в режиме максимальной чувствительности вне зависимости от наличия вблизи стационарных намагниченных объектов, а наличие фильтров высокой частоты позволяет отсекать медленные 3The listed set of features, namely, the implementation of magnetosensitive sensors in the form of magnetoresistive solid-state sensors and the above sensor signal processing scheme, can increase the sensitivity of the metal detector to changes in the magnetic field, which allows detecting smaller objects with the same number of sensors, as well as increasing the detection area for larger objects . Thus, the implementation of the indicator device in the form of a visualization and control unit allows it to generate nanosecond pulses for periodic magnetization reversal of sensors, each of which is equipped with a periodic magnetization reversal circuit, as a result of which the sensors always operate in maximum sensitivity mode regardless of the presence of stationary magnetized objects near them, and the presence of high-pass filters allows you to cut off slow 3

(ниже скорости прохода) изменения сигнала, то есть низкочастотные помехи не вызывают сработок, что позволяет увеличить коэффициент усиления входного сигнала.(lower than the pass rate) signal changes, that is, low-frequency interference does not cause tripping, which allows to increase the gain of the input signal.

На фиг. 1 схематично представлено заявляемое устройство; на фиг. 2 - его структурная схема.In FIG. 1 schematically shows the claimed device; in FIG. 2 - its structural diagram.

Металлообнаружитель содержит корпус, выполненный в виде стойки 1, внутри которой равномерно по ее высоте установлены магниторезистивные твердотельные датчики 2, 3, 4 и 5, подключенные каждый своим выходом к входу своего усилителя 6, 7, 8 и 9, каждый из которых своим выходом подключен к входу своего фильтра высокой частоты 10, 11, 12 и 13, (далее ФВЧ), выходы которых соединены с входом аналого-цифрового преобразователя 14, (далее АЦП), у которого выход соединен с входом блока визуализации и управления 15, который в свою очередь выходом соединен с входами магниторезистивных твердотельных датчиков 2, 3, 4 и 5. Все элементы заявляемого устройства размещены внутри стойки 1, за исключением блока визуализации и управления 15, который также может быть размещен и внутри стойки 1. Блок визуализации и управления 15 состоит из модуля связи с АЦП 14, а также с микроконтроллером, дисплеем, аккумуляторной батареей, модулем связи с персональным компьютером, модулем звукового оповещения (не показаны).The metal detector contains a housing made in the form of a rack 1, inside of which magnetically resistive solid-state sensors 2, 3, 4, and 5 are installed uniformly along its height, each connected with its output to the input of its amplifier 6, 7, 8, and 9, each of which is connected with its output to the input of its high-pass filter 10, 11, 12 and 13, (hereinafter referred to as the HPF), the outputs of which are connected to the input of the analog-to-digital converter 14, (hereinafter the ADC), the output of which is connected to the input of the visualization and control unit 15, which the output queue is connected to the inputs of the ma solid-state nitroresistive sensors 2, 3, 4 and 5. All elements of the claimed device are placed inside the rack 1, with the exception of the visualization and control unit 15, which can also be placed inside the rack 1. The visualization and control unit 15 consists of a communication module with the ADC 14 as well as with a microcontroller, display, battery, communication module with a personal computer, a sound alert module (not shown).

Металлообнаружитель работает следующим образом.The metal detector operates as follows.

Постоянное магнитное поле Земли воздействует на магниторезистивные твердотельные датчики 2, 3, 4 и 5, сигнал с которых поступает на усилители 6, 7, 8 и 9. Далее усиленный сигнал с каждого усилителя 6, 7, 8 и 9 поступает на ФВЧ 10, 11, 12 и 13, которые необходимы для отсечения постоянного уровня, обусловленного величиной магнитного поля в конкретной точке установки металлообнаружителя. Затем сигналы со всех ФВЧ 10, 11, 12 и 13 поступают на многоканальный АЦП 14, данные с которого передаются в блок визуализации и управления 15. Каждый датчик 2, 3, 4 и 5 оснащен схемой периодического перемагничивания для того, чтобы магниторезистивный элемент датчика всегда находился в зоне максимальной чувствительности. Блок визуализации и управления 15 помимо интерфейса связи с персональным компьютером (ПК) оснащен дисплеем, пультом дистанционного управления и аккумуляторной батареей (не показаны) для возможности автономной работы. Имеется также звуковой оповещатель (не показан) о превышении уровня изменения магнитного поля в зоне контроля. По дисплею или программному обеспечению на персональном компьютере можно определить место в зоне контроля, где произошло возмущение магнитного поля. Появившийся в зоне контроля ферромагнитный предмет вызывает изменение в магнитном поле, которое воздействует на соответствующий магниторезистивный твердотельный датчик, вызывая появление на его выходе изменение напряжения, которое усиливается соединенным с ним усилителем, и, пройдя через соединенный с этим усилителем ФВЧ, поступает на АЦП 14, данные с которого поступают в блок визуализации и управления 15. Если изменения в магнитном поле больше установленного порога, происходит звуковая сигнализация, а также на дисплее происходит индикация того датчика или тех датчиков, по которым произошло превышение пороговых значений, что позволяет понять в каком месте зоны контроля появился ферромагнитный предмет. Блок визуализации и управления работает следующим образом. Данные с АЦП 14 через модуль связи с АЦП 14 поступают в микроконтроллер, который принимает решение о выводе информации на дисплей и модуль звукового оповещения. Параметры, при которых должна происходить визуализация, задаются с помощью пульта дистанционного управления, также данные о превышении изменения магнитного поля посылаются на ПК. Через модуль связи с ПК с помощью пульта дистанционного управления также можно производить настройку таких параметров, как громкость звукового оповещения, длительность визуального и звукового сигнала, просмотр статистики превышений изменения магнитного поля.A constant magnetic field of the Earth acts on magnetoresistive solid-state sensors 2, 3, 4, and 5, the signal from which is fed to amplifiers 6, 7, 8, and 9. Next, the amplified signal from each amplifier 6, 7, 8, and 9 is fed to the high-pass filter 10, 11 , 12 and 13, which are necessary for cutting off a constant level due to the magnitude of the magnetic field at a particular installation point of the metal detector. Then the signals from all the high-pass filters 10, 11, 12 and 13 are fed to the multi-channel ADC 14, the data from which are transmitted to the visualization and control unit 15. Each sensor 2, 3, 4 and 5 is equipped with a periodic magnetization reversal circuit so that the magnetoresistive element of the sensor is always was in the zone of maximum sensitivity. The visualization and control unit 15 in addition to the communication interface with a personal computer (PC) is equipped with a display, a remote control and a battery (not shown) for the possibility of autonomous operation. There is also a sound annunciator (not shown) about the excess of the level of changes in the magnetic field in the control zone. From the display or software on a personal computer, you can determine the place in the control zone where the magnetic field perturbation occurred. A ferromagnetic object that appears in the control zone causes a change in the magnetic field, which acts on the corresponding magnetoresistive solid-state sensor, causing a voltage change at its output, which is amplified by the amplifier connected to it, and, passing through the HPF connected to this amplifier, goes to the ADC 14, the data from which enter the visualization and control unit 15. If the changes in the magnetic field are greater than the set threshold, an audible alarm occurs, and the indicator tion of the sensor or sensors that have exceeded thresholds that allows us to understand where in the control zone appeared a ferromagnetic object. The visualization and control unit operates as follows. Data from the ADC 14 through the communication module with the ADC 14 is fed to the microcontroller, which decides whether to display information on the display and the sound notification module. The parameters at which visualization should take place are set using the remote control, and data on the excess of the change in the magnetic field are sent to the PC. Using the PC communication module using the remote control, you can also configure settings such as the volume of the sound notification, the duration of the visual and sound signal, and view statistics on excesses in changes in the magnetic field.

Данный металлообнаружитель может быть использован не только как обнаружитель проноса запрещенных ферромагнитных предметов, но и для изучения естественных возмущений магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли при установке минимального порога срабатывания.This metal detector can be used not only as a detector for carrying forbidden ferromagnetic objects, but also for studying the natural disturbances of the magnetic field, including the Earth’s magnetic field, when setting the minimum threshold for operation.

Таким образом использование заявляемого металлообнаружителя позволяет осуществлять регистрацию положения ферромагнитного объекта в зоне контроля при увеличении чувствительности к изменениям магнитного поля.Thus, the use of the inventive metal detector allows you to register the position of a ferromagnetic object in the control zone with an increase in sensitivity to changes in the magnetic field.

Claims

A metal detector containing a magnetically sensitive system located in the housing, consisting of magnetosensitive sensors, an amplifier and an indicator device, characterized in that it further comprises an analog-to-digital converter, high-pass filters and amplifiers, magnetosensitive sensors are made in the form of magnetoresistive solid-state sensors, and the indicator device is made in the form of a visualization and control unit, while the number of high-pass filters and amplifiers corresponds to the number of for magnetoresistive solid-state sensors, each magnetoresistive solid-state sensor with its output connected to the input of its amplifier, the output of each of which is connected to the input of its high-pass filter, the outputs of which are connected to the input of an analog-to-digital converter, which is connected by its output to the input of the visualization and control unit whose output is connected to the inputs of magnetoresistive solid-state sensors.