RU2046377C1 - Metal detector - Google Patents
Metal detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046377C1 RU2046377C1 SU5044895A RU2046377C1 RU 2046377 C1 RU2046377 C1 RU 2046377C1 SU 5044895 A SU5044895 A SU 5044895A RU 2046377 C1 RU2046377 C1 RU 2046377C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- phase
- metal
- input
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к поисковой технике, в частности к медицине для локализации металлических инородных предметов в теле человека, и может применяться в археологии и строительстве для поисков металлических предметов под слоем грунта и снега, в пищевой и деревообрабатывающей промышленности для обнаружения металлических частиц и предметов в массе сырья, в дефектоскопии и для других целей. The invention relates to a search technique, in particular to medicine for the localization of metal foreign objects in the human body, and can be used in archeology and construction for the search for metal objects under a layer of soil and snow, in the food and woodworking industries to detect metal particles and objects in the mass of raw materials , in flaw detection and for other purposes.
Во многих практически важных случаях бывает необходимо обнаруживать металлические включения в немагнитной и непроводящей среде. Такое обнаружение должно осуществляться независимо от того, является ли металлическое включение ферромагнитным или нет. В таких случаях широко применяются индукционные металлоискатели, принцип действия которых основан на улавливании вторичного переменного или импульсного магнитного поля (поля переизлучения) металлического предмета, намагничиваемого первичным переменным или импульсным магнитным полем. In many practically important cases, it is necessary to detect metallic inclusions in a non-magnetic and non-conductive medium. Such detection should be carried out regardless of whether the metallic inclusion is ferromagnetic or not. In such cases, induction metal detectors are widely used, the principle of which is based on trapping a secondary alternating or pulsed magnetic field (re-radiation field) of a metal object magnetized by a primary alternating or pulsed magnetic field.
Известен локатор инородных тел [1] предназначенный для использования в медицине. Он содержит генератор переменного синусоидального напряжения, намагничивающую катушку, две одинаковые приемные катушки, размещенные симметрично относительно намагничивающей, усилитель, фазовращатель с переключателем, синхронный детектор и стрелочный индикаторный прибор (микроамперметр). Намагничивающая катушка подключена к генератору переменного напряжения, приемные катушки соединены последовательно-встречно и подсоединены к усилителю, выход усилителя через фазовращатель с переключателем подсоединен к сигнальному входу синхронного детектора, управляющий вход синхронного детектора подключен к генератору переменного напряжения, а выход синхронного детектора подключен к индикаторному прибору. Known foreign body locator [1] intended for use in medicine. It contains an alternating sinusoidal voltage generator, a magnetizing coil, two identical receiving coils placed symmetrically with respect to the magnetizing one, an amplifier, a phase shifter with a switch, a synchronous detector, and a pointer indicator device (microammeter). The magnetizing coil is connected to an alternating voltage generator, the receiving coils are connected in series and opposite and connected to an amplifier, the amplifier output is connected through a phase shifter with a switch to the signal input of a synchronous detector, the control input of a synchronous detector is connected to an alternating voltage generator, and the output of a synchronous detector is connected to an indicator device .
Известное устройство для локализации инородных тел глаза и орбиты работает следующим образом. В отсутствие вблизи локатора инородных металлических предметов генератор переменного напряжения вырабатывает переменное напряжение, обуславливающее переменный ток в намагничивающей катушке. Этот переменный ток создает вокруг намагничивающей катушки переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле намагничивающей катушки индуцирует в приемных катушках одинаковые переменные напряжения, которые вследствие встречного включения приемных катушек взаимно компенсируются. По этой причине напряжение на входе усилителя близко к нулю. Очевидно, что и на выходе усилителя, фазовращателя и синхронного детектора напряжение близко к нулю, а следовательно, индикаторный прибор показывает нулевое отклонение. A known device for the localization of foreign bodies of the eye and orbit works as follows. In the absence of foreign metal objects near the locator, an alternating voltage generator generates an alternating voltage, causing an alternating current in the magnetizing coil. This alternating current creates an alternating magnetic field around the magnetizing coil. The alternating magnetic field of the magnetizing coil induces the same alternating voltages in the receiving coils, which are mutually compensated due to the on-switching of the receiving coils. For this reason, the voltage at the input of the amplifier is close to zero. It is obvious that at the output of the amplifier, phase shifter and synchronous detector, the voltage is close to zero, and therefore, the indicator device shows zero deviation.
Если вблизи одной из приемных катушек локатора появляется металлический предмет, то он намагничивается переменным полем намагничивающей катушки. В результате такого намагничивания вокруг инородного металлического предмета (тела) возникает вторичное переменное магнитное поле, амплитуда и фаза которого зависят от формы, размеров, электропроводности и магнитной проницаемости этого инородного предмета. Вторичное переменное поле инородного предмета индуцирует в приемных катушках неодинаковые переменные напряжения, величина разности между которыми поступает в виде сигнала на вход усилителя. Сигнал, усиленный усилителем, поступает на вход фазовращателя, где получает необходимый сдвиг по фазе, а с выхода фазовращателя на сигнальный вход синхронного детектора, управляемого напряжением генератора. С выхода синхронного детектора выпрямленный сигнал подается на индикаторный прибор, вызывая его отклонение. В зависимости от положения переключателя фазовращателя напряжение на выходе синхронного детектора пропорционально синфазной (противофазной) с полем намагничивающей катушки или квадратурной (сдвинутой на 90о) по отношению к нему компоненте поля рассеяния инородного предмета. Приближенно можно считать, что поле рассеяния ферромагнитного предмета синфазно с полем намагничивающей катушки, поле рассеяния предмета из цветного неферромагнитного металла противофазно полю катушки, а поле предмета, состоящего из ферромагнитных и неферромагнитных металлических деталей, находится в квадратуре с полем намагничивающей катушки. Таким образом, с помощью данного устройства при одном из положений переключателя фазовращателя можно обнаруживать предметы из черного или цветного металла и по знаку отклонения стрелки (вправо или влево от нуля) индикатора определять тип металла (ферромагнитный или неферромагнитный), а при другом положении переключателя обнаруживать предметы из комбинированного материала (черный металл и цветной). Очевидно, что одну и ту же поверхность приходится обследовать дважды, чтобы гаpантированно обнаружить любые металлические предметы. Указанное обстоятельство является существенным недостатком известного устройства, иными словами устройство недостаточно универсально, что существенно сужает область его применения.If a metal object appears near one of the receiving coils of the locator, then it is magnetized by the alternating field of the magnetizing coil. As a result of such magnetization around a foreign metal object (body), a secondary alternating magnetic field arises, the amplitude and phase of which depend on the shape, size, electrical conductivity and magnetic permeability of this foreign object. The secondary alternating field of a foreign object induces uneven alternating voltages in the receiving coils, the difference between which is supplied as a signal to the input of the amplifier. The signal amplified by the amplifier goes to the input of the phase shifter, where it receives the necessary phase shift, and from the output of the phase shifter to the signal input of the synchronous detector, controlled by the voltage of the generator. From the output of the synchronous detector, the rectified signal is fed to the indicator device, causing it to deviate. Depending on the switch position of the phase shifter output voltage proportional to the in-phase synchronous detector (antiphase) with the field of the magnetizing coil or the quadrature (shifted by 90 °) with respect thereto leakage field component of a foreign object. It can be approximately assumed that the scattering field of a ferromagnetic object is in phase with the field of a magnetizing coil, the scattering field of an object of non-ferrous non-ferrous metal is in phase with the field of the coil, and the field of an object consisting of ferromagnetic and non-ferromagnetic metal parts is in quadrature with the field of a magnetizing coil. Thus, using this device, at one of the positions of the phase shifter switch, it is possible to detect objects made of ferrous or non-ferrous metal and to determine the type of metal (ferromagnetic or non-ferromagnetic) by the sign of the arrow (to the right or left from zero), and to detect objects at a different position of the switch from the combined material (ferrous metal and non-ferrous). Obviously, one and the same surface has to be examined twice in order to guaranteely detect any metal objects. This circumstance is a significant disadvantage of the known device, in other words, the device is not universal enough, which significantly narrows the scope of its application.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является прибор для измерения магнитной проницаемости и проводимости грунтов и горных пород [2] Он, несмотря на специфическое назначение, может быть без каких-либо принципиальных переделок использован для обнаружения металлических предметов и содержит генератор переменного тока, индукционный датчик, содержащий намагничивающую и приемную катушки, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, амплитудный детектор, первый стрелочный индикатор, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент сигнала, первый и второй фильтры постоянной составляющей, стрелочные индикаторы синфазной и квадратурной компонент сигнала, первый и второй фазовращатели. The closest in technical essence to the claimed device is a device for measuring the magnetic permeability and conductivity of soils and rocks [2] It, despite its specific purpose, can be used to detect metal objects without any fundamental alterations and contains an alternating current generator, induction a sensor containing a magnetizing and receiving coil, a compensator for the voltage induced in the receiving coil by a field of a magnetizing coil, an alternating voltage amplifier, amplitude sensitive detector, the first dial gauge synchronous detectors inphase and quadrature component signal, the first and second filters the dc component, dial indicators inphase and quadrature component signal, the first and second phase shifters.
Устройство-прототип работает следующим образом. Переменный ток, вырабатываемый генератором, протекает по намагничивающей катушке индукционного датчика, вызывая вокруг нее переменное магнитное поле. В отсутствие вблизи датчика металлических предметов переменное поле намагничивающей катушки индуцирует в приемной катушке датчика переменное напряжение, которое с некоторой точностью компенсируется компенсатором, подключенным входом к выходу генератора переменного тока. В результате на входе усилителя переменного тока присутствует переменное напряжение небаланса, обусловленное неидеальностью настройки компенсатора. С выхода усилителя это напряжение небаланса выпрямляется амплитудным детектором, и первый стрелочный индикатор показывает величину модуля напряжения небаланса. Кроме того, напряжение подается на сигнальные входы синхронных детекторов соответственно синфазной и квадратурной компонент, управляемых через фазовращатели напряжением с выхода генератора переменного тока. В результате синхронного детектирования на выходах детекторов присутствуют постоянные напряжения, пропорциональные синфазной и квадратурной компонентам напряжения небаланса соответственно. Эти постоянные напряжения отсекаются фильтрами постоянной составляющей и не пропускаются на стрелочные индикаторы, которые в результате дают нулевые показания. The prototype device operates as follows. The alternating current generated by the generator flows through the magnetizing coil of the induction sensor, causing an alternating magnetic field around it. In the absence of metallic objects near the sensor, the alternating field of the magnetizing coil induces an alternating voltage in the sensor receiving coil, which is compensated with some accuracy by a compensator connected by the input to the output of the alternator. As a result, an alternating voltage unbalance is present at the input of the AC amplifier, due to the imperfect adjustment of the compensator. From the output of the amplifier, this unbalance voltage is rectified by an amplitude detector, and the first dial indicator shows the magnitude of the unbalance voltage module. In addition, voltage is supplied to the signal inputs of synchronous detectors, respectively, in-phase and quadrature components, controlled through phase shifters by voltage from the output of the alternator. As a result of synchronous detection, at the outputs of the detectors there are constant voltages proportional to the in-phase and quadrature components of the unbalance voltage, respectively. These constant voltages are cut off by DC filters and are not passed to dial indicators, which as a result give zero readings.
При поднесении металлического предмета к индукционному датчику в его приемной катушке возникает переменное напряжение, обусловленное полем переизлучения металлического предмета. Это напряжение, усиленное усилителем, выпрямляется амплитудным детектором и изменяет отклонение первого стрелочного индикатора. Кроме того, это напряжение выпрямляется синхронными детекторами, и выпрямленные напряжения беспрепятственно проходят через фильтры постоянной составляющей, вызывая отклонения стрелочных индикаторов, пропорциональные синфазной и квадратурной компонентам поля переизлучения металлического предмета соответственно. When a metal object is brought up to an induction sensor, an alternating voltage arises in its receiving coil due to the reemission field of the metal object. This voltage, amplified by the amplifier, is rectified by an amplitude detector and changes the deviation of the first dial indicator. In addition, this voltage is rectified by synchronous detectors, and the rectified voltages freely pass through the DC filters, causing deviations of the arrow indicators proportional to the in-phase and quadrature components of the re-radiation field of the metal object, respectively.
Из приведенного описания работы устройства-прототипа видно, что оно позволяет обнаруживать как ферромагнитные и неферромагнитные металлические предметы, так и предметы, состоящие из комбинации ферромагнитного и цветного металлов. Кроме того, устройство-прототип позволяет по знаку отклонения стрелочного индикатора синфазной компоненты определять тип металла (черный или цветной), из которого изготовлен инородный предмет. From the above description of the operation of the prototype device, it can be seen that it allows you to detect both ferromagnetic and non-ferromagnetic metal objects, and objects consisting of a combination of ferromagnetic and non-ferrous metals. In addition, the prototype device allows you to determine the type of metal (black or non-ferrous) from which the foreign object is made by the sign of the deviation of the dial indicator of the in-phase component.
Однако устройство-прототип обладает и существенным недостатком, заключающимся в необходимости при сканировании обследуемой поверхности наблюдать одновременно за показаниями двух стрелочных индикаторов, что повышает утомляемость оператора, вынужденного к тому же следить за тем, чтобы ни один участок обследуемой поверхности не был пропущен. В результате снижение достоверности и надежности контроля. However, the prototype device also has a significant disadvantage in that it is necessary to monitor the readings of two arrow indicators while scanning the test surface, which increases the fatigue of the operator, who is also forced to ensure that no part of the test surface is missed. As a result, a decrease in the reliability and reliability of control.
Может сложиться впечатление, что при сканировании достаточно следить за показаниями первого стрелочного индикатора, а в случае обнаружения металлического предмета по показаниям индикатора синфазной компоненты сигнала определять тип металла, из которого он изготовлен. Однако так можно поступать лишь при обнаружении достаточно крупных металлических предметов, когда обусловленные ими отклонения первого стрелочного индикатора существенно больше его первоначального отклонения, обусловленного напряжением небаланса. Если инородный предмет настолько мал, что обусловленное им напряжение на выходе усилителя мало по сравнению с напряжением небаланса, изменение показаний первого стрелочного индикатора, вызванное появлением предмета вблизи датчика, в значительной степени зависит от соотношения фаз напряжения небаланса и напряжения сигнала на входе амплитудного детектора. Если, например, напряжение сигнала находится в фазе с напряжением небаланса и составляет 20% от этого напряжения, то из простых геометрических соображений очевидно, что показания первого стрелочного индикатора изменяется также на 20% при появлении предмета, вызывающего такой сигнал. Если напряжение сигнала находится в квадратуре с напряжением небаланса (т.е. сдвинуто по отношению к нему на 90о) и составляет те же 20% от него, то по закону векторного сложения изменение показаний первого стрелочного индикатора, обусловленное таким сигналом, составит лишь 2% Даже если сигнал составляет 50% от небаланса, то приращение показаний составит лишь 12% Если учесть, что соотношение фаз напряжений сигнала и небаланса обусловлено случайными причинами, то обнаружение мелких металлических предметов по изменениям показаний первого стрелочного индикатора является непредсказуемым. Как следствие всего вышесказанного невысокая достоверность поиска.It may seem that when scanning it is enough to follow the indications of the first dial indicator, and in case of detecting a metal object, determine the type of metal from which it is made from the indications of the common-mode signal component. However, this can only be done if sufficiently large metal objects are detected, when the deviations of the first dial indicator caused by them are significantly larger than its initial deviation, due to the unbalance voltage. If a foreign object is so small that the voltage at the amplifier output due to it is small compared to the unbalance voltage, the change in the readings of the first dial indicator caused by the appearance of the object near the sensor depends to a large extent on the ratio of the phases of the unbalance voltage and the signal voltage at the amplitude detector input. If, for example, the signal voltage is in phase with the unbalance voltage and is 20% of this voltage, then from simple geometric considerations it is obvious that the readings of the first arrow indicator also change by 20% when an object that causes such a signal appears. If the voltage signal is in quadrature with the voltage unbalance (i.e., shifted with respect thereto about 90) and makes the same 20% of it, then the law of vector addition of the first change reading dial gauge, due to such a signal will be only 2 % Even if the signal is 50% of the unbalance, the increment of the readings will be only 12%. If we take into account that the ratio of the phases of the signal voltage and unbalance is due to random reasons, then the detection of small metal objects by changes in the readings of the first arrow LfTetanus indicator is unpredictable. As a consequence of the foregoing, the low reliability of the search.
Задача изобретения повышение достоверности обнаружения мелких металлических предметов при одновременном повышении удобства эксплуатации металлоискателя и снижении утомляемости оператора. The objective of the invention is to increase the reliability of detection of small metal objects while improving the usability of the metal detector and reducing operator fatigue.
Для этого металлоискатель, содержащий генератор переменного тока, индукционный датчик, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке датчика полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент сигнала, первый и второй фильтры постоянной составляющей, первый и второй фазовращатели и первый и второй стрелочные индикаторы, дополнительно содержит двухполупериодный выпрямитель и аналоговый сумматор напряжений, причем вход двухполупериодного выпрямителя подключен к выходу первого фильтра постоянной составляющей, а его выход к одному из двух входов аналогового сумматора напряжений, второй вход сумматора подключен к выходу второго фильтра постоянной составляющей, выход сумматора подсоединен к первому стрелочному индикатору, а второй стрелочный индикатор присоединен к выходу первого фильтра постоянной составляющей. For this, a metal detector containing an alternating current generator, an induction sensor, a compensator for the voltage induced in the sensor receiving coil by a magnetizing coil field, an alternating voltage amplifier, synchronous detectors of the in-phase and quadrature components of the signal, the first and second filters of the constant component, the first and second phase shifters and the first and the second arrow indicators, further comprises a half-wave rectifier and an analog voltage combiner, and the input of the half-wave rectifier sub it is output from the first filter of the constant component, and its output to one of the two inputs of the analog voltage adder, the second input of the adder is connected to the output of the second filter of the constant component, the output of the adder is connected to the first arrow indicator, and the second arrow indicator is connected to the output of the first filter of the constant component .
Сравнение предлагаемого металлоискателя с устройством-прототипом показывает, что он отличается от прототипа введением двух новых элементов двухполупериодного выпрямителя и аналогового сумматора напряжений и новыми связями, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна". Comparison of the proposed metal detector with the prototype device shows that it differs from the prototype in the introduction of two new elements of a half-wave rectifier and an analog voltage adder and new connections, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."
Введение в металлоискатель этих новых элементов и связей обусловлено следующим. Двухполупериодный выпрямитель, присоединенный входом к выходу первого фильтра постоянной составляющей, необходим для получения напряжения, пропорционального абсолютной величине синфазной составляющей сигнала от металлического предмета при любой ее полярности. Аналоговый сумматор напряжений необходим для сложения абсолютного значения напряжения синфазной компоненты сигнала от предмета с напряжением квадратурной компоненты сигнала, имеющей всегда неизменную полярность. Стрелочный индикатор, подключенный к выходу сумматора, отклоняется при появлении вблизи датчика металлического предмета независимо от того, изготовлен он из ферромагнитного, цветного или из комбинации металлов. В случае необходимости по знаку отклонения другого стрелочного индикатора, подключенного параллельно входу двухполупериодного выпрямителя, можно определить, является ли обнаруженный предмет ферромагнитным или неферромагнитным (или какой металл преобладает в случае комбинации металлов). The introduction of these new elements and bonds into the metal detector is due to the following. A two-half-wave rectifier connected to the output of the first filter with a constant component is required to obtain a voltage proportional to the absolute value of the in-phase component of the signal from a metal object at any polarity. An analog voltage adder is necessary to add the absolute value of the voltage of the in-phase component of the signal from the object to the voltage of the quadrature component of the signal, which always has a constant polarity. The dial indicator connected to the output of the adder is rejected when a metallic object appears near the sensor, regardless of whether it is made of ferromagnetic, non-ferrous or a combination of metals. If necessary, the deviation sign of another dial indicator connected in parallel with the input of a half-wave rectifier can determine whether the detected object is ferromagnetic or non-ferromagnetic (or which metal prevails in the case of a combination of metals).
Таким образом, суть изобретения заключается в том, что введение новых узлов и связей обеспечивает обнаружение мелких металлических предметов независимо от их ферромагнитности или неферромагнитности, а также определение (в случае необходимости) их ферромагнитности. Thus, the essence of the invention lies in the fact that the introduction of new nodes and connections ensures the detection of small metal objects regardless of their ferromagnetism or non-ferromagnetism, as well as the determination (if necessary) of their ferromagnetism.
В заявляемом металлоискателе устранен главный недостаток устройства-прототипа неудобство пользования, состоящее в необходимости оператору наблюдать одновременно за показаниями двух стрелочных индикаторов. В заявляемом металлоискателе оператор наблюдает за показаниями лишь одного стрелочного индикатора, подключенного к выходу сумматора, а по ним обнаруживает металлический предмет. После обнаружения по знаку отклонения другого индикатора, подключенного параллельно входу двухполупериодного выпрямителя, оператор может определить вид металла (черный или цветной), из которого предмет изготовлен. Такой порядок функционирования металлоискателя значительно повышает удобство пользования и снижает утомляемость оператора и вероятность ошибок в его работе. The inventive metal detector eliminated the main disadvantage of the prototype device inconvenience of use, consisting in the need for the operator to observe simultaneously the readings of two arrow indicators. In the inventive metal detector, the operator monitors the readings of only one dial indicator connected to the output of the adder, and on them it detects a metal object. After detecting by the sign of the deviation of another indicator connected in parallel with the input of a half-wave rectifier, the operator can determine the type of metal (black or non-ferrous) from which the item is made. Such an operating procedure of the metal detector significantly increases ease of use and reduces operator fatigue and the likelihood of errors in its operation.
На чертеже изображена функциональная блок-схема предлагаемого металлоискателя. The drawing shows a functional block diagram of the proposed metal detector.
Металлоискатель содержит генератор 1 переменного тока, индукционный датчик 2 с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор 3 напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель 4 переменного напряжения, синхронные детекторы 5 и 6 синфазной и квадратурной компонент, первый 7 и второй 8 фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель 9, аналоговый сумматор 10 напряжения, первый 11 и второй 12 стрелочные индикаторы, первый 13 и второй 14 фазовращатели. The metal detector contains an
Генератор 1 переменного тока присоединен выходами к намагничивающей катушке индукционного датчика 2, к компенсатору 3 напряжения и к входам первого 13 и второго 14 фазовращателей. Приемная катушка индукционного датчика 2 подключена к входу усилителя 4 переменного напряжения, выход которого подключен к сигнальным входам синхронных детекторов 5 и 6 синфазной и квадратурной компонент, управляющие входы которых подключены к выходам первого 13 и второго 14 фазовращателей соответственно, а выходы к входам первого 7 и второго 8 фильтров постоянной составляющей соответственно. Выход первого фильтра 7 постоянной составляющей подключен к входу двухполупериодного выпрямителя 9 и к второму стрелочному индикатору 12. Один из входов аналогового сумматора 10 напряжений присоединен к выходу двухполупериодного выпрямителя 9, другой его вход присоединен к выходу второго фильтра 8 постоянной составляющей, а выход аналогового сумматора 10 подключен к первому стрелочному индикатору 11. The
Металлоискатель работает следующим образом. The metal detector operates as follows.
Переменный ток генератора 1, протекая по намагничивающей катушке индукционного датчика 2, создает вокруг нее переменное магнитное поле. В отсутствие вблизи датчика металлических предметов, подлежащих обнаружению, переменное поле намагничивающей катушки датчика 2 индуцирует в его приемной катушке переменную ЭДС, которая с некоторой точностью компенсируется компенсатором 3. Напряжение небаланса с выхода индукционного датчика 2 усиливается усилителем 4 переменного напряжения. Усиленное переменное напряжение небаланса детектируется синхронными детекторами 5 и 6 синфазной и квадратурной компонент, управляемыми через фазовращатели 13 и 14 напряжением генератора 1. В результате детектирования на выходах детекторов 5 и 6 получаются постоянные напряжения, пропорциональные синфазной и квадратурной компонентам напряжения небаланса соответственно. Эти напряжения не пропускаются фильтрами 7 и 8 постоянной составляющей и поэтому на входе двухполупериодного выпрямителя 9, на одном из входов аналогового сумматора 10 напряжений и на втором стрелочном индикаторе 12 напряжения равны нулю. Равно нулю и напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя 9, а следовательно, и на другом входе аналогового сумматора 10, вследствие чего равно нулю и напряжение на первом стрелочном индикаторе 11. Иными словами оба индикатора 11 и 12 дают нулевые показания. The alternating current of the
При появлении вблизи индукционного датчика 2 металлического предмета он намагничивается переменным полем намагничивающей катушки и его поле переизлучения индуцирует в приемной катушке датчика 2 переменное напряжение сигнала. Это напряжение не компенсируется компенсатором 3 и усиленное усилителем 4 подается на сигнальные входы синхронных детекторов 5 и 6. В результате синхронного детектирования на выходах синхронных детекторов 5 и 6 появляются постоянные напряжения, пропорциональные синфазной и квадратурной компонентам сигнала от металлического предмета соответственно. When a metal object appears near the
Как уже говорилось, на выходах этих синхронных детекторов присутствуют также постоянные напряжения небаланса, которые суммируются с напряжениями сигнала. Фильтры 7 и 8 постоянной составляющей отсекают эти напряжения небаланса, и на выходах этих фильтров появляются только напряжения полезного сигнала, причем на выходе первого фильтра 7 появляется постоянное напряжение, пропорциональное синфазной компоненте сигнала, а на выходе второго фильтра 8 появляется постоянное напряжение, пропорциональное квадратурной компоненте сигнала. В зависимости от того, является металлический предмет ферромагнитным или нет, напряжение синфазной компоненты на выходе первого фильтра 7 постоянной составляющей положительно или отрицательно, что и индицировано вторым стрелочным индикатором 12, отклонение которого в одну сторону от нуля показывает, что предмет ферромагнитный, а в другую сторону что он неферромагнитный. Напряжение на выходе второго фильтра 8 постоянной составляющей всегда имеет одну полярность, например положительную. Обусловлено это тем, что квадратурная компонента сигнала отражает потери на перемагничивание металлического предмета, которые не могут быть меньше нуля. Двухполупериодный выпрямитель 9 обеспечивает появление на одном из входов аналогового сумматора 10 напряжений напряжения одной и той же полярности (например, положительной), независимо от полярности напряжения на выходе первого фильтра 7 постоянной составляющей. На другом входе сумматора 10, подключенном к выходу второго фильтра 8 постоянной составляющей, напряжение может быть только положительным. Напряжение с выхода сумматора 10 вызывает отклонение первого стрелочного индикатора 11, пропорциональное сумме абсолютного значения синфазной компоненты и квадратурной компоненты сигнала. As already mentioned, at the outputs of these synchronous detectors there are also constant unbalance voltages, which are summed with the signal voltages.
При работе с заявляемым металлоискателем оператору достаточно наблюдать лишь за показаниями первого стрелочного индикатора 11, поскольку он покажет отклонение при приближении к металлическому предмету независимо от того, изготовлен ли он из ферромагнитного, неферромагнитного металла или из их сочетания. При обнаружении металлического предмета оператор может по показаниям второго стрелочного индикатора 12 определить, является предмет ферромагнитным или неферромагнитным, т.е. получить полную и достоверную информацию о предмете поиска. When working with the inventive metal detector, it is enough for the operator to observe only the readings of the
Такое выполнение металлоискателя позволяет реализовать следующие преимущества. За счет изменения функций, выполняемых стрелочными индикаторами, повышается удобство пользования металлоискателем, поскольку в процессе поиска оператору достаточно следить за показаниями лишь одного из них (первого), обращаясь к другому индикатору лишь при необходимости определения вида металла. За счет суммирования результатов синхронного детектирования по синфазной и квадратурной компонентам значительно повышается чувствительность прибора. Действительно, если, например, сигнал Е от малого металлического предмета сдвинут по фазе относительно поля намагничивающей катушки на 45о, то синфазная и квадратурная компоненты сигнала составляют по 0,707 Е. Такие показания и дают стрелочные индикаторы устройства-прототипа. В то же время первый стрелочный индикатор 11 заявляемого металлоискателя показывает сумму этих компонент, т. е. 1,41 Е, что в два раза больше. За счет повышения чувствительности металлоискателя и повышения удобства пользования им значительно повышаются достоверность обследования и надежность выявления мелких металлических предметов.This embodiment of the metal detector allows you to realize the following advantages. By changing the functions performed by arrow indicators, the convenience of using a metal detector is increased, since in the search process it is enough for the operator to follow the readings of only one of them (the first), referring to another indicator only if it is necessary to determine the type of metal. By summing the results of synchronous detection by in-phase and quadrature components, the sensitivity of the device is significantly increased. Indeed, if, for example, the signal E from a small metal object is shifted in phase relative to the field of the magnetizing coil 45 of the then-phase and quadrature signal components comprise at 0.707 E. Such indications and provide dial indicators prototype device. At the same time, the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5044895 RU2046377C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Metal detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5044895 RU2046377C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Metal detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2046377C1 true RU2046377C1 (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=21605581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5044895 RU2046377C1 (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Metal detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2046377C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997013467A1 (en) * | 1995-10-13 | 1997-04-17 | Lucio Catamo | Probe for locating holes in orthopaedic internal fixation devices |
| WO1999024849A1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Khokhlushkina Faina Alexandrov | Radio-localisation probing method and differential radar device for realising the same |
-
1992
- 1992-06-01 RU SU5044895 patent/RU2046377C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Литвиненко А.А. и др. Вихретоковый локатор инородных тел. Медицинская техника N 1, 1992, с.42-43. * |
| 2. Будько Г.С. и др. Прибор для измерения магнитной проницаемости и проводимости грунтов и горных пород. Труды Сибирского физико-технического института при Томском Госуниверситете. Вып.61, 1976, Томск: изд-во Томского университета, с.164-173. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997013467A1 (en) * | 1995-10-13 | 1997-04-17 | Lucio Catamo | Probe for locating holes in orthopaedic internal fixation devices |
| WO1999024849A1 (en) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Khokhlushkina Faina Alexandrov | Radio-localisation probing method and differential radar device for realising the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3896489B2 (en) | Magnetic detection device and substance determination device | |
| US4628265A (en) | Metal detector and classifier with automatic compensation for soil magnetic minerals and sensor misalignment | |
| Dogaru et al. | Giant magnetoresistance-based eddy-current sensor | |
| Tsukada et al. | Detection of inner corrosion of steel construction using magnetic resistance sensor and magnetic spectroscopy analysis | |
| Yamazaki et al. | Basic analysis of a metal detector | |
| US20130207648A1 (en) | Detection of a Metal or a Magnetic Object | |
| KR100218653B1 (en) | Electronic induced type test apparatus | |
| US20070155024A1 (en) | Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles. | |
| CZ2013822A3 (en) | Contactless magnetic position sensor of magnetic or electrically conducting objects | |
| US3546578A (en) | Heterodyned frequency nondestructive testing system utilizing a hall effect device for magnetic field sensing of an eddy current reaction magnetic field | |
| RU2360268C1 (en) | Eddy current device | |
| RU2046377C1 (en) | Metal detector | |
| Tsukada et al. | Magnetic property mapping system for analyzing three-dimensional magnetic components | |
| Ripka et al. | AMR proximity sensor with inherent demodulation | |
| CN101995379B (en) | Magneto-optic detector for transparent solution concentration | |
| RU2189616C1 (en) | Metal detector | |
| Bai et al. | High precision algorithm of metal detector based on balance coil | |
| Bruschini | Metal detectors in civil engineering and humanitarian demining: overview and tests of a commercial visualizing system | |
| RU2262123C1 (en) | Induction measuring converter for metal detector | |
| Takiya et al. | Development of first-order gradiometer-type MI sensor and its application for a metallic contaminant detection system | |
| Perez et al. | Advance in magnetoresistance magnetometer performances applied in eddy current sensor arrays | |
| Vyhnanek et al. | AMR gradiometer for mine detection and sensing | |
| RU2123816C1 (en) | Eddy-current metal locator | |
| JP2617570B2 (en) | Magnetic measuring device | |
| JPH01232254A (en) | Method and device for eddy current flaw detection |