RU2231287C2 - Detector device for discovering foreign bodies - Google Patents

Detector device for discovering foreign bodies Download PDF

Info

Publication number
RU2231287C2
RU2231287C2 RU2002123541/14A RU2002123541A RU2231287C2 RU 2231287 C2 RU2231287 C2 RU 2231287C2 RU 2002123541/14 A RU2002123541/14 A RU 2002123541/14A RU 2002123541 A RU2002123541 A RU 2002123541A RU 2231287 C2 RU2231287 C2 RU 2231287C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
synchronous detector
additional
amplifier
Prior art date
Application number
RU2002123541/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123541A (en
Inventor
А.А. Литвиненко (RU)
А.А. Литвиненко
Original Assignee
Машковцев Владимир Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Машковцев Владимир Викторович filed Critical Машковцев Владимир Викторович
Priority to RU2002123541/14A priority Critical patent/RU2231287C2/en
Publication of RU2002123541A publication Critical patent/RU2002123541A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2231287C2 publication Critical patent/RU2231287C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: medical engineering.
SUBSTANCE: device has AC generator having excitation coil connected to its output. The excitation coil is connected to resistor one end of which is grounded. Two receiving coils are arranged coaxially with the excitation coil on both its sides and gradientometrically coupled. Their first ends are grounded and the second ends are connected to the first amplifier input, the output of which is connected to synchronous detector input connected to the second amplifier output via the first key. Its output is connected to arrow indicator. The receiving coils are designed as ferric probe transducers. The first output of an additional AC generator is connected to the second ends of the receiving coils and the second one is connected to synchronizing input of synchronous detector. Input of additional synchronous detector is connected to output of the first amplifier. Frequency multiplier output is connected to the synchronizing input of synchronous detector. The first input of frequency multiplier is connected to excitation coil resistor, its second input being connected to additional AC generator input. Additional synchronous detector output is connected to the second input via the second key.
EFFECT: high sensitivity of device; high accuracy in determining foreign body position.
2 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к общей и глазной хирургии, и может быть использовано для локализации инородных предметов при хирургическом извлечении их из тканей человека, а также может быть использовано в ветеринарии, пищевой промышленности и т.п.The invention relates to medicine, in particular to general and ocular surgery, and can be used to localize foreign objects during surgical extraction of them from human tissues, and can also be used in veterinary medicine, food industry, etc.

Применяемые для этих целей традиционные методы уточняющей диагностики (рентгеновский, ультразвуковой и др.) могут привести к необоснованному операционному травматизму.The traditional methods of clarifying diagnostics used for these purposes (X-ray, ultrasound, etc.) can lead to unreasonable operational injuries.

Для поиска металлических предметов в немагнитной неэлектропроводящей среде применяют феррозондовую аппаратуру, предназначенную для измерения величины магнитного поля и его градиентов. Известен медицинский феррозондовый полюсоискатель, используемый для проведения операций по удалению ферромагнитных объектов из тела человека [1], включающий размещенные в одной плоскости и параллельно друг другу катушки с пермалоевыми сердечниками, соединенные градиентометрически и подключенные к измерительному блоку. Феррозондовый полюсоискатель позволяет измерять градиент магнитного поля рассеяния ферромагнитного объекта, находящегося в теле человека, предварительно намагниченного сильным постоянным полем. Прибор дает возможность локализовать этот объект и по имеющимся у него магнитным полюсам, определить его пространственную ориентацию, что является его существенным достоинством. Вторым достоинством прибора является малый диаметр чувствительного элемента феррозондового преобразователя (менее 1 мм), что позволяет изготовить его поисковый зонд диаметром не более 2 мм. Используя такой зонд, можно с достаточной точностью локализовать небольшие ферромагнитные частицы, а также по имеющимся у них магнитным полюсам определить их пространственную ориентацию. Феррозондовый полюсоискатель обладает высокой чувствительностью к градиенту магнитного поля, что позволяет обнаружить ферромагнитную инъекционную иглу на расстоянии 50 мм, швейную иглу на расстоянии 100 мм, унифицированную пулю (диаметром 7,62 мм) с расстояния 30-50 мм.To search for metal objects in a non-magnetic non-conductive medium, flux-gate equipment is used to measure the magnitude of the magnetic field and its gradients. Known medical fluxgate pole detector used to perform operations to remove ferromagnetic objects from the human body [1], including placed in the same plane and parallel to each other coils with permaloy cores, connected gradiometrically and connected to the measuring unit. The fluxgate pole detector allows you to measure the gradient of the scattering magnetic field of a ferromagnetic object located in the human body, previously magnetized by a strong constant field. The device makes it possible to localize this object and its magnetic poles, determine its spatial orientation, which is its significant advantage. The second advantage of the device is the small diameter of the sensitive element of the flux-gate transducer (less than 1 mm), which makes it possible to produce its search probe with a diameter of not more than 2 mm. Using such a probe, it is possible to localize small ferromagnetic particles with sufficient accuracy, and also to determine their spatial orientation using the magnetic poles they have. The fluxgate pole detector is highly sensitive to the gradient of the magnetic field, which makes it possible to detect a ferromagnetic injection needle at a distance of 50 mm, a sewing needle at a distance of 100 mm, a standardized bullet (7.62 mm in diameter) from a distance of 30-50 mm.

Но использование высокой чувствительности прибора не всегда возможно, поскольку она ограничена реальной магнитной обстановкой, существующей в помещении, где проводится операция. Размещенные в помещении приборы, оборудование, арматура перекрытий и стен самого здания искажают магнитное поле Земли. Градиенты магнитного поля, обусловленные наличием данных предметов в местах проведения операций влияют на измерения феррозондовым полюсоискателем. Поэтому при изменении ориентации или положения его чувствительного элемента в пространстве возникает “ложный” сигнал, пропорциональный этим градиентам, снижающий возможности использования прибора. Для успешной работы с прибором необходимо создавать благоприятную для работы магнитную обстановку либо уменьшать чувствительность прибора до такой степени, чтобы градиент внешнего магнитного поля не давал существенного вклада в полезный сигнал. Кроме того, при работе с феррозондовым полюсоискателем необходимо пользоваться хирургическим инструментом: ранорасширители, зажимы, пинцеты и др., изготовленными из немагнитного материала (титан, нержавеющая сталь, стекло).But the use of a high sensitivity of the device is not always possible, since it is limited by the actual magnetic environment existing in the room where the operation is performed. Instruments, equipment, reinforcement of ceilings and walls of the building located in the room distort the Earth's magnetic field. Gradients of the magnetic field due to the presence of these objects in the field of operations affect the measurement of a flux-gate pole detector. Therefore, when the orientation or position of its sensitive element in space changes, a “false” signal appears, proportional to these gradients, which reduces the possibility of using the device. For successful operation with the device, it is necessary to create a magnetic environment favorable for operation or to reduce the sensitivity of the device to such an extent that the gradient of the external magnetic field does not make a significant contribution to the useful signal. In addition, when working with a fluxgate pole detector, it is necessary to use a surgical instrument: retractors, clamps, tweezers, etc. made of non-magnetic material (titanium, stainless steel, glass).

Основным недостатком феррозондового полюсоискателя, при его высокой чувствительности к ферромагнитным объектам, является невозможность обнаружения с его помощью немагнитных металлических объектов.The main disadvantage of the flux-gate detector, with its high sensitivity to ferromagnetic objects, is the inability to detect non-magnetic metal objects with it.

Для локализации в биологических объектах как ферромагнитных, так и цветных металлов используют вихретоковые преобразователи магнитного поля.For localization in biological objects of both ferromagnetic and non-ferrous metals, eddy current magnetic field transducers are used.

Положенные в их основу вихретоковые методы основаны на анализе электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля. Плотность вихревых токов в объекте зависит от геометрии и электромагнитных параметров объекта, а также от взаимного расположения измерительного вихретокового преобразователя и объекта. В качестве преобразователя используют обычно индукционные катушки. Синусоидальный (или импульсный) ток, создаваемый в катушке возбуждения преобразователя, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов объекта воздействует на приемные катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя ЭДС или сопротивление катушки, получают информацию о свойствах объекта и положении преобразователя относительно него.The eddy current methods based on them are based on the analysis of the electromagnetic field of eddy currents induced by an exciting coil in an electrically conductive monitoring object. The density of eddy currents in an object depends on the geometry and electromagnetic parameters of the object, as well as on the relative position of the measuring eddy current transducer and the object. Induction coils are usually used as a converter. A sinusoidal (or pulsed) current generated in the excitation coil of the transducer creates an electromagnetic field that excites eddy currents in an electrically conductive object. The electromagnetic field of the eddy currents of the object acts on the receiving coils of the converter, inducing EMF in them or changing their total electrical resistance. By registering the EMF or coil resistance, information is obtained about the properties of the object and the position of the converter relative to it.

Наиболее близким к заявляемому является вихретоковый локатор инородных тел, включающий катушку возбуждения, подключенную к генератору переменного тока, которая создает переменное магнитное поле возбуждения, воздействующее на обследуемый объект [2]. Две приемные катушки, размещенные соосно с катушкой возбуждения по обе стороны от нее, соединены градиентометрически для вычитания сигналов, наведенных полем возбуждения. Выходы приемных катушек через компенсатор напряжения, наводимого в них, соединены со входом усилителя, выход которого соединен со входом синхронного детектора, управляемого генератором переменного тока. После синхронного детектирования сигнал усиливается усилителем постоянного тока и подается на стрелочный индикатор со средним нулевым положением стрелки.Closest to the claimed is the eddy current locator of foreign bodies, including an excitation coil connected to an alternator, which creates an alternating magnetic field of excitation, affecting the object being examined [2]. Two receiving coils placed coaxially with the excitation coil on either side of it are connected gradiometrically to subtract the signals induced by the excitation field. The outputs of the receiving coils through a voltage compensator induced in them are connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the input of a synchronous detector controlled by an alternator. After synchronous detection, the signal is amplified by a DC amplifier and fed to a dial indicator with an average zero position of the arrow.

Суть работы вихретокового локатора инородных тел заключается в том, что на обследуемый объект воздействуют переменным магнитным полем, создаваемым катушкой возбуждения, которая индуцирует в металлическом объекте переменный магнитный момент. Поле рассеяния этого объекта измеряется приемными катушками, размещенными соосно относительно катушки возбуждения и соединенными градиентометрически, чтобы сигнал, наводимый в них катушкой возбуждения, был равен нулю. По амплитуде выходного сигнала вихретокового преобразователя определяют местоположение искомого объекта, а по фазе сигнала, измеряемой относительно фазы тока катушки возбуждения, определяют, является металл ферро- или неферромагнитным. Это обусловлено тем, что направление наведенного магнитного момента ферромагнитного объекта совпадает с направлением намагничивающего поля и его величина возрастает в области расположения ближайшей приемной катушки. Магнитный момент немагнитного металлического объекта, индуцируемый в нем вихревыми токами, направлен в противоположную намагничивающему полю сторону, что приводит к уменьшению величины намагничивающего поля. Таким образом, вихретоковый локатор инородных тел позволяет обнаруживать как ферромагнитные, так и неферромагнитные металлические объекты, а также различать их по фазе выходного сигнала. Другим достоинством этого локатора по сравнению с феррозондовым полюсоискателем является независимость его выходного сигнала от пространственной ориентации его зонда в неоднородном постоянном магнитном поле, которое ограничивает порог чувствительности феррозондового полюсоискателя. Следовательно, вихретоковый локатор инородных тел обладает большей помехозащищенностью по сравнению с феррозондовым полюсоискателем при работе в реальной обстановке. Так, с помощью вихретокового локатора можно работать на расстоянии 0,3 м от массивных конструкций, выполненных из ферромагнитных или цветных металлов, что невозможно с помощью феррозондового полюсоискателя.The essence of the work of the eddy current locator of foreign bodies is that the examined object is affected by an alternating magnetic field created by an excitation coil, which induces an alternating magnetic moment in a metal object. The scattering field of this object is measured by receiving coils arranged coaxially with respect to the excitation coil and connected gradiometrically so that the signal induced in them by the excitation coil is equal to zero. The amplitude of the output signal of the eddy current transducer determines the location of the desired object, and the phase of the signal, measured relative to the phase of the current of the excitation coil, determines whether the metal is ferro- or non-ferromagnetic. This is due to the fact that the direction of the induced magnetic moment of the ferromagnetic object coincides with the direction of the magnetizing field and its value increases in the region of the location of the nearest receiving coil. The magnetic moment of a non-magnetic metal object induced by eddy currents in it is directed in the opposite direction to the magnetizing field, which leads to a decrease in the magnitude of the magnetizing field. Thus, the eddy current locator of foreign bodies makes it possible to detect both ferromagnetic and non-ferromagnetic metal objects, as well as to distinguish them by the phase of the output signal. Another advantage of this locator compared to a fluxgate pole detector is the independence of its output signal from the spatial orientation of its probe in an inhomogeneous constant magnetic field, which limits the sensitivity threshold of a fluxgate pole detector. Therefore, the eddy current locator of foreign bodies has a greater noise immunity compared to a flux-gate pole detector when working in a real environment. So, with the help of an eddy current locator, you can work at a distance of 0.3 m from massive structures made of ferromagnetic or non-ferrous metals, which is impossible with the help of a flux-probe pole detector.

Чувствительность вихретокового локатора инородных тел ограничена лишь внешними электромагнитными помехами промышленного происхождения, спектр которых находится в узкой рабочей полосе локатора (несколько Гц) с центральной частотой, равной рабочей частоте катушки возбуждения.The sensitivity of the eddy current locator of foreign bodies is limited only by external electromagnetic interference of industrial origin, the spectrum of which is in the narrow working band of the locator (several Hz) with a central frequency equal to the working frequency of the excitation coil.

В вихретоковом локаторе инородных тел предусмотрены два режима работы. В первом режиме измеряется синфазная с током возбуждения составляющая полезного сигнала, что позволяет по изменению направления отклонения стрелки индикатора судить, как было сказано выше о материале обследуемого объекта.In the eddy current locator of foreign bodies, two operating modes are provided. In the first mode, the component of the useful signal in phase with the excitation current is measured, which allows judging by changing the direction of the indicator arrow deflection, as was said above about the material of the object being examined.

Во втором режиме измеряется квадратурная составляющая полезного сигнала, которая пропорциональна магнитным потерям в обследуемом объекте, связанным с процессами перемагничивания и индуцированным вихревыми токами. Введение такого режима обусловлено необходимостью обнаружения металлических объектов, изготовленных из композиционных материалов. Квадратурная составляющая, как было сказано ранее, обусловленная электромагнитными потерями в обследуемом объекте всегда имеет один знак. Это позволяет обнаруживать объекты, изготовленные из композиционных материалов, содержащих как ферромагнитный, так и неферромагнитный металл.In the second mode, the quadrature component of the useful signal is measured, which is proportional to the magnetic losses in the object being examined, associated with the magnetization reversal processes and the induced eddy currents. The introduction of such a regime is due to the need to detect metal objects made of composite materials. The quadrature component, as was said earlier, due to electromagnetic losses in the examined object always has one sign. This allows you to detect objects made of composite materials containing both ferromagnetic and non-ferromagnetic metal.

Однако чувствительность вихретокового локатора инородных тел уступает чувствительности феррозондового полюсоискателя в случае обнаружения ферромагнитных объектов.However, the sensitivity of the eddy current locator of foreign bodies is inferior to the sensitivity of the fluxgate pole detector in the case of detection of ferromagnetic objects.

Кроме того, выполнение приемных элементов в виде индуктивного преобразователя магнитного поля значительно по сравнению с феррозондовым полюсоискателем увеличивает габариты этих элементов, а следовательно, и габариты поискового зонда, что снижает точность локализации обследуемого объекта.In addition, the implementation of the receiving elements in the form of an inductive magnetic field transducer significantly increases the dimensions of these elements and, consequently, the dimensions of the search probe, in comparison with a flux-gate pole detector, which reduces the accuracy of localization of the object being examined.

В основу изобретения положена задача создания локатора инородных тел, позволяющего распознавать сорт металла, при повышении чувствительности локатора, в особенности к ферромагнитным объектам, и точности локализации инородного тела.The basis of the invention is the task of creating a locator of foreign bodies, which allows you to recognize the grade of metal, while increasing the sensitivity of the locator, in particular to ferromagnetic objects, and the accuracy of localization of a foreign body.

Поставленная задача решается тем, что в локаторе инородных тел, включающем генератор переменного тока с подключенной к его выходу катушкой возбуждения, создающей переменное магнитное поле, воздействующее на обследуемый объект, последовательно соединенной с резистором, один из концов которого заземлен, две приемные катушки, размещенные соосно с катушкой возбуждения по обе стороны от нее и соединенные между собой градиентометрически, при этом их первые концы заземлены, а вторые - соединены со входом первого усилителя, выход которого соединен со входом синхронного детектора, соединенного через первый ключ со входом второго усилителя, выход которого соединен со стрелочным индикатором, приемные катушки выполнены в виде феррозондовых преобразователей, и он снабжен дополнительным генератором переменного тока, первый выход которого через конденсатор соединен со вторыми концами приемных катушек, а второй выход - с синхронизирующим входом синхронного детектора. Кроме того, локатор инородных тел снабжен дополнительным синхронным детектором, вход которого соединен с выходом первого усилителя, и умножителем частоты, выход которого соединен с синхронизирующим входом дополнительного синхронного детектора. Первый вход умножителя частоты соединен с резистором катушки возбуждения, а второй его вход соединен со вторым входом дополнительного генератора переменного тока. При этом выход дополнительного синхронного детектора соединен со входом второго усилителя через второй ключ.The problem is solved in that in the locator of foreign bodies, which includes an alternating current generator with an excitation coil connected to its output, creating an alternating magnetic field acting on the object being examined, connected in series with a resistor, one of whose ends is grounded, two receiving coils placed coaxially with an excitation coil on both sides of it and interconnected gradiometrically, while their first ends are grounded, and the second are connected to the input of the first amplifier, the output of which is connected is connected to the input of a synchronous detector connected through the first key to the input of the second amplifier, the output of which is connected to a dial indicator, the receiving coils are made in the form of flux-gate converters, and it is equipped with an additional alternator, the first output of which is connected through the capacitor to the second ends of the receiving coils, and the second output is with the synchronizing input of the synchronous detector. In addition, the foreign body locator is equipped with an additional synchronous detector, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and a frequency multiplier, the output of which is connected to the synchronizing input of the additional synchronous detector. The first input of the frequency multiplier is connected to the excitation coil resistor, and its second input is connected to the second input of the additional alternator. The output of the additional synchronous detector is connected to the input of the second amplifier through the second key.

Выполнение приемных катушек в виде феррозондовых преобразователей и снабжение локатора инородных тел дополнительным генератором переменного тока и дополнительным синхронным детектором и умножителем частоты позволило уменьшить диаметр поискового зонда до размеров зонда феррозондового полюсоискателя (≤ 2 мм), что повысило чувствительность прибора, а дополнительные элементы и новые связи между элементами схемы прибора позволили сохранить возможность определять как ферро-, так и неферромагнитные металлические объекты, при увеличении чувствительности локатора и точности локализации за счет снижения размеров поискового зонда и повышения помехоустойчивости.The implementation of receiving coils in the form of flux-gate transducers and the supply of a foreign body locator with an additional alternator and an additional synchronous detector and frequency multiplier made it possible to reduce the diameter of the search probe to the dimensions of the flux-probe pole detector (≤ 2 mm), which increased the sensitivity of the device, and additional elements and new connections between the elements of the device’s circuitry, it was possible to retain the ability to determine both ferro- and non-ferromagnetic metal objects, with increasing the sensitivity of the locator and the accuracy of localization by reducing the size of the search probe and increasing noise immunity.

На фиг.1 представлена блок-схема локатора инородных тел.; на фиг.2 - конструктивное выполнение зонда.Figure 1 shows a block diagram of a foreign body locator .; figure 2 - structural design of the probe.

Локатор инородных тел включает генератор 1 переменного тока с подключенной к его выходу катушкой 2 возбуждения, создающей переменное магнитное поле, воздействующее на исследуемый объект, последовательно соединенной с резистором 3, один из концов которого заземлен. Локатор содержит две приемные катушки 4, 5, выполненные в виде феррозондовых преобразователей и размещенные соосно с катушкой 2 возбуждения по обе стороны от нее, соединенные между собой градиентометрически. Первые концы катушек 4, 5 заземлены, а вторые соединены со входом первого усилителя 6, выход которого соединен со входом синхронного детектора 7, соединенного через первый ключ 8 со входом второго усилителя 9, выход которого соединен со стрелочным индикатором 10. Локатор инородных тел снабжен дополнительным генератором 11 переменного тока, первый выход которого через конденсатор 12 соединен со вторыми концами приемных катушек 4, 5, а второй выход - с синхронизирующим входом синхронного детектора 7, а также дополнительным синхронным детектором 13, вход которого соединен с выходом усилителя 6 и умножителем 14 частоты, выход которого соединен с синхронизирующим входом дополнительного синхронного детектора 13. Первый вход умножителя 14 частоты соединен с резистором 3, а второй его вход соединен со вторым входом дополнительного генератора 11 переменного тока. При этом выход дополнительного синхронного детектора 13 соединен со входом второго усилителя 9 через второй ключ 15. Посредством замыкания 8 или 15 ключей осуществляют, соответственно, локализацию ферромагнитного или композиционного объекта, включающего ферро- и неферромагнитный материал.The foreign body locator includes an alternating current generator 1 with an excitation coil 2 connected to its output, creating an alternating magnetic field acting on the object under investigation, connected in series with a resistor 3, one of whose ends is grounded. The locator contains two receiving coils 4, 5, made in the form of flux-gate transducers and placed coaxially with the excitation coil 2 on both sides of it, interconnected gradiometrically. The first ends of the coils 4, 5 are grounded, and the second are connected to the input of the first amplifier 6, the output of which is connected to the input of the synchronous detector 7, connected through the first key 8 to the input of the second amplifier 9, the output of which is connected to the dial indicator 10. The foreign body locator is equipped with an additional an alternating current generator 11, the first output of which is connected through the capacitor 12 to the second ends of the receiving coils 4, 5, and the second output is connected to the synchronizing input of the synchronous detector 7, as well as an additional synchronous detector 13, turn coupled to an output amplifier 6 and the frequency multiplier 14, whose output is connected to the synchronization input of the additional synchronous detector 13. The first input of the frequency multiplier 14 is connected to the resistor 3, and its second input connected to a second input of the additional alternator 11. In this case, the output of the additional synchronous detector 13 is connected to the input of the second amplifier 9 through the second key 15. By closing 8 or 15 keys, respectively, the localization of a ferromagnetic or composite object, including ferro and non-ferromagnetic material, is carried out.

Приемные катушки 4, 5 и катушка 2 возбуждения расположены в зонде 16, (фиг.2) и помещены в корпус 17 с подводящим проводом 18. При этом приемные катушки 4, 5, выполненные в виде феррозондовых преобразователей, помещены в защитные трубки 19.The receiving coils 4, 5 and the excitation coil 2 are located in the probe 16, (Fig.2) and are placed in the housing 17 with the lead wire 18. In this case, the receiving coils 4, 5, made in the form of flux-gate transducers, are placed in the protective tubes 19.

Устройство работает следующим образом. На обследуемый объект, находящийся в неэлектропроводной среде (тело человека), при поднесении зонда 16 действует переменное магнитное поле с напряженностью H1=H0Sinω 1t, создаваемой катушкой 2 возбуждения, подключенной к генератору 1 переменного тока с частотой ω 1, где Н0=const, амплитуда поля; t - время.The device operates as follows. When the object is examined in a non-conductive medium (human body), when the probe 16 is exposed, an alternating magnetic field with a strength of H 1 = H 0 Sinω 1 t, created by an excitation coil 2 connected to an alternator 1 with a frequency of ω 1 , where N 0 = const, field amplitude; t is time.

В объекте возникает наведенный магнитный момент (ферро- или парамагнитный), поле рассеяния которого измеряется с помощью двух приемных катушек 4, 5, выполненных в виде феррозондовых преобразователей магнитного поля, обмотка возбуждения которых запитывается от дополнительного генератора 11 переменного тока с частотой ω 0. Наведенный полезный сигнал от поля рассеяния обследуемого объекта измеряется на второй гармонике ω 0 и равен ε 1,20H1Sin2ω 0t, где H1 - измеряемое поле рассеяния; ε 0=const; t - время.An induced magnetic moment (ferro- or paramagnetic) arises in the object, the scattering field of which is measured using two receiving coils 4, 5, made in the form of flux-probe magnetic field transducers, the excitation winding of which is fed from an additional alternator 11 with a frequency of ω 0 . The induced useful signal from the scattering field of the investigated object is measured at the second harmonic ω 0 and is equal to ε 1,2 = ε 0 H 1 Sin2ω 0 t, where H 1 is the measured scattering field; ε 0 = const; t is time.

Приемные катушки 4, 5 включены градиентометрически для вычитания поля возбуждения H1, и так как они располагаются относительно катушки 2 возбуждения соосно и симметрично относительно, то в отсутствии объекта исследования ε 12=0. При наличии объекта феррозондовые преобразователи находятся на разном расстоянии от него, то, следовательно, ε1≠ ε2 и возникает полезный сигнал ε =ε12, который усиливается и подается на дополнительный синхронный детектор 13.The receiving coils 4, 5 are included gradiometrically to subtract the excitation field H 1 , and since they are located relative to the excitation coil 2 coaxially and symmetrically with respect to, in the absence of the object of study ε 12 = 0. If there is an object, flux-gate transducers are at different distances from it, then, therefore, ε 1 ≠ ε 2 and there is a useful signal ε = ε 12 , which is amplified and fed to an additional synchronous detector 13.

При Н≠ 0, ε 1,20Sinω 1t· Sin2ω 0t=ε 00,5H1[Cos(2ω 01)t-Cos(2ω 01); то есть в ε 1,2 возникают боковые частоты относительно 2ω 0, т.е. частоты 2ω 0± ω 1.For Н ≠ 0, ε 1,2 = ε 0 Sinω 1 t · Sin2ω 0 t = ε 0 0,5H 1 [Cos (2ω 01 ) t-Cos (2ω 0 + ω 1 ); i.e., in ε 1,2 , lateral frequencies arise with respect to 2ω 0 , i.e. frequencies 2ω 0 ± ω 1 .

Выделяя синхронным детектором 13 с частотой синхронизации, равной 2ω 0± ω 1, полезный сигнал, измеряют величину поля рассеяния обследуемого объекта, пропорциональную сигналу, считываемому с приемных катушек 4, 5, ε =ε 12 (частота синхронизации формируется умножителем 14 частоты).Selecting the synchronous detector 13 with the synchronization frequency equal to 2ω 0 ± ω 1 , the useful signal, measure the scattering field of the object being examined, proportional to the signal read from the receiving coils 4, 5, ε = ε 1 + ε 2 (the synchronization frequency is generated by the frequency multiplier 14 )

В случае ферромагнитного объекта, намагниченного предварительно постоянным магнитным полем с помощью специального магнитного концентратора [3] (на чертеже не показан), можно измерять величину постоянного наведенного в объекте поля рассеяния.In the case of a ferromagnetic object magnetized previously by a constant magnetic field using a special magnetic concentrator [3] (not shown in the drawing), it is possible to measure the magnitude of the constant scattered field induced in the object.

Если H1=Const, тогда, ε 1,20H0Sin2ω 0t, то есть сигнал, снимаемый с приемных катушек 4, 5 на частоте 2ω 0, пропорционален измеряемому постоянному магнитному полю Н0, поэтому для измерения постоянного поля рассеяния используется синхронный детектор 7 с частотой синхронизации 2ω .If H 1 = Const, then ε 1,2 = ε 0 H 0 Sin2ω 0 t, that is, the signal taken from the receiving coils 4, 5 at a frequency of 2ω 0 is proportional to the measured constant magnetic field H 0 , therefore, to measure the constant field scattering is used synchronous detector 7 with a synchronization frequency of 2ω.

При извлечении инородного объекта устройство работает следующим образом: зонд 16 подносят к предполагаемому объекту, путем перемещения зонда 16 подтверждают наличие инородного тела. В случае обнаружения последнего с помощью изложенных выше режимов определяют, цветной это металл или ферромагнитный.When removing a foreign object, the device operates as follows: the probe 16 is brought to the intended object, by moving the probe 16 confirm the presence of a foreign body. If the latter is detected using the above modes, it is determined whether it is non-ferrous metal or ferromagnetic.

В случае, если инородное тело из цветного металла, делают небольшой надрез и концом зонда 16, введенным в этот разрез, локализуют инородное тело с последующим его удалением хирургическим способом, являющимся в данном случае менее травматичным ввиду малых по сравнению с вихретоковым локатором размеров зонда.If the foreign body is made of non-ferrous metal, a small incision is made and the tip of the probe 16 inserted into this incision is used to localize the foreign body and then remove it by the surgical method, which in this case is less traumatic due to the small size of the probe compared to the eddy current locator.

Если инородное тело из ферромагнитного металла, то с помощью приемных катушек 4, 5 определяют его пространственное положение (режим 1) по полюсам и производят его извлечение без осуществления разреза.If a foreign body is made of ferromagnetic metal, then using the receiving coils 4, 5 determine its spatial position (mode 1) at the poles and extract it without making a cut.

Список используемой литературыBibliography

1. Ю.Ф.Афанасьев. Феррозондовые приборы. Ленинград: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1986.1. Yu.F. Afanasyev. Fluxgate devices. Leningrad: Energoatomizdat. Leningrad branch, 1986.

2. А.А.Литвиненко и др. Вихретоковый локатор инородных тел. Медицинская техника. 1992, №1, с.42-43.2. A.A. Litvinenko et al. Eddy current locator of foreign bodies. Medical equipment. 1992, No. 1, pp. 42-43.

3. Авторское свидетельство СССР №1124962, оп. 23.11.84. Бюл. №43.3. Copyright certificate of the USSR No. 1124962, op. 11/23/84. Bull. No. 43.

Claims (1)

Локатор инородных тел, включающий генератор переменного тока с подключенной к его входу катушкой возбуждения, последовательно соединенной с резистором, один из концов которого заземлен, две приемные катушки, размещенные соосно с катушкой возбуждения по обе стороны от нее и соединенные между собой градиентометрически, при этом их первые концы заземлены, а вторые соединены со входом первого усилителя, выход которого соединен со входом синхронного детектора, соединенного через первый ключ со входом второго усилителя, выход которого соединен со стрелочным индикатором, отличающийся тем, что приемные катушки выполнены в виде феррозондовых преобразователей и он снабжен дополнительным генератором переменного тока, первый выход которого через конденсатор соединен со вторыми концами приемных катушек, а второй выход - с синхронизирующим входом синхронного детектора, дополнительным синхронным детектором, вход которого соединен с выходом первого усилителя, и умножителем частоты, выход которого соединен с синхронизирующим входом дополнительного синхронного детектора, при этом первый вход умножителя частоты соединен с резистором катушки возбуждения, а второй его вход соединен со вторым входом дополнительного генератора переменного тока, и выход дополнительного синхронного детектора соединен со входом второго усилителя через второй ключ.A foreign body locator including an alternating current generator with an excitation coil connected to its input, connected in series with a resistor, one of whose ends is grounded, two receiving coils placed coaxially with the excitation coil on both sides of it and interconnected gradiometrically, while the first ends are grounded, and the second are connected to the input of the first amplifier, the output of which is connected to the input of a synchronous detector connected through the first key to the input of the second amplifier, the output of which is connected a dial indicator, characterized in that the receiving coils are made in the form of flux-gate transducers and it is equipped with an additional alternator, the first output of which is connected through the capacitor to the second ends of the receiving coils, and the second output - with a synchronizing input of a synchronous detector, an additional synchronous detector, the input of which is connected to the output of the first amplifier, and a frequency multiplier, the output of which is connected to the synchronizing input of an additional synchronous detector, while a first input frequency multiplier is connected to the resistor of the field coil and its second input connected to a second input of the additional ac generator and the output of the synchronous detector further coupled to an input of the second amplifier through a second switch.
RU2002123541/14A 2002-09-03 2002-09-03 Detector device for discovering foreign bodies RU2231287C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123541/14A RU2231287C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Detector device for discovering foreign bodies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123541/14A RU2231287C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Detector device for discovering foreign bodies

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123541A RU2002123541A (en) 2004-03-10
RU2231287C2 true RU2231287C2 (en) 2004-06-27

Family

ID=32846060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123541/14A RU2231287C2 (en) 2002-09-03 2002-09-03 Detector device for discovering foreign bodies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2231287C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202618U1 (en) * 2020-11-09 2021-03-01 Вадим Владимирович Мирошников DEVICE FOR DETECTING AND LOCALIZING METAL FOREIGN INCLUSIONS IN BIOLOGICAL OBJECTS
RU225674U1 (en) * 2024-02-20 2024-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "Мироскан" Device for detection and localization of metallic foreign inclusions in biological objects

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛИТВИНЕНКО А.А. и др. Вихретоковый локатор инородных тел. Медицинская техника. - 1992, №1, с.42 и 43. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU202618U1 (en) * 2020-11-09 2021-03-01 Вадим Владимирович Мирошников DEVICE FOR DETECTING AND LOCALIZING METAL FOREIGN INCLUSIONS IN BIOLOGICAL OBJECTS
RU225674U1 (en) * 2024-02-20 2024-05-02 Общество с ограниченной ответственностью "Мироскан" Device for detection and localization of metallic foreign inclusions in biological objects

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002123541A (en) 2004-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100218653B1 (en) Electronic induced type test apparatus
JP3896489B2 (en) Magnetic detection device and substance determination device
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
CZ2013822A3 (en) Contactless magnetic position sensor of magnetic or electrically conducting objects
CN103238064B (en) Depth of quenching assay method and depth of quenching determinator
WO2017082770A1 (en) Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method
Sakthivel et al. A novel GMR-based eddy current sensing probe with extended sensing range
RU2231287C2 (en) Detector device for discovering foreign bodies
Trang et al. Characterization of small metallic objects and nonmetallic antipersonnel mines
JP3910222B2 (en) Fatigue measuring device
Frankowski Eddy current method for identification and analysis of reinforcement bars in concrete structures
JPS62273447A (en) Method and apparatus for measuring deterioration degree of material
Ripka et al. AMR proximity sensor with inherent demodulation
KR100626228B1 (en) Apparatus and Method for detecting defect with magnetic flux inducted by AC magnetic field
JP2005127963A (en) Nondestructive inspection method and its apparatus
RU2262123C1 (en) Induction measuring converter for metal detector
Sakthivel et al. A new inductive proximity sensor as a guiding tool for removing metal shrapnel during surgery
EP0274450A2 (en) A device for measuring the proximity of a metal object
RU2130609C1 (en) Device for local measurement of ferromagnetic phase of austenitic steel
RU2123303C1 (en) Ferroprobe polarity indicator
RU2134538C1 (en) Device for localization of foreign ferromagnetic bodies at surgical extraction of them from human tissues
RU2123816C1 (en) Eddy-current metal locator
Darrer Electromagnetic induction imaging through metallic shields
RU2123302C1 (en) Polarity indicator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200904