RU2604962C1

RU2604962C1 - Metal detector "top-top" with stereo effect

Info

Publication number: RU2604962C1
Application number: RU2015124797/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Парфенов
Original assignee: Александр Федорович Парфенов
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-12-20

Abstract

FIELD: electronics.

SUBSTANCE: invention relates to concealed objects detecting devices using electromagnetic field. Summary: metals detector contains two inductive sensors 1 and 2, made with possibility of being fixed on searcher shoe soles, as well as a control unit 10 and computing module 13 and head phones 17 located on searcher head. Each inductive sensor includes excitation coil 3 (4) and receiving coil 5 (6). Excitation coil output is connected generator 7 output, which is located in housing, connected to control unit 10. Receiving coil outputs through located in housing corresponding amplifier 8 and synchronizer 11 are connected to generator output and output of corresponding analogue-to-digital converter (ADC) 14. ADC output is connected to computer module 13 corresponding output, other outputs of which are connected to control unit 10, and computer module output is connected to headphones 17 through signals phase modulator 16.

EFFECT: technical result is providing searched objects accurate three dimensional positioning.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к средствам обнаружения скрытых объектов с использованием электромагнитного поля и может применяться в геофизике, археологии, строительстве и др., а также при поиске и локализации мелких металлических предметов.The invention relates to means for detecting hidden objects using an electromagnetic field and can be used in geophysics, archeology, construction, etc., as well as in the search and localization of small metal objects.

Известен компактный металлоискатель, содержащий передающую катушку, подключенную к генератору, и приемную катушку, подключенную через предварительный усилитель к входу синхронного детектора. Синхронизирующий выход генератора соединен через фазосдвигающую цепь с входом синхронного детектора, выход которого через усилитель подключен к динамикам (US 4423377, кл. G01V 3/10, опубликован 27.12.1983).A compact metal detector is known comprising a transmitting coil connected to a generator and a receiving coil connected through a pre-amplifier to the input of a synchronous detector. The generator synchronizing output is connected via a phase-shifting circuit to the input of a synchronous detector, the output of which is connected to the speakers through an amplifier (US 4423377, class G01V 3/10, published December 27, 1983).

Основным недостатком данного устройства является малая пространственная избирательность. Такая избирательность обусловлена малой зоной обнаружения, так как для прибора, конструктивно выполненного с катушкой возбуждения, расположенной в одной плоскости с приемными катушками, чувствительность убывает в прямой пропорции от расстояния до искомого объекта. Поэтому металлоискатель приходится подстраивать на максимальную чувствительность, из чего следует большое число ложных срабатываний.The main disadvantage of this device is the low spatial selectivity. This selectivity is due to the small detection zone, since for a device structurally made with an excitation coil located in the same plane as the receiving coils, the sensitivity decreases in direct proportion to the distance to the desired object. Therefore, the metal detector has to be adjusted to the maximum sensitivity, which implies a large number of false positives.

По технической сущности наиболее близким к предложенному решению является металлоискатель, содержащий передающую катушку, внутри которой расположены сразу две приемные катушки. Передающая катушка подключена к генератору. Первая приемная катушка соединена с первой детектирующей схемой, а вторая приемная катушка - со второй. Выходы первой и второй детектирующих схем соединены с цифровым сигнальный процессором, который соединен с вычислительным модулем. К микропроцессору подключено устройство управления, а к выходу модуля подключены цифровой дисплей и динамики (US 5786696, кл. G01V 3/11, опубликован 28.07.1998).By technical nature, the closest to the proposed solution is a metal detector containing a transmitting coil, inside of which two receiving coils are located at once. The transmitting coil is connected to the generator. The first receiving coil is connected to the first detecting circuit, and the second receiving coil is connected to the second. The outputs of the first and second detection circuits are connected to a digital signal processor, which is connected to a computing module. A control device is connected to the microprocessor, and a digital display and speakers are connected to the output of the module (US 5786696, class G01V 3/11, published July 28, 1998).

Недостатком данного металлоискателя является низкая избирательность. Это не позволяет точно определить нахождение объекта и приводит к ложным срабатываниям.The disadvantage of this metal detector is its low selectivity. This does not allow to accurately determine the location of the object and leads to false positives.

В основу изобретения положена задача создания металлоискателя, позволяющего повысить точность нахождения искомых объектов.The basis of the invention is the task of creating a metal detector, which allows to increase the accuracy of finding the desired objects.

Поставленная задача обеспечена техническим результатом, заключающимся в возможности получения объемного позиционирования искомых объектов, благодаря, в том числе, получению стереодиаграммы, созданной головными телефонами в результате обработки сигналов фазового сдвига и уровней амплитуды этих сигналов.The task is provided by the technical result, which consists in the possibility of obtaining volumetric positioning of the desired objects, due, inter alia, to obtaining a stereo diagram created by head phones as a result of processing phase shift signals and amplitude levels of these signals.

Также немаловажным положительным фактором является повышение удобства пользования металлоискателем, заключающееся в том, что руки поисковика остаются свободными для выполнения других функциональных действий, при этом поиск скрытых объектов, с одной стороны, не привлекает внимание окружающих, а с другой, не отвлекает их от своих занятий.Another important positive factor is the increased usability of the metal detector, which consists in the fact that the hands of the search engine remain free to perform other functional actions, while the search for hidden objects, on the one hand, does not attract the attention of others, and on the other, does not distract them from their activities .

Металлоискатель содержит два индуктивных датчика, выполненных с возможностью закрепления на деталях низа обуви поисковика; размещенные в корпусе блок управления, соединенный с источником питания, и вычислительный модуль, а также головные телефоны. Каждый индуктивный датчик включает катушку возбуждения и приемную катушку. Вывод катушки возбуждения подключен к выводу расположенного в корпусе генератора, соединенного с блоком управления, а выводы приемной катушки через расположенные в корпусе соответствующие усилитель и синхронизатор подключены к выводу генератора и выводу соответствующего аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Вывод АЦП соединен с соответствующим выводом вычислительного модуля, другие выводы которого соединены с блоком управления, а выход вычислительного модуля через модулятор фазы сигналов соединен с головными телефонами.The metal detector contains two inductive sensors, made with the possibility of fixing on the details of the bottom of the shoe search engine; a control unit located in the housing connected to the power source, and a computing module, as well as headphones. Each inductive sensor includes an excitation coil and a receiving coil. The output of the excitation coil is connected to the output of the generator located in the housing connected to the control unit, and the conclusions of the receiving coil through the corresponding amplifier and synchronizer located in the housing are connected to the output of the generator and the output of the corresponding analog-to-digital converter (ADC). The ADC output is connected to the corresponding output of the computing module, the other outputs of which are connected to the control unit, and the output of the computing module through the signal phase modulator is connected to the headphones.

Вычислительный модуль металлоискателя выполнен с возможностью формирования стереосигнала.The computing module of the metal detector is configured to generate a stereo signal.

Приемная катушка и катушка возбуждения каждого индуктивного датчика расположены соосно.The receiving coil and the excitation coil of each inductive sensor are located coaxially.

В качестве источника питания использована аккумуляторная батарея.A battery is used as a power source.

Корпус металлоискателя и аккумуляторная батарея выполнены с возможностью закрепления с разных сторон на поясе поисковика.The metal detector housing and the battery are made with the possibility of fixing from different sides on the belt of the search engine.

В варианте выполнения металлоискателя головные телефоны могут быть соединены с модулятором фазы сигналов беспроводной связью.In an embodiment of the metal detector, the head phones can be connected to a signal phase modulator by wireless communication.

Сущность изобретения заключается в том, что металлоискатель содержит две когерентные катушки возбуждения и соосные им две приемные катушки, которые попарно образуют однонаправленные индуктивные датчики. Приемные катушки вместе с соответствующими им синхронизаторами и ограничителями образуют два измерительных контура. Сигналы данных контуров, прошедших АЦП, обрабатываются на встроенном вычислительном модуле. Результаты обработки информации по каждому контуру отображаются в стереорежиме на головных телефонах (микронаушниках). Это позволяет определить не только наличие искомого объекта, но и примерное направление на него. Глубина залегания искомого объекта отображается частотой следования этих сигналов. Блок управления имеет переключатель, позволяющий выбрать режимы работы металлоискателя: фазовый или амплитудный.The essence of the invention lies in the fact that the metal detector contains two coherent excitation coils and coaxial two receiving coils that pairwise form unidirectional inductive sensors. The receiving coils together with their respective synchronizers and limiters form two measuring circuits. The data signals of the circuits that have passed the ADC are processed on the built-in computing module. The information processing results for each circuit are displayed in stereo mode on the head phones (earpieces). This allows you to determine not only the presence of the desired object, but also an approximate direction to it. The depth of the desired object is displayed by the frequency of these signals. The control unit has a switch that allows you to select the operation modes of the metal detector: phase or amplitude.

Индуктивные катушки могут быть закреплены на деталях низа обуви поисковика, преимущественно подошвах, например, с помощью скотча, липучек или ремней. Также возможно вмонтирование указанных катушек в такие детали низа обуви, как стельки. Корпус металлоискателя, включающий блок управления, и аккумуляторная батарея электропитания к нему крепятся с разных сторон туловища на поясном ремне. Головные телефоны можно использовать миниатюрные, чтобы не отвлекать внимание окружающих. Важным моментом данного устройства является то, что в процессе его работы руки поисковика всегда остаются свободными.Inductive coils can be mounted on the bottom parts of the search engine shoe, mainly the soles, for example, using adhesive tape, Velcro or straps. It is also possible to mount these coils in such parts of the bottom of the shoe as insoles. The metal detector housing, including the control unit, and the battery power supply are attached to it from different sides of the body on the waist belt. Headphones can be used miniature so as not to distract the attention of others. An important point of this device is that in the process of its work the hands of the search engine always remain free.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема металлоискателя; на фиг. 2 - схематическое размещение элементов металлоискателя на одежде поисковика; на фиг. 3 - контуры подошв обуви, снабженные индуктивными датчиками.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a schematic diagram of a metal detector; in FIG. 2 - schematic layout of the elements of the detector on the clothes of the search engine; in FIG. 3 - contours of the soles of shoes, equipped with inductive sensors.

В основе функционирования металлоискателя лежат два обычных индуктивных датчика 1 и 2 (фиг. 1). Датчики представляют собой катушки возбуждения 3 и 4, на внешней стороне которых выполнены две приемные катушки 5 и 6. Конструктивно датчик может быть выполнен в форме эллипса (фиг. 3). Приемные катушки 5 и 6 наводят ЭДС первого и второго каналов. Для получения обратного сигнала максимального уровня катушки в каждом датчике могут быть установлены соосно.The operation of the metal detector is based on two conventional inductive sensors 1 and 2 (Fig. 1). The sensors are excitation coils 3 and 4, on the outer side of which two receiving coils 5 and 6 are made. Structurally, the sensor can be made in the form of an ellipse (Fig. 3). The receiving coils 5 and 6 induce the EMF of the first and second channels. To obtain a feedback signal of maximum level, coils in each sensor can be mounted coaxially.

Изображенная на фиг. 1 принципиальная схема металлоискателя включает генератор 7, работающий под управлением блока управления 10. Сигналы от приемных катушек 5 и 6 через усилители 8 и 9 поступают на синхронизаторы 11 и 12, затем через АЦП 14 и 15 они заводятся на вычислительный модуль 13. От вычислительного модуля 13, информационный вход которого соединен с блоком управления 10, а информационный выход - с АЦП, через модулятор фазы сигналов 16 обработанный стереосигнал подается на головные телефоны (стереонаушники) 17.Depicted in FIG. 1, the metal detector circuit includes a generator 7, which is controlled by a control unit 10. The signals from the receiving coils 5 and 6 through the amplifiers 8 and 9 are fed to the synchronizers 11 and 12, then through the ADCs 14 and 15 they are fed to the computing module 13. From the computing module 13, the information input of which is connected to the control unit 10, and the information output is connected to the ADC, through the signal phase modulator 16, the processed stereo signal is fed to the head phones (stereo headphones) 17.

На фиг. 2 представлено размещение элементов металлоискателя на одежде поисковика. Головные телефоны (стереонаушники) 17 расположены на голове поисковика, корпус 18 металлоискателя и источник питания в виде аккумуляторной батареи 19 закреплены для равновесия с разных сторон на его поясном ремне. Корпус металлоискателя снабжен средством переключения режимов его работы. Катушки возбуждения 3 и 4 и приемные катушки 5 и 6 закреплены на подошвах обуви поисковика. Головные телефоны, корпус и индуктивные датчики соединены между собой проводной связью.In FIG. 2 shows the placement of metal detector elements on the clothes of a search engine. Headphones (stereo headphones) 17 are located on the head of the search engine, the metal detector housing 18 and the power source in the form of a battery 19 are fixed for balance from different sides on his waist belt. The body of the detector is equipped with a means of switching modes of operation. Excitation coils 3 and 4 and receiving coils 5 and 6 are fixed on the soles of the search engine shoes. Headphones, housing and inductive sensors are interconnected by a wired connection.

На фиг. 3 представлены эллипсовидные индуктивные датчики катушек возбуждения 3 и 4 и приемных катушек 5 и 6, укрепленные на подошвах обуви поисковика 20 и 21.In FIG. 3 shows ellipsoidal inductive sensors of field coils 3 and 4 and receiving coils 5 and 6, mounted on the soles of the shoes of the search engine 20 and 21.

Работа устройства строится на традиционных методах обнаружения искомых металлических объектов с использованием поисковых датчиков. Признаками искомых объектов при использовании металлоискателя являются изменения фазочастотных характеристик датчиков.The operation of the device is based on traditional methods for detecting desired metal objects using search sensors. Signs of the desired objects when using the metal detector are changes in the phase-frequency characteristics of the sensors.

Металлоискатель прост и удобен в работе. Закрепленные на подошвах поисковика, т.е. в непосредственной близи от земли, индуктивные датчики позволяют более точно обнаружить искомые объекты, а на основе прослушивания в головных телефонах стереосигнала поисковик может представить пространственное расположение этих объектов.The metal detector is simple and easy to use. Mounted on the soles of the search engine, i.e. in close proximity to the earth, inductive sensors allow you to more accurately detect the desired objects, and based on listening to the stereo signal in the head phones, the search engine can imagine the spatial location of these objects.

Claims

1. A metal detector containing two inductive sensors made with the possibility of fixing on the details of the bottom of the shoe search engine; a control unit and a computing module and head phones located in the housing, each inductive sensor including an excitation coil, the output of which is connected to the output of a generator located in the housing connected to the control unit connected to the power source, and a receiving coil, the conclusions of which are located in the housing, the corresponding amplifier and synchronizer are connected to the output of the generator and the output of the corresponding analog-to-digital converter, the output of which is connected to the corresponding output of the calculator an illustrative module configured to generate a stereo signal, the other terminals of which are connected to the control unit, and the output of the computational module through the signal phase modulator is connected to headphones.

2. The metal detector according to claim 1, characterized in that the receiving coil and the excitation coil of each inductive sensor are aligned.

3. The metal detector according to claim 1, characterized in that the power source is a rechargeable battery.

4. The metal detector according to claim 3, characterized in that the housing and the battery are configured to be mounted on the belt of the search engine.