RU2817670C2 - Method for detecting reflected signal from target in induction resonance metal detector in presence of influence of destabilizing factors in process of searching and detecting of same, device implementing the same - Google Patents
Method for detecting reflected signal from target in induction resonance metal detector in presence of influence of destabilizing factors in process of searching and detecting of same, device implementing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817670C2 RU2817670C2 RU2022117927A RU2022117927A RU2817670C2 RU 2817670 C2 RU2817670 C2 RU 2817670C2 RU 2022117927 A RU2022117927 A RU 2022117927A RU 2022117927 A RU2022117927 A RU 2022117927A RU 2817670 C2 RU2817670 C2 RU 2817670C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- target
- capacitor
- alternating voltage
- resulting
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 13
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000005293 ferrimagnetic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обнаружения токопроводящих и ферромагнитных предметов с помощью индукционных катушек, создающих переменное магнитное поле.The invention relates to the field of detecting conductive and ferromagnetic objects using induction coils that create an alternating magnetic field.
Устройства для поиска в разнообразных средах, металлических и ферромгнитных объектов, в дальнейшем именуемыми - «мишень», в основном осуществляются с использованием следующих принципов: биение частот, импульсной индукции, передача- прием, индукционного типа.Devices for searching in various environments for metallic and ferromagnetic objects, hereinafter referred to as “targets”, are mainly carried out using the following principles: frequency beating, pulse induction, transmission-reception, induction type.
Вследствие относительной простоты конструкции, ее механической стабильности, и как результат -общей стабильности, возможности дискриминации мишени по ее магнитной проницаемости и проводимости, металлоискатели индукционного типа являются наиболее перспективными в обнаружении металлических и ферромагнитных мишеней в разнообразных средах.Due to the relative simplicity of the design, its mechanical stability, and, as a result, overall stability, the ability to discriminate a target based on its magnetic permeability and conductivity, induction-type metal detectors are the most promising in detecting metal and ferromagnetic targets in a variety of environments.
Известен способ построения индукционного металлоискателя [1] ст.70-75., в котором отраженный сигнал мишени выделяют, вычитанием из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика металлоискателя, входящего в состав параллельного колебательного LC- контура, сигнала той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке датчика металлоискателя, при отсутствии мишени в зоне поиска. Данный способ реализуется тем, что в параллельный колебательный LC- контур, катушка которого является датчиком металлоискателя, подают переменный ток стабильной амплитуды и частоты, при котором амплитуда напряжения и его фаза на катушке датчика являются равными амплитуде и фазе напряжения задающего генератора переменного напряжения, при отсутствии мишени вблизи катушки датчика металлоискателя. При появлении вблизи катушки датчика металлоискателя мишени, в ней наводится отраженный сигнал, изменяющий параметры катушки датчика металлоискателя, при этом амплитуда и фаза напряжения на катушке датчика, входящей в состав параллельного колебательного LC-колебательного контура, изменяется. Амплитуду и фазу переменного напряжения, задающего генератора переменного напряжения, сравнивают с амплитудой и фазой переменного напряжения на катушке датчика металлоискателя, входящей в состав параллельного колебательного LC- контура, их небаланс фиксируют, и по его результату выносят заключение об обнаружении мишени. К недостаткам данного способа следует отнести: нестабильность параметров датчика, вследствие дестабилизирующих факторов, температурный дрейф омического сопротивления катушки, высокие требования к стабильности конденсатора параллельного колебательного LC- контура, сложность выделения малого полезного сигнала, на фоне большого электрического сигнала возбуждения, катушки датчика металлоискателя. Соотношение амплитуд этих сигналов может достигать , что является минимальным возможным порогом выявления сигнала отраженного от мишени.There is a known method for constructing an induction metal detector [1] Art. 70-75., in which the reflected target signal is isolated by subtracting from the electrical signal present in the coil of the metal detector sensor, which is part of a parallel oscillatory LC circuit, a signal of the same shape, frequency, phase and amplitude as the signal in the metal detector sensor coil, in the absence of a target in the search area. This method is implemented in that an alternating current of stable amplitude and frequency is supplied to a parallel oscillating LC circuit, the coil of which is the metal detector sensor, at which the voltage amplitude and its phase on the sensor coil are equal to the amplitude and phase of the voltage of the AC voltage master oscillator, in the absence targets near the metal detector sensor coil. When a target appears near the metal detector sensor coil, a reflected signal is induced in it, changing the parameters of the metal detector sensor coil, while the amplitude and phase of the voltage on the sensor coil, which is part of the parallel LC oscillatory circuit, changes. The amplitude and phase of the alternating voltage that sets the alternating voltage generator are compared with the amplitude and phase of the alternating voltage on the metal detector sensor coil, which is part of the parallel oscillating LC circuit, their imbalance is recorded, and based on its result, a conclusion is made about target detection. The disadvantages of this method include: instability of the sensor parameters due to destabilizing factors, temperature drift of the ohmic resistance of the coil, high requirements for the stability of the capacitor of the parallel oscillating LC circuit, the difficulty of isolating a small useful signal, against the background of a large electrical excitation signal, of the metal detector sensor coil. The amplitude ratio of these signals can reach , which is the minimum possible threshold for detecting a signal reflected from the target.
Другим решением является патент [2], в котором реализуется способ обнаружения изменения импеданса приемника магнитного поля металлодетектора, т.е. выявления отраженного сигнала от мишени. Данный способ, обнаружения изменения импеданса приемника магнитного поля металлодетектора, включающий в себя: наличие первой сети пассивных компонентов, включая импеданс приемника магнитного поля; наличие второй сети пассивных компонентов, исключая импеданс приемника магнитного поля; обработку первого измерительного сигнала от первого узла первой сети; обработку второго измерительного сигнала, от второго узла второй сети; сравнение их для обнаружения изменения импеданса приемника магнитного поля. При этом первая сеть, вторая сеть, первый узел, второй узел сконфигурированы таким образом, что при отсутствии внешнего воздействия, которое влияет на импеданс приемника магнитного поля, первый измерительный сигнал по существу одинаков со вторым измерительным сигналом и при наличии внешнего воздействия первый измерительный сигнал отличается от второго измерительного сигнала.Another solution is the patent [2], which implements a method for detecting changes in the impedance of the magnetic field receiver of a metal detector, i.e. identifying the reflected signal from the target. This method for detecting changes in the impedance of a magnetic field receiver of a metal detector, including: the presence of a first network of passive components, including the impedance of the magnetic field receiver; the presence of a second network of passive components, excluding the impedance of the magnetic field receiver; processing the first measurement signal from the first node of the first network; processing a second measurement signal from a second node of the second network; comparing them to detect changes in magnetic field receiver impedance. In this case, the first network, the second network, the first node, the second node are configured in such a way that in the absence of an external influence that affects the impedance of the magnetic field receiver, the first measuring signal is essentially the same as the second measuring signal and in the presence of an external influence, the first measuring signal is different from the second measuring signal.
Приведенный способ и устройство реализующие его, обладают определенными недостатками: импеданс приемника, или совместно приемника и передатчика, в составе первой сети пассивных компонентов, представляющий собой последовательный колебательный LC- контур, а именно: индуктивность, емкость, омическое сопротивление катушки, имеющие температурный дрейф, обуславливают необходимость их учета, а возможное присутствие внутрисхемных паразитных связей требует наличие двух противофазных генераторов, с возможностью регулировки фазы и амплитуды одного из них. Наличие омических сопротивлений, в первой и второй сети пассивных компонентов, для успешной реализации способа требуют от них высокой температурной и временной стабильности.The above method and the device that implements it have certain disadvantages: the impedance of the receiver, or jointly the receiver and transmitter, as part of the first network of passive components, which is a series oscillating LC circuit, namely: inductance, capacitance, ohmic resistance of the coil having a temperature drift, necessitate the need to take them into account, and the possible presence of intra-circuit parasitic connections requires the presence of two antiphase generators, with the ability to adjust the phase and amplitude of one of them. The presence of ohmic resistances in the first and second networks of passive components, for the successful implementation of the method, requires them to have high temperature and time stability.
Прогрессивным решением является патент [3], вариант 3 принятым за прототип. Представляющий собой способ и устройство его реализующее, по которому, в последовательный колебательный LC- контур, катушка которого является датчиком металлоискателя, подается синусоидальное переменное напряжение, с частотой равной его собственной частоте, производится сравнение амплитуд напряжения на катушке датчика и конденсаторе.A progressive solution is a patent [3], option 3 adopted as a prototype. This is a method and a device that implements it, through which a sinusoidal alternating voltage is supplied to a serial oscillatory LC circuit, the coil of which is the sensor of a metal detector, with a frequency equal to its natural frequency, and the voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor are compared.
Для этого напряжения с катушки датчика и конденсатора, относительно общей точки последовательного колебательного LC- контура, преобразуют в постоянные напряжения, равные их амплитуде, причем напряжение с катушки датчика преобразуют в положительное постоянное напряжение, а с конденсатора - в отрицательное. Производят сравнение постоянного напряжения, соответствующего амплитуде напряжения, на катушке датчика с постоянным напряжением, соответствующим амплитуде напряжения, на конденсаторе, сложением их. В результате сравнения выявляют результирующее постоянное напряжение, максимальное значение которого не должно превышать величины пробоя электронных компонентов металлоискателя. При этом последовательный колебательный LC- контур поддерживают в уравновешенном состоянии, при котором амплитуды напряжений на катушке датчика и конденсаторе должны быть равными, в процессе поиска, при разнообразных дестабилизирующих факторах, в условиях отсутствия отраженного сигнала от мишени.For this purpose, the voltage from the sensor coil and the capacitor, relative to the common point of the series oscillating LC circuit, is converted into constant voltages equal to their amplitude, and the voltage from the sensor coil is converted into a positive constant voltage, and from the capacitor into a negative one. A comparison is made of the constant voltage corresponding to the voltage amplitude on the sensor coil with the constant voltage corresponding to the voltage amplitude on the capacitor by adding them. As a result of the comparison, the resulting direct voltage is revealed, the maximum value of which should not exceed the breakdown value of the electronic components of the metal detector. In this case, the series oscillatory LC circuit is maintained in a balanced state, in which the voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor must be equal, during the search process, under various destabilizing factors, in the absence of a reflected signal from the target.
В процессе поиска мишени, отклонение результирующего постоянного напряжения более, чем на величину напряжения минимально возможного порога выявления сигнала отраженного от мишени, будет свидетельствовать об обнаружении мишени, причем полярность результирующего постоянного напряжения определяет характер материала мишени: ферромагнетик или диамагнетик, а величина напряжения - объем мишени и глубину залегания.In the process of searching for a target, a deviation of the resulting direct voltage by more than the voltage value of the minimum possible threshold for detecting a signal reflected from the target will indicate the detection of a target, and the polarity of the resulting direct voltage determines the nature of the target material: ferromagnetic or diamagnetic, and the voltage value determines the volume of the target and burial depth.
Данный способ и устройство его реализующее, прост в реализации и позволяет выявлять и идентифицировать мишени на большой глубине, сопоставимой с металлоискателями реализованными на принципе импульсной индукции. При этом ему присущ определенный недостаток, а именно: сравнение амплитуд напряжения на катушке датчика и конденсаторе осуществляется в следствии преобразования их в постоянные напряжения, что вносит некоторые пределы по достоверности выявления отраженного сигнала от мишени.This method and the device that implements it are easy to implement and allow you to detect and identify targets at great depths, comparable to metal detectors implemented on the principle of pulse induction. At the same time, it has a certain disadvantage, namely: comparison of the voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor is carried out as a result of converting them into constant voltages, which introduces some limits on the reliability of detecting the reflected signal from the target.
Целью предлагаемого изобретения является: улучшение достоверности выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном, резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружении ее, а именно: температурной нестабильности датчика, электронных компонентов металлоискателя, уровня минерализации грунта и защите электронных компонентов металлоискателя от электрического пробоя.The purpose of the present invention is: to improve the reliability of detecting a reflected signal from a target in an induction, resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it, namely: temperature instability of the sensor, electronic components of the metal detector, the level of soil mineralization and protection of the electronic components of the metal detector from electrical breakdown.
На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, реализующего способ выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружения ее, содержащая: 1- генератор напряжения; 2 - экранированную катушку датчика; 3 - конденсатор; 4 - трансформатор; 5- пассивный сумматор, состоящий из: 6 - первого, 7- второго и 8 - третьего резисторов; 9 - буферный усилитель; 10 -синхронный детектор; 11 - сглаживающий фильтр; 12 - модуль коррекции; 13 - оптическую развязку; 14 - модуль индикации; 15 - первый источник питания; 16 - второй источник питания.In FIG. Figure 1 shows a block diagram of the proposed device that implements a method for detecting a reflected signal from a target in an induction resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it, containing: 1 - voltage generator; 2 - shielded sensor coil; 3 - capacitor; 4 - transformer; 5 - passive adder, consisting of: 6 - first, 7 - second and 8 - third resistors; 9 - buffer amplifier; 10 - synchronous detector; 11 - smoothing filter; 12 - correction module; 13 - optical isolation; 14 - display module; 15 - first power source; 16 - second power source.
На Фиг. 2 представлены графики, иллюстрирующие работу устройства реализующего способ выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружения ее.In FIG. Figure 2 presents graphs illustrating the operation of a device that implements a method for detecting a reflected signal from a target in an induction resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it.
Поставленная цель достигается тем, что в последовательном колебательном LC- контуре, катушка которого является датчиком металлоискателя, в который подано синусоидальное переменное напряжение, с частотой равной его собственной частоте, производят сравнение амплитуд напряжения на катушке датчика и конденсаторе. При этом последовательный колебательный LC- контур поддерживают в уравновешенном состоянии, при котором амплитуды напряжений на катушке датчика и конденсаторе должны быть равными, в процессе поиска, при разнообразных дестабилизирующих факторах, в условиях отсутствия отраженного сигнала от мишени.This goal is achieved by the fact that in a series oscillatory LC circuit, the coil of which is a metal detector sensor, into which a sinusoidal alternating voltage is applied, with a frequency equal to its natural frequency, the voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor are compared. In this case, the series oscillatory LC circuit is maintained in a balanced state, in which the voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor must be equal, during the search process, under various destabilizing factors, in the absence of a reflected signal from the target.
Предложенный способ отличается тем, что в последовательном колебательном LC- контуре переменное напряжение на катушке датчика инвертируют, инвертированное переменное напряжение катушки сравнивают с переменным напряжением на конденсаторе, относительно общей точки. Выявленное в результате сравнения результирующее переменное напряжение с заданной периодичностью преобразуют в полноволновое выпрямленное результирующее напряжение, полярность которого определяется разностью инвертированного переменного напряжения и переменного напряжения на конденсаторе. Если инвертированное переменное напряжение больше переменного напряжения на конденсаторе, полярность полноволнового выпрямленного результирующего напряжения - положительная. Если инвертированное переменное напряжение меньше переменного напряжения на конденсаторе полярность полноволнового выпрямленного результирующего напряжения - отрицательная. Полноволновое выпрямленное результирующее напряжение преобразуют в результирующие постоянное напряжение, которое характеризует наличие или отсутствие мишени в процессе поиска.The proposed method differs in that in a series oscillating LC circuit, the alternating voltage on the sensor coil is inverted, and the inverted alternating voltage of the coil is compared with the alternating voltage on the capacitor, relative to a common point. The resulting alternating voltage identified as a result of comparison is converted with a given periodicity into a full-wave rectified resulting voltage, the polarity of which is determined by the difference between the inverted alternating voltage and the alternating voltage on the capacitor. If the inverted AC voltage is greater than the AC voltage across the capacitor, the polarity of the full-wave rectified resulting voltage is positive. If the inverted AC voltage is less than the AC voltage across the capacitor, the polarity of the full-wave rectified resulting voltage is negative. The full-wave rectified resulting voltage is converted into a resulting direct voltage, which characterizes the presence or absence of a target during the search process.
В процессе поиска мишени, отклонение результирующего постоянного напряжения более, чем на величину напряжения минимально возможного порога выявления сигнала отраженного от мишени, будет свидетельствовать об обнаружении мишени, причем полярность результирующего напряжения определяет характер материала мишени: ферромагнетик или диамагнетик, а величина напряжения - объем мишени и глубину залегания.In the process of searching for a target, a deviation of the resulting direct voltage by more than the voltage value of the minimum possible threshold for detecting a signal reflected from the target will indicate the detection of a target, and the polarity of the resulting voltage determines the nature of the target material: ferromagnetic or diamagnetic, and the voltage value determines the volume of the target and depth.
Для обеспечения высокой точности преобразования результирующего переменного напряжения в полноволновое выпрямленное результирующее напряжение, его осуществляют не менее чем за два периода синусоидального переменного напряжения подаваемого в последовательный колебательный LC-контур, с периодичностью преобразования Т=0,2-0,05СекTo ensure high accuracy of conversion of the resulting alternating voltage into a full-wave rectified resulting voltage, it is carried out in at least two periods of sinusoidal alternating voltage supplied to a serial oscillating LC circuit, with a conversion frequency of T = 0.2-0.05 Sec
Контроль равенства амплитуд напряжений на катушке датчика и конденсаторе, в процессе поиска, при разнообразных дестабилизирующих факторах, в условиях отсутствия отраженного сигнала от мишени, осуществляют с задержкой, после преобразования результирующего переменного напряжения в полноволновое выпрямленное результирующее напряжение, в течении 1-2 мСек.Monitoring the equality of voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor, during the search process, under various destabilizing factors, in the absence of a reflected signal from the target, is carried out with a delay, after converting the resulting alternating voltage into a full-wave rectified resulting voltage, for 1-2 msec.
Устройство реализующее способ выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружения ее, содержащее: генератор переменного напряжения, последовательный колебательный LC-контур состоящий из экранированной катушки, являющейся датчиком металлоискателя и конденсатора, два гальванически развязанных источника питания, пассивной сумматор содержащий три резистора, буферный усилитель, оптическую развязку, модуль коррекции и модуль индикации, снабжено трансформатором, синхронным детектором, сглаживающим фильтром. Причем, первый вывод выхода генератора подключен к с первому выводу катушки и началу первичной обмотки трансформатора, начало вторичной обмотки трансформатора подключено к первому выводу первого резистора пассивного сумматора, второй вывод выхода генератора - к первому выводу конденсатора и к первому выводу второго резистора, пассивного сумматора, вторые выводы первого и второго резисторов соединены с первым выводом третьего резистора пассивного сумматора и входом буферного усилителя, который выходом подключен к входу синхронного детектора, своим выходом подключенным к входу сглаживающего фильтра, который выходом соединен с входами модуля индикации и модуля коррекции, первый выход которого подключен к входу управления синхронного детектора, второй через оптическую развязку - к входу управления генератора. Экран катушки датчика, концы первичной и вторичной обмоток трансформатора, вторые выводы катушки датчика, конденсатора и третьего резистора, пассивного сумматора, соединены с нулевым проводом буферного усилителя. Первый источник питания подключен к цепям питания генератора, второй - к цепям питания буферного усилителя, модуля индикации, модуля коррекции.A device that implements a method for detecting a reflected signal from a target in an induction resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it, containing: an alternating voltage generator, a series oscillating LC circuit consisting of a shielded coil, which is a metal detector sensor and a capacitor, two galvanic isolated power supply, a passive adder containing three resistors, a buffer amplifier, optical isolation, a correction module and an indication module, equipped with a transformer, a synchronous detector, and a smoothing filter. Moreover, the first terminal of the generator output is connected to the first terminal of the coil and the beginning of the primary winding of the transformer, the beginning of the secondary winding of the transformer is connected to the first terminal of the first resistor of the passive adder, the second terminal of the generator output is connected to the first terminal of the capacitor and to the first terminal of the second resistor, passive adder, the second terminals of the first and second resistors are connected to the first terminal of the third resistor of the passive adder and the input of the buffer amplifier, whose output is connected to the input of the synchronous detector, its output connected to the input of the smoothing filter, which is connected by its output to the inputs of the indication module and the correction module, the first output of which is connected to the control input of the synchronous detector, the second through optical isolation - to the control input of the generator. The screen of the sensor coil, the ends of the primary and secondary windings of the transformer, the second terminals of the sensor coil, capacitor and third resistor, passive adder, are connected to the neutral wire of the buffer amplifier. The first power source is connected to the power circuits of the generator, the second - to the power circuits of the buffer amplifier, indication module, and correction module.
Предлагаемое устройство (Фиг. 1), реализующего способ выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружения ее, работает следующим образом.The proposed device (Fig. 1), which implements a method for detecting a reflected signal from a target in an induction resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it, works as follows.
Синусоидальное переменное напряжение , частотой с выхода генератора 1 переменного напряжения, подают на последовательный колебательный LC-контур, образованный катушкой датчика 2 и конденсатором 3, в результате чего на них формируются переменные напряжения соответственно, относительно общей точки последовательного колебательного LC- контура, второго вывода третьего резистора 8, вторых концов первичной и вторичной обмоток трансформатора 4 и нулевого провода буферного усилителя 9. Переменное напряжение с катушки датчика 2 поступает на первичную обмотку трансформатора 4, в котором инвертируется, при этом на вторичной обмотке его формируется инвертированное переменное напряжение , амплитуда которого равна амплитуде переменного напряжения на катушке 2.Sinusoidal AC voltage , frequency from the output of
В режиме резонанса величина максимальных амплитуд напряжений на катушке датчика и конденсаторе и вторичной обмотке трансформатора достигают величины:In resonance mode, the maximum voltage amplitudes on the sensor coil and the capacitor and the secondary winding of the transformer reach the following values:
Где: - амплитуда переменного напряжения на выходе генератора 1 переменного напряжения;Where: - amplitude of alternating voltage at the output of
- амплитуда переменного напряжения на катушке датчика 2; - amplitude of alternating voltage on sensor coil 2;
- амплитуда переменного напряжения на конденсаторе 3; - amplitude of alternating voltage on capacitor 3;
- амплитуда инвертированного переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 4; - amplitude of the inverted alternating voltage on the secondary winding of transformer 4;
Q - добротность последовательного колебательного LC- контура.Q is the quality factor of the series oscillatory LC circuit.
- мгновенное значение переменного напряжения на первом выводе катушки 2, относительно нулевого провода; - instantaneous value of alternating voltage at the first terminal of coil 2, relative to the neutral wire;
- мгновенное значение переменного напряжения на первом выводе конденсатора 3, относительно нулевого провода; - instantaneous value of alternating voltage at the first terminal of capacitor 3, relative to the neutral wire;
- мгновенное значение инвертированного переменного напряжения на начале вторичной обмотки трансформатора 4, относительно нулевого провода. - instantaneous value of the inverted alternating voltage at the beginning of the secondary winding of transformer 4, relative to the neutral wire.
Переменное напряжения , с начала вторичной обмотки трансформатора 4 поступает на первый вывод первого резистора 6, пассивного сумматора 5, переменное напряжение с конденсатора 3 поступает на первый ввод второго резистора 7, пассивного сумматора 5. В узле пассивного сумматора 5, образованным соединением вторых выводов первого 6, второго 7 резисторов и первым выводом третьего 8 резистора выделяется переменное напряжение, которое поступает на вход буферного усилителя 9. На выходе буферного усилителя 9 формируется результирующее переменное напряжение:Variable voltage , from the beginning of the secondary winding of the transformer 4, an alternating voltage is supplied to the first terminal of the
Мгновенное значение которого будет определяться выражением:The instantaneous value of which will be determined by the expression:
в случае если ; в случае если ; Где: - заданный коэффициент масштабирования пассивного сумматора 5; - заданный коэффициент усиления буферного усилителя 9. if ; if ; Where: - specified scaling factor of the passive adder 5; - specified gain of buffer amplifier 9.
При этом необходимо соблюдение условия: R1=R2 (9). Заданный коэффициент усиления буферного усилителя 9 принимается равным величине заданного коэффициента масштабирования пассивного сумматора 5, т.е. In this case, the following condition must be met: R1=R2 (9). The specified gain of the buffer amplifier 9 is taken equal to the value of the specified scaling factor of the passive adder 5, i.e.
Следовательно:Hence:
в случае если ; в случае если . if ; if .
С выхода буферного усилителя 9 результирующее переменное напряжение поступает на сигнальный вход синхронного детектора 10. С первого выхода модуля коррекции 12, на вход управления вход синхронного детектора 10 поступает напряжение управления в форме двух-полярного меандра, совпадающих по фазе с переменным напряжением на выходе генератора 1, не менее двух периодов с периодичностью Т=0,2 - 0,05Сек. На выходе синхронного детектора 10 формируется полноволновое выпрямленное результирующее напряжение .From the output of buffer amplifier 9, the resulting alternating voltage is supplied to the signal input of the
- мгновенное значение полноволнового выпрямленного результирующего напряжения на выводе синхронного детектора 10, относительно нулевого провода. - instantaneous value of the full-wave rectified resulting voltage at the output of the
Полноволновое выпрямленное результирующее напряжение поступает на вход сглаживающего фильтра 11, на выходе которого формируется результирующие постоянное напряжение равное амплитуде полноволнового выпрямленного результирующего напряжения , которое поступает на входы модуля коррекции 12 и модуля индикации 14.Full-wave rectified resulting voltage is supplied to the input of smoothing
В случае если: результирующие постоянное напряжение , если результирующие постоянное напряжение .If: resulting DC voltage , If resulting DC voltage .
При отсутствии в зоне поиска мишени, соответственно, отсутствия отраженного сигнала от мишени, необходимо соблюдение равенства (1). Не соблюдение его, означает не устраненное воздействие дестабилизирующих факторов, вследствие чего производится автоматическая коррекция частоты генератора переменного напряжения 1.If there is no target in the search area, and therefore no reflected signal from the target, equality (1) must be observed. Failure to comply with it means that the influence of destabilizing factors has not been eliminated, as a result of which automatic frequency correction is performed alternating
В модуле коррекции 12 на втором выходе, с задержкой после сравнения величин и , формируются импульсы коррекции длительностью 1-2 мСек, знаком соответствующие полярности результирующего постоянного напряжения , на момент коррекции, которые меняют частоту генератора 1 переменного напряжения, на величину равной шагу изменения частоты, соответствующему напряжению, минимально возможного порога выявления сигнала отраженного от мишени.In
В случае, если (Фиг. 2, участок I, II), частота генератора 1 переменного напряжения увеличивается на один шаг изменения частоты после сравнения величин , увеличивая тем самым напряжение и уменьшая напряжение на величину напряжения, соответствующего минимально возможному порогу выявления сигнала отраженного от мишени.If (Fig. 2, section I, II), the frequency of alternating
Если (Фиг. 2, участок III), частота генератора 1 переменного напряжения уменьшается на один шаг изменения частоты после сравнения величин , уменьшая тем самым напряжение и увеличивая напряжение на величину напряжения, соответствующего минимально возможному порогу выявления сигнала отраженного от мишени.If (Fig. 2, section III), the frequency of alternating
Состояние периодической смены знака результирующего постоянного напряжения , при отсутствии отраженного сигнала от мишени, (Фиг. 2, участок III, IV) свидетельствует, об устранении влияния дестабилизирующих факторов, т.е. и соответственно Отклонение, в процессе поиска, результирующего постоянного напряжения от нуля, на величину превышающую напряжение минимально возможного порога выявления сигнала отраженного от мишени, фиксируемую модулем индикации 11, будет свидетельствовать об обнаружении мишени. Причем полярность результирующего постоянного напряжения определяет характер материала мишени: ферромагнетик (Фиг. 2, участок V) или диамагнетик (Фиг. 2, участок VI), а величина - объем мишени или глубину залегания.State of periodic change of sign of the resulting direct voltage , in the absence of a reflected signal from the target, (Fig. 2, section III, IV) indicates the elimination of the influence of destabilizing factors, i.e. and correspondingly Deviation, during the search process, of the resulting DC voltage from zero, by an amount exceeding the voltage of the minimum possible threshold for detecting the signal reflected from the target, recorded by the
Источники информацииInformation sources
1. Книга. А. Щедрин, И. Осипов «Металлоискатель для поиска кладов и реликвий.» Москва, Радио и связь: Горячая линия-Телеком., 2000 г. 1. Book. A. Shchedrin, I. Osipov “Metal detector for searching treasures and relics.” Moscow, Radio and communications: Hotline-Telecom., 2000.
2. US 9557390, 31.01.2017 Noise reduction circuitry for a metal detector.2. US 9557390, 01/31/2017 Noise reduction circuitry for a metal detector.
3. RU 2 768 205, 27.01.2020 Способ выявления отраженного сигнала от мишени в индукционном резонансном металлоискателе, при наличии влияния дестабилизирующих факторов, в процессе поиска и обнаружения ее, устройство его реализующие (варианты).3. RU 2 768 205, 01/27/2020 A method for detecting a reflected signal from a target in an induction resonant metal detector, in the presence of the influence of destabilizing factors, in the process of searching and detecting it, a device that implements it (options).
Claims (7)
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022117927A RU2022117927A (en) | 2023-12-29 |
RU2817670C2 true RU2817670C2 (en) | 2024-04-18 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU19329U1 (en) * | 2001-03-07 | 2001-08-20 | Щебелев Сергей Леонидович | RESONANT METAL DETECTOR |
US6967574B1 (en) * | 2003-01-21 | 2005-11-22 | The Johns Hopkins University | Multi-mode electromagnetic target discriminator sensor system and method of operation thereof |
RU65252U1 (en) * | 2007-03-09 | 2007-07-27 | Сергей Леонидович Щебелев | RESONANT METAL DETECTOR WITH MAGNETOMETRIC DISCRIMINATION |
RU2595644C2 (en) * | 2010-08-30 | 2016-08-27 | Роберт Бош Гмбх | Measuring device, primarily measuring device for detection of metal articles |
US9557390B2 (en) * | 2012-08-29 | 2017-01-31 | Minelab Electronics Pty Limited | Noise reduction circuitry for a metal detector |
RU2768205C9 (en) * | 2020-01-27 | 2022-06-23 | Сергей Олегович Подмогаев | Method for detecting reflected signal from target in induction, resonant metal detector, in presence of the effect of destabilizing factors, in process of searching and detecting it, device which implements it (versions) |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU19329U1 (en) * | 2001-03-07 | 2001-08-20 | Щебелев Сергей Леонидович | RESONANT METAL DETECTOR |
US6967574B1 (en) * | 2003-01-21 | 2005-11-22 | The Johns Hopkins University | Multi-mode electromagnetic target discriminator sensor system and method of operation thereof |
RU65252U1 (en) * | 2007-03-09 | 2007-07-27 | Сергей Леонидович Щебелев | RESONANT METAL DETECTOR WITH MAGNETOMETRIC DISCRIMINATION |
RU2595644C2 (en) * | 2010-08-30 | 2016-08-27 | Роберт Бош Гмбх | Measuring device, primarily measuring device for detection of metal articles |
US9557390B2 (en) * | 2012-08-29 | 2017-01-31 | Minelab Electronics Pty Limited | Noise reduction circuitry for a metal detector |
RU2768205C9 (en) * | 2020-01-27 | 2022-06-23 | Сергей Олегович Подмогаев | Method for detecting reflected signal from target in induction, resonant metal detector, in presence of the effect of destabilizing factors, in process of searching and detecting it, device which implements it (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11581757B2 (en) | Wireless power transfer system and method | |
US6724191B1 (en) | Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials | |
EP0368762B1 (en) | Multifrequency signal transmitter for an array induction well logging apparatus | |
WO2017086804A1 (en) | Inductive power transmitter | |
JPH0814624B2 (en) | Article monitoring system using induced magnetic field | |
CN111044769A (en) | Integral residual current measuring method and integrated system | |
RU2817670C2 (en) | Method for detecting reflected signal from target in induction resonance metal detector in presence of influence of destabilizing factors in process of searching and detecting of same, device implementing the same | |
US4206641A (en) | Electromagnetic flow meter | |
CN111948438B (en) | Low-cost current sensor | |
JPH0750170B2 (en) | Inductive magnetic field type article monitoring system | |
US3983475A (en) | Frequency selective detecting system for detecting alternating magnetic fields | |
RU2768205C9 (en) | Method for detecting reflected signal from target in induction, resonant metal detector, in presence of the effect of destabilizing factors, in process of searching and detecting it, device which implements it (versions) | |
RU2768205C2 (en) | Method for detecting reflected signal from target in induction, resonant metal detector, in presence of the effect of destabilizing factors, in process of searching and detecting it, device which implements it (versions) | |
US4156363A (en) | Magnetic flowmeter | |
RU2216028C2 (en) | Metal detector | |
RU2022117927A (en) | METHOD FOR DETECTING A REFLECTED SIGNAL FROM A TARGET IN AN INDUCTION RESONANCE METAL DETECTOR, IN THE PRESENCE OF THE INFLUENCE OF DESTABILIZING FACTORS, IN THE PROCESS OF SEARCHING AND DETECTING IT, DEVICE IMPLEMENTING IT | |
JP2000162294A (en) | Magnetic field sensor | |
US3281672A (en) | Apparatus including an oscillator for detecting faults in coil windings and having means for comparing the frequency and amplitude of the oscillator output signal | |
RU2539726C1 (en) | Ferroprobe magnetometer and method to measure components of induction of magnetic field by means of vector compensation | |
RU2290655C1 (en) | Mode of measuring the direction of a magnetic field | |
RU2016376C1 (en) | Film thickness measuring device | |
JP2000208352A (en) | Current detector | |
SU819684A1 (en) | Device for non-destructive testing of ferromagnetic articles | |
SU1691760A1 (en) | Measuring converter | |
SU1095099A1 (en) | Device for measuring electric conductivity |