SU656012A1

SU656012A1 - Electromagnetic metal locator

Info

Publication number: SU656012A1
Application number: SU762325255A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Стеблев; Виктор Егорович Шатерников; Александр Владимирович Полулех
Original assignee: Куйбышевский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.Акад.С.П.Королева
Priority date: 1976-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1979-04-05

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быт использовано дл обнаружени и определени глубины залегани локальных метсШлических тел произвольной формы и размеров в непровод щей или слабопровод щей среде. Известны электромагнитные металло искатели, предназначенные дл опреде лени рассто ни до металлических те Приемна катушка у таких металлоискателей включена в контур задающего генератора. О рассто нии до металлического тела суд т по изменению частоты генератора i . Зависимость частоты от рассто ни до металлического тела будет различна дл тел разной формы. Следователь но, указанные металлоискатели позвол ют определить рассто ние только дл тел определенной формы. Известно также электромагнитное устройство дл . обнаружени и определени глубины залегани металлических предметов, содержащее генератор синусоидального напр жени , полеза , дающую катушку индукционного преобра зовател , приемные катушки на ферромагнитных стержн х, электрическое компенсирующее устройство, демодул тор, усилители, индикаторы. Рассто ние до металлического предмета определ ют , использу известную зависимость фазы выходного сигнала от рассто ни 2 . Недостатком известного устройства вл етс то, что оно не позвол ет определить глубину залегани предметов произвольной формы и размера, а также необходимость ручной настройки металлоискател при определении рассто ни до металлических предметов известной форгуЫ. Цель предлагаемого изобретени автоматическое определение рассто ни до локального металлического тела произвольной формы и размера. Дл этого в металлоискатель, содержащий последовательно включенные генератор синусоидального напр жени , индукционный преобразователь с генераторной и измерительными катушками, электрическое компенсирующее устройство , избирательный усилитель, демодул тор и индикатор дополнительно введены генератор тактовых импульсов два коммутатора, усилитель, запоминающее устройство, схема сравнени , электронный ключ и счетчик импульсов. При этом генератор тактовых импульсов соединен с входами коммутаторов и электронным ключом, усилитель включен между генератором синусоидальных колебаний и управл ющим входом электрического компенсатора, а управл ющий вход усилител соединен с выхо дом одного из коммутаторов, другой комму.татор включенМежду выходом индукционного преобразовател и входом электрического компенсатора. Последовательно соединенные запоминающее устройство, схема сравнени , электронный ключ и счетчик импульсов включены между выходом демодул тора и индикатором. Выход демодул тора дополнительно соединен со схемой сравнени . The invention relates to instrumentation technology and can be used to detect and determine the depth of the local metlic-metal bodies of arbitrary shape and size in a non-conductive or weakly conductive medium. Electromagnetic metal detectors are known that are designed to determine the distance to the metallic ones. The receiving coil of such metal detectors is included in the circuit of the master oscillator. The distance to the metal body is judged by the change in the frequency of the generator i. The dependence of frequency on the distance to the metal body will be different for bodies of different shapes. Consequently, these metal detectors can only determine the distance for bodies of a certain shape. It is also known electromagnetic device for. detecting and determining the depth of metal objects, containing a sinusoidal voltage generator, useful, providing an induction converter coil, receiving coils on ferromagnetic rods, an electric compensating device, a demodulator, amplifiers, indicators. The distance to the metal object is determined using the known dependence of the phase of the output signal on the distance 2. A disadvantage of the known device is that it does not allow to determine the depth of the objects of arbitrary shape and size, as well as the need to manually adjust the metal detector when determining the distance to metal objects of the known fororg. The purpose of the present invention is to automatically determine the distance to a local metal body of arbitrary shape and size. For this purpose, a metal detector containing a series-connected sinusoidal voltage generator, an induction transducer with oscillator and measuring coils, an electric compensating device, a selective amplifier, a demodulator and an indicator, an additional clock generator, two switches, an amplifier, a memory device, a comparison circuit, an electronic key and pulse counter. At the same time, the clock pulse generator is connected to the switch inputs and the electronic switch, the amplifier is connected between the sinusoidal oscillator and the control input of the electric compensator, and the control input of the amplifier is connected to the output of one of the switches, the other switch is turned on between the output of the induction converter and the electric input compensator. A serially connected storage device, a comparison circuit, an electronic key and a pulse counter are connected between the output of the demodulator and the indicator. The output of the demodulator is additionally connected to the comparison circuit.

Измерительные катушки индукционного преобразовател имеют разный диаметр и .коаксиально расположены по отношению к полезадающей катушке.The measuring coils of the induction converter have a different diameter and are coaxial with respect to the useful coil.

На чертеже представлена функционнальна схема предлагаемого устройства .The drawing shows the functional scheme of the device.

Электромагнитный металлоискатель содержит генератор 1 синусоидального напр жени , индукционный преобразователь 2 с генераторной катушкой и системой измерительных катушек разного диаметра, расположенных коаксиально с генераторной, коммутаторы 3 и 4, электрическое компенсирующее устройство 5, усилитель 6 с дискретным регулированием коэффициента усилени , генератор 7 тактовых импульсов, избирательный усилитель 8, демодул тор 9, запоминающее устройство 10, схему 11 сравнени , электронный ключ 12, счетчик13 импульсов и индикаторное устройство 14.Electromagnetic metal detector contains a sinusoidal voltage generator 1, induction converter 2 with a generator coil and a system of measuring coils of different diameters located coaxially with a generator, switches 3 and 4, an electric compensating device 5, an amplifier 6 with discrete gain control, a generator of 7 clock pulses, selective amplifier 8, demodulator 9, memory 10, comparison circuit 11, electronic switch 12, pulse counter 13 and indicator device at 14.

Принцип действи металлоискател основан на том, что положение максимума напр женности электрического пол от воздействи локального металлического тела в плоскости полезадающей катушки зависит от рассто ни полазадающей катушки до металлического тела и практически не зависит от формы и размеров тела.The principle of operation of the metal detector is based on the fact that the position of the maximum intensity of the electric field from the influence of a local metal body in the plane of the useful coil depends on the distance of the creeping coil to the metal body and is practically independent of the shape and size of the body.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Генератор 1 синусоидального напр жени имеет два выхода. С одного из них напр жение подаетс на генераторную катушку индукционного преобразовател 2. С другого выхода снимаетс напр жение, необходимое дл формировани сигнала, компенсирующего величину ЭДС пр мого пол в измерительных катушках преобразовател 2. Измерительные катушки индукционного преобразовател 2 последовательно подключаютс к компенсирующему устройству 5 через коммутатор 3. Коммутаторы 3 и 4 управл ютс импульсами, поступающими с генератора 7 тактовых импульсов. Указанные импульсы определ ют последовательность подключени измерительных обмоток преобразовател Sinusoidal voltage generator 1 has two outputs. From one of them, the voltage is applied to the generator coil of the induction converter 2. From the other output, the voltage necessary to form a signal that compensates for the value of the direct-field EMF in the measuring coils of the converter 2 is removed. The measuring coils of the induction converter 2 are connected in series to the compensating device 5 through switch 3. Switches 3 and 4 are controlled by pulses coming from a generator of 7 clock pulses. These pulses determine the connection sequence of the measuring windings of the converter.

2 к электрическому компенсирующему устройству 5 и синхронное дискретное изменение коэффициента усилител 6. Изменение коэффициента усилени уси лител 6 происходит в соответствии с изменением величины ЭДС пр мого пол , наводимой в коммутируемых измерительных катушках преобразовател 2. В компенсирующем устройстве 5 происходит компенсаци ЭДС пр мого пол , наводимой в .подключаемой к устройству 5 измерительной катушке индукционного преобразовател 2. Наличие усилител 6 с дискретным регулированием коэффициента усилени и коммутатора 4, синхронизированного с работой коммутатора 3 импульсами, вырабатываемыми генератором 7 тактовых импульсов, позвол ет автоматически производить компенсацию ЭДС пр мого пол , наводимой в коммутируемых измерительных катушках преобразовател 2. С выхода компенсационного устройства 5 напр жение, вносимое искомым металлическим телом в соответствующую измерительную катушку преобразовател 2, после усилени в избирательном усилителе 8 через демодул тор 9,поступает на запоминающее устройство 10 и на схему 11 сравнени . Схема 11 сравнени обеспечивает сравнение величин вносимых напр жений и и г, , снимаемых .с (п+1)ой и п-ой измерительных катушек преобразовател 2. С выхода схемы 11 сравнени величина разности (Un+f UH поступает на электронный ключ 12 в качестве управл ющего напр жени . В момент времени, соответствующий экстремуму (максимуму) вносимого напр жени , величина разности (Оп.- Up мен ет знак. Таким образом импульс, сформированный в момент экстремума вносимого напр жени , закрывает элекронный ключ 12. До этого момента ключ 12 был открыт и пропускал тактовые импульсы от генератора 7 на счетчик 13 импульсов. Следовательно, на счетчик 13 импульсов поступают импульсы, число которых пропорционально номеру измерительной катушки, соответствующей максимуму вносимого напр жени (или величине радиуса этой катушки). Выходной сигнал счетчика 13 поступает на индикаторное устройство 14, проградуированное в единицах измер емого рассто ни от плоскости индукционного преобразовател 2 до искомого металлического объекта Предлагаемый электромагнитный металлоискатель имеет следующие преимущества: позвол ет определить рассто ние до локального металлического тела произвольной формы и размера в непровод щей или слабопровод щей среде; отсутствует ручна регулировка и настройка устройбтва в процессе эксплуатации; позвол ет производить избирательный поиск металлических2 to an electric compensating device 5 and a synchronous discrete change in the coefficient of the amplifier 6. The change in the gain factor of the amplifier 6 occurs in accordance with the change in the EMF value of the direct field induced in the commutating measuring coils of the converter 2. In the compensating device 5 there is a compensation of the EMF of the direct field, induced in the measuring coil of the inductive transducer connected to the device 5. The presence of the amplifier 6 with discrete gain control and switch 4, synchronized with the operation of the switch 3 pulses produced by the generator 7 clock pulses, allows you to automatically compensate for the EMF of the direct field induced in the commutating measuring coils of the converter 2. From the output of the compensating device 5, the voltage applied by the desired metal body to the corresponding measuring coil of the converter 2, after amplification in the selective amplifier 8 through the demodulator 9, is fed to the memory 10 and to the comparison circuit 11. The comparison circuit 11 provides a comparison of the magnitudes of the applied voltages and and r, taken from the c (n + 1) oh and pth measuring coils of the converter 2. From the output of the comparison circuit 11, the difference value (Un + f UH goes to the electronic key 12 v as a control voltage. At the moment of time corresponding to the extremum (maximum) of the applied voltage, the magnitude of the difference (Op.- Up changes sign. Thus, the pulse generated at the moment of the extremum of the applied voltage closes the electronic key 12. Up to this point key 12 was open and skipped bars e pulses from generator 7 to pulse counter 13. Consequently, pulses are received at pulse counter 13, the number of which is proportional to the number of the measuring coil corresponding to the maximum applied voltage (or radius of this coil). The output signal of the counter 13 goes to the indicator device 14, scaled in units of measurable distance from the plane of the induction transducer 2 to the desired metal object. The proposed electromagnetic metal detector has the following advantages: it is necessary to determine the distance to a local metal body of arbitrary shape and size in a non-conducting or weakly conducting medium; there is no manual adjustment and adjustment of the device during operation; allows a selective search of metal

объектов, залегающих на определенной глубине.objects lying at a certain depth.

Claims

1. USSR author's certificate number 368471, cl. G 01 B 7/17, 1973.

2. USSR author's certificate №171483, cl. G 01 V 3/10, 1963.