SU911416A1 - Металлоискатель - Google Patents

Description

I

Изобретение отнсюитс  к бесконтактным устройствам обнаружени  скрытых метаппических предметов и может быть использовано дл  поиска металлопроводов , расположенных под- землей.

Известно устройство дл  определени  типа и массы обнаруженного металлопровода , содержащее звуковой генератор, возбуждающую катушку, подключенную к генератору, последовательно соединенные приемную катушку, усилитель, фазовый детектор, усилитель мошностн и телефонные наушники, а также последовательно соединенные фазовый дискриминатор и индикатор, причем управление фазовых детектора и дискриминатора осуществл етс  от генератора через возбуждающую катушку tl Недостатком известного устройства 5шл етс  то, что величину массы металлопровода определ ют по амплитуде прин того «синфазного сигнала, величина которого зависит как от массы метал- лопровода, так и от глубины его залегани , т. е. от рассто ни  между антенной системой и металлопроводом.

При этом величина амплитуды обратно пропорциональна квадрату этого рассто ни  и пропорциональна массе металлопровода . Без определени  глубинь залегани  металлопровода определить массу металлопровода с необходимой точностью невозможно.

Наиболее близким по технической

10 сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  металлоискатель, содержащий совмещенную индукционную систему, состо щую из возбуждающей катушки, расположенной горизонтально, приемной

15 антенны, выполненной в виде трех последовательно включенных и горизонтали но расположенных катушек, две из которых установлены параллельно возбуждак щей , имеют одинаковые индуктивности

20 и включены встречно, а треть  установлена на продолжении оси восбуждающей катушки, и одной вертикально расположенной катушки, двух последовательно соединенных катушек ориенташш индукционной системы, установленных вертикально , центры осей которых распопожень1 в горизонтальной плоскости, проход5пцей через ось возбуждак цей катушки, а плоскость, проход ща  через оси вертикально установленных катушек ориенташга. индукционной системы, перпендикул рна оси возбуждающей катушки , катушки поиска тpaccы а генератор переменного напр жени , подключенн|з1Й к возбуждающей катушке, и усилительно-измерительный блок, подключенный к выводам катушек 2 . Недостатком этого устройства  вл етс  то, что оно не позвол ет измер ть тип металла и массу металлопровода. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерени  массы и типа металла , повьпиение скорости и точности измерений . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в металлоискателе, содержащем совмещенную индукционную систему, состо щую из возбуждающей катушки, расположенной горизонтально, приемной антены, выполненной в виде трех последовательно включенных и горизонтально расположенных катушек, две из которых установлены параллельно возбуждающей, имеют одинаковые индуктивности и вклю чены встречно, а треть  установлена на продолжении оси возбуждающей катушки , и одной вертикально расположенНОЙ катушки, двух последовательно соеди

ненных катушек ориентации индуктшонно -системы, установленных вертикально,центры осей котррых расположены в горизонтальной плоскости, проход щей через ось возбуждающей катушки, а плоскость, проход ща  черее оси вертикалыю установленных катушек ориентации индукционной системы, перпендикул рна оси возбуждающей катушки, а также генератор переменного напр жени , подключенный к возбуждающей катушке , и усилительно-измерительный блок, усилительно-измерительный блок выполнен в виде четырех усилителей, двух фазовращателей, п ти амплитудных и одного фазочувствительного детекторов , -двух усилителей -ограничителей, двух сумматоров, делител  напр жени , квадратора, ук ножител , источника посто нного напр жени , измерительного прибора, переключател  и регистрирующего устройства, причем выходы гори эонтальных и вертикальной катушек

вьшодом катушек ориентации через п тый амплитудный детектор и четвертый усилитель, вывод второй катушки ориентации соединен с вторыми входами третьего и четвертого усилителей, а измерительный прибор соединен с общим контактом переключател .

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема расположени  элементов антенной системы, вид сверху; на фиг. 3 - схема расположени  антенной системы над металлопроводом дл  измерени .

Металлойскатель содержит генератор 1

переменного напр жени , возбуждающую катушку 2, горизонтальные 3, 4 и 5 и вертикальную. 6 катушки приемной антенны , первый-чет1вертый усилители 7-10, первый-п тый амплитудный детекторы

Claims (2)

11-15, первый и второй фазовращатели 16 и 17, первый и второй усилителиограничители 18 и 19, первый и второй сумматоры 20 и 21, умножитель 22, приемной антенны через первые и вторые усилители и амплитудные детекторы соединены с входами делител  напр жений , при этом выход одного из указанных усилителей соединен с первым входом первого сумматора непосредственно , а выход другого - с вторым входом первого сумматора через первый фазовращатель, выход генератора переменного напр жени  соединен через второй фазовращатель и первый усилитель-ограничитель с опорным входом фазочувствительного детектора, измерительный вход которого соединен через второй усилитель-ограничитель с выходом первого усилител , а выход - с первым входом регистрирующего устройства и первым контактом переключател , выход сумматора соединен через третий амплитудный детектор с первым входом умножител , второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, соединенного первым входом с источником посто нного напр жени  и вторым входом с выходом квадратора, вход которого соединен с выходом делител  напр жени , вторым входом регистрирующего устройства и вторым контактом переключател , выход умножител  соединен с третьим входом регистрирующего устройства и третьим контактом переключател , четвертый контакт которого соединей через четвертый амплитудный детектор и третий усилитель с выводом первой катушки ориентации, п тый контакт переключател  соединен с общим 5 делитель 23 напр жени , квадратор 24 фаэочувствителъный детектор 25, катуш ки 26 и 27 ориентации индукционной системы, измерительный прибор 28, регистрирующее устройство 29, переключатель 30 и источник 31 посто нного напр жени . Устройство работает следующим образом . При подходе к трассе металлопровод на вертикальных катушках 26 и 27, ориентации индукционной системы, соеди ненных между собой последовательно встречно, возникает напр жение, наводи мое вторичным полем металлопровода. Если рассто ние от Катушек до металлопровода различно, то на выводах катушек 26 и 27 по$гоитс  разностное напр жение, которое усиливаетс  третьи усилителем 9 и детектируетс  амплитуд ным детектором 14. Поворачива  антенную систему вокру вертикальной оси, добиваютс  на вьто- дах катушек 26 и 27 нулевого напр жени  и продолжают движение перпендикул рно плоскости, проход щей через оси .этих катушек, при этом измеритель ный прибор 28 подключают к выходу катушки 27, выходное напр жение которой усиливаетс  четвертым усилитег лем 10 и детектриуетс  п тым амплитудным детектором 15 до получени  нулевого напр жени . В этом положении производ т измерение.Вторичное поле наводит ЭДС на горизонтальной и вертикальной катушках 5 ( LS ) При этом величина ЭДС на горизонталь ной 5 (L у) приемной антенны равна VJlwUj -COSd, так как катушки Зи4 имеют равную индуктивность и включены встречно, и на вертикальной катушке WwL а их отношение |ь1Ч) - tQJd ак как 1.5 U{j где К - коэффициент пропорциональности, 7 - ток в катушке, ио - частота тока возбуждени , а f --рассто ние от прие ных катушек до металлопровода. Но tqJcL vp . Де О - рассто ние между центром возбуждающей катушки и центро вертикальной приемной катушки, f - гл бина залегани  металлопровода, отсюда Vi S , т.е. глубина залегани  металлохфовода пропорциональна отношению напр жений горизонтальной и 64 вертикальной катушки. Напр женна горизонтальных 3, 4 и 5 и вертикальной 6 катушек после усилени  соответствеыво первым и вторым усилител ми 7, 8 и детектировани  соответствующими влтп - тудными детекторами 11 и 12 подают на вход делител  23 напр жени , на выходе которого получают напр жение, пропорциональное глубине залегани  кабел  (Uy,). Одновременно напр жение выхода первого усилител  7 подают на вход второго усилител -ограничител  19, которое после усилени  и ограничени  подают на измерительный вход фазочувс-геительного детектора 25,-на опорный вход которого подают напр жение с выхода генератора 1 через второй фазо- . вращатель 17 и первый усилитель-огра- ничитель 18, на выходе фазоврашателы ного детектора 25 получают напр жение, пропорциональное разности фаз между напр жением генератора и напр жением, созданным за счет вторичного тока металлопровода. Сдвиг фаз обусловлен тем, что вторичное электромагнитное поле, создаваемое металлами с магнитными свой- ствами, отстает на 90, а немагнитными опережает на напр жение генератора 1. По величине и знаку сдвига фаз определ ют,какой тип металла использован Б металлопроводе. При сочетании магнитных и немагнитных металлов сдвиг фаз составл ет-t- 7 Ч -$-. Одновременно напр жение с выхода первого усилител  7 подают на первый вход первого сумматора 20, на второй вход которого подают напр жение с выхода второго усилител  8 через фазовращатель 16. Выходное напр жение этого сумматора равно Ug - . Ц - J где гг -. масса металлопровода, и которое детектируют третьим амплитудным детектором 13 и подают на вход умножител  22, на второй вход умножител  подают напр жение , равное сумме напр жений 0 i пропорциональное квйдрату глубины залегани  металлопровода, и UQ , пропоршональное а j задаваемое источни- ком посто нного напр жени . Такую сумму напр жений получают на выходе второго сумматора 21, один из входов которого соединен с выходом квадратора 24, а другой вход - с выходом источника 31 посто нного напр жени . Выход второго сумматора 21 подключен второму входу умножител  22. :7 На выходе ук1ножитеп  получают напр жение . -Kftp -ltnnawL , величина которого не зависит от расст ни  до металпопровода. При посто нных значени х величин 4,3,10,1, величина напр жени  зависит только от массы металлопровода. Измерительный прибор 28позвол ет контролировать положени металлоискател  относительно металлопровода , как указывалось, и производимые измерени  при подключении переключател  ЗО в соответствующее положение . Положительный эффект предлагаемог устройства состоит в том, что оно поз вол ет повысить скорость измерени  пр одновременном повышении точности эти измерений за счет обеспечени  одновре менного измерени  глубины залегани  металлопроводов, его массы и магнитных свойств металлопровода, т, е, соотношени  магнитных и немагнитных металлов в металлопроводе. Кроме того, устройство позвол ет отличить заранее измеренный по этим параметрам металлопровод от других, расположенных в данном районе, а при наличии вставок металла, отличающихс  от основного металла магнитными свойствами или массой, определить их местоположение. Формула изобретени Металлоискатель, содержащий совме щенную индукционную систему, состо щ вз возбуждающей катушки, расположенн горизонтально, приемной антенны, вьшо . ненной в виде трех последовательно включенных и горизонтально расположенных , катушек, две из которых установлены параллельно возбуждающей, имеют одинаковые индуктивности и вкл чены встречно, а треть  установлена н продолжении оси возбуждающей катушки и одной вертикально расположенной каоушки , двух последовательно соединенных катушек ориентации индукционной системы, установленных вертикально, иентры осей которых р)асположены в горизонтальной плоскости, проход щей через ось возбуждающей катущки, а плоскость, проход шА  через оси вертикально установленных катушек ориентации индукционной системы, перпендику16 л рна оси возбуждающей катушки, а, также генератор переменного напр жени , подключенный к возбуждающей катушке , и усилительно-измерительный блок, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функхшона ьных возможностей за счет измерени  массы и типа металла, повышени  скорости и точности измерений, ус,илительно-измерительный блок выполнен в виде четырех усилителей, двух фазовращателей, п ти амплитудных и одного фазочувствительного детекторов, двух усилителей-ограничителей , двух сумматоров, делител  напр жени , квадратора, умножител , источника посто нного напр жени , измерительного прибора, переключател  и регистрирующего устройства, причем выходы горизонтальных и вертикальной катушек приемной антенны через первые и вторые усилители и амплитудные детекторы.соединены с входами делител  напр жений, при этом выход одного из указанных усилителей соединен с первым входом первого сумматора непосредственно , а выход другого - с вторым входом первого сумматора через первый фазовращатель, выход генератора переменного напр жени  соединен через второй фазовращатель и первый усилителг ограничитель с опорным входом фазочувс-геительного детектора, измерительный вход которого соединен через второй усилитель-ограничитель с выходом первого усилител , а выход - с первым входом регистрирующего устройства и первым контактом переключател , выход первого сумматора соединен через третий амплитудный детектор с первым входом умножител , второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, соединенного первым входом с источником посто нного напр жени  и вторым входом с выходом квадратора, вход которого соединен с выходом делител  напр жени , вторым входом регистрирующего устройства и вторым контактом переключател , выход умножител  соединен с третьим входом регистрирующего .ус- ройства и третьим контактом переключател , четвертый контакт которого соединен через че1вертый амплитудный детектор и третий усилитель с выводом первой катушки ориентации, п тый контакт переключател  соединен с общим вьшо- дом катушек ориентации через п тый амплитудный детектор и четвертый усилитель , вывод второй катушки ориентахши соединен с вторыми входами третьего

о911416iO

и четвертого усилителей, а измеритель-1. Патент Великобритании

ный прибор соединен с общим контактом№ 1540235, кл, G 1 N , опублик. 1979.

переключател .

2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации,по за вке h)b 2827663/18-25,

прин тые во внимание при экспертизе 5 кл. 5 O1V 3/1О, 09.1О.79 (прототип).

Фиг. 1

фиг. 2

гг

иг.З