UA53461A - Device for detecting hidden current-conducting objects - Google Patents
Device for detecting hidden current-conducting objects Download PDFInfo
- Publication number
- UA53461A UA53461A UA2002064602A UA200264602A UA53461A UA 53461 A UA53461 A UA 53461A UA 2002064602 A UA2002064602 A UA 2002064602A UA 200264602 A UA200264602 A UA 200264602A UA 53461 A UA53461 A UA 53461A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- output
- low
- frequency
- input
- frequency divider
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 35
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010023321 Factor VII Proteins 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід належить до геофізики і може бути використаний, для виявлення захованих струмопровідних 2 об'єктів, які знаходяться у грунті або в товщі споруд, за допомогою індукційних котушок пошукового пристрою.The invention belongs to geophysics and can be used to detect hidden conductive 2 objects that are in the ground or in the thickness of buildings, with the help of induction coils of the search device.
Для виявлення захованих струмопровідних об'єктів використовують індукційні котушки, які створюють низькочастотне магнітне поле, яке глибоко проникає в грунт або товщу споруд. При наявності в них струмопровідних об'єктів, наприклад, труб, кабелів, металевих виробів і т. ін. в провідній масі збуджуються вихрові струми, які створюють вторинне магнітне поле, яке наводить у випроміючих котушках низькочастотні 70 сигнали (див. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Злектрические измерения физических величин: (Измерительнье преобразователи). - Л. : Знергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983, с, 190 - 191). Випромінений та прийнятий сигнали безперервні та співпадають по частоті, тому використовують різні схемотехнічні рішення по виділенню слабкого сигналу вторинного магнітного поля потужного первинного сигналу, яким збуджують індукційні котушки.To detect hidden conductive objects, induction coils are used, which create a low-frequency magnetic field that penetrates deep into the soil or the thickness of buildings. If they contain conductive objects, for example, pipes, cables, metal products, etc. eddy currents are excited in the conductive mass, which create a secondary magnetic field, which induces low-frequency 70 signals in the radiating coils (see Levshina E.S., Novitskii P.V. Zlektricheskie dimensiya fizikshikh vayuts: (Measuring transducers). - L.: Znergoatomizdat . Leningrad Department, 1983, p. 190 - 191). The emitted and received signals are continuous and coincide in frequency, so different circuit solutions are used to separate the weak signal of the secondary magnetic field from the powerful primary signal that excites the induction coils.
Відомий пристрій для виявлення захованих струмопровідних об'єктів (див. приборьї для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник, в 2-х книгах, кн. 2 / Под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1986, С. 132 - 133), який містить в собі генератор низької частоти, до виходу якого Через перетворювач напруги в струм підключені з'єднані послідовно індукційна котушка та конденсатор, які утворюють коливальний контур, який настроєно на частоту генератора низької частоти, диференційний підсилювач, один вхід якого з'єднано з виходом генератора низької частоти, другий вхід з'єднано з коливальним контуром, а до виходу диференційного підсилювача підключено індикатор.A well-known device for detecting hidden conductive objects (see Devices for non-destructive testing of materials and products. Reference book, in 2 books, book 2 / Edited by V.V. Klyueva. - M.: Mashinostroenie, 1986, C . 132 - 133), which contains a low-frequency generator, to the output of which an induction coil and a capacitor are connected in series through a voltage-to-current converter, which form an oscillating circuit that is tuned to the frequency of the low-frequency generator, a differential amplifier, one input which is connected to the output of the low-frequency generator, the second input is connected to the oscillating circuit, and an indicator is connected to the output of the differential amplifier.
Коефіцієнт перетворення напруги в струм обирають таким, щоб напруга на виході коливального контура була рівною напрузі генератора у відсутності шуканого струмопровідного об'єкту. При попаданні струмопровідного об'єкту в магнітне поле індукційної котушки змінюється напруга на коливальному контурі і виникає різницева напруга між напругою контуру та компенсуючою напругою генератора, яка фіксується індикатором. 29 Одначе неминуча температурна та часова нестабільність параметрів коливального контуру, в який включено « індукційну котушку, а також несталість параметрів перетворювача напруги у струм призводять до появи фальшивого різницевого сигналу, що знижує чутливість пристрою та зменшує зону упевненого виявлення струмопровідних об'єктів, особливо з малою масою.The coefficient of conversion of voltage into current is chosen so that the voltage at the output of the oscillating circuit is equal to the voltage of the generator in the absence of the desired current-conducting object. When a conductive object hits the magnetic field of the induction coil, the voltage on the oscillating circuit changes and there is a differential voltage between the circuit voltage and the compensating voltage of the generator, which is recorded by the indicator. 29 However, the inevitable temperature and time instability of the parameters of the oscillating circuit, which includes the induction coil, as well as the instability of the parameters of the voltage-to-current converter lead to the appearance of a false difference signal, which reduces the sensitivity of the device and reduces the zone of reliable detection of conductive objects, especially with a small by mass
Відомий також пристрій для виявлення захованих струмопровідних об'єктів (см. Щедрин А.Й. --A device for detecting hidden conductive objects is also known (see Shchedrin A.Y. --
Металлоискатели для поиска кладов и реликвий. - М.: Арбат-Информ, 1998, С. 60 - 62), який містить в собі Ге) високочастотний кварцевий генератор, ділільник частоти, підключений до виходу кварцового генератора, дві індукційні котушки, осі яких в просторі розміщені перпендикулярно, підсилювач низької частоти, синхронний З детектор, підключений одним входом до виходу підсилювача низької частоти, другим входом з'єднаний з се виходом ділільника частоти, фільтр нижніх частот, підключений до виходу синхронного детектора, резистор,Metal detectors for searching storehouses and relics. - M.: Arbat-Inform, 1998, pp. 60 - 62), which contains Ge) a high-frequency quartz generator, a frequency divider connected to the output of the quartz generator, two induction coils, the axes of which are placed perpendicularly in space, a low-frequency amplifier , a synchronous C detector connected by one input to the output of a low-frequency amplifier, the second input connected to the se output of a frequency divider, a low-pass filter connected to the output of a synchronous detector, a resistor,
Зо конденсатор та регістратор. Крім того, він містить другий конденсатор, який з першим конденсатором та двома о індукційними котушками утворює два незалежних коливальних контура, суматор, входами з'єднаний з виходами коливальних контурів, а виходом - з входом синхронного детектора через підсилювач низької частоти.From capacitor and register. In addition, it contains a second capacitor, which with the first capacitor and two induction coils forms two independent oscillating circuits, an adder, the inputs of which are connected to the outputs of the oscillating circuits, and the output of which is connected to the input of the synchronous detector through a low-frequency amplifier.
Найменше порушення ортогональності двох індукційних котушок або розстройка одного коливального « контуру відносно другого викликають появу фальшивого різницевого сигналу на виході суматора. Це призводить З до великих помилок у виявленні захованих об'єктів. Збільшення коефіцієнту підсилення низької частоти не с дозволяє підвищити чутливість пристрою до малої маси шуканих об'єктів, тому що разом з корисним сигналомThe slightest violation of the orthogonality of two induction coils or the detuning of one oscillating circuit relative to the other causes the appearance of a false difference signal at the output of the adder. This leads to large errors in the detection of hidden objects. An increase in the amplification factor of the low frequency does not allow to increase the sensitivity of the device to the small mass of the searched objects, because together with the useful signal
Із» підсилюється і фальшивий сигнал тієї ж частоти, який виникає від неідентичності характеристик двох коливальних контурів та паразитної взаємної індуктивності двох індукційних котушок.From" a false signal of the same frequency is also amplified, which arises from the non-identity of the characteristics of the two oscillating circuits and the parasitic mutual inductance of the two induction coils.
В основу винаходу покладена задача створити такий пристрій для виявлення захованих струмопровідних сл 395 об'єктів, у якому введення нових елементів і зв язків дозволило б виявляти предмети малих розмірів і збільшувати глибину пошуку при високій точності виявлення захованих об'єктів. (95) Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для виявлення захованих струмопровідних об'єктів, який їз містить високочастотний кварцовий генератор, ділільник частоти, підключений до виходу кварцового генератора, дві індукційні котушки, осі яких в просторі розміщені перпендикулярно, підсилювач низької частоти, синхронний (22) 50 детектор, підключений одним входом до виходу підсилювача низької частоти, другим входом з'єднаний з ще виходом ділільника частоти. Фільтр нижніх частот, підключений до виходу синхронного детектора, резистор, конденсатор та регістратор, згідно з винаходом в нього введено другі ділільник частоти, синхронний детектор та фільтр нижніх частот, а також вибірний підсилювач низької частоти та автоматичний перемикач, входи якого з'єднані з одними кінцями індукційних котушок, другі кінці яких з'єднані між собою та підключені до загальної заземленої шини, вихід автоматичного перемикача з'єднаний з входом підсилювача низької частоти, з виходом вн. першого ділільника частоти через резистор та з загальною заземленою шиною через конденсатор, регістратор підключено через другий фільтр нижніх частот до виходу другого синхронного детектора, один вхід якого через вибірний підсилювач низької частоти з'єднано з виходом першого фільтра нижніх частот, другий вхід з'єднано з во Виходом другого ділільника частоти, входом підключеного до виходу першого ділільника частоти, а керуючий вхід автоматичного перемикача з'єднано з виходом другого ділільника частоти.The invention is based on the task of creating such a device for detecting hidden conductive layers 395 objects, in which the introduction of new elements and connections would allow detecting small objects and increasing the depth of the search with high accuracy of detecting hidden objects. (95). synchronous (22) 50 detector, connected by one input to the output of the low-frequency amplifier, the second input is connected to the output of the frequency divider. A low-pass filter connected to the output of a synchronous detector, a resistor, a capacitor and a register, according to the invention, a second frequency divider, a synchronous detector and a low-pass filter, as well as a selective low-pass amplifier and an automatic switch, the inputs of which are connected to each other, are introduced into it the ends of the induction coils, the second ends of which are interconnected and connected to the common ground bus, the output of the automatic switch is connected to the input of the low-frequency amplifier, with the output of the external of the first frequency divider through a resistor and with a common ground bus through a capacitor, the recorder is connected through the second low-pass filter to the output of the second synchronous detector, one input of which is connected through a selective low-frequency amplifier to the output of the first low-pass filter, the second input is connected to In the output of the second frequency divider, the input is connected to the output of the first frequency divider, and the control input of the automatic switch is connected to the output of the second frequency divider.
Введення у схему пристрою других ділільника частоти, синхронного детектора та фільтра нижніх частот, а також вибірного підсилювача низької частоти та автоматичного перемикача, включених зазначеним способом дозволяє за рахунок почергового збудження котушок знищити вплив паразитної взаємоіндуктивності цих котушок ве при порушенні їх просторової ортогональності на різницевий сигнал, неминучий розлад одного коливального контуру відносно його резонансної частоти також не викликає появи фальшивого різницевого сигналу тому, що відсутня модуляція в його вихідній напрузі. Можливість додаткового підсилення напруги низькочастотної огинаючої модульованої напруги коливального контуру вибірним підсилювачем частоти перемикання двох котушок підвищує чутливість пристрою, що дозволяє виявляти предмети малих розмірів і збільшувати глибину пошуку при високій точності виявлення захованих об'єктів.The introduction of a second frequency divider, a synchronous detector and a low-pass filter, as well as a selective low-frequency amplifier and an automatic switch into the circuit of the device, included in the specified way, allows due to the alternate excitation of the coils to eliminate the influence of the parasitic mutual inductance of these coils and in case of violation of their spatial orthogonality on the difference signal, the inevitable disturbance of one oscillating circuit relative to its resonant frequency also does not cause the appearance of a spurious difference signal because there is no modulation in its output voltage. The possibility of additional voltage amplification of the low-frequency envelope modulated voltage of the oscillating circuit by a selective amplifier of the switching frequency of two coils increases the sensitivity of the device, which allows you to detect small objects and increase the depth of search with high accuracy of detecting hidden objects.
На кресленні (фіг) подана електрична функціональна схема пристрою для виявлення захованих струмопровідних об'єктів.The drawing (fig) shows the electrical functional diagram of the device for detecting hidden conductive objects.
Пристрій містить в собі індукційні котушки 1 і 2, автоматичний перемикач 3, конденсатор 4, ділільники частоти 5 і 6, високочастотний кварцовий генератор 7, резистор 8, підсилювач низької частоти 9, перший 7/0 синхронний детектор 10, перший фільтр 11 нижніх частот, вибірний підсилювач 12 низької частоти, другий синхронний детектор 13, другий Фільтр 14 нижніх частот та регістратор 15.The device includes induction coils 1 and 2, automatic switch 3, capacitor 4, frequency dividers 5 and 6, high-frequency crystal oscillator 7, resistor 8, low-frequency amplifier 9, first 7/0 synchronous detector 10, first low-pass filter 11, low-frequency selective amplifier 12, second synchronous detector 13, second low-pass filter 14 and recorder 15.
Позицією 17 позначене діелектричне середовище (будівельні конструкції, пісок, грунт і т. ін), в якому знаходиться шуканий струмопровідний об'єкт 18.Position 17 indicates the dielectric medium (building structures, sand, soil, etc.) in which the current-conducting object 18 is located.
Індукційні котушки 1 і 2 своїми одними кінцями з'єднані з входами автоматичного перемикача 3. Другі кінці індукційних котушок з'єднані між собою та підключені до загальної заземленої шини 16. Вихід автоматичного перемикача З з'єднано з одним кінцем конденсатора 4, другий кінець якого з'єднано також із загальною заземленою шиною, керуючий вхід автоматичного перемикача З через ділільники частоти 5 і 6 з'єднаний з високочастотним кварцовим генератором 7. Вихід дідільника частоти б через резистор 8 з'єднаний з потенціальним кінцем конденсатора 4 і входом підсилювача 9 низької частоти. Синхронний детектор 10 одним 2о входом з'єднаний з виходом підсилювача 9 низької частоти, а другим входом - з виходом ділільника частоти 6.Induction coils 1 and 2 are connected at one end to the inputs of the automatic switch 3. The other ends of the induction coils are interconnected and connected to the common ground bus 16. The output of the automatic switch C is connected to one end of the capacitor 4, the other end of which is also connected to the common ground bus, the control input of the automatic switch C through the frequency dividers 5 and 6 is connected to the high-frequency crystal oscillator 7. The output of the frequency divider b is connected through the resistor 8 to the potential end of the capacitor 4 and the input of the low-frequency amplifier 9 . The synchronous detector 10 is connected to the output of the low-frequency amplifier 9 by one 2o input, and to the output of the frequency divider 6 by the second input.
До виходу синхронного детектора 10 через фільтр 11 нижніх частот та вибірним підсилювачем 12 низької частоти підключено другий синхронний детектор 13, другий вхід якого з єднаний з виходом другого ділільника частоти 5. До виходу синхронного детектора 13 через другий фільтр 14 нижніх частот підключено регістратор 15.A second synchronous detector 13 is connected to the output of the synchronous detector 10 through a low-pass filter 11 and a low-frequency selective amplifier 12, the second input of which is connected to the output of the second frequency divider 5. A register 15 is connected to the output of the synchronous detector 13 through a second low-pass filter 14.
Шуканий струмопровідний об'єкт 18, наприклад, металічна пластина, знаходиться в непровідному (діелектричному) середовиші 17.The sought-after conductive object 18, for example, a metal plate, is located in a non-conductive (dielectric) medium 17.
Індукційні котушки 1 ї 2 розміщені перпендикулярно відносно одна одній і з'єднані між собою жорстко, « утворюючи чутливий елемент шуканого пристрою.Induction coils 1 and 2 are placed perpendicular to each other and rigidly connected to each other, forming a sensitive element of the desired device.
Пристрій працює наступним чином.The device works as follows.
Індукційні котушки 1 і 2 з однаковими індуктивностями І 3 - 15 - | почергово за допомогою автоматичного -чее перемикача З з'єднуються з конденсатор 4 з ємністю С, що утворює коливальний контур. Автоматичний перемикач З керується прямокутною напругою низької частоти . о, яка формується на виході послідовно і-й з'єднаних ділільників частоти 5 і б, які підключені до виходу високочастотного кварцового генератора 7. ч;ЕInduction coils 1 and 2 with the same inductances I 3 - 15 - | alternately with the help of an automatic -chee switch C are connected to the capacitor 4 with the capacity C, which forms an oscillating circuit. The automatic switch C is controlled by a rectangular voltage of low frequency. o, which is formed at the output of the serially connected frequency dividers 5 and b, which are connected to the output of the high-frequency quartz generator 7. h;E
Коливальний контур збуджується напругою низької частоти о 2» о, яку одержують діленням високої частоти кварцового генератора 7 дідільником частоти б через резистор 8. Опір резистора 8 обирають однаковим з со опором коливального контуру на частоті резонансу, а ємність С конденсатора 4 обирають, виходячи з умови Ів) одержання резонансу на низькій частоті о(ої - 1 / ФС).The oscillating circuit is excited by a low-frequency voltage o 2" o, which is obtained by dividing the high frequency of the quartz oscillator 7 by the frequency divider b through the resistor 8. The resistance of the resistor 8 is chosen to be the same as the resistance of the oscillating circuit at the resonance frequency, and the capacity C of the capacitor 4 is chosen based on the condition iv) obtaining resonance at a low frequency о(ой - 1 / ФС).
При наявності в шуканому середовищі 17 струмопровідного об'єкту 11, реакція індукційних котушок 1 і 2 на об'єкт буде різна, тому що їх осі в просторі розміщені перпендикулярно. Так, якщо струмопровідний об'єкт, « наприклад, пластина 18, розміщена паралельно осі індукційної котушки 1 і перпендикулярно осі індукційної котушки 2, то вихрові струми в об'єкті будуть чинити розмагнічуючу дію на котушку 2 і практично не ші с впливатимуть на котушку 1. При другому положенні об'єкту 18 по відношенню до індукційних котушок 1 і 2 м вихрові струми впливатимуть на обидві індукційні котушки, але в різній мірі. я Через розмагнічуючу дію вихрових струмів зменшується індуктивний опір котушок і резонансні частоти коливальних контурів стають різними. Внаслідок переключення індукційних котушок 1 і 2 по відношенню до конденсатора 4 поруч з резонансною частотою змінюється і добротність коливального контуру через різні збитки, о які вносяться, якщо при підключенні індукційної котушки 1 реакція шуканого об'єкту практично була відсутньою, с то коливальний контур пристрою знаходився у стані резонансу. При підключенні індукційної котушки 2 через зменшення Її індуктивного опору і активного опору, який вноситься, порушується резонанс і падіння напруги на т» коливальному контурі різко знижується. Внаслідок періодичного перемикання індукційних котушок відповідно бо 50 змінюється і вихідна напруга ділільника напруги, створеного опором резистора 8 і опором коливального контуру, яка різко зменшується при розладнанні контура. "6 Частота перемикань 0 індукційних котушок менше частоти о збудження коливального контуру, тому вихідна напруга дідільника напруги із резистора 8 і конденсатора 4 виявляється промодульованою по амплітуді. При цьому низька частота о, на якій здійснюється зондування середовища 17, є несучою частотою, а частота 22 Перемикань о визначає частоту огинаючої амплітудно-модульованих коливань. Глибина амплітудної модуляції в при цьому визначається масою та положенням струмопровідного об'єкту відносно осей індукційний котушок.If there is a conductive object 11 in the searched environment 17, the response of the induction coils 1 and 2 to the object will be different, because their axes in space are placed perpendicularly. So, if a conductive object, for example, plate 18, is placed parallel to the axis of the induction coil 1 and perpendicular to the axis of the induction coil 2, then the eddy currents in the object will have a demagnetizing effect on the coil 2 and will have almost no effect on the coil 1 At the second position of the object 18 in relation to the induction coils 1 and 2 m, the eddy currents will affect both induction coils, but to a different extent. i Due to the demagnetizing effect of eddy currents, the inductive resistance of the coils decreases and the resonant frequencies of the oscillating circuits become different. As a result of the switching of induction coils 1 and 2 in relation to capacitor 4, next to the resonance frequency, the Q factor of the oscillating circuit also changes due to various losses, which are incurred if, when connecting the induction coil 1, the reaction of the desired object was practically absent, so the oscillating circuit of the device was in a state of resonance. When the induction coil 2 is connected due to the reduction of its inductive resistance and the active resistance that is introduced, the resonance is broken and the voltage drop on the oscillating circuit drops sharply. As a result of the periodic switching of the induction coils, respectively, the output voltage of the voltage divider, created by the resistance of the resistor 8 and the resistance of the oscillating circuit, also changes, which decreases sharply when the circuit is disturbed. "6 The switching frequency 0 of the induction coils is less than the frequency o of the excitation of the oscillating circuit, therefore the output voltage of the voltage divider from the resistor 8 and the capacitor 4 turns out to be amplitude modulated. At the same time, the low frequency o at which the sensing of the medium 17 is carried out is the carrier frequency, and the frequency 22 Switches o determines the frequency of the envelope of amplitude-modulated oscillations.The depth of amplitude modulation in this case is determined by the mass and position of the conductive object relative to the axes of the induction coils.
Модульовані по амплітуді коливання підсилюються підсилювачем 9 низької частоти та надходять на синхронний детектор 10, опорною напругою якого служить безпосередньо вихідна напруга ділільника частоти 6.Amplitude-modulated oscillations are amplified by a low-frequency amplifier 9 and sent to a synchronous detector 10, the reference voltage of which is directly the output voltage of the frequency divider 6.
На виході фільтру 11 нижніх частот із продетектованих коливань виділяється модулююча напруга частоти бо перемикань со. Ця напруга підсилюється вибірним підсилювачем низької частоти 12, настроєним на частоту перемикань о. Підсилена напруга піддається повторному синхронному детектуванню піддається повторному синхронному детектуванню на частоті о в синхроннім детекторі 13, опорною напругою якого служить вихідна напруга ділільника частоти 5. Випрямлена напруга з виходу синхронного детектора 13 згладжується другим фільтром 14 нижніх частот і регіструється вихідним приладом 15. 65 Внаслідок частотного розладу коливального контуру під впливом вихрових струмів в шуканому об'єкті вихідна напруга коливального контуру не тільки змінюється по амплітуді, але і змінюється фаза цієї напруги по відношенню до фази збуджувальної напруги. Тому напруга на вході синхронного детектора 10 є модульованою як по амплітуді, так і по фазі, причому фазова модуляція є більш глибокою через більшу крутизну фазової характеристики коливального контура в порівнянні з амплітудою навколо частоти резонансу. Тому амплітуда напруги огинаючої на виході першого фільтра 11 нижніх частот першого синхронного детектора 10 пропорційна як вносимому опору збитків в коливальному контурі, так і вносимому індуктивному опору, що підвищує чутливість пристрою к малим масам шуканого об'єкту.At the output of the low-pass filter 11, the modulating voltage of the switching frequency is isolated from the detected oscillations. This voltage is amplified by a selective low-frequency amplifier 12, tuned to the switching frequency o. The amplified voltage is subjected to repeated synchronous detection is subjected to repeated synchronous detection at frequency o in the synchronous detector 13, the reference voltage of which is the output voltage of the frequency divider 5. The rectified voltage from the output of the synchronous detector 13 is smoothed by the second low-pass filter 14 and registered by the output device 15. 65 Due to the frequency disturbance of the oscillating circuit under the influence of eddy currents in the desired object, the output voltage of the oscillating circuit not only changes in amplitude, but also changes the phase of this voltage in relation to the phase of the excitation voltage. Therefore, the voltage at the input of the synchronous detector 10 is modulated both in amplitude and in phase, and the phase modulation is deeper due to the steeper phase characteristic of the oscillating circuit compared to the amplitude around the resonance frequency. Therefore, the amplitude of the envelope voltage at the output of the first low-frequency filter 11 of the first synchronous detector 10 is proportional to both the input resistance of losses in the oscillating circuit and the input inductive resistance, which increases the sensitivity of the device to small masses of the desired object.
При відсутності в зондуємому середовищі струноподібних об'єктів переключення індукційних котушок не 7/0 Змінює комплексний опір коливального контуру, а отже відсутня як амплітудна, так і фазова модуляція, порушення ортогональності осей індукційних котушок не може викликати появу модуляції на виході коливального контуру через їх різночасність збудження, а отже, і неможлива поява фальшивого сигналу на виході другого фільтра 14 нижніх частот другого синхронного детектора 13. Таким же чином не впливає несталість частоти со збудження коливального контуру, нестабільність параметрів конденсатора 4, коефіцієнта підсилення 7/5 підсилювача 9 низької частоти і параметрів других елементів вимірювальної схеми на різницевий сигнал.In the absence of string-like objects in the probed environment, switching of the induction coils is not 7/0 Changes the complex resistance of the oscillating circuit, and therefore there is no amplitude and phase modulation, a violation of the orthogonality of the axes of the induction coils cannot cause the appearance of modulation at the output of the oscillating circuit due to their different timing excitation, and therefore, the appearance of a false signal at the output of the second low-frequency filter 14 of the second synchronous detector 13 is not possible. In the same way, the instability of the frequency with the excitation of the oscillating circuit, the instability of the parameters of the capacitor 4, the amplification factor 7/5 of the low-frequency amplifier 9 and the parameters of the second elements of the measuring circuit to the difference signal.
У відомій схемі прототипу різницевий сигнал, який несе інформацію про присутність струмопровідного об'єкту в зоні дії котушок, підсилюється тільки підсилювачем 9 низької частоти, який включено перед синхронним детектором 10, додаткове підсилення різницевого сигналу по сталому струму на виході фільтра синхронного детектора небажане через неминучість дрейфу нуля підсилювачів сталого струму. В го запропонованому пристрої можливе додаткове багатокаскадне підсилення на частоті (0 перемикання індукційних котушок за допомогою бездрейфового вибірного підсилювача 12 низької частоти, де підвищує чутливість пристрою, що дозволяє виявляти предмети малих розмірів і збільшувати глибину пошуку при високій точності виявлення захованих об'єктів.In the known scheme of the prototype, the difference signal, which carries information about the presence of a conductive object in the area of action of the coils, is amplified only by the low-frequency amplifier 9, which is included before the synchronous detector 10, additional amplification of the difference signal by constant current at the output of the filter of the synchronous detector is undesirable due to inevitability zero drift of constant current amplifiers. In the proposed device, additional multi-cascade amplification is possible at a frequency of (0 switching of induction coils using a low-frequency driftless selective amplifier 12, which increases the sensitivity of the device, which allows you to detect small objects and increase the depth of search with high accuracy of detecting hidden objects.
Приклад. Розроблено макет індукційного двухкотушечного виявителя струмопровідних об'єктів в діелектричних середовищах. Індукційні котушки намотані на однакові каркаси мідним дротом діаметром 0,5мм і містять по 250 витків кожна. Осі круглих котушок із середнім діаметром О,Зм в просторі розмішені « перпендикулярно і створюють єдиний блок, який закріплено на пошуковій штанзі. В якості кварцового генератора використана мікросхема часового кварцу на частоту З2кГц. В якості ділільників частоти використані перелічувальні схеми на тригерах. Коефіцієнт ділення першого ділільника частоти обрано рівним 29 - 32, що ж забезпечує збудження обох індукційних котушок на частоті х їкГц, а коефіцієнт ділення другого ділільника с частоти рівним 27 - 16, який керує перемиканням котушок з частотою « 62,5Гц. Сам автоматичний перемикач виконано на герконах, обмотки управління яких підключені до протифазних виходів другого дідільника частоти. «Example. The layout of the induction two-coil detector of conductive objects in dielectric media has been developed. Induction coils are wound on identical frames with copper wire with a diameter of 0.5 mm and contain 250 turns each. The axes of the circular coils with an average diameter of О,Сm in space are arranged perpendicularly and create a single block that is fixed on the search rod. As a quartz generator, a time quartz microcircuit with a frequency of 32kHz was used. Enumeration circuits on triggers are used as frequency dividers. The division coefficient of the first frequency divider is chosen to be equal to 29 - 32, which ensures the excitation of both induction coils at a frequency of 1 kHz, and the division coefficient of the second frequency divider is equal to 27 - 16, which controls the switching of the coils with a frequency of 62.5 Hz. The automatic switch itself is made on reed switches, the control windings of which are connected to the anti-phase outputs of the second frequency divider. "
Синхронні детектори реалізовані на основі інтегрального складання аналогових ключів на польових со транзисторах, почергово замикаючі на загальну шину парафазні виходи підсилювачів, а підсилювачі низької частоти виконані на операційних підсилювачахОїх коефіцієнти підсилення обрані 100 і 1000 відповідно, ів) випробування показали, що пристрій дозволяє виявляти металевий предмет масою 10г у піску на глибині до 2,5М.Synchronous detectors are implemented on the basis of an integral assembly of analog keys on field-effect transistors, alternately closing the paraphase outputs of the amplifiers to the common bus, and the low-frequency amplifiers are made of operational amplifiers whose amplification factors are chosen to be 100 and 1000, respectively, and iv) tests have shown that the device allows detecting a metal object weighing 10 g in the sand at a depth of up to 2.5 m.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002064602A UA53461A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for detecting hidden current-conducting objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002064602A UA53461A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for detecting hidden current-conducting objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA53461A true UA53461A (en) | 2003-01-15 |
Family
ID=74173603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002064602A UA53461A (en) | 2002-06-05 | 2002-06-05 | Device for detecting hidden current-conducting objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA53461A (en) |
-
2002
- 2002-06-05 UA UA2002064602A patent/UA53461A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6724191B1 (en) | Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials | |
| CN101387709B (en) | Inductive proximity detector with switched windings | |
| US9201048B2 (en) | Systems for characterizing resonance behavior of magnetostrictive resonators | |
| US3445928A (en) | Magnetometer method of manufacture | |
| Friedt et al. | A wireless interrogation system exploiting narrowband acoustic resonator for remote physical quantity measurement | |
| US5446379A (en) | Method and system for searching and sensing reinforcing steel in concrete by employing an oscillator driver sensor coil | |
| US3355658A (en) | Differentiating metal detector for detecting metal objects and distinguishing between detected diamagnetic and non-diamagnetic objects | |
| JPH02287266A (en) | Dc current measuring apparatus | |
| US3321702A (en) | Magnetometer and electrometer utilizing vibrating reeds whose amplitude of vibration is a measure of the field | |
| UA53461A (en) | Device for detecting hidden current-conducting objects | |
| de Lezana et al. | Comparative study of alternative circuit configurations for inductive sensors | |
| JP2001083223A (en) | Magnetometer | |
| JPH0224476B2 (en) | ||
| Chavda et al. | Magnetic Induction Based Positioning System Using Dual Multiplexing Technique | |
| KR102656037B1 (en) | Magnetic-field detecting apparatus | |
| RU2312313C1 (en) | Radio wave instrument for measuring vibration and displacements | |
| SU1479834A1 (en) | Radio wave vibration and movement meter | |
| RU2290655C1 (en) | Mode of measuring the direction of a magnetic field | |
| JPH05157851A (en) | Deep reinforcement survey method | |
| SU1347063A1 (en) | Device for measuring weak geomagnetic fields | |
| RU2215932C1 (en) | Method and device for marking and control of intrapipe objects | |
| RU2448U1 (en) | ELECTROMAGNETIC EXPLORATION DEVICE | |
| SU741216A1 (en) | Metal locator | |
| RU2204760C1 (en) | Method and device for determination of position and state of objects inside tube | |
| UA65012A (en) | Device for detecting hidden conducting objects |