English Bulgarian

Contact Us:

  

Home

Металотърсачи: PI907, PI807-KIT, PI701-KIT. Характеристики

Металотърсач PI 907

Металотърсач PI 807-KIT Направи си сам.

Металотърсач PI 701-KIT Направи си сам

Теория на импулсните металотърсачи

Антибръмбар

Антени. Направи си сам
Апарат за пчелна отрова

История

Импулсни метал детектори

By PhD Iliya Kanchev

Revision 2.0 – may 2005

Идея

Когато метален предмет се намира в електромагнитно поле, той влияе на това поле вследствие на самоиндукцията в самия метален предмет. Ако излъчим електромагнитен импулс с определена продължителност и в близост до излъчвателя на този електромагнитен импулс поставим метален предмет, то ние ще наблюдаваме следното явление:След началото на въздействието на импулса, в металния обект възниква затихващ токов импулс. Затихващия импулс възниква вследствие физическото явление самоиндукция. След края на излъчения електромагнитен импулс, от металния обект, се излъчва вторичен затихващ електромагнитен импулс. Ако ние можем да отделим и обработим този вторичен електромагнитен импулс идващ от металния предмет, то ще имаме информация за наличие на метален предмет в близост до нашия излъчвател. На този принцип са построени и работят импулсните детектори. Основната задача пред конструкторите на импулсни метал детектори е отделянето на този затихващ импулс и неговата обработка.

Дискриминация

Параметрите на вторичния електомагнитен импулс, като продължителност и амплитуда, зависят слабо от вида на метала от който е съставен предмета. Поради тази причина импулсните метал детектори не могат да дискриминират успешно различните видове метали. Независимо от това, съществуват патенти, които предлагат начин за определяне на съвсем малката разлика във вида на вторичния електромагнитен импулс от различни метали. За съжаление, това определяне на разликата във вторичния електромагните импулс, може да се използва, ако имаме като цел, еднакви по размери метални предмети, но от различни метали и които се намират на едно и също разстояние от приемната и предавателната антена на метал детектора. За това, тези патенти не намират практическо приложение.

Електромагнитни смущения

Импулсните метел детектори, като всеки чувствителен измервателен уред, се влияят от електромагнитни смущения. Ако по време на приемане на вторичния електромагнитен импулс от металния предмет намиращ се на известно разстояние от предавателната и приемна антена, пристигне друг електромагнитен сигнал от произволен источник, то той ще се насложи върху полезния сигнал. Такъв источник на радиосмущения може да бъде: радио или телевизионен предавател, близко разположен работещ мобилен телефон, радиостанци, близко работещ телевизионен приемник, монитор но кампютър , самия компютър, работещ електродвигател, бензинов двигател на автомобил който използва високоволтова запалителна бобина, далекопровод за пренасяне на електрически ток. В импулсните метал детектори се добавя схема, елиминираща в максимално възможна степен електромагнитните смущения.

Предимства на импулсните метал детектори

Основни предимства на импулсните метал детектори се явяват високата стабилност на работа както и възможноста да работят с голяма търсеща бобина. Това им осигурява голяма дълбочина на проникване на електромагнитния импулс. Върху тяхната работа не оказва влияние земята и водата. За това , импулсните метал детектори са основните детектори за работа при търсене на голяма дълбочина, под вода, на границата вода-суша и на плажа. Друго предимство е сравнително простата настройка на търсещата бобина и минималното влияние върху нея на температурните и други климатични изменения.

Недостатъци на импулсните метал детектори

Основният недостатък на импулсните детектори е невъзможноста за дискриминация на металите. За тази цел, те се комбинират в някой случаи с магнитометри. Магнитометрите реагират само на магнитни метали.

Блокова схема на импулсен метал детектор

Състав

  • Предавателна и приемна антена
  • Генератор на токови импулси
  • Ограничител по амплитуда на предавателния и приемания импулс
  • Предварителен нискошумящ усилвател
  • Схема за отделяне на полезния сигнал
  • Усилвател на полезния сигнал
  • Схема за компенсация на магнитното поле на земята
  • Филтър , пропускащ само полезния сигнал и отделящ външните шумове
  • Краен усилвател на полезния сигнал
  • Схема, която съставя индикацията за наличие на метал
  • Управляващ блок
  • Захранване

Предавателна и приемна антена

Предавателната антена служи за излъчване на електромагнитен импулс. Приемната антена служи за приемане на вторичния електроматнитен импулс от целта. Антената, от гледна точка на теорията за разпространение на електромагнитните вълни, е обратима конструкция. С други думи, приемната и предавателната антена принципно не се различават. Излъчения и приетия електромагнитен импулс се различават във времето. Поради тази причина , в импулсните метал детектори се използва една и съща антена за предаване и за приемане.

Генератор на токови импулси

Генератора на токови импулси служи за формиране честотата и продължителноста на излъчвания импулс. Генератора може да бъде кварцово стабилизиран или не. Кварцово стабилизираните генератори придават по-добра стабилност на целия метал детектор. Те допринасят и за по-доброто отделяне на смущенията. В метал детекторите с микропроцесорно управление, самият микропроцесор определя продължителноста и честотата на излъчвания импулс.

Ограничител по амплитуда на предавателния и приемания импулс

Предавателния импулс може да достигне амплитуда 400 V – 500 V . Предния фронт на приемания вторичен електромагнитен импулс, ако целта е достатъчно близо, също може да достигне 20 V -50 V . Поради тази причина, във входната верига се поставя аграниченител по амплитуда. Ограничителя не влияе върху чувствителноста на метал детектора, защото полезния сигнал в нормални условия, е достатъчно малък и не се ограничава. Ограничителя по амплитуда, ограничава сигнала във входа на предварителния усилвател до стойности 0,2 V до 0 ,7 V .

Предварителен нискошумящ усилвател

На входа на предварителния усилвател се подава ограниченият по амплитуда сигнал. Сигнала се усилва в този усилвател, до максимално възможна стойност. Максимално възможна стойност е тази, при която шумовете на усилвателя, на антената и на ограничителя не оказват влияние върху формата и амплитудата на приетия полезен сигнал.

Схема за отделяне на полезния сигнал

След като се усили, полезния сигнал се отделя от общия входен сигнал. Това става чрез селекция по време. Прецизното селектиране по време е особенно важно за стабилната работа на метал детектора. Селектирането по време се осъществява обикновенно от микропроцесорен управляващ блок.

Усилвател на полезния сигнал

Отделения полезен сигнал се усилва в променливотоков нискочестотен усилвател. Този усилвател има тясна честотна характеристика. Тази характеристика помага за отделяне на шумовете от полезния сигнал. Усилвателя на полезния сигнал е обхванат от отрицателна обратна връзка. Тази обратна връзка премахва „плаването на нулата” на операционните усилватели, изграждащи усилвателя на полезния сигнал.

Схема за компенсация на магнитното поле на земята

Магнитното поле на земята създава допълнителни електродвижеща сила в приемната бобина. Това предизвиква смущения в по-чувствителните метал детектори. За това, в тези детектори е предвидена отделна схема за компенсация магнитното поле на земята.

Филтър , пропускащ само полезния сигнал и отделящ външните шумове

За да бъде един метал детектор достатъчно чувствителен и с ниско нива на шумовете, нискочестотния полезен сигнал след усилвателя преминава през теснолентов филтър. Филтрите биват активни и пасивни. Активни филтри се използват в по-чувствителните метал детектори. Тези филтри имат много тясна лента на пропускане в нискочестотния диапазон. Това допринася в голяма степен за намаляване на вредните шумове в метал детектора.

Краен усилвател на полезния сигнал

Независимо от голямото усилване на полезния сигнал, то той е с малка амплитуда. За да може амплитудата на полезния сигнал да задейства индикацията на метал детектора, то полезния сигнал преминава и се усилва допълнително през краен усилвател на полезния сигнал.

Схема, която съставя индикацията за наличие на метал

Използва се визуален или звуков индикатор. Възможна е комбинация от двата сигнала. Визуалният индикатор може да бъде стрелкови аналогов прибор, LCD дисплей или LED индикатор с произволен брой светодиоди. Звуковия индикатор е високоговорител или слушалки. За предпочитане и по удобни за работа са звуковите индикатори. Така оператора има възможност да се съсредоточи върху работата на терена.

Управляващ блок

Управляващият блок контролира и управлява работата на целия метал детектор. Той може да е изработен от дискретни цифрови схеми или да е микропороцесор. За предпочитане е микропорцесорен управляващ блок. В добрите метал детектори, операторът има контрол върху работата на микропроцесора. Оператора има възможност за настрока на отделните параметри на метал детектора . Това могат да бъдат: ширина на сондиращият импулс, честота на сондиращите импулси, разположение във времето на селектиращият импулс от схемата за отделяне на полезния сигнал и др.

Захранване

Поради своята специфика, импулсните метал детектори използват значително повече електроенергия от останалите типове метал детектори. Поради това, те се нуждаят от стабилен и с достатъчен капацитет захранваща источник.

край

  
Copiright 2003-2006 All contents and material here are copyright protected