Импульсный металлоискатель

Сначала я хотел привести в этом сборнике описание балансного TR-аппарата. Но после некоторых колебаний решил этого не делать. Дело в том, что мой опыт разработки нескольких десятков моделей разных аппаратов, как VLF, так и PI, сделал меня убежденным сторонником последних. Хорошая стабильность в работе, нечувствительность к грунту и камням, сравнительная простота поисковой катушки позволяют рекомендовать такой аппарат для самостоятельного изготовления. Отсутствие дискриминатора, на мой взгляд, не является существенным недостатком, особенно для начинающих поисковиков. Да и многие опытные используют такие аппараты. Усложнение методов формирования обработки сигналов позволит в будущем реализовать в этих аппаратах полноценную дискриминацию. Потенциальные возможности для этого есть. Перейдем теперь к рассмотрению одной из практических конструкций импульсного металлоискателя. Параметры прибора оптими­зированы для поиска, в первую очередь, мелких и средних предметов на глубине до 1,2 м. Чувствительность прибора в воздухе и грунте практически одинакова. Структурная схема прибора приведена на рисунке в конце "Путеводителя".

Формирователь импульсов тока (ФИТ) подает на поисковую катушку импульсы тока длительностью 60-80 мкс, следующие с периодом около 2 мс. Отсчетные стробимпульсы длительностью 10-15 мкс задержаны относительно спада этих импульсов на 20 мкс. Компенсирующие стробимпульсы дли­тельностью 10-15 мкс непосредственно предшествуют зондирующим импульсам.

Поисковая катушка принимает импульсы вторичного магнитного поля, вызванного вихревыми токами в металлическом предмете, и преобразует их в напряжение. Это напряжение после усиления подается на входы двух коммутаторов, открываемых соответствующими стробим пульсами. Схема накопления вырабатывает напряжение, пропорциональное интегралу разности напряжений, поступающих с выходов коммутаторов. Это напряжение подается на фильтр НЧ с частотой среза около 4 Гц, охваченный системой автоподстройки нулевого уровня. Такое построение прибора придает ему способность автоматически подстраиваться под грунты с различными характеристиками и делает его работу очень стабильной. Отфильтрованное и усиленное напряжение подается на преобразователь напряжение-частота. (ПНЧ). Частота сигнала на выходе ПНЧ зависит от величины напряжения, подаваемого на его вход. После усиления этот сигнал подается на звуковой излучатель. Поскольку по мере приближения поисковой катушки к металлическому предмету напряжение на входе ПНЧ растет, увеличивается и частота колебаний, а, следовательно, и высота звукового тона, издаваемого прибором. При горизонтальном проходе поисковой катушки над металлическим предметом высота тона сначала повышается, а потом понижается, что обеспечивает точное определение местоположения предмета.

Перейдем теперь к рассмотрению принципиальной схемы устройства.

На элементах DD1.1... D.D1.4 построен время задающий генератор, являющийся одновременно формирователем последовательности компен­сирующих стробимпульсов СТР. Их длительность и период повторения могут независимо регулироваться подстроенными резисторами R1 и R2 соответствен но.

На элементе DD2.1 собран формирователь импульсов запуска передатчика. Длительность и импульсов определяется номиналами R6 и С2.

На элементе DD2.2 собран формирователь импульса задержки последовательности отсчетных стробимпульсов СТР1 относительно спада зондирующего импульса. В нашем случае величина задержки примерно 20 микросекунд. Собственно формирователь этой последовательности стробимпульсов построен на элементах С4, R8, R9, DD1.5, DD1.6. Длительность импульсов определяется номиналами С4 и R8.

Формирователь импульсов тока собран на транзисторах VT1... VT3. Нагрузкой выходного транзистора VT1 является поисковая катушка. Ток через катушку в импульсе может достигать нескольких ампер и зависит от активного сопротивления катушки. В момент выключения тока на катушке развивается ЭДС самоиндукции, достигающая 700-800 вольт.

Поисковая катушка — квадратная, со стороной 200 мм, и содержит 30 витков провода ПЭВ2 0,51 мм. Катушка помещена в электрический экран из медной фольги с пропайкой по шву. Для предотвращения образования корот-козамкнутого витка в экране необходимо сделать разрыв шириной 3-5мм.

Сигнал, принятый поисковой катушкой через амплитудный ограничитель на элементах R23, VD7, VD8, подается на вход усилителя. В качестве R9 и R23 должны использоваться резисторы с допустимым рабочим напряжением не менее 1000 вольт.

Усилитель собран на элементе DА 1.1, сигнал с его выхода через ключи на элементах DA3.1, DA3.2 подается на схему накопления, представляющую собой дифференциальный интегратор на элементах DA1.2, С9, СЮ. С выхода схемы накопления сигнал подается на фильтр НЧ на элементе DA1.3, охваченный системой автоподстройки нулевого уровня построенной на R36-R38, С12 и DA1.4. Для увеличения быстродействия системы предусмотрены кнопка SK1 "БАЛАНС" и элементы R42, R43. Далее сигнал через резисторы R33, R35 поступает на вход ПНЧ, собранного на DA2.2. Одновременно на вход ПНЧ через напряжение с потенциометра R21 '"ПОРОГ", с помощью которого можно в широких пределах регулировать чувствительность аппарата. Сигнал с выхода ПНЧ через усилитель подается на пьезоизлучатель В21.

Система электропитания включает в себя формирователь напряже­ния искусственной средней точки на DA2.1 и устройство контроля напряжения питания на DA4. Истинные значения сопротивлений резисторов R18 и R19 не должны различаться более, чем на 0,5 %. Номинал этих резисторов может лежать в пределах 15-75 кОм.

Номинальное напряжение питания прибора 12 вольт,работоспособность сохраняется при его снижении до 6 вольт.

При желании прибор можно дополнить стрелочным измерителем уровня принятого сигнала, подключаемого к выходу DA1.3 через резистор. Наличие такого измерителя позволит, например, определить глубину залегания металлического предмета.

Настройка аппарата сводится к установке длительностей всех импульсов в соответствии с величинами, указанными ранее.

После публикации моей предыдущей статьи в "Путеводителе - 2", несколько читателей, связавшись со мной просили рассказать об общих принципах работы различных типов металлоискателей. Прежде чем приступить к рассказу о следующей разработке поискового прибора, приведу основные сведения по принципу работы металлоискателей.

Функционирование всех металлоискателей основано на возбуждении в металлических предметах, помещенных в переменное магнитное поле (первичное поле), вихревых электрических токов и регистрации вызванных этими токами переменного магнитного поля (вторичное поле).

В зависимости от способов возбуждения первичного поля и обнаружения вторичного поля металдоиекатели делятся на несколько классов. Каждому классу присущи определенные свойства.

Параметры металлоискателей

Основными параметрами металлоискателей для поисковых работ являются технические параметры, такие как чувствительность, способность различать предметы разной формы и из различных материалов, устойчивость к влиянию грунта, размеры рабочей зоны, способность локализовать найденный предмет в укрывающей среде и т.д.

Другую группу составляют массогабаритные, эргономические и эксплуата­ционные характеристики (например, продолжительность работы от одного комплекта батарей и т.д.).

Рассмотрим более подробно технические характеристики металло­искателей.

Дата добавления: 2015-07-18