Однокатушечный металлоискатель индукционного типа, теория. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Слово "индукционный" в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал - электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.

Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу "передача-прием" - сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обусловливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора.

Если задаться целью исключить у приборов по принципу "передача-прием" этот недостаток путем устранения самой его причины, то можно прийти к необычному выводу - излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.

Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. 'Как это можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема входного узла индукционного металлоискателя

Генератор вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой. Преобразователь "напряжение-ток" (ПНТ) преобразует напряжение генератора Uг в ток Iг, который задается в колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит

из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная частота равна частоте генератора. Коэффициент преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Uг (в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на сумматоре происходит вычитание двух сигналов одинаковой амплитуды, а выходной сигнал - результат вычитания - равен нулю. При появлении металла вблизи датчика возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются параметры катушки датчика), и это приводит к изменению напряжения колебательного контура Uд. На выходе появляется сигнал, отличный от нуля.

На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной из схем входной части металлоискателей рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно использование токозадающего резистора. Могут быть использованы различные мостовые схемы для включения катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, частичное включение колебательного контура и т.д.

В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Uг и Uд (контур настроен на резонанс). Можно отказаться от колебательного контура с необходимостью точной настройки его на резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного характера нагрузки ПНТ.

Автор: Щедрин А.И.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Случайная новость из Архива Получены стабильные атомы пионного гелия 27.05.2020 После исследований, продолжавшихся почти восемь лет, группе ученых из института Квантовой оптики Макса Планка, Германия, впервые удалось получить стабильные и долгоживущие атомы экзотической материи, так называемого "пионного" гелия, атома гелия, в котором один из электронов был заменен субатомной частицей - пионом, находящимся в определенном квантовом состоянии. В таком виде пион может существовать в тысячу раз дольше, чем он существует в составе других видов материи, и это дает ученым возможность более тщательно изучить эту частицу, которая играет важную роль в деле обеспечения стабильности и распада ядер атомов, используя метод высокоточной лазерной спектроскопии. Пионы относятся к семейству частиц, называемых мезонами. Именно мезоны несут ответственность за возникновение сильных взаимодействий между "стандартными блоками" атомных ядер, нейтронами и протонами. Протоны, обладающие одинаковым электрическим зарядом, отталкиваются друг от друга в обычных условиях, и лишь силы сильных ядерных взаимодействий способны связать и удержать их в пределах ядра атома. Мезоны, состоящие из двух кварков, существенно отличаются по структуре от протонов и нейтронов, которые состоят из трех кварков. Возможность существования экзотических атомов "пионного" гелия была теоретически предсказана еще в 1964 году, но до последнего времени еще никому из ученых не удавалось получить такие атомы экспериментальным путем. И теперь, благодаря работе германских исследователей, у ученых всего мира появилась совершенно новая область для дальнейших исследований. В течение восьми лет немецкие ученые пытались найти доказательства существования атомов "пионного" гелия. Для этого они использовали бак, заполненный охлажденным гелием, находящимся в жидком сверхтекучем состоянии. Основная сложность, которая повлекла за собой большую длительность экспериментов, заключалась в поиске длины волны лазерного света, при котором "получивший пинок" пион выбивает электрон из возбужденного атома гелия и занимает его место. Естественно, что такие атомы существуют какое-то время и распадаются, и именно эти "обломки" атомов стали доказательством существования экзотических атомов "пионного" гелия. Ученые-теоретики, несмотря на массу исследований в данном направлении, так и не смогли просчитать длину волны света, при воздействии которого атомы гелия перейдут в одно из стабильных возбужденных состояний, а пион совершит "квантовый скачок" определенного типа, заменив собой электрон. Поэтому ученые использовали одну за другой три сложные лазерные системы, пока не нашли нужную длину волны путем простого перебора.

Другие интересные новости:

▪ Чем пахнет трещина в пластмассе

▪ Авиационное топливо из соевого масла

▪ Отопление компьютерами

▪ Спрятаться от внеземных цивилизаций

▪ Структурная краска

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Авогадро Амедео. Биография ученого

▪ статья Какому животному для питания каждый раз приходится разрывать ротовое отверстие? Подробный ответ

▪ статья Простудные заболевания. Медицинская помощь

▪ статья Необычный АМ детектор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Верхом по бочке. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026