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金属探测仪的工作原理

金属探测器原理
    本金属探测器有较高的灵敏度,用它勘探大块金属时,勘探碟距金属物体 20cm 扬声器就会宣布动静,小到曲别针,甚至一枚大头针都能检测到,只是勘探碟线圈有必要紧靠纤细金属物体。由于金属探测器运用振荡线圈的电磁感应来勘探金属物体,可以透过非金属物体,比如纸张、木材、塑料、砖石、土壤、甚至水层,勘探到被隐秘的的金属物体,因此具有实用性,比如在装修房子时,用它勘探到墙内的电线或钢筋,防止构成施工危险和安全隐患;又如安检用的金属探测器就是根据这个原理制成的。
金属探测器是一种专门用来勘探金属的仪器,除了用于勘探有金属外壳或金属部件的地雷之外,还可以用来勘探隐蔽在墙面内的电线、埋在地下的水管和电缆,甚至可以地下探宝,发现埋藏在地下的金属物体。金属探测器还可以作为打开青少年国防教育和科普活动的用具,当然也不失为是一种幽默的文娱玩具。
作业原理        
由金属探测器的电路框图可以看出,本金属探测器由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率扩展器等组成。
 
高频振荡器
   
由三极管 VT1 和高频变压器 T1 等组成,是一种变压器反响型 LC 振荡器。 T1 的初级线圈 L1 和电容器 C1 组成 LC 并联振荡回路,其振荡频率约 200kHz ,由 L1 的电感量和 C1 的电容量抉择。 T1 的次级线圈 L2 作为振荡器的反响线圈,其 “C” 端接振荡管 VT1 的基极, “D” 端接 VD2 。由于 VD2 处于正导游通情况,对高频信号来说, “D” 端可视为接地。在高频变压器 T1 中,假若 “A” “D” 端分别为初、次级线圈绕线方向的首端,则从 “C” 端输入到振荡管 VT1 基极的反响信号,可以使电路构成正反响而发作自激高频振荡。振荡器反响电压的大小与线圈 L1 L2 的匝数比有关,匝数比过小,由于反响太弱,不容易起振,过大引起振荡波形失真,还会使金属探测器灵敏度大为降低。振荡管 VT1 的偏置电路由 R2 和二极管 VD2 组成, R2 VD2 的限流电阻。由于二极管正向阈值电压安稳(约 0.7V ),经过次级线圈 L2 加到 VT1 的基极,以得到安稳的偏置电压。显着,这种稳压式的偏置电路可以大大增强 VT1 高频振荡器的安稳性。为了进一步前进金属探测器的可靠性和灵敏度,高频振荡器经过稳压电路供电,其电路由稳压二极管 VD1 、限流电阻器 R6 和去耦电容器 C5 组成。振荡管 VT1 发射极与地之间接有两个串联的电位器,具有发射极电流负反响作用,其电阻值越大,负反响作用越强, VT1 的扩展才干也就越低,甚至于使电路停振。 RP1 为振荡器增益的粗调电位器, RP2 为细调电位器。
振荡检测器
   
振荡检测器由三极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由三极管 VT2 、二极管 VD2 等组成,滤波电路由滤波电阻器 R3 ,滤波电容器 C2 C3 C4 组成。在开关电路中, VT2 的基极与次级线圈 L2 “C” 端相连,当高频振荡器作业时,经高频变压器 T1 耦合过来的振荡信号,正半周使 VT2 导通, VT2 集电极输出负脉冲信号,经过 π RC 滤波器,在负载电阻器 R4 上输出低电平信号。当高频振荡器停振荡时, “C” 端无振荡信号,又由于二极管 VD2 接在 VT2 发射极与地之间, VT2 基极被反向偏置, VT2 处于可靠的截止情况, VT2 集电极为高电平,经过滤波器,在 R4 上得到高电平信号。由此可见,当高频振荡器正常作业时,在 R4 上得到低电平信号,停振时,为高电平,由此完成了对振荡器作业情况的检测。
音频振荡器
   
音频振荡器选用互补型多谐振荡器,由三极管 VT3 VT4 ,电阻器 R5 R7 R8 和电容器 C6 组成。互补型多谐振荡器选用两只不一样类型的三极管,其间 VT3 NPN 型三极管, VT4 PNP 型三极管,连接成互补的、可以强化正反响的电路。在电路作业时,它们可以交换地进入导通和截止情况,发作音频振荡。 R7 既是 VT3 负载电阻器,又是 VT3 导通时 VT4 基极限流电阻器。 R8 VT4 集电极负载电阻器,振荡脉冲信号由 VT4 集电极输出。 R5 C6 等是反响电阻器和电容器,其数值大小影响振荡频率的凹凸。
功率扩展器
   
功率扩展器由三极管 VT5 、扬声器 BL 等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲音频信号经限流电阻器 R9 输入到 VT5 的基极,使其导通,在 BL 发作瞬时较强的电流,驱动扬声器发声。由于 VT5 处于开关作业情况,而导通时辰又非常短,因此功率扩展器非常省电,可以运用 9V 积层电池供电。
 
高频振荡器勘探金属的原理
    调度高频振荡器的增益电位器,恰好使振荡器处于临界振荡情况,也就是说刚好使振荡器起振。当勘探线圈 L1 挨近金属物体时,由于电磁感应表象,会在金属导体中发作涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大,正反响削弱,处于临界态的振荡器振荡削弱,甚至无法坚持振荡所需的最低能量而停振。假若能检测出这种改动,并转换成动静信号,根据动静有无,就可以判定勘探线圈下面能否有金属物体了。
互补型多谐振荡器的作业原理
    接通电源时,由于 VT3 基极接有偏置电阻器 R1 R3 而被正向偏置,假定 VT3 集电极电流处于上升时间, VT4 基极电流随之上升,引起 VT4 集电极电流剧增, VT4 集电极电位随之灵敏升高,由 VT4 输出的电流经过与之相连的 R5 C6 充电,流经 VT3 的基极入地,又引起 VT3 基极电流进一步升高。如此重复循环,剧烈的正反响使得 VT3 VT4 灵敏进入丰满导通情况, VT4 集电极处于高电平,使多谐振荡器进入第一个暂稳态进程。跟着电源经过丰满导通的 VT4 R5 C6 充电,当 VT3 基极电流降低到肯定程度时, VT3 退出丰满导通情况,集电极电流初步减小,引起 VT4 集电极电流减小, VT4 集电极电位降低,这一进程又进一步加剧了向 C6 充电电流灵敏减小, VT3 基极电位急剧降低而使 VT3 截止, VT4 集电极灵敏跌至低电平,多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚进入第二暂稳态时,早年向 C6 充电的效果,其电容器右端为正,左端为负,如今 C6 右端对地为低电平,由于电容器 C6 两端电压不能跃变,故 VT3 基极被 C6 左端负电位剧烈反向偏置,使两只三极管在较长时辰继续坚持截止情况。在 C6 放电时,电流从电容器右端流出,首要流经 R5 、( R8 )、 R9 VT5 发射结入地,又经过电源、 R6 R1 R3 流回电容器 C6 左端。直到 C6 放电结束,电源继续经过上述回路初步对 C6 反向充电, C6 左端为正。当 C6 两端的电位上升至 0.7V VT3 初步进入导通情况,经过剧烈正反响,灵敏进入丰满导通情况,使电路再次发作翻转,重复早年的暂稳态进程,如此循环往复,电路发作自激多谐振荡。从电路作业进程可以看出,向 C6 充电时,充电电阻器 R5 电阻值较小,因此充电进程较快,电路处在丰满导通情况时辰很短;而在 C6 放电时,需要流经许多有关电阻器,放电电阻器总的数值较大,因此放电进程较慢,也就是说电路处于截止时辰较长。因此,从 VT4 集电极输出波形占空比很大,正脉冲信号的脉宽很窄,其振荡频率约 330Hz
调试与运用办法
       金属探测器电路除了灵敏度调度电位器外,没有调整有些,只需焊接无误,电路就能正常作业。整机在静态,也就是扬声器不发声时,总电流约为 10mA ,勘探到金属扬声器宣布动静时,整机电流上升到 20mA 。一个新的积层电池可以作业 20 30 小时。
    新焊接的金属探测器假若不能正常作业,首先要检查电路板上各元器件、接线焊接能否有误,再测量电池电压及供电回路能否正常,稳压二极管 VD1 安稳电压 5.5 6.5V 之间, VD2 极性不要焊反。勘探碟内振荡线圈初次级及首尾端不要焊错。
    金属探测器运用前,需要调整勘探杆的长度,只需将黑胶通旋松,推拉胶通套管至合适的长度,再旋转胶内通管,使电缆线绕紧,并使手柄尖端朝上,结尾将黑胶通旋紧,锁住胶通套管。这样,手握勘探器手柄时,大拇指正好紧挨灵敏度调度电位器。
    调整金属探测器灵敏度时,勘探碟(振荡线圈)要远离金属,包括带铝箔的纸张,然后旋转灵敏度细调电位器旋钮( FINE TUNING )翻开电源开关,并旋转到一半的方位,再调度粗调电位器旋钮( TUNING ),使扬声器音频叫声间断,结尾再微调细调电位器,使扬声器叫声刚好间断,这时金属探测器的灵敏度最高。用金属探测器勘探金属时,只需勘探碟挨近任何金属,扬声器便会宣布动静,远离到肯定方位叫声自动间断。
 
 
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