Михаил Адаменко - В помощь радиолюбителю. Выпуск 10

Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу «передача-прием», приведена на рис. 22.

Рис. 22. Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу «передача-прием»

Передающий сигнал, формируемый опорным генератором, поступает на передатчик и далее — на передающую катушку. При появлении в зоне излучения передающей катушки металлического предмета на его поверхности под воздействием сигнала VLF инициируются вихревые или поверхностные токи. Эти токи являются источником вторичного сигнала, который принимается приемной катушкой металлодетектора. После приемника этот сигнал подается на анализатор, где происходит оценка его параметров. На основе проведенного анализа формируется соответствующий сигнал для блока индикации.

Следует отметить, что главными достоинствами таких металлоискателей являются высокая чувствительность, возможность отстройки не только от фона грунта, но и от разного мусора. И конечно же, такие устройства позволяют определять вид металла. Главным же недостатком балансных металлодетекторов следует считать сложности, возникающие при изготовлении и балансировке системы катушек.

Радиолокационные металлоискатели

Последние достижения в области теоретических разработок и практического применения микроволновой техники, а также развитие элементной базы (в том числе микропроцессорной техники) позволяют ожидать, что в самом обозримом будущем появятся конструкции детекторов металлических предметов, в которых будет использован принцип радиолокации. Интерес к устройствам, в которых используется радиолокационный принцип, объясняется тем, что дальность действия таких металлоискателей несравнимо выше, чем у детекторов других типов.

В настоящее время в различных источниках можно встретить весьма оригинальные схемотехнические решения таких устройств. Однако их практическая реализация пока довольно затруднительна.

Из самого названия радиолокационных металлоискателей напрашивается вывод о том, что основой построения таких устройств является принцип, используемый в радиолокации. Как и в радиолокаторах, информация о наличии в зоне действия прибора какого-либо объекта (дальность, размеры и т. п.) оценивается после обработки параметров импульсного сигнала, отраженного от этого объекта.

Упрощенная блок-схема радиолокационного металлоискателя приведена на рис. 23.

Рис. 23. Упрощенная блок-схема радиолокационного металлоискателя

Импульсный сигнал, сформированный генератором импульсов, модулирует сигнал передатчика, который излучается антенной. По достижении объекта переданный сигнал отражается от него. Отраженный сигнал принимается антенной, а затем через антенный переключатель и приемник подается на анализатор. На каскады анализатора также подается и сигнал, формируемый импульсным генератором.

Оба поступивших на анализатор сигнала сравниваются, после чего проводится оценка различий с последующим формированием данных для блока индикации. При этом информация о расстоянии до обнаруженного объекта формируется после оценки времени задержки отраженного сигнала, а сведения о величине объекта — по амплитуде этого сигнала.

Импульсные металлоискатели PI

Как и радиолокационные металлоискатели, импульсные металлодетекторы относятся к устройствам категории TD ( Time Domain ), использующим импульсный сигнал. При этом частота следования импульсов, формируемых в этих устройствах, составляет от нескольких десятков до нескольких сотен герц.

В импульсных металлодетекторах типа PI ( Puls Induction ) для оценки наличия металлических предметов в зоне поиска используется явление возникновения вихревых поверхностных токов в металлическом предмете под воздействием внешнего электромагнитного поля. Однако, в отличие от рассмотренных ранее устройств типа TR-IB, в импульсных металлоискателях анализируется сигнал, формирующийся в металле после воздействия не непрерывного, а импульсного сигнала.

Упрощенная блок-схема импульсного металлоискателя приведена на рис. 24.

Рис. 24. Упрощенная блок-схема импульсного металлоискателя

Импульсный сигнал, формируемый генератором импульсов, усиливается и подается на передающую катушку, в которой соответственно инициируется переменное электромагнитное поле. При появлении в зоне действия этого поля металлического предмета на его поверхности периодически, под воздействием импульсного сигнала, возникают вихревые токи. Эти токи и являются источником вторичного сигнала, который принимается приемной катушкой, усиливается и подается на анализатор. Необходимо отметить, что благодаря явлению самоиндукции длительность вторичного сигнала будет больше, чем длительность излученного передающей катушкой импульса. При этом параметры заднего фронта вторичного импульсного сигнала и используются для анализа с последующим формированием данных для блока индикации.

Нетрудно предположить, что при наличии специального развязывающего устройства или коммутатора в импульсных металлоискателях вместо передающей и приемной катушек можно было бы использовать всего одну катушку, которая поочередно использовалась бы для передачи и приема сигналов.

Упрощенная блок-схема импульсного металлоискателя с одной катушкой приведена на рис. 25.

Рис. 25. Упрощенная блок-схема импульсного металлоискателя с одной катушкой

Следует признать, что основными достоинствами импульсных металлоискателей являются сравнительно высокая чувствительность, а также простота конструкции катушек. Однако схемотехнические решения отдельных блоков (например, генератор импульсов, коммутатор, анализатор) пока отличаются значительной сложностью. Помимо этого в таких приборах используются микропроцессоры с соответствующим программным обеспечением. Программирование микропроцессоров также требует соответствующего оборудования и навыков. Поэтому повторение таких конструкций под силу лишь подготовленным радиолюбителям.

1. Tester polarity // Praktická elektronika С — STAVEBNICE A KONSTRUKCE. - 2001. - № 2. - S. 5.