4. Металлоискатели на биениях

Биением называют явление, возникающее при вычитании двух периодических сигналов с близкими частотами и амплитудами. Результирующий сигнал будет иметь пульсации с частотой, равной разности частот. Если сигнал низкой частоты подать на динамик мы услышим характерный «булькающий» звук. Это и послужило причиной, чтобы назвать биением получаемый в данном случае сигнал.

Металлоискатель на биениях содержит два генератора: опорный и измерительный (рис. 6). Первый имеет стабильную (неизменную) частоту, а второй содержит катушку индуктивности, выполненную в виде поисковой рамки (датчика). Типичные частоты генераторов: 40500 кГц.

Функциональная схема и внешний вид металлоискателя на биениях «Шахта – Р», который до сих пор используется в оперативной работе таможенных органов, изображены на рис. 6 и 7.

Измерительный генератор содержит две индуктивные катушки L1 и L2. Катушка L1 имеет подстроечный сердечник, что позволяет проводить в небольших пределах регулировку частоты генератора. Катушка L2 является поисковой рамкой (датчиком) и для обеспечения жесткости заключена в тонкостенную медную трубку.

Второй (опорный) генератор содержит индуктивную катушку L3 с латунным подстроечным сердечником. Сердечник перемещается с помощью ручки регулировки чувствительности, которая расположена в торцевой части корпуса металлоискателя. Эта ручка регулировки используется для подстройки частоты опорного генератора перед началом поиска.

Сигналы от генераторов поступают на детектор, на выходе которого выделяется переменное напряжение с частотой, равной разности частот опорного и измерительного генератора. Далее этот сигнал усиливается по амплитуде и поступает на звуковой и светодиодный индикаторы.

Измерительная +

рамка Выключатель

Питание питания

L2 L1 прибора

Аккумулятор

-

Звуковой

индикатор

Светодиодный

индикатор

L3

Рис. 6. Функциональная схема металлоискателя на биениях

Перед поиском с помощью ручки регулировки прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты генераторов совпадали. Когда генераторы выдают одинаковые частоты, на выходе детектора напряжение равно нулю и индикатор не работает.

Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению параметров окружающего его магнитного поля и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора (фактически меняется индуктивность приемной катушки, от которой, в свою очередь, зависит частота измерительного генератора). Возникает разность частот, которая выделяется и используется для формирования сигнала о наличии металлического предмета.

Ручка настройки частоты опорного генератора

Рис. 7. Внешний вид металлоискателя «Шахта-Р»

При появлении в поле поисковой рамки металлического предмета напряжение на выходе детектора изменяется с частотой, равной разности частот опорного и измерительного генератора. В результате начинает мигать светодиодный индикатор и появляется сигнал от звукового индикатора. Частота мигания и звука определяется разностной частотой. Чем больше масса металла и ближе металлический предмет, тем сильнее отличаются частоты генераторов и выше частота выходного напряжения детектора и мигания светодиодного индикатора, выше тон звука у звукового индикатора.

В металлоискатели «Шахта-Р» параллельно аккумулятору подсоединена специальная электронная схема со светодиодным индикатором, который загорается, когда напряжение аккумулятора падает ниже допустимого (рис. 6).