5. Однокатушечные металлоискатели индукционного типа

В этом металлоискателе одна катушка, которая одновременно является излучающей и приемной.

На катушку через компенсирующее устройство подается переменный ток от встроенного в прибор генератора (рис. 8). Ток от генератора создает падение напряжения U_k на катушке, которое поступает на первый вход детектора. На второй вход детектора подается напряжение U_г.

Детектор реализует функцию U_вых = |U_г – U_k|. Напряжение с выхода детектора поступает на звуковой/ световой индикаторы.

Вокруг катушки создается электромагнитное поле, которое достигнув металлический предмет создает в нем вихревые токи, которые являются причиной изменения магнитной индукции поля вокруг нее.

Перед работой прибор настраивается так, чтобы в отсутствии вблизи металлического предмета компенсирующее устройство поддерживает такой ток через катушку, что U_k = U_г, т.е. U_вых= 0.

Рис. 8. Функциональная схема однокатушечного металлоискателя

При изменении магнитной индукции поля вокруг катушки меняется ее индуктивность. Компенсирующее устройство поддерживает постоянный ток через катушку. Падение напряжения на катушке пропорционально ее индуктивности. Поэтому при изменении индуктивности изменится падение напряжения U_k на катушке. Так как U_г не меняется, то напряжение U_вых = |U_г – U_k| станет не равным нулю и сработает индикатор.

Для обеспечения максимального изменения U_k из-за металлического предмета, параллельно катушке подключается конденсатор (см. рис. 6) с целью образования колебательного контура, который имеет резонансную частоту близкую к частоте тока, подаваемого от генератора. Тогда даже небольшое изменение индуктивности катушки будет приводить к сильному изменению ее индуктивного сопротивления и, следовательно, напряжения U_k.

6. Импульсные металлоискатели

Электронная схема импульсного металлоискателя содержит генератор импульсов тока, приемную и излучающую катушки (могут быть совмещены в одну), устройство коммутации и блок обработки сигнала.

С помощью блока коммутации генератор тока периодически формирует короткие импульсы тока, поступающие в излучающую катушку, которая излучает импульсы магнитной индукции. При воздействии импульса магнитной индукции на металлический объект в последнем возникает и некоторое время сохраняется (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока. Появляющееся излучение от металлического объекта наводит ток в приемной катушкой. По величине сигнала можно судить о наличии или отсутствии проводящих предметов около поисковой рамки (приемной катушки).

Главная проблема в металлоискателях этого типа – отделить слабое вторичное излучение объекта (мишени) от значительно более мощного излучения, создаваемого излучающей катушкой.

Как правило, эта проблема решается путем задержки приема сигнала по отношению к началу импульса в излучающей катушке. Дело в том, наведенные в металлическом предмете токи присутствуют в нем еще некоторое время после завершения возбуждающего импульса. Кроме того, само вторичное излучение получается и достигает приемной катушки с некоторой задержкой по отношению к возбуждающему (т.е. имеет иную фазу, чем возбуждающее). Указанные особенности вторичного излучения и используются при его выделении. Выделенный с приемной катушки сигнал усиливается и направляется на индикатор для выдачи сообщения о присутствии металлического предмета (в форме текстового сообщения, звукового и/или светового сигнала).

Основная функция коммутирующего устройства - переключение металлоискателя из режима излучения в режим приема. Кстати именно то, что излучение и прием выполняются поочередно, позволяет использовать одну катушку, как для излучения, так и для приема.

Большинство металлоискателей импульсного типа имеют низкую частоту следования импульсов (50 - 400 Гц).