5.2. Стационарные металлоискатели

О ни могут устойчиво работать при проходе десятков человек в минуту. Обычно стационарные металлоискатели имеют габа­риты прохода по высоте до 2 м, по ширине до 1 м. Так, металлодетекторы METOR 200 HS имеют габариты прохода 2010 х 710 х 594 mm (рис. 5.1).

Современные стационарные металлоискатели снабжаются микропроцессорами, с помощью которых задаются режимы работы (возможна настройка на обнаружение определенных металлов, на массу предмета и др.) и индикации (обычно они имеют световую, звуковую индикации, вывод данных на дисплей), подсчитывают число прошед­ших пассажиров, определяют сторону и зону проноса металлических предметов, выполняют автоматический самоконтроль и т.п. Можно на­строить прибор так, что он будет обнаруживать лезвие бритвы, но не будет реагировать на алюминиевую банку с пивом или на горсть монет.

Некоторые металлоискатели снабжаются выносными пультами для управления и индикации результатов их работы. В качестве такого пуль­ та может применяться компьютер.

Например, в стационарном металлодетекторе Intelliscan 12000 (рис. 5.2) пространство под аркой разбито на 18 независимых зон - в соответствии с координатной сеткой - 6 по го­ризонтали и 3 по вертика­ли. При проносе металлических предметов на дисп­лее, на котором изображен контур человеческого тела, отображаются зоны лока­лизации металлических предметов.

Металлодетектор Intelliscan 12000 обладает следующими возможностями:

• 20 программ селективного обнаружения металлических предметов;

• 99 уровней чувствительности при работе по любой из программ;

• сигналы тревоги в каждой из зон формируются, если размеры металлических предметов превышают заданные;

• позонная установка чувствительности в пределах от -99% до +99% относительно базовой;

• настройка нижних зон для компенсации влияния металлической арматуры в полу;

• автоматическое тестирование и автокалибровка;

• отстройка от шумов с помощью цифровой фильтрации;

• постоянное отображение состояния на цветном дисплее;

• защита установок от постороннего вмешательства шестизначным кодом доступа;

• количество выбираемых пользователем рабочих частот - 16;

• соответствие всем требованиям Федеральной авиационной администрации США от 1991 г. по применению в аэропортах и требова­ниям стандартов национального Института правосудия NILECJ (США);

- соответствие гигиеническому сертификату Минздрава РФ 77.01.09.346.П.10046.04.0.

Имеются варианты стационарных металлоискателей, которые могут получать питание от аккумуляторов, работать в полевых условиях при минусовой температуре в несколько десятков градусов.

5.3 Металлоискатели по принципу «прием-передача»

Принцип действия металлоискателей этого типа основан на воздействии на изучаемый объект (мишень) переменным магнит­ным полем передающей (излучающей) катушки и регистрации сигна­ла, появляющегося вследствие наведения вихревых токов в металли­ческом предмете (мишени). Таким образом, они относятся к приборам локационного типа и должны иметь по крайней мере две катушки - пе­редающую (излучающую) и приемную. В зарубежной терминологии ме­таллоискатели, работающие по этому принципу, очень часто обознача­ют IB (Induction Balance) или VLF (Very Low Frequency).

Как излучаемый, так и принимаемый сигналы являются непрерывными и совпадают по частоте.

Принципиальным моментом для металлоискателей такого типа является выбор взаимного расположения катушек. Они должны быть расположены так, чтобы в отсутствие посторонних металлических предметов магнитное поле излучающей катушки наводило нулевой сигнал в приемной катушке.

На рис 5.3а и б показано расположение катушек с перпендикулярными и со скрещивающимися осями, при котором не происходит наведе­ния тока в приемной катушке. На рис. 5.3в приведена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек. Последние включаются встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой, и в отсутствии металлических предметов на их выходе суммарная э.д.с. равна нулю.

Катушки, которые создают излучение и/или принимают сигнал, выполняют в виде некоторой конструкции, называемой поисковой рамкой. Параллельное расположение катушек называют компланарным (рис. 5.4). Такое расположение катушек позволяет уменьшить габари­ты поисковой рамки, так как ее можно выполнить в плоском (в виде «блина») защитном корпусе.

Известно несколько спосо­бов расположения катушек в од­ной плоскости, обеспечивающих нулевой сигнал в приемной катушке. Катушки можно наложить друг на друга так, чтобы суммар­ный поток вектора магнитной индукции через плоскость приемной катушки равнялся нулю (рис. 5.4а). Рис. 5.46 иллюстрирует спо­соб, когда приемная катушка в виде «восьмерки» помещается внутри излучающей. При этом в разных половинках «восьмерки» наводятся э.д.с. с разными знаками и компенсируют друг друга. Возможно разме­щение приемной катушки обычной формы внутри излучающей катуш­ки но тогда используется специальное компенсирующее устройство.

Обычно в металлоискателях данного типа поисковую рамку обра­зуют две катушки, расположенные в одной плоскости и сбалансиро­ванные так, что при подаче сигнала в передающую катушку на выходе приемной минимальный сигнал. Рабочая частота излучения от одного до нескольких десятков кГц.

Рассмотрим один из вариантов структурной схемы металлоискателя, работающего по принципу «прием-передача» (рис. 5.5).

Генератор создает переменное (прямоугольное или синусоидаль­ное) напряжение, которое через усилитель мощности поступает на из­лучающую катушку.

Приемный усилитель усиливает сигнал, поступающий с приемной катушки. В приемную катушку кроме полезного проникает также и паразитный сигнал, обусловленный неидеальностью конструкции систе­мы катушек металлоискателя, проводимостью грунта и другими причи­нами. Для его устранения предназначена схема компенсации. В ней сигнал приемного усилителя смешивается с частью сигнала от излуча­ющей катушки так, чтобы минимизировать (в идеале - довести до нуля) выходной сигнал синхронного детектора при отсутствии вблизи металлических предметов. Настройка схемы компенсации осуществляется с помощью некоторого регулировочного элемента.

При появлении вблизи металлоискателя металлической мишени в ней наводятся токи от излучающей катушки, которые являются причиной появления вторичного электромагнитного излучения. Последнее воздействует на приемную катушку, и в ней наводится переменная э.д.с. (напряжение). Частота наводимого сигнала такая же, как и в излучаю­щей катушке.

Сигнал, наводимый в приемной катушке, имеет некоторый сдвиг по фазе по отношению к сигналу излучающей катушки, так как он поступает на приемную катушку с некоторой задержкой. При появлении вблизи поисковой рамки металлического объекта амплитуда сигнала в приемной катушке увеличивается, а фазовый сдвиг изменяется в зави­симости от проводимости металла (черный, цветной).

Синхронный детектор выделяет полезный переменный сигнал, поступающий с выхода приемного усилителя и созданный излучением от металлического объекта, в постоянный сигнал. Синхронизация работы детектора с работой источника (генератора) излучающего сигнала позволяет повысить эффективность его работы на фоне шумов и помех, значительно превышающих полезный сигнал по амплитуде.

Выходной сигнал синхронного детектора усиливается и подается на индикатор, например звуковой или световой, который сигнализирует о появлении вблизи металлоискателя металлического предмета.

Индикация включается только для сигналов, превосходящих по амплитуде некоторый порог. Таким образом, слабые сигналы, связан­ные в основном с движением металлоискателя и внешними электро­магнитными помехами, не вызывают срабатывания индикатора.