5.4. Металлоискатели на биениях

Биением называют явление, возникающее при перемножении 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. 5.6). Первый имеет стабильную (неизменную) частоту, а второй может менять частоту при приближении к металлическому предмету. Его чувствительным элементом является катушка индуктивности, выполненная 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. 5.6 и 5.7.

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.

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 генераторов. Далее этот сигнал уси­ливается по амплитуде и поступает на звуковой и светодиодный индикаторы.

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.

При появлении в поле поисковой рамки металлического предмета напряжение на выходе детектора изменяется с частотой, равной разности частот опорного и измерительного генераторов. 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 различаются 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. 5.6).