Принципы действия металлодетектороа.

Принципы обнаружения металлических предметов

Возможность обнаружения предметов из металлов основана на ис­кажении первоначальной структуры электромагнитного поля внесен­ным в него предметом. Искажение структуры поля воспринимает дат­чик, вырабатывающий определенный электрический сигнал.

Электромагнитное поле создает катушка поискового элемента металлоискателя.

Выходной сигнал датчика в зависимости от его типа подвергается той или иной обработке и сравнивается с пороговым напряжением. Если порог превышен, формируется сигнал сигнализации обнаружения. На обнаружение могут влиять внешние помехи и помехи, возникающие в самом металлоискателе и связанные с типом используемого датчика. По­этому процесс обнаружения имеет вероятностный характер.

Из сказанного вытекает обобщенная структурная схема металлоискателя (рис. 1.1).

 

 

Электромагнитное поле создается автогенератором АГ относитель­но высокочастотных колебаний и передающей катушкой ПК поисково­го элемента ПЭ. С поисковым элементом конструктивно объединяется датчик Д, выходной сигнал Uд которого поступает в устройство обра­ботки УО. В некоторых металлоискателях на второй вход УО подается опорное напряжение U0 от АГ. Выходное напряжение Uвых сравнивается в пороговом устройстве ПУ с пороговым напряжением Uп. При превы­шении порога ПУ вырабатывается управляющее напряжение Uу для ус­тройства сигнализации УС, Блок питания БП переносных металлоискателей обычно автономный. Поскольку в любом металлоискателе имеется ПУ, для получения порогового напряжения необходимо нали­чие в составе его схемы стабилизатора напряжения. В некоторых типах металлоискателей для питания отдельных элементов УО также требует­ся стабильное напряжение.

 

Разновидностями магнитных методов обнаружения проводящих предметов в непроводящей среде являются индукционные токовихревые с различными видами намагничивающего поля и магнитоэлектрические с использованием естественного геомагнитного поля земли или искусственного магнитного поля.

В металлодетекторах, предназначенных для выявления оружия и взрывных устройств на людях, являющихся авиапассажирами, наибольшее применение сегодня нашли токовихревые методы.

Рассмотрим подробнее метод вихревых токов. Он основан на наличии у ОП основных признаков, присущих металлам: электропроводности и магнитной проницаемости.

Вихревые токи — это замкнутые токи, протекающие в проводящей среде и индуцированные в ней изменяющимся магнитным полем. Возбуждение вихревых токов осуществляется переменным электрическим полем, создаваемым специальной катушкой, по которой протекает переменный электрический ток. Электромагнитная энергия, проникающая в металлический предмет, частично превращается в тепло, а частично переизлучается.

В зависимости от вида формируемого намагничивающего поля различают метод гармонического поля и метод импульсного поля (метод переходных процессов).

Из основ гармонического анализа следует, что при одинаковом гармоническом составе намагничивающего поля можно получить один и тот же объем информации об электромагнитных характеристиках намагниченного ОП как в частотной области, измеряя амплитуды и фазы гармоник его поля переизлучения, так и во временной области, изучая временной ход этого поля. При использовании гармонического метода ОП намагничивается суммой гармонических полей не более трех (чаще всего двух) частот. При использовании метода переходных процессов намагничивание производят импульсами сложной формы, теоретически являющимися суммой неограниченного количества гармонических полей с частотами, кратными основной частоте следования импульсов.