Металлоискатель на биенияхМеталлоискатель на биениях
Термин "металлоискатель на биениях" является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время, ввиду развития синхронных детекторов, обычно не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях, хотя термин "на биениях" остался до сих пор.
Принцип действия
Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов - один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению его параметров и как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.
Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты.
Теоретические соображения
Рассмотрим подробнее датчик металлоискателя на биениях, состоящий из одной катушки (см. рис.15).
Рис. 15. Взаимодействие однокатушечного датчика металлоискателя с объектом.
Индукция магнитного поля в центре катушки составляет:
где Pm - магнитный момент, создаваемый током катушки I, R0- радиус катушки, S - площадь катушки.
За счет взаимодействия с проводящим и/или ферромагнитным объектом возникает добавочная компонента индукции. Так как механизм ее появления точно такой же, как и в рассмотренном ранее случае металлоискателя по принципу "передача - прием", можно воспользоваться результатами предыдущего раздела и записать для добавочной компоненты индукции:
где K1 - коэффициент, вычисляемый по формуле (1.8), (1.9) или (1.23).
Так как коэффициент K1 - функция комплексная, то и относительное изменение индукции можно обозначить как функцию оператора Лапласа:
Таким образом, полное сопротивление катушки датчика металлоискателя (без учета омического сопротивления провода и межвитковой емкости) можно представить как:
где L - индуктивность катушки без влияния объекта.
Под воздействием объекта меняется полное сопротивление катушки. В металлоискателях на биениях это изменение оценивается по изменению резонансной частоты колебательного LC- контура, образованного катушкой датчика и конденсатором.
Практические соображения
Чувствительность металлоискателя на биениях определяется выражениями (1.36)-(1.38) и зависит, кроме того от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту. Как уже отмечалось, обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика. Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10(Гц). Визуально, по миганию светодиода можно зарегистрировать уход частоты не менее 1(Гц). Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоискателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.
Способ выделения небольшой по величине разности частот двух генераторов порождает существенную техническую проблему в виде явления захвата фазы. Оно заключается в том, что два генератора, настроенные на очень близкие частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной синхронизации. Эта синхронизация проявляется в том, что при попытке приблизить каким-либо путем разностную частоту двух генераторов к нулю, по достижению разностной частотой некоторого порога, происходит скачкообразный переход к состоянию генераторов, когда их частоты совпадают. Генераторы становятся синхронизированными. Физически, явление захвата фазы объясняется нелинейностями, неизбежно присутствующими в любом генераторе, и паразитньм проникновением сигнала одного генератора в другой (по цепям питания, через паразитные емкости и т.д.). Как показывает практика, если не прибегать к специальным ухищрениям типа оптоэлектронной развязки генераторов, то реально получить для разностной частоты порог наступления паразитной синхронизации порядка 10^(-4) относительно частоты генераторов. Отсюда можно получить оценку для частоты, на которой должен работать металлоискатель на биениях, для получения максимальной чувствительности - 10...100(кГц) и выше.
Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной (1.34), проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.
Отклик прибора на металлический объект, в соответствии с формулой (1.36), обратно пропорционален шестой степени расстояния. То есть, он практически такой же, как и у металлоискателей по принципу "передача-прием". Однако, дальность обнаружения приборов данного типа обычно намного хуже вследствие эффекта паразитной синхронизации.
Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоискателя на биениях. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не "просматривать" громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.
Выводы
1. Металлоискатели на биениях имеют меньшую чувствительность, чем металлоискатели по принципу "передача-прием".
2. Селективность по типам металлов отсутствует.
|
LuzaraJuilm пишет... Народ кто желает поработать знаю отличный способ заработка.
01/09/2018 11:46:28 |
|
Mopsulchj пишет...
22/01/2021 13:30:15 |
|
klx пишет... Интернет-реклама по праву стала одним из основных инструментов продвижения товаров также услуг перманентно сегодняшний сеногной. Во многих странах расходы всегда популизаторство в Интернете или Интернет-маркетинг превышают расходы в любой момент наружную рекламу, рекламу в печатных СМИ в свой черед рекламу в любой момент телевидение. в свой черед это конечно оправдано, например до чего стремительный рост количества пользователей сетью Интернет создает благоприятные условия для развития Интернет-коммерции. Интернет равным образом электронные хлебушек коммуникаций позволяют несравнимо сократить дата повсечастно поиск вдобавок обработку информации необходимой для совершения покупки. Теперь покупателям не есть смысл ходить по выставкам также магазинам, чтобы найти необходимый товар вдобавок привлекательные условия покупки. Покупателю довольно ввести интересующий обхождение в поисковой системе, затем выбрать несколько компаний, из числа первых в результатах поиска, чтобы сделать анализ предложений в свой черед выудить заказ. А продавцам товаров в свой черед услуг, вот и все, чтобы наладить продажи, достаточно:
28/02/2022 01:59:29 |
|
DanteDioms пишет... Красивое элемента контента. Я просто наткнулся на ваш блог и в акционном капитале сказать, что я приобретаю фактически наслаждаюсь учитывают ваши сообщения в блоге. В любом случае Я подпишусь на на вашем дополнительный или даже я выполнение вас получить доступ настойчиво быстро.
14/04/2024 09:10:34 |
|
Sowniwg пишет... У вас есть отлично вещь эти.
22/05/2024 13:53:21 |
| Ваш комментарий к статье | ||||
