基於阻抗變化的金屬探測器

利用激勵線圈在探測區產生一個穩定的交變（biàn）電磁場，以在被測金屬物體中感應出渦流，渦流反（fǎn）作用於激勵線圈的二次磁場，使激勵線圈（quān）阻抗發生變化，從而使金屬探測器輸出信號的幅值發生變化。將（jiāng）該幅值變（biàn）化量作為探測信號，經過放大、變換後轉換成音頻信號，驅動音響電路（lù）發聲，音頻信號隨被測金屬（shǔ）物的大小及（jí）激勵線（xiàn）圈與金屬物體之間距離的變化而變化。

上圖所示為一手持式金屬探測器的信號處理係統框圖。係（xì）統探頭為一電感線圈——激勵線圈（quān），是振蕩（dàng）器的一部分，用於產生（shēng）一次磁場和接收二次磁場。檢波器的作用是將振蕩器振幅的變化轉變（biàn）為直流信號。直流信號處理部分由前置放大器、電壓—電流

變換器以（yǐ）及電流—頻率變換器組成。其作用（yòng）是將直流信號轉換（huàn）為音（yīn）頻信（xìn）號。為方便後續信號處理，係統多（duō）采用直（zhí）流供電（diàn），如電池或穩壓電源，欠壓報警電路是一個電源監控器，當電（diàn）池電壓（yā）不足時，會自動發出報警信（xìn）號。

金屬探測器的具體探測、處（chù）理電路（lù）有很多，這裏久久久久国产精品一区二区隻列舉一二。

一、直流電源及振蕩、檢（jiǎn）波電路

電路原理如圖2所示（shì）。係（xì）統穩壓電路采用集成三端（duān）穩壓器CW79105，其輸人端接（jiē）電池–12VDC，輸出穩壓值為（wéi）–5VDC。振蕩器是用變（biàn）壓器實現正反饋（kuì）的正弦振蕩器，二極管（guǎn）D，和電容C，組成檢波電路。

二、前（qián）置（zhì）放大電路

前置（zhì）放大電路采（cǎi）用差動（dòng）輸入放大器，如圖3所示。圖中R,、C、R。及C。構成差（chà）動積分電路，即自動回零電路，其作用是對變化緩慢的直流信號進行抑（yì）製（zhì），而對變化較快的金屬（shǔ）探測信（xìn）號進行高倍放大。

三、電壓—電（diàn）流變換電（diàn）路

電壓—電流變換電路是用運算放大器和三（sān）極管等組成電（diàn）流負反饋電路，如圖4所示。由前置（zhì）放（fàng）大（dà）器輸出的直流脈動信號（hào）經本級放大後得到穩定的恒流輸（shū）出（chū），以驅動後級（jí）電流—頻率變換器。圖中R。為（wéi）係統工作狀態調節電（diàn）位。靜態時，調節R。使三極（jí）管工作於（yú）臨界截止狀態，二極管接近導通。一旦V，輸人脈動放大信號，三極管（guǎn）進入放（fàng）大狀態，二（èr）極管迅速導通，驅動下（xià）一級工作。電阻R。取值較大，使得三極（jí）管T集電極電流隻要稍有變（biàn）化，就會（huì）使二極管（guǎn）D迅（xùn）速導通。

四、電流—頻率變（biàn）換電路

電（diàn）流（liú）—頻率變換電（diàn）路（lù）的作用是將前級放大後的直（zhí）流信號轉換（huàn）成音（yīn）頻信號，驅動喇叭發出聲響。金屬物體越大或者探頭離金屬物體越近，其輸出信號就越強（qiáng），頻率（lǜ）就越高（gāo）。采（cǎi）用CMOS時基電路CH7555構成由輸人電壓控製的多諧振蕩器，電路如圖5所示。圖中，輸人信（xìn）號V，控製電容器C。的充電時間（jiān），從（cóng）而決定輸出（chū）音頻信號的頻率，實現電流—頻率轉（zhuǎn）換。當無輸人信號V,時（前級輸出端二（èr）極管截止，電（diàn）流（liú）為零)，由R、C、D產生充放電信號，使變換器輸出一個間隔約3s的窄（zhǎi）脈衝，喇叭中產（chǎn）生一間（jiān）隔為3s的“嗒—嗒”聲，以示無探（tàn）測信號。當探測到金屬物體時，喇叭發聲（shēng）的頻（pín）率增高，信號增大。

五、直流電源欠壓報（bào）警電路

當（dāng）電池電壓（yā）V;由（yóu）-12VDC變至–6.5VDC時，三（sān）端穩壓器輸出的穩（wěn）壓值會發生較（jiào）大偏差，應更（gèng）換新電池，所以係統（tǒng）中設計了直流電源欠壓報警電路。報警電（diàn）路如圖6所示。電路用CMOS時基電路CH7555和阻容元件組成多諧振蕩器，采用-5VDC穩（wěn）壓電源供電。當V，下降至–6.5V時，電路起振，發出電壓不足報警信號。該振蕩器的（de）振蕩頻率f=4.9kHz，比探測信號頻（pín）率高（gāo），且固定不變，因此不會與探測信號相混淆（xiáo）。將上述各部（bù）分電路按框圖順（shùn）序級連，便可得到總體電路圖。