Металлоискатель

О П И С А Н И Е (111600496

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик (61) До пол н ител ьно с к à B T. с в нд- ву (22) Заявлено 22.04.75 (21) 2127058/25 с присоединением заявки № (51) М. Кл.2 G 01Ч 3f)0

ГосУдарстоенный комитет (23) Пр нори гет

Совета Министров СССР (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (53) УДК 550.83(088.8) (45) Дата опубликования описнния 21.04.78 по делам иэобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. С. Дмитриев, В. E. Шатерников, Ю. И. Стеблев, В. В. Клюев, В. И. Беляков и В. П. Курозаев

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт ий. акад. С. П. Королева (71) Заявитель (54) МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Изобретение относится к контрольно-m3vie рительной технике и может быть использовано для обнаружения металлических включе ний в непроводящих и слабопроводящих средах, обнаружения труб,:кабелей и других металлических объектов.

Известен электромагнитный металлоискатель, используемый для обнаружения локальных проводящих тел, состоящий из контура катушки возбуждения и набора измерительных катушек, 1расположенных в плоскости контура внутри него на равных расстояниях друг от друга.

Недостатком известного устройства является невысокие чувствительность и стабильность работы.

Из известных электромагнитных металлоискателей наиболее близким к изобретению по техническому решению является металлоискатель, содержащ ий генератор перемещенного напряжения, индукционный преобразователь с геометрически скомпенснрова нной трансформаторной ЭДС узел электрической компенсации, запитываемый от задающего генератора, с регулировкой амэтлитуды и фазы выходного напряжения, предварительный избирательный IH основной широкополосный усилители, демодулятор и индикатор.

Недостатками известного устройства я вляются низкие чувствительность и стабильность, обусловленные значительной величиной и нестабильностью трансформаторной ЭДС, возникающей вследствие неточности и нестабильности электрической и геометрической компенсации.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и стабильности работы металлоискателя. Указанная цель достигается

10 тем, что и выходу предварительного усилителя подключен фазоинверсный усилитель-ограничитель, выход которого через делитель напряжения соединен с узкополосным фильтром, к которому подключены входы фазоин15 версного усилителя-ограничителя и избирательного усилителя, а выход избирательного усил ителя соединен с входом транзисторного демодулятора с низким уровнем минимального входного ситнала. Транзисторный де20 модулятор с низким уровнем минимального входного сигнала содержит два транзистора, включенные по схеме с общим эмиттером и общей базой. База второго транзистора соед инена через резистор с базой лервого и с

25 выходом избирательного усилителя, а .коллекторы обоих транзисторов подключены к источнику питания через резистор.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2—

30 принципиальная схема транзисторного демо600496

65 дулятора с н изким уровнем входного напряжения.

Предлагаемый металлоискатель содержит генератор переменного напряжения 1, индукционный преобразователь 2 с дифференциально включенными измерительными обмотками, предварительный избирательный усилитель

3, компенсатор переменного тока, состоящ ий из фазоинверсного усилителя-ограничителя

4, регулируемого делителя напряжения 5 и узкополосного фильтра 6, избирательный усилитель 7, транзисторный демодулятор с низ,ким уровнем, входного сигнала 8, дифференцирующий усилитель 9, усилитель постоянного тока 10 и индикатор 11.

Выход избирательного усилителя 7 соединен с базой второго транзистора Т2 транзисторного демодулятора 8 (фиг. 2) и через резистор R> с эмиттером первого транзистора

Т1 тото же типа. Эмиттер второго транзистора Т2 соединен через резистор R с базой первого транзистора Т и общей миной. Коллекто ры обоих транзисторов объединены и подключены к источнику питания через резистор Лз.

На вход компенсатора переменного тока поступает сигнал, содержащий нескомпенси.рованную ЭДС. Фазоинверсный усилитель 4 работает в режиме ограничения входного напряжения, что позволяет устран ить зависимость амплитуды компенсирующего напряжения от величины ЭДС, вносимой в индукционный преобразователь 2 искомым металлическим объектом. Величина амплитуды компенсирующего напряжения устанавливается регул и руемым делителем напряжения 5. Согласование фазы компенсирующего и. измеряемого напряжений осуществляется автоматически с помощью фазоинверсного усилителя

4. Измеряемое и компенсирующее напряжение поступают на узкополосный фильтр 6, в котором происходит компенсация трансформаторной ЭДС. Высшие гармоники подавляются далее в избирательном усилителе 7.

Наличие компенсатора переменного тока без фазовой подстройки компенсирующего напряжения позволяет значительно повысить степень и стабильность компенсации трансформаторной ЭДС за счет отсутствия рассогласования по фазе между измеряемым и компенсирующим напряжениями.

Наличие только амплитудной регулировки компенсирующего напряжения позволяет в

2 — 3 раза уменьшить флуктуационные изменения разностного напряжения, обусловленные флуктуацией аипл итуды и фазы компенсирующего напряжения, так как наиболее существенное,влияние на величину разностного сигнала отказывают флуктуации фазы компенсирующего напряжения.

С выхода избирательного усилителя 7сигнал поступает на транзисторный демодулятор

8 с низким минимальным уровнем входного напряжения.

Демодуляторы известных металлоискателей допускают уровень входного напряжения нс менее 100 — 150 мВ. Транзисторный демодулятор предложенного металлоискателя имеет минимальный уровень входного сигнала порядка 1 — 5 мВ. Демодулятор содержит два транзистора Т и Т>, работающие в реж ижах усиления с глубокой отрицательной об-. ратной связью и отсечки.

Положительная полуволна входного напряжения поступает на транзистор Ть работающий по схеме с общей базой. Коэффициент усиления этого каскада определяется отношением Рз/R<. Отрицательная полуволна входного напряжения поступает на транзистор Т2, работающий по схеме с общим эмиттером.

Коэффициент усиления определяется отношением Лз//Р2.

При условии R>=R коэффициенты усиления каскадов для обеих полуволн равны.

Элементы R<, С образуют фильтр низких частот. Низкий уровень входного сигнала демодулятора обусловлен тем, что транзисторы работают в усилительном, режиме. Поэтому минимальный у ровень входного напряжения демодулятора предлагаемого металлоискателя н иже, чем у известных демодуляторов примерно в р раз (P — коэффициент усиления транзистора по току).

Высоцкая стабильность работы демодулятора обеспечивается наличием глубокой отрицательной обратной связи. Совмещение функций усилителя и выпрямителя обеспечивает высокий коэффициент передачи демодулятора. С выхода демодулятора 8 сигнал поступает на дифференци рующий усилитель 9, служащий для компенсации долговременного дрейфа выходного сигнала индукционного преобразователя, обусловленного изменением условий окружающей среды: температуры, влажности и т. п.

Использование компенсатора переменного тока с одной лишь амплитудной регулировкой напряжения и транзисторного демодулятора с низким минимальным уровнем входного напряжения выгодно отличает предлагаемый металло искатель от известных устройств и позволяет значительно улучшить характеристики прибора по сравнению с прототипом.

Чувствительность прибора повышается в

2 — 2,5 раза. Повышается стабильность работы металлоискателя; уменьшается количество ложных срабатываний; снижаются требования к индукционному преобразователю; ис ключается точная настройка преобразователя на нуль.

Предлагаемое устройство имеет простую настройку ic помощью компенсатора переменного тока с одной регулировкой (по амплитуде). Простота и:высокая надежность металлоискателя обеспечивает удобство его эксплуатации.

Малые габариты и вес позволяют создавать переносные металлоискатели.

600496

Формула изобретения

1. Металлоиокатель, содержащий генератор переменного напряжения, индукционный преобразователь, узел электрической компенсац ии, запитываемый от задающего генератора, с регули|ровкой амплитуды и фазы выходного напряжения, предварительный избирательный усилитель, демодулятор и индикатор, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и стабильности работы прибора, к выходу предварительного избирательного усилителя подключен фазоинверсный усилитель-ограничитель, выход которого через делитель напряжения соединен с узкополосным фильтром, п ричем к указанному фильтру подключены входы фазоинверсного усилителя-ограничителя и избирательного усилителя, а выход лоследнего соединен со

10 входом транзисторного демодулятора.