3.1 كاشف المعادن الذي يستقبل ناقل الحركة

عادةً ما ترتبط مصطلحات "الإرسال والاستقبال" و "الصدى" في أجهزة البحث المختلفة بطرق مثل صدى النبض والرادار ، والتي تعد مصدرًا للارتباك عندما يتعلق الأمر بأجهزة الكشف عن المعادن. على عكس الأنواع المختلفة من محددات المواقع ، في أجهزة الكشف عن المعادن من هذا النوع ، تكون كل من الإشارة المرسلة (المنبعثة) والإشارة المستقبلة (المنعكسة) مستمرة ، فهي موجودة في وقت واحد وتتزامن في التردد.

3.1.1. مبدأ التشغيل

مبدأ تشغيل أجهزة الكشف عن المعادن من نوع "استقبال الإرسال" هو تسجيل إشارة تنعكس (أو ، كما يقولون ، معاد إرسالها) بواسطة جسم معدني (هدف) ، انظر الصفحات 225-228. تنشأ الإشارة المنعكسة بسبب العمل على هدف مجال مغناطيسي متناوب من الملف المرسل (المنبعث) لجهاز الكشف عن المعادن. وبالتالي ، فإن الجهاز من هذا النوع يعني وجود ملفين على الأقل ، أحدهما يرسل والآخر يستقبل.

تتمثل المشكلة الأساسية الرئيسية التي يتم حلها في أجهزة الكشف عن المعادن من هذا النوع في اختيار الترتيب المتبادل للملفات التي يؤدي فيها المجال المغناطيسي للملف المنبعث ، في حالة عدم وجود أجسام معدنية غريبة ، إلى إشارة صفرية في بكرة سحب (أو في نظام بكرة سحب). وبالتالي ، من الضروري منع التأثير المباشر للملف المنبعث على الملف المستقبِل. سيؤدي ظهور هدف معدني بالقرب من الملفات إلى ظهور إشارة على شكل emf متغير. في ملف الاستلام.

3.1.2. دوائر الاستشعار

في البداية ، قد يبدو أنه يوجد في الطبيعة خياران فقط للوضع النسبي للملفات ، حيث لا يوجد انتقال مباشر للإشارة من ملف إلى آخر (انظر الشكل 1 أ و 16) - ملفات ذات محاور متعامدة ومتقاطعة .

أرز. 1. متغيرات الترتيب المتبادل لملفات استشعار كاشف المعادن وفقًا لمبدأ "استقبال الإرسال".

تظهر دراسة أكثر شمولاً للمشكلة أنه يمكن أن يكون هناك العديد من مثل هذه الأنظمة المختلفة لأجهزة استشعار كاشفات المعادن ، ومع ذلك ، فإنها ستحتوي على أنظمة أكثر تعقيدًا مع أكثر من ملفين ، متصلين في المقابل كهربائيًا. على سبيل المثال ، يوضح الشكل 1 ج نظامًا من ملف انبعاث واحد (في الوسط) وملفان استقبال متصلان في اتجاهين متعاكسين بواسطة الإشارة التي يسببها الملف الباعث. وبالتالي ، فإن الإشارة عند خرج نظام ملفات الاستقبال تساوي بشكل مثالي الصفر ، لأن emf المستحث في الملفات هو يتم تعويضها بشكل متبادل.

تحظى أنظمة الاستشعار ذات الملفات المستوية (أي الموجودة في نفس المستوى) بأهمية خاصة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن أجهزة الكشف عن المعادن تُستخدم عادةً للبحث عن الأشياء الموجودة في الأرض ، ومن الممكن أن يصل المستشعر إلى أدنى مسافة من سطح الأرض إلا إذا كانت ملفاته مستوية. بالإضافة إلى ذلك ، عادة ما تكون هذه المستشعرات مضغوطة وتتناسب جيدًا مع العلب الواقية "الفطيرة" أو "الصحن الطائر".

المتغيرات الرئيسية للترتيب المتبادل للملفات متحد المستوى موضحة في الشكلين 2 أ و 26. في الرسم التخطيطي في الشكل 2 أ ، يتم اختيار الترتيب المتبادل للملفات بحيث يكون التدفق الكلي لمتجه الحث المغناطيسي عبر السطح المحدد بواسطة ملف الاستقبال يساوي الصفر. في الدائرة في الشكل 26 ، يكون أحد الملفات (المستقبلة) ملتويًا على شكل "شكل ثمانية" ، بحيث يكون إجمالي emf المستحث على نصفي لفات الملف المستقبِل الموجود في جناح واحد من الشكل الثامن يعوض عن نفس إجمالي emf. مع. ، مستحث في الجناح الآخر من "الثمانية".

أرز. 2. المتغيرات المتشعبة المستوى للترتيب المتبادل لملفات أجهزة الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال والاستقبال".

من الممكن أيضًا إنشاء تصميمات مختلفة أخرى لأجهزة الاستشعار مع ملفات متحد المستوى ، على سبيل المثال ، الشكل 2 ج. يقع الملف المستقبِل داخل الملف المنبعث. القوة الدافعة الكهربائية المستحثة في الملف المستقبِل يتم تعويضه بجهاز محول خاص يختار جزءًا من الإشارة من الملف المنبعث.

3.1.3.1. نظام التخزين المؤقت مع محاور عمودية

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في تفاعل مستشعر للكشف عن المعادن مع هدف معدني باستخدام مثال لنظام الملفات مع محاور عمودية الشكل 1 أ. للتبسيط ، ضع في اعتبارك نظامًا به ملفات يمكن إهمال أبعادها الطولية. سوف نستمر في الاعتمادوتجدر الإشارة إلى أن ملفات الإرسال والاستقبال عبارة عن إطارات دائرية رفيعة للغاية (انظر الشكل 3). بالنسبة لمثل هذا الإطار ، يكون لمتجه اللحظة المغناطيسية مع تدفق التيار I الشكل:

تين. 3. انبعاث نموذج الملف.

تحريض المجال المغناطيسي الناتج عن إطار تاو على مسافة كبيرة ص من مركزه (انظر الشكل 4) هو:

أرز. 4. مكونات ناقل الحث للمجال المغناطيسي للملف الباعث.

بافتراض أن r >> Ц S ، والمؤشرات "n" و "t" تشير على التوالي إلى المكونات العادية والماسية لمتجه الحث المغناطيسي.

دعونا نفكر في تفاعل إطار الانبعاث وإطار الاستقبال والشيء في حالة الملفات ذات المحاور المتعامدة (انظر الشكل 5).

أرز. 5. الترتيب المتبادل لملفات حساس كاشف المعادن والشيء (الهدف).

الزاوية بين محور تناظر نظام الملفات ومتجه تحريض المجال B للملف المشع تساوي 2p ، نظرًا لأن خطوط القوة الناتجة عن العلاقات (1.2) عبارة عن دوائر ، وبالنظر إلى الافتراض الأبعاد الصغيرة للملفات:

حيث L هي ما يسمى بقاعدة مستشعر كاشف المعادن (انظر الشكل 5).

3.1.3.2. انعكاس الإشارة بسبب موصلية الكائن

يمكن تمثيل الجسم المعدني الناقل ، الذي تعتبر أبعاده أيضًا صغيرة في الوقت الحالي ، على الأقل لا يتجاوز r و r "(انظر الشكل 5) ، من وجهة نظر إعادة انبعاث المجال المغناطيسي ، على أنه إطار مكافئ مع I * الحالي , التي يكون متجهها المغناطيسي Pm * موازيًا عمليًا لمتجه الحث للملف المشع B.

تعتمد قيمة Рm * على حجم الكائن الموصّل ، الموصلية ، على تحريض المجال عند نقطة موقع الكائن ، على تردد المجال المنبعث. يحتوي تحريض مجال إعادة الانبعاث على مكون غير صفري B0 في وسط الملف المستقبِل في اتجاه المتجه الطبيعي ns " , مما يؤدي إلى ظهور emf في هذا الملف ، بما يتناسب مع المكون المحدد:

أرز. 6. لحساب العزم المغناطيسي للكرة المكافئة.

من أجل حساب العزم المغناطيسي للإطار المكافئ Рm * , من الضروري أخذ التكامل على الحجم الكامل للجسم الموصل بطريقة تلخص مساهمات جميع تيارات الحلقة الأولية التي يسببها مجال الملف المشع في القيمة الإجمالية لـ Pm *. من أجل التبسيط ، سنفترض أن المجال المغناطيسي موحد في جميع أنحاء حجم الجسم الموصل ، أي أنه يتم إزالته على مسافة كبيرة من الملف المنبعث. لتجنب مشاكل اتجاه الجسم ، سنفترض الآن أن له شكل كرة متجانسة (انظر الشكل ب). بافتراض إزالة الجسم الموصّل من مسافة بعيدة ومن الملف المستقبِل ، يمكننا أن نكتب:

بإهمال ظاهرة الاستقراء الذاتي ، والتي سيتم النظر في تأثيرها أدناه ، نحصل على:

لأخذ ظاهرة الحث الذاتي في الاعتبار ، دعنا نفترض من أجل البساطة أن المجال المعاد إرساله يكون موحدًا داخل الجسم المستهدف ، وبناءً على حجم اللحظة المغناطيسية (1.7) ، هو:

استبدال B-B "int بدلاً من B في تعبير (1.7) ، ما زلنا نحصل على الاعتماد النسبي مساء *من ب , ولكن بمعامل K1 مختلف قليلاً:

مكون الحث في وسط الملف المستقبِل:

في نظام الإحداثيات الديكارتية مع الأصل في منتصف قاعدة نظام الملف (انظر الشكل 7) ، يأخذ التعبير الأخير الشكل:

دعنا نقدم الإحداثيات الطبيعية:

دعونا نحدد ، حتى علامة emf المستحثة في الملف المستقبِل:

حيث هكذا هي مساحة المقطع العرضي للملف المستقبِل ، N هو عدد دوراته.

أين S هي مساحة المقطع العرضي للملف المشع ، وأنا هي إجمالي التيار لكل ما لديهايتحول.

في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، عندما لا يكون مستوى XOY عموديًا على مستوى إطار الاستقبال ،

أرز. 7. نظام الإحداثيات.

الشكل 8. اتجاه لفة الكائن.

3.1.3.3 انعكاس الإشارة بسبب الخصائص المغناطيسية للجسم

يمكن تمثيل الجسم المغنطيسي الحديدي ، الذي تعتبر أبعاده أيضًا صغيرة ، على الأقل لا تتجاوز r و rў (انظر الشكل 5) ، من وجهة نظر انحناء المجال المغناطيسي ، كإطار مكافئ مع الحالي I * ، متجه اللحظة المغناطيسية التي يكون Pm * موازيًا عمليًا لمتجه الحث للملف المشع B.

قيمة Рm * تعتمدمن ثم أبعاد t لجسم مغناطيسي ، نفاذه المغناطيسية ، من تحريض المجال عند نقطة موقع الجسم. من أجل حساب العزم المغناطيسي للإطار المكافئ Рm * ، من الضروري أخذ التكامل على الحجم الكامل للجسم المغناطيسي لتلخيص مساهمات جميع التيارات الأمبير الناشئة في المغناطيس الحديدي تحت تأثير خارجي مجال الملف المشع.بالنسبة لجسم كروي متجانس ، نحصل على:

حيث B هو تحريض المجال المغناطيسي ،م - النفاذية المغناطيسية للمادة الكائن R هو نصف قطر الجسم - الكرة.

ستظل جميع التعبيرات التي تم الحصول عليها أعلاه لكائن موصل صالحة إذا أدخلناها لهذه الحالة:

3.1.3.4 تراكب الخواص الموصلة والمغناطيسية لجسم ما

مع الأخذ في الاعتبار الخواص الموصلة الكهربائية والمغناطيسية المغناطيسية لجسم ما على شكل كرة في نفس الوقت ، يؤدي إلى القيمة التالية للمعامل K1:

عامل التطبيع K4 ، المتضمن في التعبير عن الجهد في الملف المستقبِل ، هو:

يُظهر التقدير العددي (1.23) ، على سبيل المثال ، أن معاملات المصطلحات في التعبير بتردد نموذجي للحقل المنبعث البالغ 10 (كيلو هرتز) تصبح قابلة للمقارنة بنصف قطر كائن كروي بترتيب 1 (سم) و شريطة أن يكون للجسم خصائص مغناطيسية حديدية. بالإضافة إلى ذلك ، يشير اعتماد المصطلح الأول على مشغل لابلاس إلى أن مرحلة الإشارة المنعكسة ستتغير اعتمادًا على نسبة الخواص الكهربائية والمغناطيسية للكائن المستهدف ، وكذلك على الموصلية المادية وحجم الجسم. يعتمد مبدأ العمل على هذه الظاهرة. المميّزات أجهزة الكشف عن المعادن الحديثة ، أي الأجهزة الإلكترونية التي تسمح بتغيير طور الإشارة المنعكسة من الكائن لتقييم خصائص الكائن (مع احتمال معين ، حتى نوع المعدن).

3.1.3.5 مع الأخذ بعين الاعتبار شكل الكائن

كانت التعبيرات التي تم الحصول عليها مسبقًا ، كما هو موضح ، صالحة فقط لشكل الكائن - هدف على شكل كرة موحدة. من الواضح أن تأثير الأشياء ذات الشكل الأكثر تعقيدًا يمكن تقليله إلى تأثير بعض الكرات المكافئة بنصف قطر Req.

الجهد المستحث في الملف المستقبِل ، بسبب ظهور الخواص المغناطيسية الحديدية فقط ، لجسم كروي يتناسب مع حجمه (انظر التعبير (1.22)). لذلك ، بالنسبة للكائنات غير الممتدة بشكل أكثر تعقيدًا ، في التقريب الأول ، يمكن اعتباره معادلاً لمثل هذه الكرة التي يتطابق حجمها مع حجم المغناطيس الحديدي لجسم ذي شكل معقد. مخصصة:

حيث V هو حجم المغناطيس الحديدي.

يكون الموقف أكثر تعقيدًا مع الجهد المستحث في الملف المستقبِل بسبب إعادة الإشعاع من الجسم الموصل. متي الأجسام الكبيرة ذات التوصيل الكهربائي الجيدالتعبير (1.9) ، وبالتالي ، فإن الجهد المستحث في الملف المستقبِل يتناسب أيضًا مع حجم الكائن (أي ، R ^ 3 ) ويتم حساب نصف قطر الكرة المكافئة أيضًا بالصيغة (1.25). متي الأجسام الصغيرة ذات الموصلية الكهربائية السيئةالنهج مختلف. في هذه الحالة ، يتحول التعبير العام (1.9) إلى حالة خاصة (1.8). دعونا نفكر أولاً في تأثير تجويف كروي بنصف قطر Rп داخل جسم كروي على Req. باستخدام مبدأ التراكب ، فإننا نمثل نتيجة عمل جسم كروي مع تجويف كالفرق بين نتائج عمل كرة صلبة وكرة بنصف قطر Rп. وفقًا لـ (1.8) ، يتم الاحتفاظ بالعلاقة التالية:

يوضح الشكل 9 الرسوم البيانية لاعتماد R / Req على R / D R من أجل مجوف موصل كهربيًا ضعيفًا ومجالًا مغناطيسيًا مجوفًا. يمكن أن نرى من الرسم البياني أنه ليس كذلك

الشكل 9. تأثير سمك جدار كرة مجوفة على نصف القطر المكافئ.

الكرات رقيقة الجدران للغاية المصنوعة من مادة ضعيفة التوصيل Reqv »R. لذلك ، على عكس الكرة المغناطيسية والكرة ذات الموصلية العالية ، بالنسبة للكرة ضعيفة التوصيل ، في التقريب الأول ، لا فرق سواء كانت صلبة أو مجوفة. يتم تحديد تأثيرها على عملية إعادة الانبعاث بشكل أساسي من خلال حجمها الخطي ، أي R. لذلك ، في حالة عدم الطول الطويل جدًا للأجسام ذات التوصيل السيئ بشكل أكثر تعقيدًا ، بما في ذلك الشكل المجوف ، في التقريب الأول ، يمكن للمرء أن يأخذ في الاعتبار مكافئ لمثل هذه الكرة ، نصف قطرها يساوي نصف متوسط ​​الحجم المميز للكائن.

تم تأكيد الاستنتاج أعلاه جيدًا في الممارسة العملية في شكل استجابة مهمة لجهاز الكشف عن المعادن من قصاصات من رقائق الألومنيوم المعدنية ، غير ذات أهمية في الكتلة ، والتي تأتي عمليًا في أي مكان تركت فيه الحضارة الحديثة بصماتها.

3.1.3.6 نظام بكرة المحور المتقاطع

أرز. 10. لفة اتجاه جهاز الاستشعار.

يظهر الشكل على طول محور مستشعر كاشف المعادن بهذا الترتيب للملفات في الشكل 10. لحساب مثل هذا المخطط ، من الملائم استخدام مبدأ التراكب وتحلل متجه العزم المغناطيسي للملف المنبعث ومنطقة الملف المستقبِل إلى مكونات رأسية وأفقية (الإسقاطات ، انظر الشكل 11).

بالنسبة للمكوِّن الأفقي ، سيستمر تحديد إسقاط الحث الميداني في ملف الوون المستقبِل بالعلاقة (1.4). ومع ذلك ، فإن الاتجاه المختلف للعزم المغناطيسي يعطي (للتوقيع) النتيجة:

أين ك 2 بالصيغة (1.11).

المكون الرأسي لتحريض المجال في الملف المستقبِل Bov عمودي على المتجهين r و r "ولا يعتمد صراحة على الزاويتين g و b:

الشكل 11. تحلل العزم المغناطيسي ومنطقة الملف المستقبِل إلى مكونات.

EMF في ملف الاستقبال Uo ، بدقة بالنسبة للإشارة ، هو:

من هنا نحصل على:

في نظام الإحداثيات الديكارتية مع الأصل في منتصف قاعدة نظام الملف (انظر الشكل 5) ، نحصل على:

عند تقديم الإحداثيات الموحدة (1.14) ، نحصل على:

أين ك 4 يحسب بالصيغة (1.19) أو (1.24).

3.1.4. اعتبارات عملية

حساسيةيعتمد جهاز الكشف عن المعادن بشكل أساسي على جهاز الاستشعار الخاص به. بالنسبة لخيارات المستشعر المدروسة ، يتم تحديد الحساسية بواسطة الصيغ (1.20) و (1.33). عندما يكون اتجاه المستشعر إلى الكائن هو الأمثل لكل حالة من حيث زاوية اللف y ، يتم تحديده بواسطة نفس المعامل K4 ووظائف الإحداثيات الطبيعية F (X ، Y) و G (X ، Y) . للمقارنة ، تربيع XO [-4.4] ، YO [-4.4] ، تظهر وحدات هذه الوظائف كمجموعة محورية من الأقسام على مقياس لوغاريتمي في الشكل 12 والشكل 13.

أول ما يلفت انتباهك هو الحد الأقصى الواضح بالقرب من موقع ملفات المستشعر (0 ، + 1) و (0 ، -1). الحد الأقصى للوظائف F (X ، Y) و G (X ، Y) ليست ذات أهمية عملية ويتم قطعها عند المستوى 0 (ديسيبل) لتسهيل مقارنة الوظائف. يُرى أيضًا من الأشكال ومن تحليل الدالتين F (X ، Y) و G (X ، Y) أنه في المربع المشار إليه ، يتجاوز معامل الدالة F في كل مكان تقريبًا معامل الدالة G ، مع باستثناء النقاط الأبعد عند زوايا المربع وباستثناء منطقة ضيقة بالقرب من X = 0 ، حيث يكون للوظيفة F "واد".

يمكن توضيح السلوك المقارب لهذه الوظائف بعيدًا عن الأصل عند Y = 0. اتضح أن معامل الدالة F يتناقص مع المسافة بما يتناسب مع x ^ (- 7) ، وأن معامل الدالة G يتناقص بما يتناسب مع x ^ (- 6). لسوء الحظ ، لا تظهر ميزة الحساسية لوظيفة G إلا على مسافات كبيرة تتجاوز النطاق العملي.

أرز. 12. رسم بياني للدالة F (X ، Y).

الشكل 13. رسم بياني للوظيفة G (X ، Y).

كاشف معادن. يتم الحصول على نفس قيم الوحدتين F و G عند X »4.25.

إن "واد" الوظيفة F له أهمية عملية كبيرة. أولاً ، يشير إلى أن مستشعر نظام الملفات ذات المحاور العمودية لديه حساسية دنيا (صفر نظريًا) للأشياء المعدنية الموجودة على محورها الطولي. وبطبيعة الحال ، تشتمل هذه العناصر أيضًا على العديد من عناصر المستشعر نفسه. وبالتالي ، فإن الإشارة غير المجدية المنعكسة منها ستكون أقل بكثير من تلك الخاصة بجهاز استشعار نظام الملف عبر المحور. هذا الأخير مهم للغاية ، نظرًا لأن الإشارة المنعكسة من العناصر المعدنية للمستشعر نفسه يمكن أن تتجاوز الإشارة المفيدة بعدة أوامر من حيث الحجم (نظرًا لقرب هذه العناصر من ملفات المستشعر). لا يتعلق الأمر بصعوبة تعويض الإشارة غير المجدية من العناصر المعدنية للمستشعر. تكمن الصعوبة الرئيسية في أدنى تغيرات في هذه الإشارات ، والتي تحدث عادةً بسبب التشوهات الحرارية والميكانيكية بشكل خاص لهذه العناصر. قد تكون هذه التغييرات الصغيرة قابلة للمقارنة بالفعل بإشارة مفيدة ، والتي ستؤدي إلى قراءات غير صحيحة أو إنذارات خاطئة للجهاز.ثانيًا ، إذا تم اكتشاف جسم صغير بالفعل بمساعدة كاشف المعادن لنظام الملفات ذات المحاور العمودية ، ثم يمكن تتبع اتجاه موقعها الدقيق بسهولة "من خلال القيمة الصفرية لإشارة كاشف المعادن مع الاتجاه الدقيق لمحورها الطولي للكائن (لأي اتجاه على طول لفة). مع الأخذ في الاعتبار أن مساحة "التقاط" المستشعر أثناء البحث يمكن أن تكون عدة أمتار مربعة ، آخر جودة للنظامتعد موضوعات لفائف المحور العمودي مفيدة جدًا في الممارسة (أقل حفر عديمة الفائدة).

الميزة التالية للرسوم البيانية للوظائف F (X ، Y) و G (X ، Y) هي وجود "فوهة" حلقية ذات حساسية صفرية تمر عبر مراكز الملفات (دائرة نصف قطر الوحدة تتمركز عند النقطة (0،0)). في الممارسة العملية ، تتيح لك هذه الميزة تحديد المسافة إلى الأشياء الصغيرة. إذا وجد أنه على مسافة محدودة تختفي الإشارة المنعكسة (مع الاتجاه الأمثل للفة) ، فإن المسافة إلى الجسم هي نصف قاعدة الجهاز ، أي قيمة L / 2.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المخططات الاتجاهية فيما يتعلق بزاوية اللفافة y لأجهزة الكشف عن المعادن ذات الترتيب المتبادل المختلف للملفات مختلفة أيضًا. يوضح الشكل 14 ب المخطط الاتجاهي للجهاز مع محاور عمودية بالقرب من الملفات ، وفي الشكل 14 أ - مع المحاور المتقاطعة. من الواضح أن المخطط الثاني هو الأفضل ، لأنه يحتوي على مناطق ميتة أقل وعدد أقل من الفصوص.

من أجل تقييم اعتماد الجهد المستحث في ملف الاستقبال على معلمات كاشف المعادن والجسم ، من الضروري تحليل التعبير (1.19) للمعامل K4. الجهد المستحث في ملف الاستقبال يتناسب مع (L / 2) ^ 6. يتم أيضًا تسوية حجج الدالتين F و G إلى القيمة L / 2 ، والتي يحدث انخفاضها مع القوة السادسة إلى السابعة من المسافة. لذلك ، كتقدير أولي ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى ، لا تعتمد حساسية جهاز الكشف عن المعادن على قاعدته.

الشكل 14. الأنماط الاتجاهية لأجهزة استشعار لفة لأنظمة الملفات:

مع المحاور المتقاطعة (أ)

مع محاور عمودية (ب).

من أجل التحليل الانتقائيةكاشف المعادن ، أي قدرته على تمييز الأشياء المصنوعة من معادن أو سبائك مختلفة ، يجب الرجوع إلى التعبير (1.23). يمكن للكاشف تمييز الأشياء من خلال مرحلة الإشارة المنعكسة. من أجل دقة الجهاز من نوع بينظرًا لأنه كان الحد الأقصى ، فمن الضروري تحديد تردد إشارة الملف المنبعث بشكل مناسب ، بحيث تكون مرحلة الإشارة المنعكسة من الكائنات حوالي 45 درجة. هذا هو منتصف مدى التغييرات المحتملة في طور المصطلح الأول في التعبير (1.23) ، وهناك أقصى انحدار لخاصية تردد الطور. يُفترض أن المصطلح الثاني في التعبير (1.23) هو صفر ، لأنه عند البحث ، فإننا مهتمون بشكل أساسي بالانتقائية فيما يتعلق بالمعادن غير الحديدية - غير المغناطيسات الحديدية. بطبيعة الحال ، فإن الاختيار الأمثل لتردد الإشارة يعني معرفة الحجم النموذجي للأجسام المقصودة. تستخدم جميع أجهزة الكشف عن المعادن الصناعية الأجنبية تقريبًا حجم العملة المعدنية بهذا الحجم. التردد الأمثل هو:

بقطر نموذجي لعملة 25 (مم) ، يبلغ حجمها حوالي 10 ^ (- 6) (م ^ 3) ، والذي وفقًا للصيغة (1.25) يتوافق مع نصف قطر مكافئ يبلغ حوالي 0.6 (سم). ومن ثم ، نحصل على قيمة التردد المثلى التي تبلغ حوالي 1 (كيلو هرتز) مع موصلية مادة العملة المعدنية 20 (n0mCh m). في الأجهزة الصناعية ، عادة ما يكون التردد أعلى من حيث الحجم (لأسباب تقنية).

3.1.5. الاستنتاجات

1. وفقًا للمؤلف ، فإن نظام الملفات ذات المحاور المتعامدة هو الأفضل للبحث عن الكنوز والآثار أكثر من نظام الملفات ذات المحاور المتقاطعة. عند تساوي جميع الأشياء الأخرى ، فإن النظام الأول لديه حساسية أعلى قليلاً. بالإضافة إلى ذلك ، بمساعدتها ، يكون من الأسهل بكثير تحديد ("تحديد الاتجاه") الاتجاه الدقيق للبحث عن الكائن المكتشف.

2. تتمتع أنظمة الملفات المدروسة بخاصية مهمة تجعل من الممكن تقدير المسافة إلى الأشياء الصغيرة عن طريق تقليل الإشارة المنعكسة على مسافة من الجسم إلى نصف القاعدة.

3. إذا كانت جميع الأشياء الأخرى متساوية (حجم وعدد لفات الملف ، حساسية مسار الاستقبال ، القيمة الحالية والتردد في الملف المنبعث) ، فإن حساسية جهاز الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال والاستقبال" لا تعتمد عمليًا على قاعدته ، أي على المسافة بين الملفات.

3.2 كاشف المعادن النابض

مصطلح "جهاز كشف المعادن النفاث" هو صدى للمصطلحات المعتمدة في الهندسة الراديوية منذ أيام مستقبلات التغاير الفائق الأولى. النبضات هي الظاهرة التي تتجلى بشكل ملحوظ عند إضافة إشارتين دوريتين بترددات قريبة ونفس السعات تقريبًا ، وتتكون من نبض اتساع إشارة المجموع. تردد التموج يساوي الفرق بين ترددات الإشارتين المضافتين. من خلال تمرير مثل هذه الإشارة النابضة من خلال مقوم (كاشف) ، يمكن عزل إشارة تردد الاختلاف. كانت هذه الدائرة تقليدية لفترة طويلة ، ولكن في الوقت الحاضر ، نظرًا لتطور أجهزة الكشف المتزامن ، لا تُستخدم عادةً في الهندسة الراديوية أو في أجهزة الكشف عن المعادن ، على الرغم من أن مصطلح "الضرب" ظل قائماً حتى يومنا هذا.

3.2.1. مبدأ التشغيل

مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادن على النبضات بسيط للغاية ويتكون من تسجيل فرق التردد من مولدين - أحدهما ثابت التردد والآخر يحتوي على مستشعر - ملف الحث في دائرة ضبط التردد الخاصة به. يتم ضبط الجهاز بحيث في حالة عدم وجود معدن بالقرب من المستشعر ، تتطابق ترددات المولدين أو تكون متقاربة جدًا من حيث القيمة. يؤدي وجود المعدن بالقرب من المستشعر إلى تغيير في معلماته ، ونتيجة لذلك ، إلى تغيير في تردد المولد المقابل. عادة ما يكون هذا التغيير صغيرًا جدًا ، ولكن التغيير في فرق التردد بين المولدين مهم بالفعل ويمكن اكتشافه بسهولة.

يمكن تسجيل اختلاف التردد بعدة طرق ، من أبسطها ، عندما يتم الاستماع إلى إشارة تردد الاختلاف على سماعات الرأس أو من خلال مكبر الصوت ، إلى الطرق الرقمية لقياس التردد.

3.2.2. الاعتبارات النظرية

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كاشف الضرب لجهاز الكشف عن المعادن ، والذي يتكون من ملف واحد (انظر الشكل 15).

أرز. 15. تفاعل جهاز الكشف عن المعادن أحادي الملف مع شيء ما.

الحث المغناطيسي في وسط الملف هو:

أين م - عزم مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة تيار الملف I ، R0 - نصف قطر الملف ، S - منطقة الملف.

بسبب التفاعل مع جسم موصل و / أو مغناطيسي ، ينشأ عنصر تحريض إضافي. نظرًا لأن آلية ظهوره هي نفسها تمامًا كما في الحالة التي تم النظر فيها سابقًا لجهاز الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال - الاستقبال" ، يمكنك استخدام نتائج القسم السابق والكتابة لمكون الحث الإضافي:

أين ك 1 - المعامل المحسوب بالصيغة (1.8) أو (1.9) أو (1.23).

نظرًا لأن المعامل K1 دالة معقدة ، يمكن الإشارة إلى التغيير النسبي في الاستقراء كدالة لمشغل لابلاس:

وبالتالي ، يمكن تمثيل مقاومة ملف مستشعر جهاز الكشف عن المعادن (دون مراعاة المقاومة الأومية للسلك والسعة من الدوران إلى الدوران) على النحو التالي:

حيث L هو محاثة الملف بدون تأثير الكائن.

تتغير مقاومة الملف تحت تأثير الكائن. في أجهزة الكشف عن المعادن على النبضات ، يتم تقييم هذا التغيير من خلال التغيير في تردد الرنين لدائرة LC التذبذبية التي شكلها ملف المستشعر والمكثف.

3.2.3. اعتبارات عملية

حساسية يتم تحديد جهاز الكشف عن المعادن على النبضات من خلال التعبيرات (1.36) - (1.38) ويعتمد ، بالإضافة إلى ذلك ، على معلمات تحويل التغيير في مقاومة المستشعر إلى تردد. كما لوحظ بالفعل ، يتكون التحويل عادةً من الحصول على تردد الفرق لمذبذب ثابت ومذبذب مع ملف مستشعر في دائرة ضبط التردد. لذلك ، كلما زادت ترددات هذه المولدات ، زاد فرق التردد استجابة لظهور هدف معدني بالقرب من المستشعر. من الصعب تسجيل انحرافات التردد الصغيرة. لذلك ، عن طريق الأذن ، يمكنك بثقة تسجيل انحراف في تردد إشارة النغمة لا يقل عن 10 (هرتز). بصريًا ، من خلال وميض مؤشر LED ، يمكنك تسجيل انحراف تردد لا يقل عن 1 (هرتز). بطرق أخرىمن الممكن تحقيق التسجيل وفرق أقل في التردد ، لكن هذا التسجيل سيستغرق وقتًا طويلاً ، وهو أمر غير مقبول لأجهزة الكشف عن المعادن ، التي تعمل دائمًا في الوقت الفعلي.

الانتقائية للمعادن بمثل هذه الترددات ، والتي هي بعيدة جدًا عن المستوى الأمثل (1.34) ، ضعيفة جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، من تغيير تردد المولد ، حدد المرحلة إشارة منعكسة يكاد يكون من المستحيل. لهذا السبب الانتقائيةجهاز الكشف عن المعادن ليس له دقات.

الجانب الإيجابي للممارسة هو بساطة تصميم المستشعر والجزء الإلكتروني لجهاز الكشف عن المعادن النابض. يمكن أن يكون هذا الجهاز مضغوطًا جدًا. من الملائم استخدامه عندما يتم اكتشاف شيء ما بالفعل بواسطة جهاز أكثر حساسية. إذا كان الجسم المكتشف صغيرًا وموجودًا عميقًا بدرجة كافية في الأرض ، فيمكن أن "يضيع" ويتحرك أثناء عمليات التنقيب. من أجل عدم "النظر في" موقع الحفر عدة مرات باستخدام كاشف معادن حساس ضخم ، يُنصح في المرحلة النهائية بالتحكم في تقدمهم باستخدام جهاز مدمج قصير المدى ، والذي يمكنه اكتشاف موقع الكائن بدقة أكبر .

3.2.4. الاستنتاجات

1 . تعد أجهزة الكشف عن النبض أقل حساسية من أجهزة الكشف عن المعادن المرسلة والمستقبلة.

2. لا توجد انتقائية لأنواع المعادن.

3.3 كاشف المعادن بالحث أحادي الملف

3.3.1. مبدأ التشغيل

تكشف كلمة "الاستقراء" في اسم أجهزة الكشف عن المعادن من هذا النوع تمامًا مبدأ تشغيلها ، إذا تذكرنا معنى كلمة "inductio" (lat.) - التوجيه. يحتوي الجهاز من هذا النوع على ملف واحد من أي شكل مناسب ، متحمس بإشارة متناوبة ، كجزء من المستشعر. يتسبب ظهور جسم معدني بالقرب من المستشعر في ظهور إشارة منعكسة (إشارة معاد إرسالها) ، والتي "تحفز" إشارة كهربائية إضافية في الملف. يبقى فقط لتحديد هذه الإشارة الإضافية.

حصل كاشف المعادن من نوع الحث على الحق في الحياة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى العيب الرئيسي للأجهزة القائمة على مبدأ "الإرسال والاستقبال" - تعقيد تصميم المستشعر. يؤدي هذا التعقيد إما إلى التكلفة العالية والجهد المبذول في تصنيع المستشعر ، أو إلى صلابته الميكانيكية غير الكافية ، مما يؤدي إلى ظهور إشارات خاطئة أثناء الحركة ويقلل من حساسية الجهاز. إذا حددت لنفسك هدف إزالة هذا العيب من الأجهزة على أساس مبدأ "الإرسال والاستقبال" ، فيمكنك حينئذٍ التوصل إلى نتيجة غير عادية - يجب دمج ملفات انبعاث واستقبال جهاز الكشف عن المعادن في جهاز واحد! في الواقع ، الحركات والانحناءات غير المرغوب فيها للغاية لملف واحد بالنسبة للآخر غائبة في هذه الحالة ، حيث لا يوجد سوى ملف واحد وهو ينبعث ويستقبل في نفس الوقت. البساطة الشديدة للمستشعر واضحة أيضًا. الثمن الذي يجب دفعه مقابل هذه المزايا هو الحاجة إلى عزل إشارة العودة المفيدة عن إشارة الإثارة الأكبر بكثير للملف الباعث / المستقبِل.

رسم تخطيطي لجزء الإدخال

من الممكن فصل الإشارة المنعكسة عن طريق الطرح من الإشارة الكهربائية الموجودة في ملف المستشعر ، وهي إشارة من نفس الشكل والتردد والطور والسعة مثل الإشارة الموجودة في الملف في حالة عدم وجود معدن قريب. يتم عرض كيفية تنفيذ ذلك بإحدى الطرق في شكل مخطط كتلة في الشكل. 16.

الشكل 16. رسم تخطيطي لوحدة إدخال جهاز الكشف عن المعادن التعريفي

يولد المولد جهدًا متناوبًا جيبيًا بسعة وتردد ثابتين. يقوم محول "الجهد-التيار" (PNT) بتحويل جهد المولد Ug إلى تيار Ig , والتي يتم ضبطها في الدائرة التذبذبية للمستشعر. تتكون الدائرة المتذبذبة من مكثف C وملف استشعار L. تردد الرنين الخاص بها يساوي تردد المولد. يتم اختيار عامل تحويل PNT بحيث يكون جهد الدائرة التذبذبية Ud مساويًا لجهد المولد Ug (في حالة عدم وجود المعدن بالقرب من المستشعر). وبالتالي ، فإن طرح إشارتين لهما نفس السعة يحدث على الأفعى ، وإشارة الخرج - نتيجة الطرح - تساوي الصفر. عندما يظهر معدن بالقرب من المستشعر ، تظهر إشارة منعكسة (بمعنى آخر ، تتغير معلمات ملف المستشعر) وهذا يؤدي إلى تغيير في جهد الدائرة التذبذبية Ud. يظهر الإخراج إشارة غير الصفر.

يوضح الشكل 16 فقط أبسط نسخة من أحد مخططات جزء الإدخال من أجهزة الكشف عن المعادن من النوع قيد الدراسة ، كأبسطها. بدلاً من PNT في هذه الدائرة ، من حيث المبدأ ، من الممكن استخدام المقاوم الحالي. يمكن استخدام دوائر الجسر المختلفة لتشغيل ملف المستشعر ، والإضافات بنسب نقل مختلفة للمدخلات المقلوبة وغير المقلوبة ، والتفعيل الجزئي للدائرة التذبذبية ، إلخ. إلخ.

في الرسم التخطيطي في التين. في الشكل 16 ، يتم استخدام دائرة متذبذبة كمستشعر. يتم ذلك من أجل التبسيط ، من أجل الحصول على تحول طور صفري بين الإشارات Ug و Ud (يتم ضبط الدائرة على الرنين). يمكنك التخلي عن الدائرة التذبذبية مع الحاجة إلى ضبطها للرنين واستخدام ملف المستشعر فقط كحمل PNT. ومع ذلك ، يجب أن يكون كسب PNT لهذه الحالة معقدًا من أجل تصحيح انزياح الطور بمقدار 90 درجة تقريبًا ، الناتج عن الطبيعة الاستقرائية لحمولة PNT.

3.3.2. الاعتبارات النظرية

كما لوحظ بالفعل ، يمكن تمثيل كاشف المعادن من نوع الحث كحالة مقيدة معينة لجهاز الكشف عن المعادن بناءً على مبدأ "الإرسال والاستقبال" ، عندما تتزامن ملفات الإرسال والاستقبال. لذلك ، يمكن استخدام العديد من نتائج القسم 1.1 لجهاز الكشف عن المعادن من نوع الحث. بالإضافة إلى ذلك ، يختلف جهاز الكشف عن المعادن التعريفي عن جهاز الكشف عن المعادن النابض فقط في طريقة تسجيل الإشارة المنعكسة ، وبالتالي فإن بعض نتائج القسم 1.2 ستكون صالحة أيضًا لجهاز من النوع الحثي.

يمكن توضيح تفاعل ملف كاشف المعادن من نوع الحث مع جسم معدني في الشكل 15. يمكن تقدير الإشارة المنعكسة بحجم تحريض المجال المغناطيسي (1.36). على عكس الأجهزة التي تعتمد على مبدأ "الإرسال والاستقبال" ، فإن حجم الإشارة المنعكسة في ظل الافتراض (1.3) يعتمد فقط على المسافة بين الجسم والمستشعر ، ولا يعتمد على اتجاه المستشعر إلى الكائن.

يتم حساب الجهد الإضافي المستحث في ملف المستشعر بواسطة الإشارة المنعكسة بواسطة الصيغة (1.17) ، حيث يساوي تحريض الإشارة المنعكسة (1.36). دون مراعاة العلامة ، يكون هذا الجهد:

أين ص هو عامل لابلاس ،أنا - التيار في الملف ، r هي المسافة بين المستشعر والجسم ، S هي مساحة الملف ، N هي عدد دوراتها ، R هي نصف القطر المكافئ للكائن ، KS - المعامل المحسوب بالصيغة (1.23).

3.3.3. اعتبارات عملية

استجابة الجهد للجهاز لجسم معدني ، وفقًا للصيغة (1.39) ، يتناسب عكسًا مع القوة السادسة للمسافة. أي أنها عمليا هي نفسها أجهزة الكشف عن المعادن على أساس مبدأ "الإرسال والاستقبال". مبدأ تسجيل الإشارة المنعكسة مشابه. لذلك ، النظرية حساسيةكاشف المعادن التعريفي هو نفسه بالنسبة لأجهزة الإرسال والاستقبال.

حول الاعتبارات النظرية الانتقائية،الواردة في القسم 1.1 لجهاز الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال والاستقبال" ، صالحة أيضًا لجهاز الكشف عن المعادن التعريفي. يتم تحديد الانتقائية بواسطة المعامل (1.23) المتضمن في الصيغة (1.39) لجهد الإشارة المنعكسة المفيدة.

من ميزات التصميم ، تجدر الإشارة بساطة التصميمجهاز استشعار للكشف عن المعادن. ثمن البساطة ، كما ذكر أعلاه ، هو الحاجة إلى عزل إشارة صغيرة مفيدة على خلفية إشارة إثارة كهربائية كبيرة من ملف مستشعر كاشف المعادن. إذا أخذنا في الاعتبار أن نسبة اتساع هذه الإشارات يمكن أن تصل إلى 105 ... 106 ، فمن الواضح أن الممارسة ، هذه ليست مهمة سهلة ، على الرغم من أنها مهمة قابلة للحل تمامًا. تعقيديكمن حل هذه المشكلة في حقيقة أن ملف مستشعر كاشف المعادن لا يتفاعل فقط مع الإشارة المنعكسة المفيدة ، ولكن أيضًا مع أي تغيير في معلماته. لحسن الحظ ، فإن الحساسية للتشوه الميكانيكي لكاشف المعادن التعريفي أقل بكثير من حساسية أجهزة الإرسال والاستقبال. ومع ذلك ، تنشأ مشكلة حساسية درجة حرارة المستشعر الخاصة بجهاز الكشف عن المعادن التعريفي. الحقيقة هي أن المقاومة الأومية للسلك (النحاس عادة) ، التي يتم لف ملف المستشعر بها ، تنمو بشكل خطي تقريبًا مع زيادة درجة الحرارة. بسبب التقلبات في درجات الحرارة التي لا يمكن تجنبها ، فإن هذه التغييرات البطيئة نسبيًا في مقاومة المستشعر والجهد تكون صغيرة جدًا من تلقاء نفسها ، ولكنها قابلة للمقارنة أو حتى أكبر من تلك الخاصة بالإشارة المرغوبة. وبالتالي ، فإن مشكلة التعويض عن الانجراف في درجة الحرارة لمقاومة ملف مستشعر كاشف المعادن تصبح ملحة.

3.4. أنواع أخرى من أجهزة الكشف عن المعادن

السؤال الأول الذي يطرحه الشخص بعد التعرف على أوجه القصور والقيود في بعض أجهزة الكشف عن المعادن ، يبدو تقريبًا كالتالي: "ما هي المبادئ والأجهزة الأخرى القائمة عليها للكشف عن الأجسام المعدنية عن بُعد؟" السؤال منطقي ، لكن الإجابة الواردة أدناه ربما لن ترضي القارئ الفضولي كثيرًا.

أجهزة الكشف عن المعادن النبضية

في الأنواع الثلاثة لأجهزة الكشف عن المعادن الإلكترونية التي تمت مناقشتها سابقًا ، يتم فصل الإشارة المنعكسة عن الإشارة المنبعثة. إما هندسيًا - بسبب الموضع النسبي لملفات الاستقبال والانبعاث ، أو باستخدام مخططات تعويض خاصة. من الواضح أنه قد تكون هناك طريقة مؤقتة لفصل الإشارات المنبعثة والمنعكسة. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، في الصدى النبضي والرادار. عند تحديد الموقع ، ترجع آلية تأخير الإشارة المنعكسة إلى وقت الانتشار الكبير للإشارة إلى الكائن والعودة. ومع ذلك ، كما هو مطبق على أجهزة الكشف عن المعادن ، يمكن أن تكون ظاهرة الحث الذاتي في جسم موصل مثل هذه الآلية أيضًا. بعد التعرض لنبضة الحث المغناطيسي ، تنشأ نبضة تيار مخمد في الجسم الموصل ويتم الحفاظ عليها لبعض الوقت بسبب ظاهرة الحث الذاتي ، والتي تسبب تأخرًا زمنيًا في انعكاس الإشارة. وبالتالي ، يمكن اقتراح مخطط آخر لجهاز الكشف عن المعادن ، والذي يختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك التي تم النظر فيها مسبقًا بواسطة طريقة القسمإشارات. كاشف المعادن هذا يسمى الدافع. وهو يتألف من مولد نبض حالي ، وملفات استقبال وباعث ، وجهاز تبديل ووحدة معالجة إشارة.

يولد مولد النبض الحالي نبضات تيار قصيرة من الألف من الثانية تدخل الملف الباعث ، حيث يتم تحويلها إلى نبضات تحريض مغناطيسي. نظرًا لأن الملف الباعث - حمل مولد النبض له طابع استقرائي واضح ، تحدث الأحمال الزائدة في شكل طفرات الجهد في جبهات النبض للمولد. يمكن أن تصل هذه الانفجارات إلى مئات (!) فولت في السعة ، ومع ذلك ، فإن استخدام المحددات الوقائية غير مقبول ، لأنه سيؤدي إلى تأخير في مقدمة النبض الحالي والحث المغناطيسي ، وفي النهاية ، يعقد فصل المنعكس الإشارة.

يمكن تحديد موقع ملفات الاستقبال والانبعاث بالنسبة لبعضهما البعض بشكل تعسفي ، حيث يتم فصل الاختراق المباشر للإشارة المنبعثة في الملف المستقبِل وتأثير الإشارة المنعكسة عليه في الوقت المناسب. من حيث المبدأ ، يمكن أن يعمل ملف واحد كمستقبل وانبعاث ، ولكن في هذه الحالة سيكون من الصعب للغاية فصل دوائر الإخراج عالية الجهد لمولد النبض الحالي ودوائر الإدخال الحساسة.

تم تصميم جهاز التحويل لإجراء الفصل المذكور أعلاه للإشارات المنبعثة والمنعكسة. يحجب دوائر الإدخال للجهاز لفترة معينة ، والتي يتم تحديدها من خلال مدة النبضة الحالية في الملف المنبعث ، ووقت تفريغ الملف والوقت الذي يتم خلالهاستجاباتهم من أجسام ضخمة موصلة بشكل ضعيف مثل التربة. بعد انقضاء هذا الوقت ، يجب أن يضمن جهاز التبديل نقل الإشارة دون عوائق من ملف الاستقبال إلى وحدة المعالجة.الإشارة.

تم تصميم وحدة معالجة الإشارة لتحويل الإشارة الكهربائية المدخلة إلى شكل مناسب للإدراك البشري. يمكن تصميمه بناءً على الحلول المستخدمة في أنواع أخرى من أجهزة الكشف عن المعادن.

تشمل عيوب أجهزة الكشف عن المعادن النبضية صعوبة الإدراك العملي للتمييز بين الأشياء حسب نوع المعدن ، وتعقيد المعدات لتوليد وتبديل نبضات التيار والجهد العالي السعة ، والمستوى العالي من التداخل اللاسلكي.

مقياس المغناطيسية

المقاييس المغناطيسية هي مجموعة واسعة من الأدوات المصممة لقياس معلمات المجال المغناطيسي (على سبيل المثال ، معامل أو مكونات ناقل الحث المغناطيسي). يعتمد استخدام أجهزة قياس المغناطيسية كأجهزة كشف المعادن على ظاهرة التشويه المحلي للمجال المغناطيسي الطبيعي للأرض بواسطة المواد المغناطيسية مثل الحديد. بعد أن اكتشف بمساعدة مقياس المغناطيسية انحرافًا عن الوحدة أو اتجاه ناقل الحث المغناطيسي لحقل الأرض ، وهو أمر معتاد لمنطقة معينة ، يمكن للمرء أن يؤكد بثقة وجود بعض عدم التجانس المغناطيسي (الشذوذ) ، والذي يمكن أن يكون بسبب جسم حديدي.

بالمقارنة مع أجهزة الكشف عن المعادن التي تم بحثها سابقًا ، فإن أجهزة قياس المغناطيسية لديها نطاق أكبر بكثير. كشف الأجسام الحديدية. من المثير للإعجاب أن المعلومات التي تفيد بأنه بمساعدة مقياس المغناطيسية يمكن تسجيل أظافر حذاء صغيرة من صندوق على مسافة 1 (م) ، وسيارة - على مسافة 10 (م)! يفسر نطاق الكشف الكبير هذا من خلال حقيقة أن المجال المغناطيسي المتجانس للأرض يماثل المجال المنبعث من أجهزة الكشف عن المعادن التقليدية لمقاييس المغناطيسية ، وبالتالي فإن استجابة الجهاز لجسم حديدي تتناسب عكسياً مع السادس ، ولكن للقوة الثالثة من المسافة.

العيب الأساسي لمقاييس المغناطيسية هو استحالة اكتشاف الأشياء المصنوعة من المعادن غير الحديدية بمساعدة منهم. بالإضافة إلى ذلك ، حتى لو كنا مهتمين بالحديد فقط ، فإن استخدام أجهزة قياس المغناطيسية في البحث أمر صعب. أولاً ، يوجد في الطبيعة مجموعة متنوعة من الحالات الشاذة المغناطيسية الطبيعية بمقاييس مختلفة (معادن فردية ، ورواسب معدنية ، وما إلى ذلك) ، وثانيًا ، عادةً ما تكون أجهزة قياس المغنطيسية ضخمة وليست مصممة للعمل في الحركة.

لتوضيح عدم جدوى أجهزة قياس المغناطيسية عند البحث عن الكنوز والآثار ، يمكن للمرء أن يعطي المثال التالي. باستخدام بوصلة عادية ، وهي في الأساس أبسط مقياس مغناطيسي ، يمكنك تسجيل دلو حديد عادي على مسافة حوالي 0.5 (م) ، وهي في حد ذاتها نتيجة جيدة. ومع ذلك (!) ، حاول استخدام بوصلة للعثور على نفس الجرافة مخبأة تحت الأرض في ظروف حقيقية!

الرادارات

من الحقائق المعروفة أنه بمساعدة الرادارات الحديثة ، من الممكن اكتشاف جسم مثل طائرة على مسافة عدة مئات من الكيلومترات. السؤال الذي يطرح نفسه: هل حقًا أن الإلكترونيات الحديثة لا تسمح بإنشاء جهاز مضغوط ، وإن كان أقل شأناً في نطاق الكشف عن الرادارات الثابتة الحديثة ، ولكنه يسمح لنا باكتشاف الأشياء التي تهمنا (انظر عنوان الكتاب)؟ الجواب هو عدد من المنشورات التي تصف مثل هذه الأجهزة.

نموذجي بالنسبة لهم هو استخدام إنجازات الإلكترونيات الدقيقة الحديثة للميكروويف ، ومعالجة الكمبيوتر للإشارة المستقبلة. إن استخدام التقنيات العالية الحديثة يجعل من المستحيل عمليا تصنيع هذه الأجهزة بشكل مستقل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أبعادها الكبيرة لا تسمح بعد باستخدامها على نطاق واسع في هذا المجال.

تشمل مزايا الرادارات مدى اكتشاف أعلى بشكل أساسي ، ويمكن اعتبار الإشارة المنعكسة في تقريب تقريبي خاضعة لقوانين البصريات الهندسية وتوهينها لا يتناسب مع السادس أو حتى الثالث ، ولكن فقط مع القوة الثانية للمسافة .

3.3.4. الاستنتاجات

1. تجمع أجهزة الكشف عن المعادن التعريفي بين الحساسية العالية والانتقائية لأجهزة الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال والاستقبال" وبساطة تصميم مستشعر الضرب لأجهزة الكشف عن المعادن.

2. أصبحت مشكلة التعويض عن انجراف درجة حرارة معلمات ملف مستشعر كاشف المعادن ملحة.

تم تصميم جهاز الكشف عن المعادن المقترح للبحث "البعيد" عن الأشياء الكبيرة نسبيًا. يتم تجميعها وفقًا لأبسط مخطط بدون تمييز لأنواع المعادن. الجهاز سهل التصنيع.

عمق الكشف هو:

• مسدس - 0.5 م ؛
• خوذة -1 م ؛
• دلو - 1.5 م.

مخطط هيكلي

يظهر مخطط الكتلة في الشكل. 4. يتكون من عدة كتل وظيفية.

أرز. 4. رسم تخطيطي لجهاز الكشف عن المعادن على أساس مبدأ "الإرسال والاستقبال"

تم تصميم مخطط التعويض للقضاء عليه. معنى تشغيله هو أن جزءًا معينًا من الإشارة من الدائرة التذبذبية الخرجية يتم مزجها في إشارة مضخم الاستقبال لتقليل (بشكل مثالي ، الوصول إلى الصفر) إشارة الخرج للكاشف المتزامن في حالة عدم وجود معدن كائنات بالقرب من المستشعر. يتم ضبط دائرة التعويض باستخدام مقياس جهد الضبط.

يقوم الكاشف المتزامن بتحويل الإشارة المتناوبة المفيدة من خرج مضخم الاستقبال إلى إشارة ثابتة. من السمات المهمة للكاشف المتزامن القدرة على عزل إشارة مفيدة مقابل خلفية من الضوضاء والتداخل الذي يتجاوز بشكل كبير الإشارة المفيدة في السعة. يتم أخذ الإشارة المرجعية للكاشف المتزامن من الخرج الثاني للعداد الدائري ، حيث تكون الإشارة بزاوية 90 درجة خارج الطور فيما يتعلق بالإخراج الأول. النطاق الديناميكي للتغير للإشارة المفيدة عند إخراج الملف المستقبِل وخرج الكاشف المتزامن واسع جدًا. لكي يسجل جهاز بيان - جهاز مؤشر أو مؤشر صوتي - إشارات ضعيفة جدًا وإشارات أقوى جدًا (على سبيل المثال ، 100 مرة) بشكل متساوٍ ، من الضروري أن يكون لديك جهاز يضغط النطاق الديناميكي كجزء من الجهاز. مثل هذا الجهاز هو مضخم غير خطي ، تقترب خاصية السعة الخاصة به من اللوغاريتمي. يتم توصيل مقياس الطلب بإخراج مكبر الصوت غير الخطي.

يبدأ تشكيل إشارة صوت الإشارة بحد أدنى من المحدد ، أي كتلة بها منطقة ميتة للإشارات الصغيرة. هذا يعني أنه يتم تشغيل إشارة الصوت فقط للإشارات التي تتجاوز عتبة معينة في السعة. وبالتالي ، فإن الإشارات الضعيفة المرتبطة بشكل أساسي بحركة الجهاز وتشوهه الميكانيكي لا تهيج السمع. يولد مولد الإشارة المرجعية لمؤشر الصوت رزمًا من النبضات المستطيلة بتردد 2 كيلو هرتز بمعدل تكرار للحزم يبلغ 8 هرتز. باستخدام مُعدِّل متوازن ، تُضرب هذه الإشارة المرجعية بإشارة خرج المحدد عند الحد الأدنى ، وبالتالي تشكل إشارة بالشكل والسعة المطلوبين. يزيد مضخم باعث بيزو من اتساع الإشارة ، التي يتم تغذيتها إلى محول الطاقة الصوتي - باعث بيزو.

رسم تخطيطى

أرز. 5. رسم تخطيطي لكتلة إدخال جهاز الكشف عن المعادن على أساس مبدأ "استقبال الإرسال" (انقر للتكبير)

مولد كهرباء

يتم تجميع المولد على عناصر منطقية 2I-NOT D1.1-D1.4. يتم تثبيت تردد المولد بواسطة مرنان كوارتز أو بيزوسيراميك Q بتردد رنين قدره 215 هرتز "32 كيلو هرتز (" بلورة الساعة "). تمنع دائرة R1C1 المولد من الإثارة عند التوافقيات الأعلى. يغلق المقاوم R2 دائرة OOS ، من خلال الرنان Q - دائرة الموافقة المسبقة عن علم. المولد بسيط ، استهلاك تيار منخفض من مصدر الطاقة ، يعمل بشكل موثوق بجهد إمداد قدره 3 ... 15 فولت ، ولا يحتوي على عناصر تشذيب ومقاومات عالية المقاومة. تردد خرج المولد حوالي 32 كيلو هرتز.

عداد الحلقة

عداد الحلقة له وظيفتان. أولاً ، يقسم تردد المذبذب على 4 ، حتى تردد 8 كيلو هرتز. ثانيًا ، يولد إشارتين بزاوية 90 درجة خارج الطور فيما يتعلق ببعضهما البعض. تُستخدم إحدى الإشارات لإثارة دائرة تذبذبية بملف انبعاث ، بينما تُستخدم الأخرى كإشارة مرجعية لكاشف متزامن. يتكون عداد الحلقة من قلابين D2.1 و D2.2 ، مغلقين في حلقة مع انعكاس إشارة على طول الحلقة. إشارة الساعة مشتركة لكل من flip-flops. أي ناتج من أول فليب فلوب D2.1 يتم إزاحته طورًا زائدًا أو ناقصًا فترة ربع (أي 90 درجة) بالنسبة إلى أي ناتج من قلاب D2.2 الثاني.

المضخم

يتم تجميع مضخم الطاقة على مضخم تشغيلي (OA) D3.1. تتشكل دائرة متذبذبة مع ملف مشع بواسطة العناصر L1C2. يتم إعطاء معلمات المحرِّض في الجدول. 2. العلامة التجارية لسلك اللفات - PELSHO 0.44.

الجدول 2. معلمات ملفات الحث الاستشعار

في دائرة OC للمضخم ، يتم تشغيل دارة تذبذب الخرج بنسبة 25٪ فقط ، بسبب الفرع من المنعطف الخمسين للملف المشع L1. يتيح لك ذلك زيادة سعة التيار في الملف بقيمة مقبولة لسعة مكثف الدقة C2.

يتم تعيين قيمة التيار المتردد في الملف بواسطة المقاوم R3. يجب أن يكون لهذا المقاوم قيمة دنيا ، ولكن بحيث لا يقع op-amp لمضخم الطاقة في وضع الحد من إشارة الخرج بالتيار (لا يزيد عن 40 مللي أمبير) أو - على الأرجح مع المعلمات الموصى بها للمحث L1 ، - بالجهد (لا يزيد عن 3 ، 5 فولت بجهد بطارية ± 4.5 فولت). للتأكد من عدم وجود وضع محدد ، يكفي فحص شكل الموجة عند خرج المرجع D3.1 باستخدام مرسمة الذبذبات. أثناء التشغيل العادي للمضخم ، يجب أن تكون الإشارة موجودة عند الخرج القريب من موجة جيبية. يجب أن تكون قمم الموجات الجيبية ناعمة ولا يجب قطعها. تتكون دائرة تصحيح OA D3.1 من مكثف تصحيح C3 بسعة 33 بيكو فاراد.

استقبال مكبر للصوت

مضخم الاستقبال على مرحلتين. يتم إجراء المرحلة الأولى على op-amp D5.1. تتميز بمقاومة عالية للمدخلات بسبب ردود فعل الجهد المتسقة. هذا يلغي فقدان الإشارة المفيدة بسبب تحويل الدائرة التذبذبية L2C5 بمقاومة دخل مكبر الصوت. كسب الجهد للمرحلة الأولى هو: Ku = (R9 / R8) + 1 = 34. تتكون دائرة تصحيح المرجع D5.1 من مكثف تصحيح C6 بسعة 33 pF.

تعتمد المرحلة الثانية من مكبر الصوت المتلقي على جهاز op-amp D5.2 مع ردود فعل متوازية للجهد. مقاومة الإدخال للمرحلة الثانية: Rin = R10 = 10 kOhm - ليست حرجة مثل الأولى ، بسبب انخفاض مقاومة مصدر الإشارة. لا يمنع مكثف الحجب C7 تراكم الخطأ الساكن في مراحل مكبر الصوت فحسب ، بل يصحح أيضًا استجابة المرحلة. يتم اختيار سعة المكثف بحيث يعوض تقدم الطور الذي تم إنشاؤه بواسطة دائرة C7R10 بتردد تشغيل 8 كيلو هرتز عن تأخير المرحلة الناجم عن السرعة المحدودة لمضخمات التشغيل D5.1 و D5.2.

تجعل المرحلة الثانية من مضخم الاستقبال ، بسبب دائرته ، من السهل جمع (خلط) الإشارة من دائرة التعويض عبر المقاوم R11. كسب المرحلة الثانية من حيث جهد الإشارة المفيد هو: Кu = - R12 / R10 = -33 ، ومن حيث جهد الإشارة التعويضي: Кuk = - R12 / R11 = - 4. دائرة تصحيح المرجع -amp D5.2 يتكون من مكثف تصحيح C8 بسعة 33 pF ...

دائرة الاستقرار

دائرة التعويض مصنوعة على op-amp D3.2 وهي عاكس مع Ku = - R7 / R5 = -1. يتم توصيل مقياس جهد الضبط R6 بين مدخلات ومخرجات هذا العاكس ويسمح لك بإزالة الإشارة الموجودة في النطاق [-1 ، + 1] من جهد خرج المرجع D3.1. يتم تغذية إشارة الخرج لدائرة التعويض من شريط التمرير الخاص بمقياس الجهد الضبط R6 إلى المدخلات التعويضية للمرحلة الثانية من مضخم الاستقبال (إلى المقاوم R11).

من خلال ضبط مقياس الجهد R6 ، يحققون قيمة صفرية عند خرج الكاشف المتزامن ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع تعويض الإشارة غير المرغوب فيها التي تم اختراقها في الملف المستقبِل. تتكون دائرة تصحيح OA D3.2 من مكثف تصحيح C4 بسعة 33 بيكو فاراد.

كاشف متزامن

يتكون الكاشف المتزامن من مُعدِّل متوازن ودائرة متكاملة ومضخم إشارة ثابت (DCA). يتم تنفيذ المغير المتوازن على أساس مفتاح D4 متعدد الوظائف ، تم تصنيعه وفقًا للتقنية المتكاملة مع ترانزستورات التأثير الميداني التكميلية كبوابات منفصلة للتحكم وكمفاتيح تناظرية. يعمل المفتاح كمفتاح تناظري. بتردد 8 كيلو هرتز ، فإنه يغلق بالتناوب مخرجات "مثلث" الدائرة المتكاملة ، التي تتكون من مقاومات R13 و R14 ومكثف C10 ، إلى الناقل المشترك. يتم تغذية إشارة التردد المرجعية إلى المشكل المتوازن من أحد مخرجات عداد الحلقة.

تأتي الإشارة إلى مدخل "المثلث" لدائرة التكامل من خلال مكثف الحجب C9 من خرج مضخم الاستقبال. ثابت الوقت لدائرة التكامل هو t = R13 * C10 = R14 * C10. فمن ناحية ، يجب أن تكون كبيرة بقدر الإمكان لتقليل تأثير الضوضاء والتداخل قدر الإمكان. من ناحية أخرى ، يجب ألا تتجاوز حدًا معينًا عندما يمنع القصور الذاتي لدائرة التكامل تتبع التغيرات السريعة في اتساع الإشارة المفيدة.

يمكن تمييز أعلى معدل للتغير في سعة الإشارة المفيدة بحد أدنى معين يمكن أن يحدث خلاله هذا التغيير (من قيمة الحالة الثابتة إلى أقصى انحراف) عندما يتحرك مستشعر كاشف المعادن بالنسبة لجسم معدني. من الواضح أن الحد الأقصى لمعدل التغيير في سعة الإشارة المفيدة سيتم ملاحظته عند السرعة القصوى لجهاز الاستشعار. يمكن أن تصل إلى 5 م / ث لحركة "البندول" لجهاز الاستشعار على القضيب. يمكن تقدير وقت التغيير في سعة الإشارة المفيدة كنسبة قاعدة المستشعر إلى سرعة الحركة. بوضع القيمة الدنيا لقاعدة المستشعر تساوي 0.2 متر ، نحصل على الحد الأدنى من الوقت لتغيير سعة الإشارة المفيدة البالغة 40 مللي ثانية. هذا أكثر بعدة مرات من ثابت الوقت لدائرة التكامل للقيم المحددة للمقاومات R13 و R14 والمكثف C10. وبالتالي ، فإن القصور الذاتي لدائرة الدمج لن يشوه ديناميكيات حتى أسرع التغييرات الممكنة في سعة الإشارة المفيدة من مستشعر كاشف المعادن.

يتم أخذ إشارة الخرج لدائرة التكامل من مكثف CU. نظرًا لأن الأخير يحتوي على كلا الصفيحتين تحت "إمكانات عائمة" ، فإن UPS عبارة عن مكبر تفاضلي يعتمد على جهاز op-amp D6. بالإضافة إلى تضخيم الإشارة الثابتة ، يؤدي UPS وظيفة مرشح تمرير منخفض (LPF) ، والذي يخفف بالإضافة إلى ذلك المكونات عالية التردد غير المرغوب فيها عند خرج الكاشف المتزامن ، والتي ترتبط بشكل أساسي بعيوب المغير المتوازن .

يتحقق LPF بفضل المكثفات C11 و C13. على عكس الوحدات الأخرى في جهاز الكشف عن المعادن ، يجب أن يكون OA الخاص بـ UPS في معلماته قريبًا من دقة OA. بادئ ذي بدء ، يشير هذا إلى حجم تيار الإدخال ، وحجم جهد التحيز وحجم الانحراف في درجة حرارة جهد التحيز. خيار جيد ، يجمع بين المعلمات الجيدة والتوافر النسبي ، هو نوع K140UD14 op amp (أو KR140UD1408). تتكون دائرة تصحيح op-amp D6 من مكثف تصحيح 33pF C12.

مضخم غير خطي

يعتمد مكبر الصوت غير الخطي على جهاز op-amp D7.1 بجهد رد فعل غير خطي. يتم تنفيذ OOS غير الخطي بواسطة جهاز ثنائي القطب يتكون من صمامات ثنائية VD1-VD8 ومقاومات R20-R24. السعة المميزة للمضخم غير الخطي تقترب من اللوغاريتمي. وهو تقريب خطي متعدد التعقيد لعلاقة لوغاريتمية بأربع نقاط توقف لكل قطبية. نظرًا للشكل السلس لخصائص الجهد الحالي للثنائيات ، يتم تنعيم خاصية السعة للمضخم غير الخطي عند نقاط الانكسار. كسب جهد الإشارة الصغيرة للمكبر غير الخطي هو: Кuk = - (R23 + R24) / R19 = -100. مع زيادة اتساع إشارة الإدخال ، ينخفض ​​الكسب. الكسب التفاضلي للإشارة الكبيرة هو: dUout / dUin = - R24 / R19 = = -1. يتم توصيل مقياس الطلب بإخراج مكبر الصوت غير الخطي - مقياس ميكرومتر مع المقاوم الإضافي R25 المتصل في سلسلة. نظرًا لأن الجهد عند خرج الكاشف المتزامن يمكن أن يكون له أي قطبية (اعتمادًا على تحول الطور بين إشاراته المرجعية وإشارات الإدخال) ، يتم استخدام مقياس ميكرومتر بصفر في منتصف المقياس. وبالتالي ، فإن مقياس الاتصال به نطاق دلالة -100 ... 0 ... +100 μA. تتكون دائرة تصحيح OA D7.1 من مكثف تصحيح C18 بسعة 33 بيكو فاراد.

الحد الأدنى المحدد

يتم تنفيذ المحدد الأدنى على المرجع أمبير D7.2 مع OOS المتوازي غير الخطي في الجهد. يتم احتواء اللاخطية في قطبي الإدخال ويتكون من اثنين من الثنائيات المضادة المتوازية VD9 و VD10 والمقاوم R26.

أرز. 6. رسم تخطيطي لوحدة بيان جهاز الكشف عن المعادن وفقًا لمبدأ "الإرسال والاستقبال" (انقر للتكبير)

يبدأ تكوين إشارة إشارة الصوت من إشارة خرج المضخم غير الخطي بتصحيح آخر لخاصية السعة لدائرة التضخيم. في هذه الحالة ، يتم تشكيل منطقة ميتة في منطقة الإشارات الصغيرة. هذا يعني أن الإشارة الصوتية يتم تشغيلها فقط للإشارات التي تتجاوز عتبة معينة. يتم تحديد هذه العتبة

الجهد المباشر للثنائيات VD9 ، VD10 وحوالي 0.5 فولت ، وبالتالي ، تنقطع الإشارات الضعيفة المرتبطة بشكل أساسي بحركة الجهاز وتشوهه الميكانيكي ولا تسبب تهيجًا للسمع.

الحد الأدنى لكسب إشارة المحدد هو صفر. كسب الجهد التفاضلي لإشارة كبيرة هو: dUout / dUin = - R27 / R26 = -1. تتكون دائرة تصحيح OA D7.2 من مكثف تصحيح C19 بسعة 33 بيكو فاراد.

المغير المتوازن

يتم إنشاء إشارة إشارة الصوت على النحو التالي. يتم ضرب إشارة ثابتة أو متغيرة ببطء عند خرج المحدد عند الحد الأدنى بواسطة الإشارة المرجعية لمؤشر الصوت. تحدد الإشارة المرجعية شكل الإشارة الصوتية ، ويحدد خرج المحدد الأدنى السعة. يتم مضاعفة الإشارتين باستخدام مُعدِّل متوازن. يتم تنفيذه على المحول متعدد الوظائف D11 ، والذي يعمل كمفتاح تناظري ، و op-amp D8.1. معامل نقل الجهاز هو +1 عندما يكون المفتاح مفتوحًا و -1 عند إغلاقه. تتكون دائرة تصحيح OA D8.1 من مكثف تصحيح C20 بسعة 33 بيكو فاراد.

مولد الإشارة المرجعية

يتم تنفيذ شكل الإشارة المرجعية على العداد الثنائي D9 ووحدة فك التشفير العداد D10. يقسم عداد D9 التردد 8 كيلو هرتز من خرج عداد الحلقة إلى 2 كيلو هرتز و 32 هرتز. يتم تغذية إشارة بتردد 2 كيلو هرتز إلى البت الأقل أهمية من عنوان AO للمفتاح متعدد الوظائف D11 ، وبالتالي ضبط إشارة النغمة مع التردد الأكثر حساسية للأذن البشرية. ستؤثر هذه الإشارة على المفتاح التناظري للمغير المتوازن فقط إذا كان المنطق 1 موجودًا على بت عالي الترتيب من العنوان A1 للمفتاح متعدد الوظائف D11. عند المنطق صفر على A1 ، يكون المفتاح التناظري للمغير المتوازن مفتوحًا طوال الوقت .

تتشكل إشارة إشارة الصوت بشكل متقطع لتقليل إجهاد السمع. لهذا الغرض ، يتم استخدام جهاز فك التشفير المضاد D10 ، والذي يتم التحكم فيه بواسطة تردد ساعة يبلغ 32 هرتز من خرج عداد ثنائي D9 ويشكل عند خرجه إشارة مستطيلة بتردد 8 هرتز ونسبة من مدة وحدة منطقية وصفر منطقي يساوي 1/3. تنتقل إشارة خرج وحدة فك التشفير المضاد D10 إلى الجزء الأكثر أهمية من عنوان A1 للمفتاح متعدد الوظائف D11 ، مما يقطع بشكل دوري تشكيل انفجار نغمة في المغير المتوازن.

مكبر باعث بيزو

يتم تنفيذ مكبر الصوت لباعث كهرضغطية على المرجع أمبير D8.2. إنه عاكس بكسب جهد Ki = - 1. يتم توصيل حمل مكبر الصوت ، وهو باعث كهرضغطية ، في دائرة جسر بين مخرجات المرجع D8.1 و D8.2. هذا يسمح بمضاعفة سعة جهد الخرج عبر الحمل. تم تصميم المفتاح S لإيقاف إشارة الصوت (على سبيل المثال ، عند الإعداد). تتكون دائرة تصحيح OA D8.2 من مكثف تصحيح C21 بسعة 33 بيكو فاراد.

أنواع الأجزاء والبناء

ترد أنواع الدوائر الدقيقة المستخدمة في الجدول. 3. بدلاً من الدوائر الدقيقة من سلسلة K561 ، يمكن استخدام الدوائر الدقيقة لسلسلة K1561. يمكنك محاولة استخدام بعض الدوائر الدقيقة من سلسلة K176 ونظيراتها الأجنبية.

الجدول 3. أنواع الدوائر الدقيقة المستخدمة

يمكن استبدال مضخمات التشغيل المزدوجة (OA) من سلسلة K157 بأي جهاز op-amp واحد للأغراض العامة بمعلمات مماثلة (مع التغييرات المقابلة في دوائر pinout والتصحيح) ، على الرغم من أن استخدام مكبرات الصوت المزدوجة أكثر ملاءمة ( زيادة كثافة التركيب).

يجب أن يكون مكبر الصوت التشغيلي للكاشف المتزامن D6 ، كما سبق ذكره أعلاه ، في معلماته قريبًا من جهاز أمبير الدقة. بالإضافة إلى النوع الموضح في الجدول ، تعتبر K140UD14 ، 140UD14 مناسبة. من الممكن استخدام OU K140UD12 ، 140UD12 ، KR140UD1208 في مخطط الأسلاك المقابل.

لا توجد متطلبات خاصة للمقاومات المستخدمة في دائرة جهاز الكشف عن المعادن. إنها تحتاج فقط إلى بنية صلبة وسهلة التركيب. تبديد الطاقة المقدرة 0.125 ... 0.25 وات.

مقياس الجهد التعويضي R6 مرغوب فيه من النوع متعدد الدورات SP5-44 أو مع نوع تعديل الورنية SP5-35. يمكنك القيام بذلك باستخدام مقاييس الجهد التقليدية من أي نوع. في هذه الحالة ، من المستحسن استخدام اثنين منهم. واحد - للضبط الخشن ، 10 كيلو أوم اسمي ، مدرج وفقًا للرسم التخطيطي. والآخر مخصص للضبط الدقيق ، متصلاً وفقًا لدائرة مقاومة متغيرة في فجوة أحد المحطات الطرفية لمقياس الجهد الأول ، بقيمة اسمية 0.5 ... 1 كيلو أوم.

المكثفات C15 ، C17 هي كهربائيا. الأنواع الموصى بها هي K50-29 و K50-35 و K53-1 و K53-4 وأنواع أخرى صغيرة الحجم. باقي المكثفات ، باستثناء مكثفات الدوائر المتذبذبة لملفات الاستقبال والانبعاث ، من النوع الخزفي K10-7 (حتى 68 nF الاسمي) والنوع المعدني K73-17 (تصنيفات أعلى من 68 nF) . مكثفات الدائرة - C2 و C5 - خاصة. لديهم متطلبات عالية من الدقة والاستقرار الحراري. يتكون كل مكثف من عدة مكثفات (5 ... 10 قطع) متصلة بالتوازي. يتم ضبط الدوائر في الرنين عن طريق اختيار عدد المكثفات وقيمتها. النوع الموصى به من المكثفات هو K10-43. مجموعة الاستقرار الحراري الخاصة بهم هي MPO (أي ما يقرب من صفر TKE). من الممكن استخدام مكثفات دقيقة من أنواع أخرى ، على سبيل المثال K71-7. في النهاية ، يمكنك تجربة استخدام مكثفات الميكا القديمة القابلة للحرارة ذات الألواح الفضية مثل KCO أو مكثفات البوليسترين.

الثنائيات VD1-VD10 من النوع KD521 أو KD522 أو ما شابه ذلك من السيليكون منخفض الطاقة.

ميكرومتر - أي نوع ، مصنّف لتيار 100 ميكرو أمبير مع صفر في منتصف المقياس. تعتبر المقاييس الدقيقة الصغيرة ، على سبيل المثال ، النوع M4247 ، ملائمة.

مرنان الكوارتز Q - أي ساعة كوارتز صغيرة الحجم (تُستخدم رنانات الكوارتز المماثلة في الألعاب الإلكترونية المحمولة).

مفتاح الطاقة - أي نوع من الحجم الصغير. البطاريات من النوع 3R12 (وفقًا للتسمية الدولية) و "المربع" (وفقًا لتعييننا).

باعث بيزو Y1 - يمكن أن يكون من النوع ZP1-ZP18. يتم الحصول على نتائج جيدة من خلال استخدام بواعث بيزو من الهواتف المستوردة (يذهبون إلى النفايات بكميات ضخمة في تصنيع الهواتف مع هوية المتصل).

تصميم الجهازيمكن أن يكون تعسفيًا تمامًا. عند تطويره ، يُنصح بمراعاة التوصيات الموضحة أدناه ، وكذلك في الفقرات المتعلقة بأجهزة الاستشعار وتصميم المساكن.

يظهر مظهر الجهاز في الشكل. 7.

أرز. 7. نظرة عامة لجهاز الكشف عن المعادن على مبدأ "الإرسال والاستقبال"

حسب نوعه ، ينتمي مستشعر كاشف المعادن المقترح إلى أجهزة استشعار ذات محاور عمودية. يتم لصق ملفات الاستشعار من الألياف الزجاجية بغراء الايبوكسي. يتم استخدام نفس الغراء لملء لفات الملفات مع تركيبات شاشاتها الكهربائية. يتكون قضيب الكشف عن المعادن من أنبوب من سبائك الألومنيوم (AMGZM أو AMG6M أو D16T) بقطر 48 مم وسمك جدار 2 ... 3 مم. يتم لصق الملفات على القضيب بغراء إيبوكسي: متحد المحور (مشع) - باستخدام غلاف تقوية انتقالي ؛ عمودي على محور ذراع التطويل (استقبال) - باستخدام شكل محول مناسب.

الأجزاء المساعدة المحددة مصنوعة أيضًا من الألياف الزجاجية. يتكون غلاف الوحدة الإلكترونية من الألياف الزجاجية المطلية بالرقائق عن طريق اللحام. يتم إجراء توصيلات ملفات المستشعر بالوحدة الإلكترونية بسلك محمي مع عزل خارجي ويتم وضعه داخل القضيب. يتم توصيل دروع هذا السلك فقط بالناقل السلكي المشترك الموجود على لوحة الجزء الإلكتروني من الجهاز ، حيث يتم أيضًا توصيل درع السكن على شكل رقائق وقضيب. في الخارج ، الجهاز مطلي بمينا نيترو.

يمكن تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة للجزء الإلكتروني من جهاز الكشف عن المعادن بأي من الطرق التقليدية ؛ كما أنه من الملائم استخدام نماذج أولية جاهزة للوحات الدوائر المطبوعة من أجل DIP لعلبة الدائرة المصغرة (الملعب 2.5 مم).

إعداد الجهاز

1. تحقق من التركيب الصحيح وفقًا لمخطط الدائرة. تأكد من عدم وجود دوائر قصيرة بين الموصلات المجاورة للوحة الدائرة المطبوعة ، وأقدام الدائرة المصغرة المجاورة ، وما إلى ذلك.

2. قم بتوصيل البطاريات أو مصدر طاقة ثنائي القطب ، مع مراعاة القطبية بدقة. قم بتشغيل الجهاز وقياس التيار المستهلك. يجب أن يكون حوالي 20 مللي أمبير على كل قضيب كهربائي. يشير الانحراف الحاد للقيم المقاسة عن القيمة المحددة إلى التثبيت غير الصحيح أو عطل الدوائر الدقيقة.

3. تأكد من وجود موجة مربعة نظيفة عند خرج المولد بتردد حوالي 32 كيلو هرتز.

4. تأكد من وجود موجة مربعة بتردد حوالي 8 كيلو هرتز عند مخرجات مشغلات D2.

5. باختيار المكثف 02 ، اضبط دائرة الإخراج L1C2 على الرنين. في أبسط الحالات - وفقًا لسعة الجهد القصوى عليها (حوالي 10 فولت) ، وبشكل أكثر دقة - وفقًا لانزياح الطور الصفري لجهد الدائرة بالنسبة إلى التعرج عند خرج 12 من مشغل D2.

انتباه! يجب إجراء الضبط باستخدام مقياس الجهد R6 في حالة عدم وجود أجسام معدنية كبيرة ، بما في ذلك أدوات القياس ، بالقرب من ملفات مستشعر كاشف المعادن! خلاف ذلك ، عند تحريك هذه الأشياء أو تحريك المستشعر بالنسبة لها ، سينزعج الجهاز ، وإذا كانت هناك أجسام معدنية كبيرة بالقرب من المستشعر ، فلن يكون من الممكن ضبط جهد خرج الكاشف المتزامن على الصفر. انظر أيضا الفقرة الخاصة بالتعديلات الممكنة للتعويض.

8. تأكد من عمل مكبر الصوت غير الخطي. أسهل طريقة بصريا. يجب أن يستجيب مقياس ميكرومتر لعملية الضبط التي يتم إجراؤها بواسطة مقياس الجهد R6. في موضع معين من شريط التمرير R6 ، يجب ضبط إبرة مقياس الميكرومتر على الصفر. كلما كانت إبرة مقياس الميكرومتر أبعد من الصفر ، يجب أن يتفاعل مقياس ميكرومتر أضعف مع دوران المحرك R6.

قد يتضح أن البيئة الكهرومغناطيسية غير المواتية ستجعل من الصعب إعداد الجهاز. في هذه الحالة ، ستقوم إبرة مقياس الميكرومتر بإجراء تذبذبات فوضوية أو دورية عندما يقترب منزلق مقياس الجهد R6 من الموضع الذي يجب فيه تعويض الإشارة. يتم شرح الظاهرة غير المرغوبة الموصوفة من خلال تحريض التوافقيات الأعلى لشبكة 50 هرتز على الملف المستقبِل. على مسافة كبيرة من الأسلاك بالكهرباء ، يجب ألا يكون هناك اهتزازات للسهم أثناء الضبط.

9. تأكد من تشغيل الوحدات التي تولد الإشارة الصوتية. انتبه إلى وجود منطقة ميتة صغيرة على الإشارة الصوتية بالقرب من الصفر على مقياس ميكرومتر.

في حالة وجود أعطال وانحرافات في سلوك العقد الفردية لدائرة جهاز الكشف عن المعادن ، يجب أن تتصرف وفقًا للطريقة المقبولة عمومًا:

• تحقق من عدم وجود الإثارة الذاتية لل op-amp ؛
• تحقق من أوضاع المرجع أمبير للتيار المباشر ؛
• الإشارات والمستويات المنطقية لمدخلات / مخرجات الدوائر الدقيقة الرقمية ، إلخ. إلخ.

التعديلات الممكنة

دائرة الجهاز بسيطة للغاية وبالتالي لا يمكننا التحدث إلا عن مزيد من التحسينات. وتشمل هذه:

2. إضافة قناة إضافية للدلالة المرئية تحتوي على كاشف متزامن ومضخم غير خطي ومقياس ميكرومتر. يتم أخذ الإشارة المرجعية للكاشف المتزامن للقناة الإضافية مع تحول ربع الفترة بالنسبة للإشارة المرجعية للقناة الرئيسية (من أي خرج لمشغل آخر لعداد الحلقة). مع بعض الخبرة في البحث ، يمكن للمرء أن يتعلم من قراءات مقياسي قرص لتقييم طبيعة الكائن المكتشف ، أي لا يعمل أسوأ من أداة التمييز الإلكترونية.

3. إضافة ثنائيات حماية متصلة في قطبية عكسية بالتوازي مع إمدادات الطاقة. في حالة وجود خطأ في قطبية البطاريات ، في هذه الحالة يكون مضمونًا أن دائرة جهاز الكشف عن المعادن لن تتضرر (على الرغم من أنك إذا لم تتفاعل في الوقت المناسب ، فسيتم تفريغ شحن البطارية الموصلة بشكل غير صحيح تمامًا). لا يوصى بتوصيل الثنائيات المتسلسلة بحافلات الطاقة ، لأنه في هذه الحالة سيتم إهدار 0.3 ... 0.6 فولت من الجهد الثمين لمصادر الطاقة عليها. نوع الثنائيات الواقية - 243 دينار كويتي ، 247 دينار كويتي ، 226 دينار كويتي ، إلخ.

يستخدم جهاز الكشف عن المعادن للبحث عن أنواع مختلفة من المعادن. لكن قلة من الناس يعرفون كيف يعمل. دعنا نتعرف على المبادئ التي تكمن في تشغيل جهاز الكشف عن المعادن ، وما هو الفرق بينه وبين جهاز الكشف عن المعادن وأنواع أجهزة الكشف عن المعادن المعروفة.

جهاز كشف المعادن وجهاز كشف المعادن: هل هناك فرق؟

بالمعنى الدقيق للكلمة ، كلا المفهومين يعنيان نفس الشيء. غالبًا ما يتم استخدامها بشكل مترادف. صحيح ، في أذهان المتحدث والمستمع ، عند نطق كلمة "جهاز الكشف عن المعادن" ، تظهر غالبًا صورة لشخص يبحث عن كنز في الغابة بأداة طويلة مع جهاز استشعار في النهاية. وفي حالة "جهاز الكشف عن المعادن" ، يتم تقديم إطارات مغناطيسية في المطار والأشخاص الذين لديهم أجهزة استشعار يدوية خاصة تتفاعل مع المعدن على الفور. كما ترى ، بالنسبة للشخص العادي ، يكمن الاختلاف في العرض فقط.

إذا لجأنا إلى الأصول ، فسيكون من الواضح أن جهاز الكشف عن المعادن هو مجرد المقابل الروسي للمصطلح الإنجليزي "جهاز الكشف عن المعادن" ، و "جهاز الكشف عن المعادن" ، في هذه الحالة ، هو مجرد ترجمة صوتية.

ومع ذلك ، في البيئة المهنية للأشخاص الناطقين بالروسية الذين يستخدمون هذه الأجهزة غالبًا ، هناك فكرة عن اختلاف واضح بينهم. جهاز الكشف عن المعادن هو جهاز غير مكلف يمكنه فقط اكتشاف وجود أو عدم وجود المعدن في بيئة معينة. وفقًا لذلك ، يعد جهاز الكشف عن المعادن جهازًا ذا غرض مماثل ، ولكن ميزته هي أنه يتيح أيضًا تحديد نوع الجسم المعدني. سعر هذه الأداة أعلى بعدة مرات. من حيث الأهداف ، تتطابق هذه الأجهزة ، لكن طبيعة تنفيذها مختلفة. لذلك ، يمكن الإجابة على سؤال "ما هو الفرق بين جهاز الكشف عن المعادن وجهاز الكشف عن المعادن" بثقة تامة في أن هذا الاختلاف يكمن في مجال الوظائف الإضافية ، مع ترك الأهداف والغايات المتعلقة بهذه التقنية دون تغيير.

ولكن للراحة ، سوف نلتزم بوجهة نظر الجميع الواضحة. دعونا نشير إلى الجهاز المستخدم للبحث في الأرض أو تحت الماء بمصطلح "جهاز الكشف عن المعادن" ، و "أجهزة الكشف عن المعادن" التي نسميها التفتيش اليدوي والأجهزة المقوسة الخاصة المستخدمة في عمل مختلف الخدمات الأمنية.

كيف يعمل جهاز الكشف عن المعادن

من الصعب الإجابة على هذا السؤال بشكل لا لبس فيه. هناك العديد من الخيارات المختلفة لجهاز هذا الجهاز. وقد يكون من الصعب على المشتري المحتمل العثور على "ملكه" من بين جميع الأنواع.

الأكثر شيوعًا هو جهاز إلكتروني يعمل على ترددات معينة ، وقادر على اكتشاف الأجسام المعدنية وفقًا لمعايير محددة في ما يسمى بالبيئة المحايدة أو ضعيفة التوصيل. من الواضح أنه يتفاعل مع موصلية المواد التي تصنع منها الأشياء. جهاز من هذا التصميم يسمى الدافع. يحدث هذا عندما يتم إرسال الإشارات المنبعثة من الجهاز والتي ينعكسها الكائن بعد بضع أجزاء من الثانية. هم الذين يتم إصلاحهم من خلال التقنية. يمكن وصف مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادن النبضي بإيجاز على النحو التالي: نبضات مولد التيار ، كقاعدة عامة ، بالمللي ثانية تدخل الملف الباعث ، حيث يتم تحويلها إلى نبضات من الحث المغناطيسي. على مكونات النبض للمولد ، تتشكل زيادات حادة في الجهد. تنعكس في ملف الاستقبال (في أنواع الأجهزة الأكثر تعقيدًا ، ملف واحد لديه القدرة على القيام بكلتا الوظيفتين) خلال فترة زمنية معينة. ثم يتم إرسال الإشارات عبر قناة اتصال إلى وحدة المعالجة ويتم عرضها في رموز مفهومة للإدراك اللاحق من قبل الشخص.

لكن عليك توخي الحذر ، لأن هذا النوع الشائع من التقنية له عدد من العيوب:

1. صعوبة التمييز بين الأشياء المكتشفة حسب نوع المعدن ؛
2. سعة الفولتية الكبيرة
3. التعقيد التقني للتبديل والتوليد ؛
4. التداخل الراديوي.

أنواع أخرى من أجهزة الكشف عن المعادن حسب مبدأ التشغيل

تتكون هذه الأجهزة من معظم النماذج المعروفة. تم إيقاف بعضها بالفعل ، لكنها لا تزال مستخدمة في الممارسة.

1. BFO (تذبذب تردد النبض).يعتمد على حساب وتسجيل الفرق في وتيرة التذبذبات. اعتمادًا على نوع المعدن (حديد أو غير حديدي) ، يرتفع التردد وينخفض. هذه الأجهزة لم تعد تنتج ، لقد عفا عليها الزمن. لكن النماذج التي تم إنتاجها في وقت سابق لا تزال تعمل. إن خصائص جهاز الكشف عن المعادن هذا تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. لها عمق كشف ضحل ، واعتماد قوي لنتائج البحث على نوع التربة (غير فعالة في التربة الحمضية والمعدنية) ، وحساسية منخفضة.
2. TR (مستقبل الارسال).معدات من نوع "استقبال-إرسال". تم تصنيفها أيضًا على أنها مهملة. المشاكل هي نفسها بالنسبة للنوع السابق (لا يعمل على التربة الممعدنة) ، باستثناء عمق الكشف. إنها كبيرة جدًا.
3. VLF (تردد منخفض جدًا).في كثير من الأحيان ، يجمع هذا الجهاز بين مخططين للعمل: "الاستقبال والإرسال" والبحث منخفض التردد. أثناء التشغيل ، يقوم الجهاز بتحليل الإشارة على مراحل. مزاياها حساسية عالية ، والقدرة على البحث عن المعادن الحديدية وغير الحديدية في العمق. لكن الأجسام الموجودة بالقرب من السطح يصعب عليه اكتشافها.
4. PI (الحث النبضي).يعتمد على عملية الاستقراء. مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادن موجود في الملف. هي قلب المستشعر. ينشط المظهر داخل المجال الكهرومغناطيسي للتيارات الدخيلة من الأجسام المعدنية النبضة المنعكسة. يصل إلى الملف كإشارة كهربائية. في الوقت نفسه ، يدرك الجهاز بوضوح التربة المعدنية والمالحة بالمعادن. تصل التيارات من الأملاح إلى المستشعر بشكل أسرع ولا يتم عرضها بشكل بياني أو مسموع. يعتبر جهاز الكشف عن المعادن هذا الأكثر حساسية على الإطلاق. لإجراء عمليات البحث في قاع البحر ، يعد هذا هو الخيار الأكثر كفاءة للجهاز.
5. RF (تردد الراديو / صندوقين RF). إنه جهاز "استقبال-إرسال" ، يعمل فقط على ترددات عالية. يحتوي على ملفين (ملف الاستقبال ، وبالتالي ، ملف الإرسال). يعتمد تشغيل جهاز الكشف عن المعادن هذا على انتهاك توازن الحث: ملف يعمل في الاستقبال يسجل إشارة تنعكس من جسم ما. تم إرسال هذه الإشارة في الأصل بواسطة ملف الإرسال. تجعل خصائص جهاز الكشف عن المعادن هذا من الممكن استخدامه للبحث عن الرواسب الضحلة من الخامات والمعادن في أعماق كبيرة ، أو للكشف عن الأجسام الكبيرة. لا يساوي عمق الاختراق (من 1 إلى 9 أمتار ، حسب نوع التربة). كثيرا ما تستخدم في الصناعة. الحفارون والباحثون عن الكنوز لا يتجاهلونه. من العيوب الكبيرة لهذا الجهاز عدم قدرته على اكتشاف الأشياء الصغيرة مثل العملات المعدنية.

مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادن للبحث عن المعادن غير الحديديةلا تختلف بشكل خاص عن البقية. يعتمد أيضًا على نوع الجهاز وتصميمه. يمكن الكشف عن المعادن غير الحديدية عند ضبطها بشكل صحيح. الاختلافات بينه وبين الأسود هي فقط في حقيقة أن التيارات الدوامة المنعكسة من جسم مصنوع من معدن غير حديدي تتحلل لفترة أطول.

كيف تختلف أجهزة الكشف عن المعادن؟

بالإضافة إلى "الحشو" الداخلي ، هناك اختلافات أخرى بين أجهزة الكشف عن المعادن. أولاً ، يتم تقديمها في فئات أسعار مختلفة. هناك أجهزة أرخص وأكثر انتشارًا ، وهناك أجهزة يمكن أن تُعزى إلى الدرجة الممتازة.

أيضًا ، بالفعل في وصف أجهزة الكشف عن المعادن ، يمكن للمرء أن يرى الفرق في عرض المعلومات للمستخدم للوصول إليها. يمكن برمجة الأجهزة لعرض المعلومات الرسومية (المعروضة على شاشة خاصة) ، وأجهزة الصوت التي تبلغ عن اكتشاف أو عدم وجود كائن (تختلف في أنها تصدر ترددات مختلفة). في النماذج الأكثر تكلفة ، يمكن تقديم شاشات بمقاييس كاملة لقيم التمييز.

المعلومات نفسها مختلفة أيضًا. على سبيل المثال ، تخبر النماذج الأكثر تكلفة للمستخدم ببساطة ما إذا كان هناك معدن أم لا. تحدد الأجهزة الأغلى ثمناً نوع المعدن - أسود أو غير حديدي. يمكن أن توفر النماذج الأكثر تكلفة معلومات كاملة: معلومات حول عمق الكائن ، ونسبة الاحتمال بالنسبة المئوية بالنسبة للمعدن ، ونوع الكائن.

جميع أنواع أجهزة الكشف عن المعادن

الأدوات تختلف في:مبدأ العمل والمهام المنجزة والعناصر المطبقة. تمت كتابة المبادئ أعلاه بالفعل ، لذلك دعونا نرى ما هي من حيث المهام:

1. عميق.

2. غير معبدة.

3. مقياس المغناطيسية.

4. كاشف الألغام.

يمكن أن تكون العناصر معالج دقيق وتناظرية.

حول الخصائص

تتميز الأجهزة المختلفة بتنوع المعلمات.

مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادنوتردد التشغيل هو تصنيف المعلمات. تحديد نوع الجهاز ، على سبيل المثال ، احترافي أو تربة. العمق يتحدد بالحساسية. يسمح لك التعيين المستهدف بضبط الجهاز لحجم هدف معين. يتم حساب نوع المعدن بواسطة أداة التمييز. الوزن ، كل شيء بسيط هنا: الجهاز الثقيل غير مريح للاستخدام لفترة طويلة. يشار إلى نوع التربة عند موازنة مؤشرات التربة.

العمل بجهاز الكشف عن المعادن. الخصائص

تحتاج أولاً إلى دراسة جهازك ، نقاط ضعفه. يجب ألا تطارد أحدث الموديلات. إذا لم يكن لدى المستخدم المهارات الأولية وفهم كيفية عمل الجهاز ، فلن يساعده حتى أكثر أجهزة الكشف عن المعادن تطوراً.

كل فئة سعر لها قادتها الخاصة. يجب اختيارهم ، لأن هذه نماذج تم اختبارها من قبل أجيال من الباحثين عن الكنوز. تتحقق القدرة على العمل مع الجهاز من خلال الممارسة فقط. من خلال المحاولة مرارًا وتكرارًا ، يبدأ الشخص في فك رموز الإشارات التي تقدمها له التقنية بشكل صحيح. والسؤال الرئيسي يعتمد على فك التشفير الصحيح: الحفر أم عدم الحفر؟

على سبيل المثال ، بمعرفة العناصر المثبتة داخل جهاز الكشف عن المعادن الخاص بك ، يمكنك أن تفهم بالضبط كيفية العمل مع جهاز الكشف عن المعادن. إذا كان ملفًا أحاديًا ، فإن إشعاعه الكهرومغناطيسي يبدو مخروطي الشكل. وبالتالي ، هناك "نقاط عمياء" عند البحث. للقضاء عليها ، تحتاج إلى التأكد من أن كل ممر مع الجهاز يتداخل مع المقطع السابق بنسبة 50٪. بمعرفة هذه الأشياء الصغيرة ، يمكنك استخدام جهاز الكشف عن المعادن بشكل أكثر فاعلية.

العمل بجهاز الكشف عن المعادنيفترض الحصول على نتيجة معينة. للقيام بذلك ، من الضروري أن يلبي جهاز الكشف عن المعادن بعض المتطلبات البسيطة ولكنها ضرورية للغاية:

1. مبدأ تشغيل جهاز الكشف عن المعادنيجب أن يسمح له بالشعور بالأجسام المعدنية بأقصى عمق ؛
2. يجب أن يكون هناك تقسيم إلى معادن حديدية وغير حديدية ؛
3. يجب أن يكون الجهاز مزودًا بمعالج تشغيلي لضمان التشغيل السريع. هذا مهم للتعرف على كائنين قريبين.

كيف تعمل مع جهاز الكشف عن المعادن بشكل صحيح؟يجب أن تبدأ في إعداد الجهاز. كقاعدة عامة ، إذا أردنا العثور على كائن معين ، فيجب ضبط الإعدادات وفقًا لذلك. ولكن هناك قاعدتان عامتان ، سيكون الالتزام بهما مفيدًا بالتأكيد للمبتدئين.

1. إنقاص قيمة الحد لمعامل الحساسية. نظرًا لأن الزيادة في هذا المؤشر غالبًا ما تؤدي إلى زيادة التداخل ، فمن الأفضل للمبتدئين التضحية بقدرة الجهاز على اكتشاف الأجسام القريبة من أجل تحديد موقع هدف واحد بدقة أكبر.
2. استخدم جميع خيارات تمييز المعادن.

كانت هذه مجرد بعض المعلومات العامة حول كيفية استخدام جهاز الكشف عن المعادن بشكل صحيح. دعونا نتناول هذا بمزيد من التفصيل. أهم شيء هو عدم التسرع! منطقة البحث مقسمة إلى مناطق وأقسام. يجب أن يتم تمرير كل منهم ببطء وحذر. يجب أن يبقى الماسك قريبًا من الأرض قدر الإمكان ؛ يجب أن يكون عمل جهاز الكشف عن المعادن سلسًا ، بدون هزات. حرك الجهاز برفق من جانب إلى آخر. إذا تم العثور على معدن في الأرض ، كقاعدة عامة ، ستسمع إشارة صوتية: واضح - دليل على اكتشاف جسم صغير بالشكل الصحيح ، غير واضح ، متقطع - شكل الكائن المكتشف غير صحيح. تعلم كيفية تحديد حجم الاكتشاف وعمق حدوثه عن طريق الصوت يمكن تجربته فقط. يُصنف نوع المعدن الموجود وفقًا لمقياس (يعكس الجهاز نبضة كهربائية ، ويحسب المعالج ، بناءً على هذه البيانات ، كثافة المادة التي صنع منها الجسم).

هناك وضعان: ديناميكي (أساسي) وثابت ، يؤثران على كيفية تشغيل جهاز الكشف عن المعادن بشكل صحيح. الثابت هو الحركة المستقلة للملف فوق الجسم ؛ تستخدم لتحديد مركز الهدف. تتم دراسة الإقليم وفقًا لمخطط معين:

1. يجب أن يكون الملف موازيًا للأرض ؛
2. من المهم الحفاظ على مسافة ثابتة بين الأرض والملف ؛
3. اتخذ خطوات صغيرة. لا تفوت المؤامرات!
4. يجب أن تكون سرعة الحركة حوالي نصف متر في الثانية ؛
5. ارتفاع الجهاز عن الأرض 3 أو 4 سم.

عمليات البحث تتم بشكل ديناميكي. عندما يتم العثور على إشارة مستقرة ، قم بتبديل الجهاز إلى الوضع الثابت: قم بالقيادة فوق المكان المقصود بحركات متقاطعة الشكل ؛ حيث تحصل الإشارة على الحجم الأقصى والحفر. قم بتبديل الكاشف مرة أخرى إلى الوضع الديناميكي. حفر في نصف حربة ، وتقليم حتى كرة مربعة أو مستديرة. إذا كان الجسم لا يزال في الحفرة ، قم بالحفر أكثر. من الأفضل استخراج الاكتشاف من العشب بطريقة نصف القسمة. بعد الانتهاء من البحث ، تأكد من إعادة العشب إلى الحفرة! الآن أنت تعرف بالضبط كيفية استخدام جهاز الكشف عن المعادن.

قليلا عن أجهزة الكشف عن المعادن

كيف تعمل أجهزة الكشف عن المعادنتمامًا كما هو الحال مع أجهزة الكشف عن المعادن ، تكون الاختلافات فقط في بيئة الاستخدام وقوة الملف. وبسبب هذا ، فإن فعالية أجهزة الكشف عن المعادن أقل ، ولن تكون قادرة على اكتشاف أي شيء في الأرض. الأنواع الرئيسية لأجهزة الكشف عن المعادن هي: الفحص اليدوي (نطاق الكشف يصل إلى 25 مترًا) والقوس (الإطار).

من الممكن وصف كيفية عمل جهاز الكشف عن المعادن المحمول بإيجاز: يكون الجهاز جاهزًا تمامًا للتشغيل عند تشغيله ، ولا يلزم إجراء أي تعديل ، وعند اكتشاف معدن ، يتم تسجيل نبضة تيار مستمر ، وتشغيل الصوت والإشارة.

B. SOLONENKO ، جينيشيسك ، منطقة خيرسون ، أوكرانيا

ليس من المبالغة القول إن أجهزة الكشف عن المعادن تجذب انتباه هواة الراديو دائمًا. تم نشر عدد غير قليل من هذه الأجهزة في مجلة الراديو أيضًا. نقدم اليوم لقرائنا وصفًا لتصميم آخر تم إنشاؤه في دائرة تصميم الراديو للمحطة الفنية للفنيين الشباب (انظر المقالة حول هذا الموضوع في Radio، 2005، No. 4، 5). تم تكليف أعضاء Kruzhkovites بتطوير جهاز سهل التصنيع يعتمد على قاعدة عنصر ميسورة التكلفة ، حيث يكفي إنشاء جهاز واحد متعدد المقاييس. إلى أي مدى تمكن الرجال من فعل ذلك ، للحكم عليكم أيها القراء.

يعمل جهاز الكشف عن المعادن المعروض على مبدأ "الإرسال والاستقبال". تم استخدام الهزاز المتعدد كجهاز إرسال ، وتم استخدام مضخم تردد الصوت كجهاز استقبال (34). يتم توصيل ملفات من نفس الحجم وبيانات الملف بإخراج أول هذه الأجهزة ومدخل الثاني ،

لكي يصبح النظام من هذا المرسل والمستقبل كاشفًا للمعادن ، يجب وضع ملفاتهم بحيث لا يوجد اتصال عمليًا بينهم ، في حالة عدم وجود أجسام معدنية غريبة ، أي أن إشارة المرسل لا تذهب مباشرة إلى المتلقي. كما تعلم ، يكون الاقتران الاستقرائي بين الملفات ضئيلًا إذا كانت محاورها متعامدة بشكل متبادل. إذا تم وضع ملفات جهاز الإرسال والاستقبال بهذه الطريقة ، فلن يتم سماع إشارة جهاز الإرسال في جهاز الاستقبال. عندما يظهر جسم معدني بالقرب من هذا النظام المتوازن ، فإن ما يسمى بالتيارات الدوامة تنشأ فيه تحت تأثير المجال المغناطيسي المتناوب لملف الإرسال ، ونتيجة لذلك ، المجال المغناطيسي الخاص به ، والذي يحفز EMF بالتناوب في الملف المستقبِل . يتم تحويل الإشارة التي يستقبلها جهاز الاستقبال إلى صوت عن طريق الهواتف. يعتمد حجمه على حجم الجسم والمسافة إليه.

مواصفات جهاز الكشف عن المعادن: تردد التشغيل - حوالي 2 كيلو هرتز ؛ يبلغ عمق الكشف عن عملة بقطر 25 مم حوالي 9 سم ؛ أغطية ختم من الحديد والألومنيوم - 23 و 25 سم ، على التوالي ؛ صفائح من الصلب والألمنيوم بأبعاد 200 × 300 مم - 40 و 45 سم ؛ فتحة الصرف الصحي - 60 سم.

الارسال... تظهر دائرة الإرسال في الشكل. 1. كما ذكرنا سابقًا ، هذا هزاز متعدد متماثل مع ترانزستورات VT1 ، VT2. يتم تحديد تردد التذبذبات الناتجة عن ذلك من خلال سعة المكثفات CI و C2 ومقاومة المقاومات R2 و R3. يتم تغذية الإشارة 34 من حمل المجمع للترانزستور VT2 - المقاوم R4 - من خلال مكثف الحجب C3 إلى الملف L1 ، والذي يحول التذبذبات الكهربائية إلى مجال مغناطيسي متناوب من AF.

الصورة 2

المتلقيعبارة عن مضخم ثلاثي المراحل 34 ، تم تصنيعه وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل. 2. يتضمن مدخلاته نفس ملف L1 الموجود في جهاز الإرسال. يتم تحميل خرج مكبر الصوت مع هواتف BF1.1 و BF1.2 متصلة في سلسلة.

تين. 3

يعمل المجال المغناطيسي المتناوب لجهاز الإرسال ، المستحث في جسم معدني ، على ملف المستقبل ، ونتيجة لذلك يتم توليد تيار كهربائي بتردد حوالي 2 كيلو هرتز. من خلال مكثف الحجب C1 ، يتم تغذية الإشارة إلى مدخلات المرحلة الأولى من مكبر الصوت ، المصنوع على الترانزستور VT1. يتم تغذية الإشارة المضخمة من حملها - المقاوم R2 - من خلال مكثف الحجب C3 إلى مدخلات المرحلة الثانية ، المجمعة على الترانزستور VT2. يتم تغذية الإشارة من جامعها من خلال المكثف C5 إلى مدخلات المرحلة الثالثة - تابع الباعث على الترانزستور VT3. إنه يضخم الإشارة الحالية ويسمح لك بتوصيل الهواتف منخفضة المقاومة كحمل.

لتقليل تأثير درجة الحرارة المحيطة على استقرار مكبر الصوت ، يتم إدخال ردود فعل سلبية للتيار المستمر في المرحلتين الأولى والثانية عن طريق تبديل المقاوم R1 بين المجمع وقاعدة الترانزستور VT1 والمقاوم R3 بين المجمع و القاعدة VT2. يتم تحقيق انخفاض في الكسب عند ترددات أقل من 2 كيلو هرتز من خلال الاختيار المناسب لسعة المكثفات المحظورة C1 و C3 عند ترددات أعلى من هذا التردد - عن طريق إدخال ردود فعل سلبية تعتمد على التردد على الجهد المتناوب من خلال المكثفات C2 و C4 في المرحلتين الأولى والثانية. جعلت هذه التدابير من الممكن زيادة مناعة الضوضاء في المستقبل. يمنع Capacitor C6 مكبر الصوت من الإثارة الذاتية حيث تزداد المقاومة الداخلية للبطارية مع تفريغ البطارية.

الشكل 4

التفاصيل والبناء... يتم وضع تفاصيل المرسل والمستقبل على لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة عن طريق قطع المسارات العازلة على الفراغات المصنوعة من الألياف الزجاجية ذات الوجه الواحد. يظهر رسم لوحة المرسل في الشكل. 3 ، يظهر المتلقي في الشكل. 4. تم تصميم الألواح لاستخدام مقاومات MLT بقوة 0.125 أو 0.25 وات والمكثفات K73-5 (C2 ، C4 في المستقبل) و K73-17 أخرى. مكثف أكسيد C6 في جهاز الاستقبال - K50-35 أو إنتاج أجنبي مشابه. بدلاً من تلك المشار إليها في الرسم التخطيطي ، يمكن استخدام أي ترانزستورات أخرى من سلسلة KT503 في جهاز الإرسال ، وفي جهاز الاستقبال - ترانزستورات سلسلة KT315 مع أي فهرس حرف أو سلسلة KT3102 مع مؤشرات AB. يُفضل استخدام هذا الأخير ، نظرًا لأن لديهم رقم ضوضاء أقل ، وستكون الإشارة من الأجسام الصغيرة أقل حجبًا بضوضاء مكبر الصوت. يمكن أن تكون مفاتيح SA1 من أي تصميم ، ولكن يفضل أن تكون أصغر. الهواتف BF1 و BF2 - إدخال صغير الحجم ، على سبيل المثال ، من مشغل موسيقى.

ملفي جهاز الإرسال والاستقبال ، كما ذكرنا سابقًا ، متماثلان. لقد صنعوا هكذا. في زوايا مستطيل بأبعاد 115 × 75 مم ، يتم دفع أربعة مسامير بقطر 2 ... 2.5 وطول 50 ... 60 مم ، بعد أن وضعت عليها مسبقًا أنابيب PVC أو البولي إيثيلين بطول 30 ... 40 ملم. على المسامير المعزولة بهذه الطريقة ، يتم لف 300 لفة من سلك PEV-2 بقطر 0.12 ... 0.14 مم. في نهاية اللف ، يتم لف المنعطفات حول المحيط بأكمله بشريط ضيق من الشريط العازل ، وبعد ذلك يتم ثني أي مسمارين متجاورتين باتجاه مركز المستطيل وإزالة الملف.

تستخدم صناديق البوليسترين للأزرار (الأبعاد الداخلية - 120 × 80 مم) كعلب لجهاز الاستقبال والإرسال. حجيرات البطارية وحوامل PCB ومثبتات الملف مصنوعة من نفس المادة ويتم لصقها على العلب باستخدام مذيب R-647 (يمكن أيضًا استخدام R-650). يظهر موقع الأجزاء في مبيت المرسل في الشكل. 5 ، يتم ترتيب أجزاء جهاز الاستقبال بطريقة مماثلة.

الشكل 5

تؤثر جميع العناصر الهيكلية المعدنية الموجودة داخل ملفات جهاز الإرسال والاستقبال (البطارية ، واللوحة ذات الأجزاء ، ومفتاح الطاقة) على مجالها المغناطيسي. لاستبعاد أي تغيير محتمل في مواقعهم أثناء التشغيل ، يجب إصلاحهم جميعًا بشكل آمن. هذا ينطبق بشكل خاص على بطارية "كرونا" كعنصر هيكلي قابل للاستبدال.

مؤسسة... لاختبار تشغيل جهاز الإرسال ، بدلاً من ملف L1 ، قم بتوصيل الهواتف وتأكد من سماع صوت في الهواتف عند تشغيل الطاقة. بعد ذلك ، بعد توصيل الملف في مكانه ، تتم مراقبة التيار الذي يستهلكه جهاز الإرسال ، ويجب أن يكون في حدود 5 ... 7 مللي أمبير.

يتم ضبط جهاز الاستقبال بدائرة قصر الإدخال. عن طريق اختيار المقاوم R1 في المرحلة الأولى و R3 في الثانية ، يتم ضبط الجهد على مجمعات الترانزستورات VT1 و VT2 ، على التوالي ، أي ما يعادل نصف جهد الإمداد تقريبًا. بعد ذلك ، عن طريق اختيار المقاوم R5 ، حققوا أن تيار المجمع للترانزستور VT3 يصبح مساوياً لـ 5 ... 7 مللي أمبير. بعد ذلك ، قم بفتح الإدخال ، وقم بتوصيل ملف جهاز الاستقبال L1 به ، واستقبال إشارة جهاز الإرسال على مسافة حوالي 1 متر ، تأكد من عمل النظام ككل.

قبل تجميع التجميعات في هيكل واحد ، من المنطقي إجراء عدة تجارب. بعد تثبيت جهاز الإرسال والاستقبال عموديًا على منضدة على مسافة 1 متر (بحيث يبدو أن محاور الملفات تتواصل مع بعضها البعض) والتحكم في مستوى الإشارة في الهواتف ، قم بتدوير جهاز الاستقبال ببطء حول المحور الرأسي إلى موضع حيث تكون مستويات الملفات متعامدة مع بعضها البعض. في هذه الحالة ، ستنخفض الإشارة أولاً ببطء ، ثم تختفي تمامًا ، ومع مزيد من التدوير ، ستبدأ في الزيادة. قم بإجراء التجربة عدة مرات بحيث يكون من السهل تحديد الحد الأدنى للإشارة في جهاز الاستقبال عند تجميع جهاز الكشف عن المعادن وإعداده.

الشكل 6

بعد ذلك ، على طاولة لا تحتوي على عناصر هيكلية معدنية ، ضع جهاز الإرسال عموديًا ، وعلى مسافة 10 سم منه ، ضع جهاز الاستقبال أفقيًا على حامل (كتاب واحد أو عدة كتب) بحيث يكون مستوى ملف جهاز الاستقبال عمودي على مستوى ملف الإرسال ويكون أقل بقليل من مركزه. أثناء مراقبة قوة الإشارة في الهواتف ، ارفع جانب جهاز الاستقبال المواجه لجهاز الإرسال وحقق فقد الإشارة. باستخدام تحديد الفواصل بين جهاز الاستقبال والحامل ، ابحث عن موضعه حيث تسمح أدنى حركة للمباعد مصنوعة من بطاقة بريدية ورقية بتعيين الحد الأدنى للإشارة في جهاز الاستقبال ، والذي يتوافق مع الحساسية القصوى لجهاز الكشف عن المعادن.

إحضار أغطية اللحام بالقصدير والألومنيوم في منطقة تغطية نموذج كاشف المعادن ، تأكد من أن منطقة الحساسية القصوى لجهاز الكشف عن المعادن تقع أسفل وفوق ملف المستقبل (المجالات المغناطيسية لجهاز الاستقبال وملفات الإرسال متناظرة) . يرجى ملاحظة أن الكاشف يتفاعل بشكل مختلف مع أغطية من نفس الحجم مصنوعة من معادن مختلفة.

إذا تم سماع الإشارة قليلاً ، مع الحد الأدنى من اقتران الملفات ، وعندما يتم إدخال الغطاء من جانب واحد ، فإنها تنخفض أولاً حتى تختفي تمامًا ، ثم تبدأ في النمو ، وعندما يتم إدخالها على الجانب الآخر ، ينمو بدون تراجع ، فهذا يشير إما إلى إعداد غير دقيق للحد الأدنى ، أو حول تشوهات المجال المغناطيسي لملف جهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال. في الوقت نفسه ، تشير هذه الحقيقة إلى أنه من خلال إدخال جسم معدني إضافي ، يمكن ضبط النظام حتى تختفي الإشارة تمامًا كحد أدنى ، أي لتحقيق أقصى حساسية للجهاز. إذا اختفت الإشارة تمامًا عند إدخال غطاء الختم من مسافة 15 ... 20 سم ، ثم عن طريق إدخال جسم أصغر في مجال جهاز الكشف عن المعادن ، يمكن الحصول على نفس التأثير من خلال وضعه على جسم جهاز الاستقبال أو المرسل. في إصدار المؤلف ، تبين أن هذا الشيء عبارة عن عملة معدنية بقطر 25 مم مصنوعة من المعدن الأصفر (سيتم الحصول على تأثير مماثل من خلال إدخال لوح من الألومنيوم بحجم مماثل). كانت هناك ثلاثة أماكن تؤدي فيها العملة المهمة المسندة إليها: أسفل جهاز الإرسال ، وتحت جهاز الاستقبال في منطقة البطارية ، وعلى المقبض بين جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال.

المجسم... يظهر تصميم إصدار المؤلف للجهاز بشكل مبسط في الشكل. 6 ، والمظهر في الشكل. 7. سكة النقل 2 (انظر الشكل 6) والمقبض 3 مصنوعتان من الخشب. يتم لصق الجزء العلوي من المقبض بالبلاستيك لسهولة الاستخدام ، ويتم إدخال الجزء السفلي في ثقب مصنوع مسبقًا في السكة ويتم تثبيته بالغراء. بعد التجميع ، يتم تلميع الجزء الخشبي للمقبض 3 وسكة النقل 2 للحماية من الرطوبة. يوجد في الجزء العلوي من المقبض مقبس هاتف 4 متصل بجهاز الاستقبال بواسطة أسلاك ملتوية.

عند التجميع ، يتم تثبيت المرسل 1 بشكل صارم على سكة الموجة الحاملة 2 بحيث يكون جهاز الاستقبال 7 الموجود في الطرف الآخر أقل بقليل من الخط المقابل للحد الأدنى للإشارة المستقبلة. ثم حدد سمك الفاصل 5 (من أي مادة عازلة) حتى يتم ضبط الحد الأدنى للإشارة المستقبلة بسهولة عن طريق تحريك لوحة الضبط 6. بعد ذلك ، يتم تثبيت جهاز الاستقبال 7 على سكة النقل 2 ببراغي. يتم تثبيت البرغي الموجود على حافة سكة الحامل 2 حتى يتوقف ، والثاني (في منتصف الجدار السفلي للعلبة تقريبًا) غير مشدود بمقدار 1 ... 2 مم. يستثني هذا حركة جهاز الاستقبال في المستوى الأفقي وفي نفس الوقت يسمح لك بإزاحة لوحة الضبط 6 أسفل جسمه ، ورفع حافة جهاز الاستقبال. عن طريق تحريكها بهذه الطريقة في المستوى العمودي ، فإنها تحقق الحد الأدنى من الإشارة المستقبلة. بعد التجميع النهائي ، يتم تحديد موقع كائن التعويض ولصقه.