Çoklu frekans metal dedektörü tasarımı ve analizi
Multi-frequency metal detector design and analysis
Yazar: HASAN BELLİKLİ
Danışman: ÖĞR. GÖR. HASAN BÜLENT YAĞCI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik dedektör = Electronic detector ; Geniş bantlı kuvvetlendirici = Broadband amplifier

Özet:
Metal dedektörleri mayınlı arazilerin temizlenmesinde, el yapımı patlayıcıların tespitinde, jeofizik taramalarında ve define aramalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tezde metalik cisimlerin sınıflandırılmasına olanak sağlayan çoklu frekans metal dedektörleri tasarımı ve analizi anlatılmıştır. Tasarlanan dedektörün çalışma yöntemi, sürekli dalga metal dedektörü ile benzerdir, fakat tek frekans yerine 1 kHz - 100 kHz aralığında çalışmaktadır. Hedef cisimden gelen ayırt edici bilgi miktarı arttığı için sınıflandırma kolaylaşmaktadır.Tezin teorik analiz kısmında metal dedektörlerinin çalışma prensipleri anlatılmıştır. İlaveten, darbe indüksiyon metal dedektörleri ve sürekli dalga metal dedektörlerinin çalışma yöntemleri detaylı olarak anlatılmıştır. Donanım tasarlama kısmında bobinlerin 1 kHz - 100 kHz bant aralığında uygun olan indüktans değeri hesaplanmıştır. Tasarım için uygun olan çift-D bobinin indüksiyon sıfırlaması yapılmıştır. Sonrasında metalik kumaş ile kapasitif etkilerden ve dış EM gürültülerden izole edilmiştir. Faz eviren diferansiyel kuvvetlendirici ile alınan zayıf işaretler kuvvetlendirilmiştir. Veri analiz kısmında, laboratuvar ortamında uzaktan bilgisayar kontrollü test düzeneği kurulmuştur. İşaret üreteci ve osiloskop, LabVIEW® programı ile bilgisayar üzerinden kontrol edilmiştir. LabVIEW® arayüzü ile alınan işaretin faz ve genlik verileri dosyaya kaydedilmiştir. MATLAB® programı ile faz ve genlik verilerinden eşevreli ve dikevreli işaret kısımları oluşturulmuştur. Sonuç olarak, ölçüm sonuçlarının teorik analizle uyumlu olduğu görülmüştür. Ferromanyetik ve ferromanyetik olmayan metalik cisimler faz ve eşevreli kısım verisiyle ayırt edilebilmektedir.

Abstract:
Metal detectors are widely used in a number of applications, such as mine clearance, improvised explosive detection, treasure hunting and geophysical survey. In this thesis, the design and analysis of multi-frequency metal detectors which enables the identification of metallic objects are explained. The working principle of the multi-frequency metal detector is similar to a continuous metal detector but instead of single frequency, it uses multi frequency range varying from 1 kHz to 100 kHz sinus signals. The multi-frequency detectors reveal much more information about buried metallic object. In the theoretical analysis part, basic principles of metal detectors are explained. Furthermore, pulse induction and continuous wave metal detectors technologies are explained in detail. In the hardware design part, coil inductance values are selected for 1 kHz -100 kHz frequency band. Double-D coil nulling is done. Then coils are wrapped with metallic fabric, so that capacitive effects are isolated from the coil. Inverting differential op amps are used for amplification of the weak signals.In the data analysis part, remote controllable test setup is installed in the laboratory environment. A signal generator and an oscilloscope are controlled by LabVIEW® program. The phase difference of the two signals and the amplitude data of the received signals are acquired by LabVIEW® signal processing tool. Signal pre-processing is done by MATLAB®. As a result, the experimental data and theoretical analysis turned out to be similar. Ferromagnetic and non-ferromagnetic metallic objects are distinguished using the phase and in-phase part of the received signals.