РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ С МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОЙ ДИСКРИМИНАЦИЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для обнаружения металлических объектов, и может быть использована для селективного поиска скрытых металлических предметов в различных отраслях промышленности.
Известен металлоискатель, содержащий низкочастотный автогенератор с вихретоковым датчиком, колебательным контуром, соединенным с управляемым нелинейным элементом, высокочастотный стабилизированный автогенератор с управляемым колебательным контуром, соединенным с управляемым нелинейным элементом, который соединен с индуктивным датчиком, пространственно совмещенным с вихретоковым датчиком, а также амплитудный детектор, блок деления, преобразователь напряжения в частоту и индикатор (авторское свидетельство №1071988, МКИ G01V 3/08).
Недостатками указанного металлоискателя, снижающими эффективность его использования в полевых условиях на грунтах с повышенной минерализацией, содержащих растворенные металлические минералы и электропроводящие соли, являются: падение чувствительности к мелким металлическим предметам при работе на грунтах с повышенной минерализацией, вызванное отсутствием функции компенсации минерализации грунта, а так же ухудшение достоверности селекции предметов из черных металлов среднего и крупного размера, вызванное использованием высокочастотного режима работы стабилизированного автогенератора.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции полезной модели является резонансный металлоискатель, содержащий генератор синусоидального напряжения, амплитудный детектор, фильтр низкой частоты, усилитель импульсов и исполнительный орган (свидетельство на полезную модель №19329, МКИ G01V 3/10, 2001 г.)
Недостатком указанного металлоискателя является отсутствие селективности по черным и цветным металлам, что не дает возможности оценить вид металла, обнаруженного в грунте предмета, без проведения раскопок, и снижает эффективность целенаправленного поиска предметов из металлов определенного вида.
В основу заявленной полезной модели положена задача разработать конструкцию металлоискателя, позволяющую повысить надежность обнаружения металлических предметов в различных типах грунтов путем введения магнитометрической дискриминации по черным и цветным металлам и компенсации минерализации грунта.
В заявленной конструкции полезной модели это достигается за счет того, что резонансный металлоискатель с магнитометрической дискриминацией, содержащий индуктивный датчик металла, генератор синусоидального напряжения, амплитудный детектор, фильтр низкой частоты и первый усилитель импульсов, соединенные последовательно, дополнительно содержит магнитометрический датчик и второй усилитель импульсов, соединенные последовательно, а так же логическое устройство и индикатор вида металла, соединенные последовательно, причем первый вход логического устройства подключен к выходу первого усилителя импульсов, а его второй вход подключен к выходу второго усилителя импульсов, при этом магнитометрический датчик пространственно совмещен с индуктивным датчиком металла и состоит из двух идентичных индуктивных катушек, соединенных встречно-последовательно.
Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что заявленная конструкция полезной модели не была описана в литературе и содержит отличительные признаки по сравнению с известными аналогами.
На чертеже показана функциональная схема резонансного металлоискателя с магнитометрической дискриминацией.
Индуктивный датчик металла 1, генератор синусоидального напряжения 2, амплитудный детектор 3, фильтр низкой частоты 4 и первый усилитель импульсов 5 соединены последовательно. Магнитометрический датчик 10 и второй усилитель импульсов 11 соединены последовательно. Логическое устройство 6 и индикатор вида металла 7 соединены последовательно. Первый вход логического устройства 6 подключен к выходу первого усилителя импульсов 5, а его второй вход подключен к выходу второго усилителя импульсов 11. Индуктивный датчик металла 1 и магнитометрический датчик 10 пространственно совмещены в общем корпусе 12. Идентичные индуктивные катушки 8 и 9 включены встречно-последовательно.
Резонансный металлоискатель с магнитометрической дискриминацией работает следующим образом.
В исходном состоянии, при отсутствии вблизи индуктивного датчика 1 металлических предметов и минерализованного грунта, генератор синусоидального напряжения 2 вырабатывает переменное напряжение с фиксированной амплитудой, вследствие чего отсутствуют сигналы на выходах амплитудного детектора 3, фильтра низкой частоты 4 и первого усилителя импульсов 5. Одновременно, при отсутствии вблизи магнитометрического датчика 10 металлических предметов и минерализованного грунта, однородное магнитное поле Земли вблизи магнитометрического датчика 10 не искажено, вследствие чего сигналы на выходах идентичных, включенных встречно-последовательно, индуктивных катушек 8 и 9 имеют одинаковую амплитуду и противоположную полярность, в результате чего отсутствует сигнал на выходе магнитометрического датчика 10 и сигнал на выходе второго усилителя импульсов 11. Вследствие отсутствия сигналов на первом и втором входе логического устройства 6, отсутствует сигнал на его выходе, в результате чего индикатор вида металла 7 остается в нерабочем состоянии.
При перемещении индуктивного датчика металла 1 вблизи металлического предмета из цветного металла, при отсутствии минерализованного грунта, за счет внесенного сопротивления уменьшается амплитуда переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2. Амплитудный детектор 3 выделяет огибающую амплитуды переменного напряжения. Фильтр низкой частоты 4 выделяет полезный сигнал и отсекает сигналы помех. Первый усилитель импульсов 5 формирует сигнал, поступающий на первый вход логического устройства 6. Одновременно, при перемещении магнитометрического датчика 10 вблизи металлического предмета из цветного металла, при отсутствии минерализованного грунта, однородность магнитного поля Земли вблизи магнитометрического датчика 10 не нарушается, вследствие чего сигналы на выходах идентичных, включенных встречно-последовательно, индуктивных катушек 8 и 9 имеют одинаковую амплитуду и противоположную полярность, в результате чего отсутствуют сигналы на выходах магнитометрического датчика 10 и второго усилителя импульсов 11. Логическое устройство 6, при появлении на его первом входе сигнала с выхода первого усилителя импульсов 5 и при отсутствии на его втором входе сигнала с выхода второго усилителя импульсов 11, формирует кодовый сигнал, который соответствует цветному металлу и поступает на вход индикатора 7,
вследствие чего, индикатор 7 отображает значение, соответствующее цветному металлу.
При перемещении индуктивного датчика металла 1 вблизи металлического предмета из черного металла, при отсутствии минерализованного грунта, за счет внесенного сопротивления уменьшается амплитуда переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2. Амплитудный детектор 3 выделяет огибающую амплитуды переменного напряжения. Фильтр низкой частоты 4 выделяет полезный сигнал и отсекает сигналы помех. Первый усилитель импульсов 5 формирует сигнал, поступающий на первый вход логического устройства 6. Одновременно, при перемещении магнитометрического датчика 10 вблизи металлического предмета из черного металла, вызывающего локальное искажение магнитного поля Земли, при отсутствии минерализованного грунта, однородность магнитного поля Земли вблизи магнитометрического датчика 10 нарушается, вследствие чего нарушается баланс амплитуд сигналов на выходах идентичных, включенных встречно-последовательно, индуктивных катушек 8 и 9, в результате чего появляется сигнал на выходе магнитометрического датчика 10 и сигнал на выходе второго усилителя импульсов 11. Логическое устройство 6, при появлении на его первом входе сигнала с выхода первого усилителя импульсов 5 и при появлении на его втором входе сигнала с выхода второго усилителя импульсов 9, формирует кодовый сигнал, который соответствует черному металлу и поступает на вход индикатора 7, вследствие чего, индикатор 7 отображает значение, соответствующее черному металлу.
При перемещении индуктивного датчика металла 1 над поверхностью грунта с повышенной минерализацией, при отсутствии металлических предметов вблизи индуктивного датчика металла 1, амплитуда переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2 остается неизменной. Вследствие этого отсутствует сигнал на выходах амплитудного детектора 3, фильтра нижних частот 4 и на выходе первого усилителя импульсов 5. Одновременно, при перемещении магнитометрического датчика 10 над поверхностью грунта с повышенной минерализацией, при отсутствии металлических предметов вблизи магнитометрического датчика 10, вследствие многократного превышения размеров площади грунта над размерами магнитометрического датчика 10, однородность магнитного поля Земли вблизи магнитометрического датчика 10 остается неизменной. Вследствие этого сигналы на выходах идентичных, включенных встречно-последовательно, индуктивных катушек 8 и 9 имеют одинаковую амплитуду и
противоположную полярность, в результате чего отсутствует сигнал на выходе магнитометрического датчика 10 и сигнал на выходе второго усилителя импульсов 11. Вследствие отсутствия сигналов на первом и втором входе логического устройства 6, отсутствует сигнал на его выходе, в результате чего индикатор вида металла 7 остается в нерабочем состоянии.
Заявленная конструкция резонансного металлоискателя с магнитометрической дискриминацией, в результате введения магнитометрической дискриминации по черным и цветным металлам с компенсацией минерализации грунта, обеспечивает избирательный поиск металлов определенного вида, как в обычных грунтах, так и в сложных грунтах с повышенной минерализацией, повышает чувствительность и надежность обнаружения мелких металлических предметов, снижает количество непроизводительных раскопок и повышает скорость проведения поисков, а так же позволяет использовать металлоискатель, как в полевых условиях, в том числе под водой, так и в стационарных условиях для обнаружения инородных металлических включений в технологических процессах.