СЕЛЕКТИВНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

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 G 01 V 3/08).
Недостатком известного металлоискателя является отсутствие компенсатора минерализации грунта, приводящее к нарушению селективности по черным и цветным металлам и снижению чувствительности к мелким металлическим предметам, при использовании металлоискателя на грунтах с повышенной минерализацией, содержащих растворенные металлические минералы и электропроводящие соли.
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 G 01 V 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 компенсации минерализации грунта и селективности по черным и цветным металлам.
В заявленной конструкции полезной модели это достигается за счет того, что селективный резонансный металлоискатель, содержащий индуктивный датчик металла, генератор синусоидального напряжения, амплитудный детектор, фильтр низкой частоты и усилитель импульсов, соединенные последовательно, дополнительно содержит частотный детектор, компенсатор минерализации грунта и индикатор вида металла, соединенные последовательно, причем вход частотного детектора подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, первый вход компенсатора минерализации грунта соединен с выходом частотного детектора, его второй вход соединен с выходом усилителя импульсов, а к выходу компенсатора минерализации грунта подключен индикатор вида металла. При этом компенсатор минерализации грунта состоит из управляемого элемента памяти и дифференциального сумматора, причем первый вход управляемого элемента памяти и неинвертирующий вход дифференциального сумматора, соединены вместе, а выход управляемого элемента памяти подключен к инвертирующему входу дифференциального сумматора.
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 селективного резонансного металлоискателя.
Индуктивный датчик металла 1, генератор синусоидального напряжения 2, амплитудный детектор 3, фильтр низкой частоты 4 и усилитель импульсов 5, соединены последовательно. Частотный детектор 6, компенсатор минерализации грунта 7 и индикатор вида металла 8, соединены последовательно. Компенсатор минерализации грунта 7 состоит из управляемого элемента памяти 9 и дифференциального сумматора 10.
Вход частотного детектора 6 подключен к выходу генератора синусоидального напряжения 2, неинвертирующий вход дифференциального сумматора 10 и первый вход управляемого элемента памяти 9 соединены вместе и подключены к выходу частотного детектора 6, при этом второй вход управляемого элемента памяти 9 подключен к
выходу усилителя импульсов 5, а его выход соединен с инвертирующим входом дифференциального сумматора 10, при этом к выходу дифференциального сумматора подключен индикатор вида металла 8.
Селективный резонансный металлоискатель 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 фиксированными амплитудой и частотой, которые определяются параметрами индуктивного датчика металла 1, вследствие чего отсутствуют сигналы на выходах амплитудного детектора 3, фильтра низкой частоты 4, усилителя импульсов 5, частотного детектора 6 и компенсатора минерализации грунта 7, в результате чего индикатор вида металла 8 находятся в нерабочем состоянии.
При появлении металлического предмета вблизи индуктивного датчика металла 1, 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. Усилитель импульсов 5 формирует управляющий импульс, поступающий на второй вход управляемого элемента памяти 9.
Одновременно, за счет изменения индуктивности датчика металла 1, изменяется частота переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2. Причем предметы из цветного металла вызывают увеличение частоты, а предметы из черного металла, ее уменьшение. Частотный детектор 6 обеспечивает преобразование изменения частоты переменного напряжения, поступающего на его вход, в изменение амплитуды сигнала на его выходе, вследствие чего знак изменения полярности амплитуды на выходе частотного детектора 6 соответствует знаку изменения частоты на его входе. С выхода частотного детектора 6 сигнал поступает на неинвертирующий вход дифференциального сумматора 10, а так же на первый вход управляемого элемента памяти 9. На второй его вход поступает управляющий импульс с выхода усилителя импульсов 5, возникающий в момент появления вблизи индуктивного датчика 1 металлического предмета, и фиксирует на инвертирующем входе дифференциального сумматора 10 нулевое, на момент появления управляющего импульса, значение сигнала, поступающего с выхода частотного детектора 6. В зависимости от вида металла
предмета, поступивший на неинвертирующий вход дифференциального сумматора 10 сигнал отличается по амплитуде и полярности от зафиксированного нулевого значения сигнала на его инвертирующем входе. В результате на выходе дифференциального сумматора 10 появляется сигнал, пропорциональный разности сигналов на неинвертирующем и инвертирующем его входах, а полярность сигнала соответствует виду металла, положительная для цветных металлов и отрицательная для черных. Индикатор вида металла 8, подключенный к выходу дифференциального сумматора 10, регистрирует полярность сигнала и соответственно отображает вид металла по градации черный или цветной.
При перемещении индуктивного датчика металла 1 над поверхностью грунта с повышенной минерализацией, при отсутствии металлических предметов вблизи индуктивного датчика металла, амплитуда переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2 остается неизменной. Вследствие этого отсутствует сигнал на выходах амплитудного детектора 3 и фильтра нижних частот 4. Управляющий импульс на выходе усилителя импульсов 5 так же отсутствует. В то же время частота переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2 изменяется в зависимости от степени минерализации грунта, в результате чего на выходе частотного детектора 6 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна степени минерализации. В компенсаторе минерализации грунта 7 сигнал с выхода частотного детектора 6 поступает одновременно на неинвертирующий вход дифференциального сумматора 10 и на первый вход управляемого элемента памяти 9, который при отсутствии управляющего импульса на его втором входе, пропускает сигнал непосредственно на инвертирующий вход дифференциального сумматора 10. Вследствие того, что сигналы на неинвертирующем и инвертирующем входах дифференциального сумматора 10 идентичны, сигнал на его выходе отсутствует и не поступает на вход индикатора вида металла 8, в результате чего он находится в нерабочем состоянии.
При появлении вблизи индуктивного датчика металла 1 металлического предмета, находящегося в грунте с повышенной минерализацией, происходит уменьшение амплитуды 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, вследствие чего с выхода усилителя импульсов 5
поступает управляющий импульс на второй вход управляемого элемента памяти 9, который зафиксирует на инвертирующем входе дифференциального сумматора 10, отличный от нулевого, уровень сигнала, поступившего с выхода частотного детектора 6, соответствующий степени минерализации грунта на момент появления металлического предмета. Дополнительное изменение частоты переменного напряжения на выходе генератора синусоидального напряжения 2, вызванное появлением металлического предмета, преобразуется в частотном детекторе 6 в дополнительное изменение амплитуды на его выходе, которое поступает на неинвертирующий вход дифференциального сумматора 10, и в зависимости от вида металла, превысит или не достигнет, зафиксированного на инвертирующем входе, уровня сигнала. Вследствие этого, на выход дифференциального сумматора 10, независимо от степени минерализации грунта, поступает сигнал, пропорциональный дополнительному изменению амплитуды на его неинвертирующем входе, полярность которого соответствует виду металла и отображается индикатором вида металла 8.
Заявленная конструкция селективного резонансного металлоискателя в результате введения компенсации минерализации грунта, а также селективности по черным и цветным металлам, 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.