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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Metal detector a impulsi. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Creare metal detector sufficientemente sensibili è un compito piuttosto difficile e ingrato. I radioamatori periodicamente accettano la sfida e presentano reperti per mostre, ma pochi di loro soddisfano i parametri richiesti. Pertanto, per molto tempo, i metal detector sono stati progettati sulla base di due generatori ad alta frequenza sintonizzati su frequenze simili, uno dei quali era stabile in frequenza (di solito stabilizzato da un risonatore al quarzo), e l'altro - quello funzionante - era collegato a il frame ricevente e cambiava la sua frequenza quando ci si avvicinava ai metalli. I segnali dei due generatori sono stati sommati, il segnale del battito a bassa frequenza è stato isolato e da esso è stata giudicata la presenza di metallo. Dopo l'emergere di un nuovo elemento base, invece dei generatori di segnali di riferimento, hanno iniziato a progettare un metal detector con un convertitore tensione-frequenza, convertitori analogico-digitali, sintetizzatori di frequenza e altri possibili nuovi prodotti. Si potrebbe consigliare agli archeologi e ai criminologi di utilizzare un altro schema di misurazione: geofisico. Nella zona in cui si ricercano le inclusioni metalliche si dovrà stendere un anello di filo di diametro pari o superiore a 5...25 m, alimentato da un generatore autonomo con frequenza di 500 Hz (più alta è la frequenza, minore è la profondità del profondità). È molto conveniente utilizzare convertitori di tensione DC-AC per l'aviazione con una frequenza di 400 Hz (umformer). Hanno potere sufficiente. Puoi anche utilizzare convertitori DC-AC realizzati con potenti transistor. Possono essere realizzati a diverse frequenze e quindi eseguire il “sondaggio della frequenza”, ovvero determinare la profondità dell’oggetto metallico sospetto. Per effettuare ricerche, oltre al generatore, è necessario disporre di un ricevitore, che può essere un amplificatore selettivo sintonizzato sulla frequenza (frequenze) del generatore e disporre di un'antenna magnetica ricevente all'ingresso, anch'essa sintonizzata sulla frequenza (frequenze) del generatore. L'idea di questo metodo di ricerca è che nell'area di azione del campo elettromagnetico di una spira metallica, eventuali corpi metallici a conduttività continua iniziano a emettere il loro campo, che è sfasato rispetto a quello primario, idealmente di 90°. La trama ricevente relativa al campo primario è solitamente orientata in modo tale che in assenza di inclusioni metalliche il segnale all'uscita del ricevitore sarebbe minimo o del tutto assente, mentre in presenza di inclusioni metalliche raggiungerebbe il massimo. Effettuando misurazioni a diverse frequenze è possibile determinare la profondità approssimativa dei depositi e, utilizzando fotogrammi riceventi diversamente orientati nello spazio, la posizione degli oggetti. Il vantaggio principale di questo metodo di misurazione è che l'oggetto metallico desiderato diventa esso stesso la fonte di radiazione. Attrezzature di questo tipo possono essere utilizzate per tracciare tubi sotterranei, posare cavi, tracciare cavi nascosti e per altri scopi. Per fare ciò, il generatore è collegato ad un'estremità al sistema metallico tracciato e l'altra estremità è collegata a terra (se la ricerca viene effettuata per strada, in un campo) o collegata ai tubi della rete di riscaldamento o di approvvigionamento idrico (se il tracciamento viene effettuato in un edificio). Il metodo dell'induzione ad anello è stato ampiamente presentato al VRV nella sua applicazione ai metodi induttivi senza contatto per l'accensione di elettrodomestici (cuffie senza contatto per ascoltare radio, televisione, ecc., apparecchi telefonici senza contatto non collegati tramite fili alla rete telefonica, che può essere portato liberamente tra le mani mentre ci si sposta nella stanza). Sembrerebbe che il problema sia diverso, ma il principio di soluzione è lo stesso: accoppiamento induttivo tra la spira in cui viene generato il segnale e il ricevitore che capta questo segnale. Rilevatore di metalli a impulsi (Fig. 27). L'autore del progetto è il radioamatore V. S. Gorchakov. Alla 33a Esposizione Mondiale, la mostra ha ricevuto il Terzo Premio della mostra.
Il dispositivo è progettato per localizzare oggetti metallici nel terreno. I suoi test hanno dimostrato che è in grado di rilevare una piastra di alluminio di 100 x 100 x 2 mm ad una profondità di 75 cm, la stessa piastra di dimensioni 200 x 200 x 2 mm ad una profondità di 100 cm, un lungo tubo di acciaio di diametro di 300 mm ad una profondità di 200 cm, un pozzo d'uomo ad una profondità di 200 cm, un lungo tubo di acciaio del diametro di 50 mm ad una profondità di 120 cm, una rondella di rame del diametro di 25 mm ad una profondità di 35 cm. Il dispositivo (Fig. 27, a) è costituito da un oscillatore principale 1 ad una frequenza di 100 Hz, un amplificatore di corrente a impulsi 2, un telaio radiante 3, un generatore di ritardo 4 a 100 μs, un generatore di impulsi di gate 5, un amplificatore di corrispondenza 6, un interruttore elettronico 7, un frame di ricezione 8, limitatore a due vie 9, amplificatore di segnale 10, integratore 11, amplificatore DC 12, indicatore 13, stabilizzatore di tensione 14. Il metal detector funziona come segue. L'oscillatore principale emette un impulso di durata Ti (Fig. 27, b), il cui declino attiva il generatore di ritardo. L'impulso dell'oscillatore principale viene amplificato in potenza da un amplificatore di corrente e fornito al telaio radiante. Il generatore di ritardo genera un impulso della durata di 100 μs, la cui caduta attiva il generatore di impulsi di gating. Questo generatore produce un impulso stroboscopico della durata di 30 μs che, attraverso un amplificatore corrispondente, controlla il funzionamento dell'interruttore elettronico. L'interruttore apre l'amplificatore di segnale per la durata dell'impulso stroboscopico e trasmette il segnale dall'amplificatore 10 all'integratore. Il segnale dall'uscita dell'integratore viene inviato attraverso un amplificatore CC a un comparatore. Nella fig. La Figura 27, b mostra la distribuzione temporale dei segnali sul frame trasmittente (emettitore) (curva 1), sul frame ricevente in assenza (curva 2) e in presenza di metallo (curva 5). Come risultato degli esperimenti, si è scoperto che in assenza di metallo, l'impulso ricevuto entro un tempo di 100 μs diminuisce piuttosto bruscamente in ampiezza. Se nella zona di controllo sono presenti inclusioni metalliche, la durata della diminuzione dell'ampiezza dell'impulso ricevuto è notevolmente ritardata, principalmente a causa dell'azione delle correnti di Foucault. La proprietà di deformazione della forma del segnale ricevuto dovuta all'influenza delle inclusioni metalliche è la base per la progettazione di questo dispositivo. Il design del sensore del dispositivo è mostrato in Fig. 27, v. I telai emettitore e ricevente sono avvolti su un telaio dielettrico con diametro esterno di 300 mm. La trama ricevente è avvolta all'interno di quella emittente. Il suo diametro interno è di 260 mm. Il frame di trasmissione contiene 300 spire di filo PEV-2 0,44 e il frame di ricezione contiene 60 spire di filo PEV-2 0,14. Il fissaggio della maniglia 1 è arbitrario e non richiede alcuna spiegazione particolare. Sulla fig. 28 mostra uno schema schematico del dispositivo.
L'oscillatore principale è realizzato sui microcircuiti DD1.1 e DD1.2. Il segnale dall'uscita del generatore attraverso il resistore R9 viene fornito all'ingresso dell'amplificatore di corrente a impulsi - transistor VT3-VT5, il cui carico è il telaio radiante L1.1. Attraverso il condensatore C3, l'impulso dall'oscillatore principale viene fornito all'ingresso del generatore di ritardo, realizzato utilizzando gli elementi DD1.3, DD1.4 secondo il circuito di trigger Schmidt. Il decadimento dell'impulso di ritardo innesca il generatore di impulsi di gating, realizzato sugli elementi DD2.1-DD2.3. L'impulso di gate attraverso l'amplificatore di adattamento (transistor VT1, VT2) viene fornito all'interruttore elettronico DA1, che controlla il funzionamento dell'amplificatore di segnale (DA1.1 e DA1.2) e dell'integratore (C12, R30), passando la CC segnale all'amplificatore CC (DA2) durante l'impulso stroboscopico. Il carico dell'amplificatore DC è il dispositivo puntatore PA1. Per aumentare la stabilità della misura, l'alimentazione agli stadi amplificatori viene ulteriormente stabilizzata. Gli stabilizzatori elettronici sono realizzati sui transistor VT6, VT7.
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