Электромагнитный металлоискатель

Электромагнитный металлоискатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<и646293

Союз Соввтскки

Соцмал мсти мвскии

Республик

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТБЛЬСТВУ

67

ФОЦ

" 461ä"ß Щ (6t) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеио20.10.76 (21) 2182240/18-25

Х (5l) И. Кл. с присоединением заявки №

Ст 01 Г 3/10

Гоеудеротееииы4 «оютет

СССР ио делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 550.83 (088. 8) Опубликовано 05.02.79.Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 08.02. 79 (?2) Авторы изобретения

Ю. И. Стеблев, В. E. Шатерников н Ю. А. Маланичев (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиацконный институт им. академика С. П. Королева (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Изобретение относится к области обнаружения электропроводяших тел в непроводящих и слабопроводяших средах.

Известны электромагнитные устрой- ства для обнаружения металлических тел, использующие непрерывный режим работы полезадаюшей системы.

Указанное устройство содержит генератор синусоидального напряжения, индукционный преобразователь, параллель но которому включен электрический компенсатор, усилители, демодулятор, индикатор.

Недостатком известных устройств является низкая чувствительность, обусловленная нестабильностью и низким . уровнем компенсации трансформаторной

ЭДС„неводимой в измерительных обмот. ках индукционного преобразователя, а также необходимость ручной регулиров ки амплитуды и фазы компенсирующего напряжения. Нестабильность уровня компенсации определяется изменением гео, метрии индукционного преобразователя вследствие климатических воздействий нли вибраций и влиянием внешних медленноменяюшиХся электромагнитных полей (1).

Цель предлагаемого изобретения5 увеличение чувствительности электр магнитных металлоискателей путем автоматической компенсации помех в ин» дукционном преобразователе,.

Лля этого в металлоискатель допол» то нительно введены четыре ключа, устам тель с регулируемым коэффициентом усиления, узел управления, содержащий последовательно соединенные первый формирователь импульсов, триггер и второй формирователь импульсов, а так же блок корректирующего напряжения, причем первый ключ включен между генератором и индукционным преобразова-телем, второй - между выходом усилителя и входом второго усилителя с ре гулируемым коэффициентом усиления, третий-между выходом узла управления и входом блока корректирующего напряжения, четвертый - между выõодом блока корректирующего напряжения и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с демодулятором, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом генератора, а второй выход триггера соединен с управляющими входами первого, второго и четвертого ключей, а управляющий вход третьего ключа - с выходом усилителя.

Отличительным признаком металлоискатела является также то, что блок корректирующего напряжения состоит аз последовательно соединенных выпрями ела, первого запоминающего устройства, схемы сравнения, функционального преобразователя и второго запоминающего устройства, причем второй вход схемы сравмекки соединен с выходом выпрямителя.

На фиг. 1 представлена функциональнаа сиема предлагаемого металлоискатели; на фиг. 2 - эпюры напряжений в характерных точках.

Предлагаемый электромагнитный мвталлоискатель содержит генератор 1, ключи 2, 3, 4, 5 и индукционный преобразователь 6, электрический комценсатор 7, усилитель 8, усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления, демодулатор10, индикатор 11, узел ynpshaeaw, включающий формирователь

12 импульсов, триггер 13 и формирователь 14 строб-импульсов с регулируемой задержкой,блок 15 корректируюше го напряжения, который включает выпрямитель 16, лврвое запоминающее устройство 17, схему 18 сравнения, функциональный преобразователь 19, второе запоминающее устройство 20.

Предлагаемый металлоискатель работает следующим образом.

Генератор 1 с помощью ключа 2 и полеэадаюшей обмотки индукционного преобразователя 6 создает в пространстве периодически квантованное элвкт» ромагнитное поле. Формирователь 12 импульсов, триггер 13, формирователь

14 строб-импульсов совместно с клю чами 2, 3, 4 и 5 реализуют два последовательных режима работы; режим измерения и режим формйрования корректирующего напряжения компенсации. Генератор 1 синусоииальных сигналов выра батывает сигналы, вид которых показан на эпюре А (фиг. 2). На эпюрв Б" показаны режим формирования корректирующвго напряжения (Тыл„.п) и режим измерения (Тиз ). Напряжение на тсь. ковой обмотке индукционного преобразователя 6 приведено там же. На

5 эпюре "B показаны импульсы с выхода формирователя 14 строб-импульсов с регулируемой задержкой, а на эпюре "Г»сигналы с выхода широкополосного усилителя 8 при наличии в зоне поиска индукционного преобразователя металлического объекта. Как показано на эпюрв . Г суммарный переходный процесс в режиме формирования корректирующего нацряжвниа состоит из поверхностного процесса в металлическом объекте и переходного процесса и индукционном преобразователе. Ha emope "Г вь|делены огибающая переходного процесса в металле с длительностью „и огибающая переходного процесса в йндукционном . преобразователе с длительностью ил для значительного класса локальных металлических объектов, размеры которых нв превышают размеров индукционного преобразователя, выполняется условием w 4, что позволяет с помощью временного стробированая выделить нап. ряжение переходного процесса только индукционндго преобразователа, которов несет информацию о стабильности и уровне компенсации трансформаторной

ЭДС и помехах„наводимых в индукцион4 ном преобразователе внешними электромагнитными полями.

В режиме измерения ключи 2, 3 и

4 открыты, ключ 5 закрыт и напряжение с генератора 1 через ключ 2 поступает

40 на полезадаюшую обмотку индукционного преобразователя 6. Измеряемое напряжение с индукционного преобразователя 6 через широкополосный усилитель 8, ключ

3, усилитель 9 с регулируемым коэф45 фициентом усиления, демодулятор 10 поступает на индикатор 11. B режиме ком1 пенсацни ключи 2, 3 и 4 закрыты, ключ

5 открыт и напряжение, обусловленное переходным процессом в индукционном

Я преобразователе 6 через усилитель 8

I ключ 5, выпрямитель 16, через первое запоминающее устройство 17 и непосред ственно подается на два входа схемы

18 сравнения. С выхода схемы 18

5S сравнения напряжение поступает на функциональный преобразователь 19, который служит для преобразования изменения выходного напряжения индукционного пре образователя 6 в переходном режиме в

646293 изменение выходного сигнала индукционного преобразователя 6 в режиме измерения, и затем на вход второго запоминающего устройства 20. В режиме измерения напряжение с выхода запоминающего устройства 20, через ключ 4 поступает на управпяюший вход устройства.

9, где происходит коррекция измеряемого сигнала. Ключ 5 открывается стробимпульсом с некоторой задержкой относитепьно начала переходного процесса в индукционном преобразователе 6.

Задержка строб-импульса, отпираюшего канал выработки корректирующего напря-. жения относительно начала переходного процесса в индукционном преобразователе, выбирается из условия 4>4t>

На апюрах "Д и "Е показаны вйпрям ленное напряжение переходного процесса в индукционном преобразователе (выход выпрямителя 15 и управляющее напряжение с выхода второго запоминающего устройства 20. На апюре И приведена апюра напряжения с выхода усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. На управляющий вход этого усилителя в режиме измерения подается напряжение, несущее информацию о раскомпенсации. и помехах в измерительной обмотке индукционного преобразователя. ЗО

Упра an яюше е нап ря жение (ап юра "Е ) уменьшает коаффициент усиления усипителя с регулируемым коаффициентом усипення, что и свою очередь, уменьшает дпитепьпость переходного процесса ь И.П и амплитуду управляющего напряжения..

Начапо переходного цроцесса совпадает с моментом коммутации ключей 2, 3 и 4 (с запиранием ключей}; Выходное напряжение индукционного преобра4а зователя 6 в переходном режиме состоит из напряжения, обусловленного переходным процессом в искомом металлическом объекте и напряжением переходного пропесса в обмотках самого

45 индукционного преобразователя. Вторая составлякнцая указанного переходного процесса несет информацию об уровне и стабильности напряжения раскомпенсации. Вепичина задержки строб-импупь50 са определяется моментом окончания переходного процесса в искомом металлическом объекте и при значении

7 превышающем время переходного процес55 са в металле, суммарное напряжение на выходе индукционного преобразователя несет информацию только о стабильности, уровне компенсации трансформаторной Э.ПС и помехах, наводимых в индукционном цреобразователе внешними апектромагнитными полями. В схеме 18 сравнения происходит сравнение напряжения раскомпенсации, величина которого определяется уровнем компенсации трансформаторной ЭЙС и напряжением помех, с напряжением начальной компенсации, запомненном в первом запоминающем устройстве 16. Постоянная времени запоминающих устройств 16 и

19 выбирается из условии Д ), где Yt =1,2,3 .

Т- период квантования напряжения генератора 1. При И =1 реализуется попериодная коррекция измеряемого напряжения.

Формула изобретения

1. Электромагнитный металлоискатепь, содержащий последовательно соединенные генератор синусоидапьного напряжения, индукционный преобразователь, параллельно которому включен электрический компенсатор, усилитель, демодупятор и индикатор, о т и и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения чувствитепьности измерений путем автоматической компенсации поуех в индукционном преобразоватепе, в него дополнительно введены четыре ключа, второй усилитель. с регупируемым коаффициентом усиления, узел управления, содержащий поспедоватепьно соединенные первый формирователь импульсов, триггер и второй формирователь импульсов, а также блок корректирующе

ro напряжения, причем первый ключ включен между генератором и индукционным преобразователем, второй - между выходом усилителя и входом второго усипитепя с регулируемым коаффициентом усиления, третий - между выходом узла управления и входом блока корректирующего напряжения, четвертый — между выходом блока. корректирующего напряжения и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усипения, выход которого соединен с демодулятором, вход первого формирователя импульсов соединен с выходом генератора, а второй выход триггера соединен с управпякнцими входами первого, второго и четвертого ключей, а управляющий вход третьего ключа соединен с выходом усилителя.

О162ОЗ

2. Металлоискатель по и. 1, о тл и ч а в ш и и с я тем, что блок корректирующего напряжения состоит иэ последовательно соединенных выпрямители, первого эапоминаюшего устройства, Ю схемы сравнения, функционального преобраэователя и второго эапоминакнпего устройства, причем второй вход схемы

8 сравнения соединен с выходом выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание пря экспертизе

1. Бахмутский В. Ф., Зуенко Г. И.

Индукционные кабелеискатели, М., 1970. с. 85-90.

6.16203

w Для наглйдноспк иа эаюрал Tqоц =7;,э, Ю Реальном устроостбе Т „p T (Т = 10--207о„ )

p g ю у, ко о, ЦНИИПИ Заказ 107/37 Тираж 696 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4