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盗墓笔记应用の感应平衡式地下金属探测器

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楼主: wangjiahao88
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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:16 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:17 | 只看该作者
当金属进入线圈的探测范围内时,因为受到发射线圈产生的磁场的影响,其内部会形成涡流效应,引起一个与原磁场反相的感应磁场,从而抵消掉部分原磁场,使原磁场的磁场强度减弱,最终体现为接收信号幅度和相位的改变。因此,探测器可根据幅度的变化来判定金属的大小或深度,根据相位的变化来判定金属的类别。金属目标越小或者埋藏地越深,金属的信号就越弱,信号就越难被接收线圈检测到,相反,金属目标越大或者埋藏地越浅,金属的信号就越强,信号就越容易被接收线圈检测到。通过对以上三种金属探测技术的简要介绍,可知感应平衡式金属探测技术不仅能探测到金属,而且能大致估计金属的大小,区分金属所属的种类[[36]。而BFO金属探测技术和PI金属探测技术队金属的识别能力不足,但PI探测技术在抗干扰性方面比IB探测技术要好。本课题要设计的探测器要求对金属目标的区分能力要尽量高,且要有比较强的抗干扰能力,灵敏度要高,因此,我们采用了IB金属探测技术。

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:17 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:18 | 只看该作者
首先,我们需要确定交变电流的频率。由第二章的知识可知,金属探测器的灵敏度跟其采用的频率有关,采用高频率可提高对非铁磁性金属目标的探测灵敏度,采用低频率可提高对铁磁性金属目标的探测灵敏度。而本文要设计的金属探测器是一种综合型的地下金属探测器,不仅要保证它探测铁磁性金属的能力,也要保证它探a}n」非铁磁性金属的能力。另外,频率的选择必须考虑实际,即实际频率必须可以通过晶振的频率分频得到,因此,综合考虑,我们采用了7.8KHz的频率。它由4MHz的晶振通过9分频获得。

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:18 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:20 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:20 | 只看该作者
当探测器没有检测到金属时,发射线圈周围的交变磁场是稳定的,接收端信号的幅度和相位也是稳定的,即发射端与接收端处于“相对平衡状态”。当探测器的探头检测到金属时,线圈周围的磁场受到影响,发射线圈与接收线圈之间的“相对平衡状态”被打破,接收信号的幅度和相位发生变化。接收线圈一方面与发射线圈组成祸合电路,另一方面跟与其相连的电容、电阻构成谐振电路,谐振电路具有选频作用,可以使接收端形成的振荡电流的频率与发射端信号的频率相同。由于接收端所形成的振荡信号比较微弱且带有噪声信号,需要对其进行滤波放大处理,因此电路中需包含一级滤波放大电路,一方面对接收信号进行放大,另一方面对接收信号去噪,从而方便后面电路对信号的处理。整个接收祸合与滤波放大电路的电路如图3-5所示。在无金属的情况下,电路的输出信号波形如图3-6所示,从图中可以看到,输出信号的频率为7.8KHz的正弦波,与发射端输入信号的频率相同。

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:20 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:21 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:23 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:24 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:26 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:27 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:28 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:29 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:29 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:30 | 只看该作者
从图3-14中可以看到,探测器所处的模式是通过模拟开关来控制的。从电路框图上可以看到,在金属区分模式下,电阻分量和电抗分量都会经过反相微分放大电路的处理。对电阻分量和电抗分量进行微分是因为输入的电阻分量和电抗分量是线圈等效电阻和等效电抗的实际值,为了得到金属目标的相位特性,需要对电阻分量和电抗分量进行微分,得到金属目标引起的电阻分量和电抗分量变化率,最终得到金属相位,即把接收信号与发送信号的相位差转换成了电阻分量的变化率与电抗分量的变化率的关系。在金属定位模式下,对输入的电阻分量和电抗分量作反相放大处理,从而增大探测器判断金属大小或深度的精度。在此模式下,电阻分量电平的大小用来作为判读金属大小或深度的参量,电抗分量则用来辅助消除地矿化的影响。在金属区分模式下,电路的输入信号与输出信号的对比图如图3-15所示,图中的输入信号(上面的凹陷信号)为正交解调电路输出的电抗分量信号。输出信号为图中下面的正弦波信号。很明显,输出信号为输入信号经微分反相放大后的信号。


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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:31 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:32 | 只看该作者

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wangjiahao88|  楼主 | 2019-8-14 16:32 | 只看该作者

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