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上海时时乐综合走试图: 地下金屬探測器原理

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金屬探測器原理: 
金屬探測器利用電磁感應的原理,利用有交流電通過的線圈,產生迅速變化的磁場。這個磁場能在金屬物體內部能感生渦電流。渦電流又會產生磁場,倒過來影響原來的磁場,引發探測器發出鳴聲。 
工作原理: 
高頻振蕩器 
由三極管VT1和高頻變壓器T1等組成,是一種變壓器反饋型LC振蕩器。T1的初級線圈L1和電容器C1組成LC并聯振蕩回路,其振蕩頻率約200kHz,由L1的電感量和C1的電容量決定。T1的次級線圈L2作為振蕩器的反饋線圈,其“C”端接振蕩管VT1的基極,“D”端接VD2。由于VD2處于正向導通狀態,對高頻信號來說,“D”端可視為接地。在高頻變壓器T1中,如果“A”和“D”端分別為初、次級線圈繞線方向的首端,則從“C”端輸入到振蕩管VT1基極的反饋信號,能夠使電路形成正反饋而產生自激高頻振蕩。振蕩器反饋電壓的大小與線圈L1、L2的匝數比有關,匝數比過小,由于反饋太弱,不容易起振,過大引起振蕩波形失真,還會使金屬探測器靈敏度大為降低。 振蕩管VT1的偏置電路由R2和二極管VD2組成,R2為VD2的限流電阻。由于二極管正向閾值電壓恒定(約0.7V),通過次級線圈L2加到VT1的基極,以得到穩定的偏置電壓。顯然,這種穩壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩定性。為了進一步提高金屬探測器的可靠性和靈敏度,高頻振蕩器通過穩壓電路供電,其電路由穩壓二極管VD1、限流電阻器R6和去耦電容器C5組成。 振蕩管VT1發射極與地之間接有兩個串聯的電位器,具有發射極電流負反饋作用,其電阻值越大,負反饋作用越強,VT1的放大能力也就越低,甚至于使電路停振。RP1為振蕩器增益的粗調電位器,RP2為細調電位器。 
高頻振蕩器探測金屬的原理 
調節高頻振蕩器的增益電位器,恰好使振蕩器處于臨界振蕩狀態,也就是說剛好使振蕩器起振。當探測線圈L1靠近金屬物體時,由于電磁感應現像,會在金屬導體中產生渦電流,使振蕩回路中的能量損耗增大,正反饋減弱,處于臨界態的振蕩器振蕩減弱,甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。如果能檢測出這種變化,并轉換成聲音信號,根據聲音有無,就可以判定探測線圈下面是否有金屬物體了。 
振蕩檢測器 
振蕩檢測器由三極管開關電路和濾波電路組成??氐緶酚扇躒T2、二極管VD2等組成,濾波電路由濾波電阻器R3,濾波電容器C2、C3和C4組成。在開關電路中,VT2的基極與次級線圈L2的“C”端相連,當高頻振蕩器工作時,經高頻變壓器T1耦合過來的振蕩信號,正半周使VT2導通,VT2集電極輸出負脈沖信號,經過π型RC濾波器,在負載電阻器R4上輸出低電平信號。當高頻振蕩器停振蕩時,“C”端無振蕩信號,又由于二極管VD2接在VT2發射極與地之間,VT2基極被反向偏置,VT2處于可靠的截止狀態,VT2集電極為高電平,經過濾波器,在R4上得到高電平信號。由此可見,當高頻振蕩器正常工作時,在R4上得到低電平信號,停振時,為高電平,由此完成了對振蕩器工作狀態的檢測。
音頻振蕩器 
音頻振蕩器采用互補型多諧振蕩器,由三極管VT3、VT4,電阻器R5、R7、R8和電容器C6組成?;ゲ剮投嘈癡竦雌韃捎昧街徊煌嘈偷娜?,其中VT3為NPN型三極管,VT4為PNP型三極管,連接成互補的、能夠強化正反饋的電路。在電路工作時,它們能夠交替地進入導通和截止狀態,產生音頻振蕩。R7既是VT3負載電阻器,又是VT3導通時VT4基極限流電阻器。R8是VT4集電極負載電阻器,振蕩脈沖信號由VT4集電極輸出。R5和C6等是反饋電阻器和電容器,其數值大小影響振蕩頻率的高低。 
互補型多諧振蕩器的工作原理 
接通電源時,由于VT3基極接有偏置電阻器R1、R3而被正向偏置,假設VT3集電極電流處于上升階段,VT4基極電流隨之上升,導致VT4集電極電流劇增,VT4集電極電位隨之迅速升高,由VT4輸出的電流通過與之相連的R5向C6充電,流經VT3的基極入地,又導致VT3基極電流進一步升高。如此反復循環,強烈的正反饋使得VT3、VT4迅速進入飽和導通狀態,VT4集電極處于高電平,使多諧振蕩器進入第一個暫穩態過程。隨著電源通過飽和導通的VT4經R5向C6充電,當VT3基極電流下降到一定程度時,VT3退出飽和導通狀態,集電極電流開始減小,導致VT4集電極電流減小,VT4集電極電位下降,這一過程又進一步加劇了向C6充電電流迅速減小,VT3基極電位急劇降低而使VT3截止,VT4集電極迅速跌至低電平,多諧振蕩器翻轉到第二個暫穩態。多諧振蕩器剛進入第二暫穩態時,先前向C6充電的結果,其電容器右端為正,左端為負,現在C6右端對地為低電平,由于電容器C6兩端電壓不能躍變,故VT3基極被C6左端負電位強烈反向偏置,使兩只三極管在較長時間繼續保持截止狀態。在C6放電時,電流從電容器右端流出,主要流經R5、(R8)、R9、VT5發射結入地,又經過電源、R6、R1、R3流回電容器C6左端。直到C6放電結束,電源繼續通過上述回路開始對C6反向充電,C6左端為正。當C6兩端的電位上升至0.7V,VT3開始進入導通狀態,經過強烈正反饋,迅速進入飽和導通狀態,使電路再次發生翻轉,重復先前的暫穩態過程,如此周而復始,電路產生自激多諧振蕩。從電路工作過程可以看出,向C6充電時,充電電阻器R5電阻值較小,因此充電過程較快,電路處在飽和導通狀態時間很短;而在C6放電時,需要流經許多有關電阻器,放電電阻器總的數值較大,因而放電過程較慢,也就是說電路處于截止時間較長。因此,從VT4集電極輸出波形占空比很大,正脈沖信號的脈寬很窄,其振蕩頻率約330Hz 。 
功率放大器 
功率放大器由三極管VT5、揚聲器BL等組成。從多諧振蕩器輸出的正脈沖音頻信號經限流電阻器R9輸入到VT5的基極,使其導通,在BL產生瞬時較強的電流,驅動揚聲器發聲。由于VT5處于開關工作狀態,而導通時間又非常短,因此功率放大器非常省電,可以利用9V積層電池供電。 
調試與使作方法 
金屬探測器電路除了靈敏度調節電位器外,沒有調整部分,只要焊接無誤,電路就能正常工作。整機在靜態,也就是揚聲器不發聲時,總電流約為10mA,探測到金屬揚聲器發出聲音時,整機電流上升到20mA。一個新的積層電池可以工作20~30小時。 
新焊接的金屬探測器如果不能正常工作,首先要檢查電路板上各元器件、接線焊接是否有誤,再測量電池電壓及供電回路是否正常,穩壓二極管VD1穩定電壓5.5~6.5V之間,VD2極性不要焊反。探測碟內振蕩線圈初次級及首尾端不要焊錯。 
金屬探測器使用前,需要調整探測桿的長度,只要將黑膠通旋松,推拉膠通套管至適宜的長度,再旋轉膠內通管,使電纜線繞緊,并使手柄尖端朝上,最后將黑膠通旋緊,鎖住膠通套管。這樣,手握探測器手柄時,大拇指正好緊挨靈敏度調節電位器。 
調整金屬探測器靈敏度時,探測碟(振蕩線圈)要遠離金屬,包括帶鋁箔的紙張,然后旋轉靈敏度細調電位器旋鈕(FINE TUNING)打開電源開關,并旋轉到一半的位置,再調節粗調電位器旋鈕(TUNING),使揚聲器音頻叫聲停止,最后再微調細調電位器,使揚聲器叫聲剛好停止,這時金屬探測器的靈敏度最高。用金屬探測器探測金屬時,只要探測碟靠近任何金屬,揚聲器便會發出聲音,遠離到一定位置叫聲自動停止。 
金屬探測器有較高的靈敏度,用它探測大塊金屬時,探測碟距金屬物體20cm揚聲器就會發出聲音,小到曲別針,甚至一枚大頭針都能檢測到,只是探測碟線圈必須緊靠細小金屬物體。由于金屬探測器利用振蕩線圈的電磁感應來探測金屬物體,可以透過非金屬物體,比如紙張、木材、塑料、磚石、土壤、甚至水層,探測到被遮蓋的的金屬物體,因此具有實用性,比如在裝修房屋時,用它探測到墻內的電線或鋼筋,以免造成施工危險和安全隱患;又如安檢用的金屬探測器就是根據這個原理制成的.

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