Электромагнитный металлоискатель

в 646293 Союз Соевтскни Соцналнстнмескни РеспубликОП КСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(Бт) Дополнительное к авт. свид-в 51)И, К 20,10,76 (21) 21822кием заявки8-25 К 3/10 присое еудератееииый иотетет СССР ио делам изооретвиий и открытий(2) Авторы изобретения теблев, В. Е. Шатерников н Ю. А. Малани Ю 1) Заявите Куйбышевский орде авиационный ннстнт ЕКТРОМАГНИТНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТ ер и в,атакяжения, жду ге 1Изобретение относится к области обнаружения электропроводяших тел в не- проводящих и слабопроводящих 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 ЭДСневодимой 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 Трудового Красного Знамениим, академика С, П. Королева вследствие климатйческих воздействийили вибраций и влиянием внешних медленноменяющиХся электромагнитных полей 1,Цель предлагаемого изобретения 5 увеличение чувствительности электрмагнитных металлоискателей путем автоматической компенсации помех в индукционном преобразователеДля этого в металлоискатель дополтв нительно введены четыре ключа, усюпмтель с регулируемым коэффициентом усиления, узел управления, содержащийпоследовательно соединенные первый. формирователь импульсов, триггвторой формирователь импульсоже блок корректирующего напрпричем первый ключ включен менератором и индукционным преобразова.телем, второй - между выходом усили 2 О теля и входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления,третий-между выходом узла управления и входом блока корректирующегонапряжения, четвертый - между выходом блока корректирующего напряжвйиа и управляющим входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиленйя, выход которого соединен с демодулятором, вход первого формирователя импудьсов соединен с выходом генератора, а второй выход триггера соедйнен с управлпошими входами первого второго и четвертого ключей, а управляющий вход третьего ключа - с выходом усилителя.Отличительным признаком металлоискатедя является также то, что блок корректирующего напряжения состоит из последовательно соединенных выпрямителя, первого запоминающего устройства, схемы сравнения, функйионадьного преобразователя и второго запоминающего устройства, причем второй вход схемы сравмекки соединен с выходом выпрямителя.На фиг. 1 представлена функционадьнаа-сХемапредлагаемого металлоискатели; на фиг. 2 - апюры напряжений в характерных точках.Предлагаемый электромагнитный иетадлоискатедь содержит генератор 1, кпочи 2, 3, 4, 5 и индукционный преобразователь 6, электрический компенсатор 7, усилитель 8, усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления, демодулятор 10, индикатор 11, узел управления, включающий формирователь 12 имкудьсов, триггер 13 и формирователь 14 строб-импульсов с регулируемой задержкой,блок 15 корректируюше го напряжения, который включает вь 1 прамитель 16, лврвое запоминающее устройство 17, схему 18 сравнения, фуа- ционадьный преобразователь 19, второе запоминающее устройство 20.Предлагаемый метадлоискатель работает следующим образом.Генератор 1 с помощью ключа 2 и полеэадающей обмотки индукционного преобразователя 6 создает в простран. стве периодически квантованное эдвкт 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 из. мерения и режим формирования корректирующего напряжения компенсации. Генератор 1 синусоицальных сигналов выра- батывает сигналы, вид которых показан на эпюре А (фиг. 2), На эпюрв фБф показаны режим формирования корректируюцего напряжения (Ти ) и режимизмерения ( Тиз ). Напряжение на тськовой обмотке индукционного преобразователя 6 приведено там же. Наэпюре "В" показаны импульсы с выходаформирователя 14 строб-импульсов срегулируемой задержкой, а на эцюре фГфсигналы с выхода широкополосного усилителя 8 при наличии в зоне поискаиндукционного преобразователя металлического объекта. Как показано на эпюре"Г суммарный переходный пропесс врежиме формирования корректирующегонацряжвниа состоит из поверхностногопроцесса в металлическом объекте ипереходного процесса и индукционномпреобразователе, На эцюре "Гф выделены огибающая переходного пропессав металле с длительностью и огибающая переходного процесса в йндукпионном .преобразователе с длительностьюДля значительного класса локальныхметаллических объектов, размеры которых не превышают размеров индукционного преобразователя, выполняется условием, ъь что позволяет с помощьювременного стробировання выделить нап. ряжение переходного пропесса только Зц индукционндго преобразоватеда, которовнесет информацию о стабильности нуровне компенсации трансформаторнойЭДС и помехахнаводимых в индукционном преобразователе внешнимн электромагнитными полями.В режимеизмерения ключи 2, 3 и4 открыты, ключ 5 закрыт н напряжениес генератора 1 через ключ 2 поступает 40на полезадаюшую обмотку индукционногопреобразователя 6. Измеряемое напряжение с индукционного преобразователя 6через широкополосный усилитель 8, ключ3, усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления, демодулятор 10 поступает на индикатор 11, В режиме компенсации ключи 2, 3 и 4 закрыты, ключ5 открыт и напряжение, обусловленноепереходным процессом в индукционном 5 Опреобразователе 6 через усилитель 8Уключ 5, выпрямитель 16, через первоезапоминающее устройство 17 и непосред ственно подается на два входа схемы18 сравнения. С выхода схемы 18 55сравнения напряжение поступает на функциональный преобразователь 19, которыйслужит для преобразования изменениявыходного напряжения индукционного пре- образователя 6 в переходном режиме визменение выходного сигнала индукционного преобразователя 6 в режиме измерения, и затем на вход второго запоминаюшего устройства 20. В режиме измерения напряжение с выхода запоминаюшего устройства 20, через ключ 4 поступает на управпяюший вход устройства 9, где происходит коррекция измеряемого сигнала. Ключ 5 открывается строб- импульсом с некоторой задержкойотноситепьно начала переходного процесса в индукционном преобразователе 6.Задержка строб-импульса, отпираюшего канал выработки корректируюшего напря-. жения относительно начала переходного процесса в индукционном преобраэомтеле, выбирается из условия ьм 4 фо,к ,ц, На апюрах фДф и "Е показаны вйпрям ленное напряжение переходного процесса в индукционном преобразователе вы а ход выпрямителя 15 и управляющее напряжение с выхода второго запоминаюшего устройства 20. На апюре И приведена апюра напряжения с выхода усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. На управпяюший вход этого усилителя в режиме измерения подается напряжение, несушее информацию о раскомпенсации. и помехах в измерительной обмотке индукционного преобразователя. ЗО Управляющее напряжение апюра "Еф) уменьшает коаффициент усиления усипителя с регулируемым коаффициентом усипення, что в свою очередь, уменьшает дпитепьпость переходного процессаИ.П и амплитуду управляющего напряженияНачапо переходного процесса совпадает с моментом коммутации ключей 2, 3 и 4 (с запиранием ключей); Выходное напряжение индукционного преобра 4 а зователя 6 в переходном режиме состоит из напряжения, обусловленного переходным процессом в искомом металлическом объекте и напряжением переходного пропесса в обмотках самого45 индукционного преобразователя. Вторая составляюдан указанного переходного процесса несет информацию об уровне и стабильности напряжения раскомпенсации. Вепичина задержки строб-импупь 50 са определяется моментом окончания переходного процесса в искомом металлическом объекте и при значениипревышающем время переходного процес 55 са в металле, суммарное напряжение на выходе индукционного преобразоватепя несет информацию толькоо стабильности, уровне компенсации трансформаторной Э.ПС и помехах, наводимых в индукционном преобразователе внешними апектромагнитными полями. В схеме 18 сравнения происходит сравнение напряжения раскомпенсапии, величина которого определяется уровнем компенсации трансформаторной ЭЙС и напряжением помех, с напряжением начальной компенсации, запомненном в первом запоминаюшем устройстве 16. Постоянная времени запоминаюших устройств 16 и 19 выбирается из условиигде ц =1,2,3 .Т- период квантомния напряжения генератора 1. При И =1 реализуется попериодная коррекпия измеряемого напряженияФормула изобретения1, Электромагнитный металлоискатепь,содержаший последовательно соединенныегенератор синусоидапьного напряжения,индукционный преобразователь, параллельнокоторому включен электрический компенсатор, усилитель, демодулятор и индикатор, о т и и ч а ю ш и й с я тем,что, с цепью повышения чувствитепьности измерений путем автоматической компенсации помех в индукционном преобразоватепе, в него дополнительно введенычетыре ключа, второй усилитель. с регупируемым коаффициентом усиления, узелуправления, содержаший поспедомтепьносоединенные первый формироватепь импульсов, триггер и второй формировательимпупьсов, а также блок корректирующьмго напряжения, причем первый ключвключен между генератором и индукционным преобразователем, второй - междувыходом усилителя и входом второгоусипитепя с регулируемым коаффипиентомусиления, третий - между выходом узлауправления и входом блока корректируюшего напряжения, четвертый - междувыходом блока. корректирующего напряжения и управляющим входом второгоусилителя с регулируемым коэффициентом уснпения, выход которого соединенс демодулятором, вход первого формирователя импульсов соединен с выходомгенератора, а второй выход триггерасоединен с управпяюшими входами первого, второго и четвертого ключей, ауправляющий вход третьего кпюча соединен с выходом усилителя,Ож 2 ОЗ 2. Металлоискатель по и. 1, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что блок корректирующего напряжения состоит из носледовательно соединенных выпрямители, первого запоминающего устройства,схемы сравнения, функционального преобразователя и второго эапоминаюшего устройства, причем второй вход схемы 8сравнения соединен с выходом выпрямителя,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бахмутский В. ф., Зуенко ГИ, Индукционные кабелеискатели, М.,1970, с, 85-00.6 16203 янаглидностч иа эаюрая T,щц =Tр,., еальнрн устроосщбе Тц Р Т,= 10-Г 07 кае.)оэу, кот, азу НИИПИ Заказ 107/37 Тираж 696писиофилиал ППП "Г 1 атеиг, г, Ужгород, ул, Проектна