Индуктивный преобразователь металлодетектора Советский патент 1993 года по МПК G01V3/11 

Изобретение относится к геофизике, а именно к геофизической разведке с помощью электрических средств.

Целью изобретения является повыше - ние .чувствительности металлодетектора к обнаружению самородных металлов.

Указанная цель достигается тем, что в индуктивном преобразователе металлодетектора, содержащем прямоугольные.генератор- ные и приемную рамки, расположённые в одной плоскости, генераторные рамки выполнены идентичными, расположены симметрично относительно генераторной оси таким образом, что одна из сторон генераторной рамки совпадает с генераторной осью, при этом обмотки генераторных рамок включены встречно-последовательно, приемная рамка охватывает обе генераторные рамки, при этом генераторная ось совпадает с осью симметрии приемной рамки, установленной с возможностью перемещения относительно генераторных рамок.

Выполнение генераторных рамок идентичными (с одинаковыми геометрическими размерами) и расположение их симметрично относительно генераторной оси таким образом, что одна из сторон генераторной рамки совпадает с генераторной осью, позволяет повысить чувствительность преобразователя. В этом случае генераторными рамками не накладываются друг на друга и тем самым не ослабляют друг друга, как в

00 iCJ

I

,4J

iCO

прототипе. Т.е. не происходит уменьшения измеряемого вторичного электромагнитного поля.

Обмотки генераторных рамок расположены по всему периметру генераторных рамок, причем на стороне генераторных рамок, совпадающей с генераторной осью обмотки размещены рядом (а не соосно). При этом обмотки генераторных рамок включены встречно-последовательно. Встречно-последовательное соединение обмоток - такое соединение обмоток, при котором протекающий по ним ток создает электромагнитные поля, направленные в противоположные стороны (в противофазе). Т.к. генераторные рамки выполнены идентичными, а генераторная ось совпадает с осью симметрии приемной рамки, что при встречно-последовательном соединении обмоток генераторных рамок, ЭДС, наводимые в приемной рамке первичными электромагнитными полями обеих генераторных рамок имеют одинаковые абсолютные значения и противоположны по знаку, поэтому будут взаимно компенсировать друг друга. При этом приемная рамка охватывает обе генераторные рамки, которые всегда находятся в плоскости приемной рамки. В противном случае в преобразователе возникают разбаланс, что значительно усложняет задачу компенсации ЭДС первичного электромагнитного поля, наводимую в приемной рамке и, тем самым, снизит точность измерений.

Таким образом, предложенная конструкция преобразователя позволяет улучшить компенсацию ЭДС первичного электромагнитного поля, наводимую в приемной катушке.

Приемная рамка установлена с возможностью перемещения относительно генераторных рамок с целью компенсации разбаланса, возникающего вследствие допусков на размеры рамок, число витков и т.д.

Компенсация разбаланса производится путем перемещения приемной рамки относительно генераторных в направлении перпендикулярном генераторной оси из более сильного электромагнитного поля в более слабое. Перемещение приемной рамки относительно генераторных производится в одной плоскости. Генераторные рамки, образующие единую конструкцию, находятся внутри приемной рамки с целью симметрирования магнитных полей генераторных рамок относительно приемной рамки. После окончательного симметрирования .(путем перемещения приемной рамки в направлении перпендикулярном генераторной оси, ЭДС индукции в приемной рамке от одной и от другой генераторной рамки будут вза-

имно компенсированы. Необходимость перемещения вызвана тем, что реально ось симметрии приемной рамки и генераторная ось не совпадает с осью симметрии электромагнитного поля, создаваемым генераторными рамками, поэтому возможность минимального перемещения приемной рамки позволяет точнее компенсировать ЭДС разбаланса. Таким образом предлагаемое техническое

решение позволяет повысить компенсацию первичного электромагнитного поля в приемной рамке и тем самым, повысить чувствительность преобразователя.

Кроме того, при расположении генера5 торных рамок внутри приемной рамки, последняя не влияет на электромагнитное поле внутри генераторных рамок, не искажая его однородности, т.к. чувствительность преобразователя определяется электромагнитным

0 полем внутри генераторных рамок (рабочее электромагнитное поле). В предлагаемой конструкции преобразователя происходит искажение электромагнитного поля вне контура генераторных рамок, не оказывая влияния

5 на электромагнитное поле внутри генераторных рамок, а следовательно и на чувствительность преобразователя.

С целью исключения образования мертвой зоны (зоны нечувствительности) об0 мотки генераторных рамок размещены без зазоров.

Токи обмоток генераторных рамок, питаемых гармоническим сигналом, создают в окружающем пространстве элек5 тромагнитное поле, распространяемое в этом пространстве. При попадании в область распространения данного поля электропроводящих объектов (металлов) в них наводятся вихревые токи от действия этого электромаг0 нитного поля. Вихревые токи в свою очередь, создают вторичное электромагнитное поле, распространяемое в пространстве. Это вторичное электромагнитное поле наводит в приемной катушке ЭДС индукции, которое

5 регистрируется измерительным прибором. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии данного технического решения критерию изобретения положительный эффект.

0Сравнение заявляемого технического

решения с другими техническими решениями в области науки и техники не позволило выявить в них совокупность отличительных признаков, характеризующее данное техни5 ческое решение. Это позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критерию изобретения существенные отличия.

На.чертеже изображена схема предлагаемого преобразователя;

Индуктивный преобразователь метал- лодетектора содержит прямоугольные генераторным рамки (на чертеже не показаны) с обмотками 1 и 2 и приемную рамку 3. Генераторные рамки выполнены идентичными (имеют одинаковые геометрические размеры) и расположены симметрично относительно генераторной оси. При этом одна из сторон каждой генераторной рамки совпадает с генераторной осью. Обмотки 1 и 2 включены встречно-последовательно. Приемная рамка 3 охватывает обе генераторные рамки, при этом генераторная ось совпадает с осью симметрии приемной рамки 3. Приемная рамка 3 установлена с возможностью перемещения относительно генераторных рамок, для этого приемной рамкой 3 и генераторными рамками установлена упругая прокладка 4, например, из резины, позволяющая перемещать приемную рамку 3 относительно генераторных в направлении перпендикулярном генераторной оси с помощью регулировочных винтов (на чертеже не показаны). К обмоткам 1 и 2 подключен генератор тока 5, а к выходам приемной рамки 3 подключен вольтметр 6.

В качестве элементов схемы взяты следующие устройства:

-генератор тока 1 100 мА;

-приемная катушка, число витков - 500, провода - 0,1 мм;

-рамка приемная (31,0x16,0) см;

-генераторным рамки (30,0 х 15,0) см;

-генераторная обмотка.- 2x200 Вт; провода - 0,3 мм;

-вольтметр с диапазоном 0,001-5 В. Индуктивный преобразователь металлодетектора работает следующим образом: обмотки 1 и 2 генераторных рамок питаются гармоническим переменным током, поступающим от генератора 5 тока, при этом в окружающем пространстве создается электромагнитное поле. При появлении в зоне действия преобразователя электропроводящих объектов, в них, как уже отмечалось выше, возникают вихревые токи, которые, в свою очередь, создают вторичное электромагнитное поле, которое наводит в приемной рамке 3 ЭДС индукции, которая регистрируется вольтметром 6. По появлению сигнала на вольтметре 6 судят о наличии электропроводящего объекта.

Использование предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом позволяет повысить чувствительность преобразователя в 10 раз.

Повышение чувствительности в 10 раз по сравнению с прототипом обосновывается следующим образом.

Во-первых, в прототипе (а.с. № 1099300) электромагнитные поля генераторных катушек накладываются друг на друга, а т.к. их обмотки соединены встречно-последовательно, то при наложении электромагнитные поля обеих генераторных рамок вытягиваются. Т.к. линейные размеры генераторных рамок соотносятся как 6:2, то происходит соответствующее ослабление поля, наводимого током,

протекающим по обмоткам генераторных рамок, что з свою очередь, уменьшает ЭДС, наводимую в приемной катушке, что снижает чувствительность прототипа.

В предлагаемом же преобразователе

электромагнитные поля генераторных par мок не накладываются друг на друга и поэтому не ослабляют друг друга. Что повышает чувствительность устройства по сравнению с прототипом примерно на 30%.

Кроме того, отсутствие корректировки

разбаланса (в прототипе), возникающего вследствие технологических допусков на размеры рамок, число витков, качество намотки и т.д. резко снижает чувствительность

устройства по пдототипу. Т.е. вследствие невозможности корректировки разбаланса в прототипе не происходит компенсации ЭДС первичного электромагнитного поля, наводимую в приемной катушке. Уровень

ЭДС первичного электромагнитного поля,

наводимой в приемной катушке, на порядок

выше ЭДС, наводимой в приемной катушке

от вторичного электромагнитного поля.

В предлагаемом устройстве имеется

возможкость полной компенсации ЭДС первичного электромагнитного поля, наводимой в приемной катушке, вследствие разбаланса устройства, что позволяет повысить на порядок(в 10 раз)чувствительность предлатаемого устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения Индуктивный преобразователь металлодетектора, содержащий прямоугольные генераторные и приемную рамки, расположенные в одной плоскости, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности, генераторные рамки выполнены

идентичными, расположены симметрично относительно генераторной оси так, что одна из сторон генераторной рамки совпадает с генераторной осью, при этом обмотки генераторных рамок включены встречно последовательно, приемная рамка охватывает обе генераторные рамки, при этом генераторная ось совпадает с осью симметрии приемной рамки, установленной с возможностью перемещения относительно генераторных рамок.

/

X

Использование: в области геофизики, а именно в геофизической разведке с помощью электрических средств. Сущность изобретения: устройство содержит генераторные рамки и приемную рамку. Генераторные и приемная рамки имеют прямоугольную форму. Одна из сторон генераторных рамок является общей для обеих рамок. Обмотки генераторных рамок и приемная рамка вы- полнены из незаземленного проводника. При этом обмотки генераторных рамок включены встречно-последовательно. Генераторные рамки расположены внутри приемной рамки, причем общая сторона генераторных рамок расположена по оси симметрии приемной рамки. Между приемной рамкой и генераторными рамками установлена упругая прокладка, например, из поролрна. позволяющая перемещать приемную рамку относительно генераторных в направлении, перпендикулярном общей стороне генераторных рамок. К обмоткам генераторных рамок подключен генератор тока, а к выходам приемной рамки подключен вольтметр. 1 ил. г СО С