Электромагнитный металлоискатель Советский патент 1979 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для обнаружения и определения глубины залегания локальных метсШлических тел произвольной формы и размеров в непроводящей или слабопроводящей среде. Известны электромагнитные металло искатели, предназначенные для опреде ления расстояния до металлических те Приемная катушка у таких металлоискателей включена в контур задающего генератора. О расстоянии до металлического тела судят по изменению частоты генератора i . Зависимость частоты от расстояния до металлического тела будет различна для тел разной формы. Следователь но, указанные металлоискатели позволяют определить расстояние только для тел определенной формы. Известно также электромагнитное устройство для. обнаружения и определения глубины залегания металлических предметов, содержащее генератор синусоидального напряжения, полеза, дающую катушку индукционного преобра зователя, приемные катушки на ферромагнитных стержнях, электрическое компенсирующее устройство, демодуля тор, усилители, индикаторы. Расстояние до металлического предмета определяют, используя известную зависимость фазы выходного сигнала от расстояния 2 . Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет определить глубину залегания предметов произвольной формы и размера, а также необходимость ручной настройки металлоискателя при определении расстояния до металлических предметов известной форгуЫ. Цель предлагаемого изобретения автоматическое определение расстояния до локального металлического тела произвольной формы и размера. Для этого в металлоискатель, содержащий последовательно включенные генератор синусоидального напряжения, индукционный преобразователь с генераторной и измерительными катушками, электрическое компенсирующее устройство, избирательный усилитель, демодулятор и индикатор дополнительно введены генератор тактовых импульсов два коммутатора, усилитель, запоминающее устройство, схема сравнения, электронный ключ и счетчик импульсов. При этом генератор тактовых импульсов соединен с входами коммутаторов и электронным ключом, усилитель включен между генератором синусоидальных колебаний и управляющим входом электрического компенсатора, а управляющий вход усилителя соединен с выхо дом одного из коммутаторов, другой комму.татор включенМежду выходом индукционного преобразователя и входом электрического компенсатора. Последовательно соединенные запоминающее устройство, схема сравнения, электронный ключ и счетчик импульсов включены между выходом демодулятора и индикатором. Выход демодулятора дополнительно соединен со схемой сравнения.

Измерительные катушки индукционного преобразователя имеют разный диаметр и .коаксиально расположены по отношению к полезадающей катушке.

На чертеже представлена функционнальная схема предлагаемого устройства .

Электромагнитный металлоискатель содержит генератор 1 синусоидального напряжения, индукционный преобразователь 2 с генераторной катушкой и системой измерительных катушек разного диаметра, расположенных коаксиально с генераторной, коммутаторы 3 и 4, электрическое компенсирующее устройство 5, усилитель 6 с дискретным регулированием коэффициента усиления, генератор 7 тактовых импульсов, избирательный усилитель 8, демодулятор 9, запоминающее устройство 10, схему 11 сравнения, электронный ключ 12, счетчик13 импульсов и индикаторное устройство 14.

Принцип действия металлоискателя основан на том, что положение максимума напряженности электрического поля от воздействия локального металлического тела в плоскости полезадающей катушки зависит от расстояния полазадающей катушки до металлического тела и практически не зависит от формы и размеров тела.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синусоидального напряжения имеет два выхода. С одного из них напряжение подается на генераторную катушку индукционного преобразователя 2. С другого выхода снимается напряжение, необходимое для формирования сигнала, компенсирующего величину ЭДС прямого поля в измерительных катушках преобразователя 2. Измерительные катушки индукционного преобразователя 2 последовательно подключаются к компенсирующему устройству 5 через коммутатор 3. Коммутаторы 3 и 4 управляются импульсами, поступающими с генератора 7 тактовых импульсов. Указанные импульсы определяют последовательность подключения измерительных обмоток преобразователя

2 к электрическому компенсирующему устройству 5 и синхронное дискретное изменение коэффициента усилителя 6. Изменение коэффициента усиления уси лителя 6 происходит в соответствии с изменением величины ЭДС прямого поля, наводимой в коммутируемых измерительных катушках преобразователя 2. В компенсирующем устройстве 5 происходит компенсация ЭДС прямого поля, наводимой в .подключаемой к устройству 5 измерительной катушке индукционного преобразователя 2. Наличие усилителя 6 с дискретным регулированием коэффициента усиления и коммутатора 4, синхронизированного с работой коммутатора 3 импульсами, вырабатываемыми генератором 7 тактовых импульсов, позволяет автоматически производить компенсацию ЭДС прямого поля, наводимой в коммутируемых измерительных катушках преобразователя 2. С выхода компенсационного устройства 5 напряжение, вносимое искомым металлическим телом в соответствующую измерительную катушку преобразователя 2, после усиления в избирательном усилителе 8 через демодулятор 9,поступает на запоминающее устройство 10 и на схему 11 сравнения. Схема 11 сравнения обеспечивает сравнение величин вносимых напряжений и и г, , снимаемых .с (п+1)ой и п-ой измерительных катушек преобразователя 2. С выхода схемы 11 сравнения величина разности (Un+f UH поступает на электронный ключ 12 в качестве управляющего напряжения. В момент времени, соответствующий экстремуму (максимуму) вносимого напряжения, величина разности (Оп.- Up меняет знак. Таким образом импульс, сформированный в момент экстремума вносимого напряжения, закрывает элекронный ключ 12. До этого момента ключ 12 был открыт и пропускал тактовые импульсы от генератора 7 на счетчик 13 импульсов. Следовательно, на счетчик 13 импульсов поступают импульсы, число которых пропорционально номеру измерительной катушки, соответствующей максимуму вносимого напряжения (или величине радиуса этой катушки). Выходной сигнал счетчика 13 поступает на индикаторное устройство 14, проградуированное в единицах измеряемого расстояния от плоскости индукционного преобразователя 2 до искомого металлического объекта Предлагаемый электромагнитный металлоискатель имеет следующие преимущества: позволяет определить расстояние до локального металлического тела произвольной формы и размера в непроводящей или слабопроводящей среде; отсутствует ручная регулировка и настройка устройбтва в процессе эксплуатации; позволяет производить избирательный поиск металлических

объектов, залегающих на определенной глубине.

Формула изобретения

Электромагнитный металлоискатель, додержащий последователнно включенные генератор синусоидального напряжения, индукционный преобразователь с генераторной и измерительными катушками, электрическое компенсирующее устройство, избирательный усилитель, демодулятор и индикатор, отличающийся тем, что, с целью автоматического определения расстояния до локального металлического тела произвольной формы и размеров, он дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, два коммутатора, усилитель, запоминающее устройство, схему сравнения, электронный ключ и счетчик импульсов, причем генератор тактовых импульсов соединен с входами коммутаторов и электронньш ключом, .усилитель включен между генератором синусоидальных колебаний и управляющим входом электрического компенсатора, а управляющий вход усилителя соединен с выходом одного из коммутаторов, другой коммутатор включен между выходом индукционного преобразователя и входом электрического компенсатора; последовательно

соединенные запоминающее устройство схема сравнения, электронный ключ и счетчик импульсов включены между выходом демодулятора и индикатором, при этом выход демодулятора дополнительно соединен со схемой сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №368471, кл. G 01 В 7/17, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР №171483, кл. G 01 V 3/10, 1963.