Датчик селективного металлообнаружителя Советский патент 1981 года по МПК G01V3/10 

(54-) ДАТЧИК СЕЛЕКТИВНОГО МЕТАЛЛООБНАРУЖИТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам селективного обнаружения металлических объектов произвольной формы и проиавопь ной ориентации в пространстве и может быть использовано при селективном обнаружении металлических объектов. Известен датчик металлообнаружителя состоящий из трех пар взаимно ортогональных индуктивных рамок, обеспечивающих возбуждение и прием взаимно ортогональных магнитньрс полей. Каждая из пар parмок может быть пространственно отнесена от других или совмещена с ними так, что объекты подвергаются воздействию магнитных полей последовательно или одновременно 1). Однако при пространственном разнесении рамок габариты датчика увеличивают- ют в несколько раз, что ведет к снижению пропускной способности металлообнарумсителя и к значительному усложнению его :конструкции. Наиболее близким технически рещением к изобретению является датчик селективного металлообнаружитеяя, содержащий три пары ортогональных индуктив- ных рамок для возбуждения и приема маг нитных полей, .расположенных в пространстве в параляелепипеда, ребра которого соизмеримы с размерами контролируемого человека. В этом случае расстоявие между соосными рамками, лежащими в нижнек и верхнем основаниях, по крайней мере, в два раза больше, чем расстояние между боковыми. Это приводит к тому, что сигнал на выходе горизонтальнъгх рамок датчика почти на два порядка меньше, чем на выходе вертикальных, что, в свою очередь, снижает чувствительность и увеличивает Погрешность сигналов от изменения ориентации и местонахождения объекта в поле датчика. Кроме того, указанный датчик имеет повышенную чувствительность к металлическим деталям фурнитуры обуви и головных уборов контролируекв 1Х лиц, сигналы которых создают ложную тревогу или искажают переходный процесс искомых объектов, а наличие шее6ти рамок значительно усложняет его конструютю. . Целью гаобретення ягзляется уменьше ние погуюшности измерения от изменения ориенташга и местонахождения объекта внутри датчика, увеличение чy зcтвитeльности и повышение помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем, что в датчгже селективного металлообнаружителя, содержащем индуктивные рамни для возбуждения и приема магнитных полей, одна пара которых выполнена в виде разнесенных в пространстве соосных прямоугольных рамок, две другие индуктивные рамки выполнены в виде изогну- тых на концах взаимно перпендикулярных скрещивающихся рамок, размещенных внутри объема, ограниченного парой соосных пря моугольных рамок, причем плоскости каждой из скрещивающихся рамок перпендикулярны плоскостям соосных рамок, а концы скрещивающихся рамок изогнуты под углом, обеспечивающим исключение вер.тикальной составляющей компоненты магнитного поля. На фиг. 1 показана конструкция датчика металлообнаружителя; на фиг. 2 - графики распределения магнитного поля известного и предлагаемого датчиков. Для исключентга зависимости сигнала от изменения положения и ориентации объекта произвольной формы в пространстве необходимо обеспечить поочередное возбуждение и прием в заданном объеме пространства ортогональных магнитных полей. Эти поля возбуждаются индуктивными рамками 1-4 (фиг. 1), расположенными вокруг контролируемого пространства, и согласно соединенными последовательно (или параллельно). При поочередной подаче тока в рамки, 1-4 в контролируемом пространстве возбуждаются магнитные поля Ну, Н и И2 соответственно, вектора напряженности которых являются нормалями к плоскостям соответствующих рамок, т;е. . Прием вторичных полей вихревых токов возбуждённого объе кта осуществляется теми же (или совмещенными с ними) рамками в паузе, между первичными полями и в тех же проекциях объекта. Рамки горизонтальной компоненты датчика имеют вытянутую прямоугольную форму. Характер распределения поля по координатным осям датчика известного и пред лагаемого для того единичной силы дан н фиг. 2. Как видно из графиков, в объеме известного датчика напряженность полей 1-4 11)( , изменяется в небольших предеах, а напряженность поля И, изменяется езко и Б широких пределах. Это приводит тому, что сигнал с выхода z -компоненты в зависимости от местоположения объекта изменяется более чем на три порядка. При этом в верхней и нижней частях объема-датчик имеет повышенную чувствительность к объектам поиска, а в средней (О Z 4 0,5) - ослабленную, то приводит к нежелательному подчеркиванию сигналов от фурнитуры обуви и головных уборов (например, форменных фуражек)- контролируемых лиц и к потере чувствительности к объектам поиска, расположенных в наиболее вероятной области их проноса. Сравнивая графики распределения полей предлагаемого датчика и известного, нетрудно заметить, что напряженность поля Н 2 в центре датчика при прочих равных условиях возросла по сравнению с известным Б 4О раз, а напряженность поля компоненты Ну - в 1,25 раза, что увеличивает уровень выходных сигналов (чувствительность указанных компонент датчика) в 1600 и 1,5 раза соответственно. Оценивая неоднородность поля по каждой компоненте в рабочем объеме датчика коэффициентом К , следует, что Н vndV неоднородность поля в 2. -компоненте улучшилась по сравнению с известным в 15 раз, а Б У-компоненте - незначительно ухудщилась. Следовательно, в предлагаемом датчике изменение местоположения объекта приводит к незначительному изменению выходных сигналов, что снижает погрешность измерения при изменении ориентации объекта произвольной формь1 в объеме датчика. Как правило, обувь и, в ряде случаев, головные уборы контролируемых лиц содержат металлические детали, сигналы от которых соизмеримы с сигналами от объектов поиска. В естественных условиях эти детали имеют только вертикальные моменты. Для исключения сигналов от них необходимо, чтобы датчик в верхней и нижней частях объема имел только горизонтальные компоненты поля. В предлагаемом техническом решении это достигается за счет изгиба верхних и нижних частей рамок 3 и 4 таким образом, чтобы направления их моментов были горизонтальными (плоскость этих частей рамок вертикальнаяX. Тогда в верхней и нижней частях объема датчика будут присутствовать только две горизонтальные

компоненты поля. Таким образом, будут исключены сигналы от металлической фурк нитуры обуви и головных уборов, являющиеся помехообразующими.

Формула изобретения

Датчик селективного металлообнаружителя, содержащий индуктивные рамки для возбужденщ и приема магнитных полей, одна пара которых выполнена в виде разнесенных в пространстве соосных прямоугольных рамок, отличаюшийс я тем, что, с целью уменьшения погрешяоап измерения от изменения ориентации и местонахожаения объектов внутри датчика, увеличения чувствительности и

; помехозащищенности) две другие индуктивные рамки выполнены в виде изогнутых на концах, взаимно Перпендикулярных скрещивающихся рамок, размещенных внутри объема, ограниченного парой соосных прямоугольных рамок,, причем плоскости каждой из скрещивающихся рамок перпендикул51рны плоскостям coocHbix рамок, а концы скрещивающихся рамок изогнуты под углом, обеспечивающим искшсчение вертикальной составляющей ко1лпоненты магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл, 324-41, опублик. 1972 (прототип).

О 0,1 0,2 0,3 0,ff 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 i,0

Х,У,Ъ(М) Распределение поля Распределение поля

Ф(г.г В датчике прототипа 6 предполагаемом