專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種由于被測(cè)目標(biāo)對(duì)檢測(cè)裝置所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)進(jìn)行操作的物體的檢測(cè)裝置，且更具體地涉及到一種金屬探測(cè)裝置。
金屬物體作為一種導(dǎo)體，在交變電磁場(chǎng)中因電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生感生渦流，感生渦流的電磁場(chǎng)要反抗原交變電磁場(chǎng)的變化，從而使產(chǎn)生原交變電磁場(chǎng)的振蕩電流在幅度和周期上均有所降低，此改變的電流變量經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚砗?，可以用?lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)金屬物體的目的。其如軍事上所用的探雷器，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)，海關(guān)檢查中的金屬檢測(cè)裝置等。近年來(lái)，還把應(yīng)用最廣的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)做成專(zhuān)用集成電路，如日立公司的HA16603P、上無(wú)七廠的SC205等。但在已有技術(shù)中，普遍存在功耗大、工作電壓高、體積大、造價(jià)高、使用麻煩、攜帶不便等這樣或那樣的不足之處，因而很難將此技術(shù)轉(zhuǎn)換為民用，造出物美價(jià)廉的小家用電器商品。已有金屬探測(cè)技術(shù)更主要的缺陷是在于其很難探測(cè)出處于隱蔽部位處的微小金屬物體，即形成一個(gè)探測(cè)范圍中的盲區(qū)。已有技術(shù)，雖可利用電磁波回波的方法來(lái)探測(cè)遙遠(yuǎn)空間中正在飛行中的金屬物體，但卻是難以實(shí)現(xiàn)在近距離范圍內(nèi)探測(cè)出微小的金屬物體來(lái)。
本實(shí)用新型的首要目的，是在于設(shè)計(jì)出一種用先進(jìn)的大規(guī)模集成工藝來(lái)制成專(zhuān)供微型探測(cè)用的集成模塊，并用其來(lái)制成金屬探測(cè)裝置。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的，是在于設(shè)計(jì)一種發(fā)出的磁力線(xiàn)集中，便于探測(cè)微小金屬物體的探測(cè)頭。本實(shí)用新型的再一個(gè)目的，是在于在低壓低耗的前提下可用太陽(yáng)能電池作為金屬探測(cè)裝置的電源。本實(shí)用新型的又一個(gè)目的，是在于為便于攜帶而為金屬探測(cè)裝置設(shè)計(jì)一個(gè)夾持裝置。
本實(shí)用新型是通過(guò)下述構(gòu)思來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的利用微小金屬導(dǎo)體截面中產(chǎn)生的渦流，將對(duì)原振蕩電路中的電流在幅度和周期上均有所降低的作用，并以此變化促使由電感(即探測(cè)頭)和電容組成的超聲頻振蕩器進(jìn)行工作；對(duì)這種極其微弱的變化量，用比較幅值的方法，由幅值比較器檢取其電壓的變化，并通過(guò)整形放大器整形放大后獲得一較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)器去觸發(fā)包括兩級(jí)低頻振蕩器組成的報(bào)警電路，或發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲，或使其他顯示、執(zhí)行元件工作。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)微型化則是通過(guò)采用先進(jìn)的大規(guī)模集成工藝將超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅(qū)動(dòng)器、兩級(jí)低頻振蕩器、穩(wěn)壓器A集合組成模塊而來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的效果是明顯的，應(yīng)用大規(guī)模集成工藝所制成的探測(cè)集成模塊使本實(shí)用新型具備一只新型的低壓、低功耗的微型接近開(kāi)關(guān)，即使在具有一定檢測(cè)距離的條件下，電磁變化量極其微弱時(shí)，仍可探測(cè)出處于隱蔽部位處的微小金屬物體。低壓(3V)、低功耗的效用，使本實(shí)用新型可使用一般鈕扣電池或太陽(yáng)能電池，不但電池使用壽命長(zhǎng)，更可利于本實(shí)用新型的微型化。集成模塊的采用，使本實(shí)用新型具有整機(jī)可靠性高、安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便、成本低廉等效果。由多股紗漆包線(xiàn)在高導(dǎo)磁率的磁棒上繞成的多節(jié)蜂房式線(xiàn)圈組成的開(kāi)放式電感探頭，有利于本實(shí)用新型具有對(duì)微小金屬物體檢測(cè)的效果。而探測(cè)時(shí)可發(fā)出的信號(hào)是微弱的超音頻電磁波，其尤以15～30kHz為最佳，它對(duì)人體及周?chē)h(huán)境是無(wú)害的，同時(shí)具有不易受人體及外界高頻電磁埸的干擾影響的效果。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例加以描述，從而使本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)更加明確。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電原理圖。
圖4是本實(shí)用新型太陽(yáng)能電源的電路圖。
圖5是本實(shí)用新型太陽(yáng)能電源的電原理圖。
圖6是本實(shí)用新型附設(shè)書(shū)寫(xiě)工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的構(gòu)造如附圖1、2、3所示，本實(shí)施例所述的金屬探測(cè)裝置為便于隨身攜帶的筆型，主要包括外殼、電源、開(kāi)關(guān)、探測(cè)頭、電位器、執(zhí)行(或顯示)元件，以及與所述電源、開(kāi)關(guān)11、探測(cè)頭2、電位器4和執(zhí)行(或顯示)元件相電連接的探測(cè)集成模塊3所組成，整個(gè)裝置安置于外殼1內(nèi)。所述市售專(zhuān)用于金屬探測(cè)的MK9201集成模塊3，包括超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅(qū)動(dòng)器、兩級(jí)低頻振蕩器、穩(wěn)壓器A連接組成，并應(yīng)用先進(jìn)的大規(guī)模集成工藝將它們集合組成一模塊；集成模塊3中還有連接控制其電路驅(qū)動(dòng)級(jí)的邏輯電平(反邏輯或正邏輯)的接點(diǎn)M和N。若連接M點(diǎn)時(shí)，反相器被接入電路，此時(shí)裝置處于反邏輯狀態(tài)，探測(cè)頭2如脫離金屬物體時(shí)報(bào)警系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警，但探測(cè)頭2如與金屬物體接觸時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)不工作，不發(fā)出報(bào)警。若連接N點(diǎn)時(shí)，反相器被斷開(kāi)，此時(shí)裝置處于正邏輯狀態(tài)，當(dāng)探測(cè)頭2接近(不必接觸)金屬物體時(shí)報(bào)警系統(tǒng)即工作，并發(fā)出報(bào)警。本實(shí)施例所述執(zhí)行元件為陶瓷音響片5，其與集成模塊3的第7、8端點(diǎn)相電連接。當(dāng)探測(cè)頭2接近被測(cè)金屬物體時(shí)，產(chǎn)生的感生渦流，使得原有的振蕩電流的周期和幅度均有所減小。但在探測(cè)頭2與被測(cè)金屬物體具有一定距離的前提下，所述的周期和幅度的變化量都是極其微弱的，本實(shí)施例用比較幅值的方法，由幅值比較器檢取其電壓的變化，并通過(guò)整形放大器的整形放大后獲得一較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)器去觸發(fā)包括兩級(jí)低頻振蕩器組成的報(bào)警電路工作，使作為本實(shí)施例執(zhí)行元件的陶瓷音響片5發(fā)出斷續(xù)的報(bào)警聲。若不接陶瓷音響片5，亦可在集成模塊3中的P點(diǎn)處另裝其他顯示或執(zhí)行元件，使本實(shí)施例成為典型的感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)。組成集成模塊3的穩(wěn)壓器A主要用于穩(wěn)定超聲頻振蕩器和幅值比較器的工作電壓，以克服電池新、舊時(shí)電壓變化幅度較大的影響。所述電位器4的中心抽頭端腳與集成模塊3的第5端點(diǎn)相電連接，其余兩端腳則分別與集成模塊3的第1、4端點(diǎn)相電連接。
為了便于探測(cè)微小的金屬物體，本實(shí)施例的探測(cè)頭2系開(kāi)放式電感探頭，由多股紗漆包線(xiàn)在高導(dǎo)磁率的磁棒上繞成多節(jié)蜂房式線(xiàn)圈組成，并與集成模塊3的第2、3端點(diǎn)相電連接。其不僅提高了振蕩電路的Q值，而且發(fā)出的磁力線(xiàn)集中，有利于對(duì)微小金屬物體的探測(cè)。尤其在海關(guān)緝私、公安偵察及某些工礦檢測(cè)埸合，其實(shí)用價(jià)值更為明顯突出。
為了提高本實(shí)施例的探測(cè)效果，本實(shí)施例裝置在探測(cè)時(shí)所發(fā)出的信號(hào)是微弱的超音頻電磁波，并尤以15～30kHz為最佳。它不但對(duì)人體及周?chē)h(huán)境無(wú)害，也不易受人體及外界高頻電磁場(chǎng)的干擾，故本實(shí)用新型可獲得最佳的探測(cè)效果。
如附圖1、2、4、5所示，本實(shí)施例為了節(jié)省使用成本，將采用太陽(yáng)能電池組來(lái)作為維持工作的能源。它包括電池7、太陽(yáng)能電池8和電源集成模塊9一起相電連接組成。所述市售用于電源的MK9202集成模塊9，包括觸摸開(kāi)關(guān)11和穩(wěn)壓器B所集合組成。它的第1、8端點(diǎn)分別與集成模塊3的第6、10端點(diǎn)相電連接；第2、3端點(diǎn)分別與電池7的正極和負(fù)極相電連接，所述電池為357型SR44氧化銀電池二粒串接組成；第6、7端點(diǎn)分別與太陽(yáng)能電池8的正極和負(fù)極相電連接；第4、5端點(diǎn)則分別與開(kāi)關(guān)的關(guān)端11b和開(kāi)端11a相電連接。本實(shí)施例裝置工作電壓為3V(在2.6～3.2V范圍內(nèi)都能正常的工作)，靜態(tài)工作時(shí)，耗電約30μA，報(bào)警時(shí)約為160μA。故電池7選用市售的357型SR44氧化銀電池二粒串接組成(其每粒標(biāo)稱(chēng)電壓為1.55A，標(biāo)稱(chēng)容量為180mAh)即可滿(mǎn)足需要。若每天工作10小時(shí)，報(bào)警時(shí)間占1％時(shí)，則可使用575天；如報(bào)警時(shí)間占10％，則可用418天。即新配電池后，一般能使用一年以上。當(dāng)選用太陽(yáng)能電池組時(shí)，如附圖5所示，氧化銀電池7作為緩沖電池，以當(dāng)光線(xiàn)陰暗時(shí)，作為本實(shí)施例裝置的電源，而當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí)，本實(shí)施例裝置由太陽(yáng)能電池8供給電能，其并有足夠的電量對(duì)電池7充電。由于太陽(yáng)能電池8的電量隨光線(xiàn)的強(qiáng)弱而有較大的變化，故必須由穩(wěn)壓器B來(lái)保證電路的穩(wěn)定工作。所述穩(wěn)壓器B，如附圖4所示，為由導(dǎo)向二極管12、電阻13、二極管14、發(fā)光二極管15和16組成的一只簡(jiǎn)單而功耗小的穩(wěn)壓器，其功能在于在一般明亮光線(xiàn)下，A點(diǎn)的電壓UA≥U7＋U12≌3.5V。
其中U7為電池7兩端的電壓；U12為導(dǎo)向二極管12的電壓降。
這時(shí)太陽(yáng)能電池8的電壓U8不僅能維持本實(shí)施例靜態(tài)工作時(shí)的電耗，且有富裕而可對(duì)氧化銀電池7作微量充電，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人的實(shí)驗(yàn)表明，在微安級(jí)電流浮充條件下，其能隨時(shí)補(bǔ)充電池7所耗失的電量，此時(shí)如遇報(bào)警，則仍需由電池7提供足夠的電流；若在光線(xiàn)陰暗處，則靜態(tài)工作電流亦需電池7來(lái)提供。只有在陽(yáng)光下，太陽(yáng)能電池8才不僅能負(fù)擔(dān)報(bào)警工作電耗，還有足夠的電量對(duì)電池7充電，此時(shí)太陽(yáng)能電池8的輸出電壓很高，需通過(guò)穩(wěn)壓器B來(lái)使A點(diǎn)的電壓UA基本維持一定的水平。又如附圖5所示，在應(yīng)用太陽(yáng)能電源時(shí)，本實(shí)施例在集成模塊9中安置了觸摸開(kāi)關(guān)電路，以取代常規(guī)的機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
為了使本實(shí)用新型便于攜帶，如附圖1所示，本實(shí)施例在外殼1遠(yuǎn)離探測(cè)頭2的一端設(shè)置一夾持裝置6，從而使本實(shí)施例外形似一般鋼筆。所述夾持裝置6則方便于本實(shí)用新型的攜帶，以便將其固定于如袋口等適當(dāng)?shù)嫩?。所述夾持裝置6還可供用來(lái)安裝陶瓷音響片5、太陽(yáng)能電池8，從而可便于太陽(yáng)能電池8的采光和供電，以及陶瓷音響片5的報(bào)警。
為了實(shí)現(xiàn)一專(zhuān)多用，以擴(kuò)大本實(shí)用新型應(yīng)用范圍的目的，如附圖6所示，本實(shí)施例在外殼1近探測(cè)頭2的一端處設(shè)置一書(shū)寫(xiě)工具21和書(shū)寫(xiě)工具的護(hù)套20。所述書(shū)寫(xiě)工具21可根據(jù)使用對(duì)象的不同來(lái)選擇和更換，如海關(guān)關(guān)員等安全檢測(cè)人員所用的本實(shí)用新型，所述書(shū)寫(xiě)工具21可為沫水筆；如本實(shí)用新型是用于木工探測(cè)舊木料中斷釘時(shí)，則所述書(shū)寫(xiě)工具21應(yīng)選用木工劃線(xiàn)筆。所述書(shū)寫(xiě)工具的護(hù)套20則在于保護(hù)書(shū)寫(xiě)工具21不受損傷或沾污工作人員的衣物。
為了本實(shí)用新型安裝的方便起見(jiàn)，如附圖2所示，可采用四針連接插座12。
權(quán)利要求1.一種包括外殼、電源、開(kāi)關(guān)、探測(cè)頭、電位器和顯示或執(zhí)行元件所組成的金屬探測(cè)裝置，其特征在于它還有一個(gè)與電源、開(kāi)關(guān)11、探測(cè)頭2、電位器4和顯示或執(zhí)行元件相電連接的探測(cè)集成模塊3，所述集成模塊3包括超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅(qū)動(dòng)器、兩級(jí)低頻振蕩器、穩(wěn)壓器A所集合組成，在集成模塊3中還有連接控制其電路驅(qū)動(dòng)級(jí)的邏輯電平的接點(diǎn)。
2.按權(quán)利要求1所述的金屬探測(cè)裝置，其特征在于所述探測(cè)頭2系開(kāi)放式電感探頭，由多股紗漆包線(xiàn)在高導(dǎo)磁率的磁棒上繞成多節(jié)蜂房式線(xiàn)圈組成。
3.按權(quán)利要求1、2所述的金屬探測(cè)裝置，其特征在于所述探測(cè)頭2在工作時(shí)所發(fā)出的信號(hào)為超音頻電磁波，其尤以15～30kHz為最佳。
4.按權(quán)利要求3所述的金屬探測(cè)裝置，其特征在于所述電源為太陽(yáng)能電池組，它包括電池7、太陽(yáng)能電池8和電源集成模塊9相電連接組成，所述集成模塊9包括觸摸開(kāi)關(guān)11和穩(wěn)壓器B所集合組成。
5.按權(quán)利要求4所述的金屬探測(cè)裝置，其特征在于在外殼1遠(yuǎn)離探測(cè)頭2的一端處設(shè)置一夾持裝置6。
6.按權(quán)利要求5所述的金屬探測(cè)裝置，其特征在于在外殼1近探測(cè)頭2的一端處設(shè)置一書(shū)寫(xiě)工具21和書(shū)寫(xiě)工具的護(hù)套20。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種金屬探測(cè)裝置，包括外殼、電源、開(kāi)關(guān)、探測(cè)頭、電位器、執(zhí)行(或顯示)元件和探測(cè)集成模塊3所組成。本實(shí)用新型的關(guān)鍵是在于采用探測(cè)用的集成模塊3和電源用的集成模塊9，以及開(kāi)放式電感探測(cè)頭2和太陽(yáng)能電池組，從而有利于本實(shí)用新型的微型化，并具有整機(jī)可靠性高、安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試方便、成本低廉等效果，實(shí)現(xiàn)低壓、低耗、高效的目的，可實(shí)現(xiàn)在近距離范圍內(nèi)探測(cè)出處于隱蔽部位處的微小金屬物體。
文檔編號(hào)G01N27/72GK2136983SQ9221593
公開(kāi)日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1992年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月31日
發(fā)明者于雪南, 陳繼亮, 徐躍明 申請(qǐng)人:徐躍明, 陳繼亮, 于雪南