專利名稱：一種門(mén)式金屬探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及檢測(cè)儀器，更具體地說(shuō)是一種門(mén)式金屬探測(cè)器。
門(mén)式金屬探測(cè)器主要是用來(lái)檢查運(yùn)行通道中的物流、人流中是否混有金屬物質(zhì)的儀器。廣泛用于海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭的安檢部門(mén)以及工廠生產(chǎn)線中非導(dǎo)電材料物流檢測(cè)?，F(xiàn)有的門(mén)式金屬探測(cè)器主要由探測(cè)頭和控制電路構(gòu)成(參見(jiàn)

圖1)，它包括高頻振蕩器、探測(cè)頭、調(diào)諧放大器、檢波器、低頻放大器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(參見(jiàn)圖2)；探頭內(nèi)有三個(gè)環(huán)繞物流通道繞制的線圈，其中發(fā)射線圈居中，兩個(gè)接收線圈反向聯(lián)接對(duì)稱地設(shè)置在發(fā)射線圈兩側(cè)，運(yùn)送物料的傳送帶從中穿過(guò)，整個(gè)探測(cè)頭外圍由電磁導(dǎo)體屏蔽(參見(jiàn)圖3)。其工作原理是發(fā)射線圈在振蕩器高頻電流驅(qū)動(dòng)下，在物流通道的槽口內(nèi)形成高頻交變電磁場(chǎng)，在槽口內(nèi)無(wú)金屬物存在的理想條件下，兩組技術(shù)參數(shù)相同，反向聯(lián)接的接收線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互相抵消，無(wú)信號(hào)輸出。當(dāng)被檢測(cè)的物流中混有金屬雜質(zhì)進(jìn)入探測(cè)頭槽口時(shí)，就破壞了發(fā)射線圈兩側(cè)交變電磁場(chǎng)的對(duì)稱性，出現(xiàn)不平衡，這時(shí)接收線圈便產(chǎn)生一個(gè)高頻調(diào)幅信號(hào)輸出(參見(jiàn)圖4)，其中，振蕩器的振蕩頻率為載波、金屬信號(hào)為調(diào)制波，該混合波經(jīng)過(guò)選頻放大、檢波，取出金屬信號(hào)，送至低頻放大器放大，用以推動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制報(bào)警、指示和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
這種探測(cè)器存在的問(wèn)題是為了防止干擾信號(hào)破壞檢測(cè)的準(zhǔn)確度和靈敏度，必須用金屬導(dǎo)體將探頭外框包裹屏蔽起來(lái)，以隔離探測(cè)通道槽口外電磁場(chǎng)的影響，排除非探測(cè)區(qū)金屬信號(hào)及其它信號(hào)的干擾。但是，進(jìn)出口又是不能封閉的，這就出現(xiàn)了矛盾，在這種情況下，要想取得完全屏蔽是十分困難的。為了取得較好的屏蔽效果，一般是采用加大屏蔽范圍的方法。同時(shí)，鑒于磁力線具有趨向集中于磁導(dǎo)體的特性，就必須使線圈與屏蔽層之間要有足夠的距離，避免造成槽口內(nèi)磁場(chǎng)分布的不均勻性而導(dǎo)致探測(cè)截面上各點(diǎn)的探測(cè)靈敏度有過(guò)大差異的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至可能出現(xiàn)盲區(qū)！這樣，屏蔽框的尺寸勢(shì)必相當(dāng)大。此外，為了防止屏蔽層因振動(dòng)等外應(yīng)力引起的干擾信號(hào)，就要求屏蔽結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，因此又得增加屏蔽層的厚度。結(jié)果，這種龐大而沉重的金屬屏蔽框被放置在探測(cè)頭作用范圍的周邊，既占地占空間又浪費(fèi)原材料增加成本。同時(shí)還會(huì)引發(fā)出新的問(wèn)題。由機(jī)械振動(dòng)或溫度變化引起的框體微小變形都會(huì)產(chǎn)生不可忽視的干擾信號(hào)，而體積如此大的金屬體產(chǎn)生的信號(hào)當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物流中金屬雜質(zhì)所產(chǎn)生的信號(hào)。按平衡式金屬探測(cè)器的工作原理，金屬屏蔽框的信號(hào)被對(duì)稱放置的接收線圈平衡對(duì)消，然后再去檢測(cè)新增的金屬雜質(zhì)的信號(hào)，這就如同使用數(shù)噸質(zhì)量平衡著的天平去稱量毫克數(shù)量級(jí)的物質(zhì)一樣，其靈敏度是很低的。另一方面，這種框式金屬探測(cè)器的發(fā)射線圈與接收線圈為一體結(jié)構(gòu)，傳送帶需從線圈中穿過(guò)，亦給安裝帶來(lái)不便?？傊褂闷帘蔚霓k法隔離干擾信號(hào)以及它本身所帶來(lái)的弊端是顯而易見(jiàn)的，如何克服這種缺陷是擺在工程技術(shù)人員面前的課題。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種不用屏蔽框的門(mén)式金屬探測(cè)器，它能有效地消除非探測(cè)區(qū)來(lái)的金屬干擾信號(hào)及其它干擾信號(hào)，且本身不會(huì)產(chǎn)生干擾；靈敏度高、分辨率高。
為了完成上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是該門(mén)式金屬探測(cè)器包括高頻振蕩器及發(fā)射電路、觸發(fā)器、指示器、報(bào)警器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，它還包括——一副無(wú)屏蔽框的分體式探測(cè)頭，由發(fā)射線圈L和平衡接收單元線圈L1、L2構(gòu)成，發(fā)射線圈與接收線圈是分開(kāi)設(shè)置的，它們分別相對(duì)同軸安裝在檢測(cè)通道的兩側(cè)，L與高頻振蕩器GF的發(fā)射電路相連接，L1、L2為槽形，對(duì)合后組成一個(gè)高度h等于深度D的立方體，以相反的極性連接在電阻R的兩端，它們的另一公共端為接地端，R與L1連接的一端為輸出端e1，R與L2連接的那一端為輸出端e2；——兩個(gè)對(duì)稱的放大器N1和N2，其N1的輸入端IN1與所述L1的輸出端e1相連接，N2的輸入端IN2與所述L2的輸出端e2相連接，N1的輸出端為OUT1，N2的輸出端為OUT2；
——一個(gè)檢波—低電平選通電路，由線性檢波器和低電平選通器構(gòu)成，線性檢波器的輸入端V2與N2的輸出端OUT2相連接，其輸出端V2’與低電平選通器的一個(gè)輸入端D相連接，低電平選通器的另一個(gè)輸入端V1與N1的輸出端0UT1相連接，低電平選通器的輸出端V1’與所述觸發(fā)器的輸入端usr相連接，觸發(fā)器的輸出端分別連接所述指示器、報(bào)警器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端。
分體式探測(cè)頭的發(fā)射線圈L與平衡接收單元線圈L1、L2均為板塊結(jié)構(gòu)，由支承座支承。
平衡接收單元線圈L1、L2可以是一個(gè)單元，也可以是兩個(gè)以上積木式安裝的平衡單元，或者是復(fù)合單元，其接線方式可以是雙端輸出，也可以接成單端輸出。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.能有效消除非探測(cè)區(qū)域金屬干擾信號(hào)；2.靈敏度高、分辨率高、工作穩(wěn)定可靠；3.無(wú)需屏蔽、占地占空少，能節(jié)約原材料，可降低成本，性價(jià)比高；4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝及使用都很方便。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)框式金屬探測(cè)器的外形構(gòu)造示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)金屬探測(cè)器的工作原理框圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)探測(cè)頭的發(fā)射和接收線圈的接線圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)探測(cè)頭的剖面及通道槽口內(nèi)金屬物的信號(hào)圖。
圖5是本實(shí)用新型的門(mén)式金屬探測(cè)器的分體式探頭的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及發(fā)射線圈磁場(chǎng)分布圖。
圖7是圖6中接收線圈L1和L2的幾何形狀及線圈的接線圖。
圖8是一個(gè)平衡接收單元的結(jié)構(gòu)及二次磁場(chǎng)的分布圖。
圖9是兩個(gè)平衡接收單元積木式安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖10是復(fù)合平衡接收單元的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是檢波—低電平選通電路的電路圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
在圖1～圖4的現(xiàn)有技術(shù)中，圖1的1是探頭，2是電氣控制盒，3是槽口，4是傳送帶。圖3的L0是發(fā)射線圈，L10、L20是接收線圈，E是屏蔽層，GF是與高頻振蕩器的連接端，e10、e20是接收線圈的輸出端，與信號(hào)處理電路的輸入端連接。圖4的rf是高頻平衡信號(hào)波形，am是金屬信號(hào)的調(diào)幅波信號(hào)波形，af是經(jīng)過(guò)相位檢波后得出的音頻信號(hào)(即金屬信號(hào))波形，箭頭所示方向?yàn)槲锪鞣较颉?br> 圖5～圖11提供了本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖5是本實(shí)用新型的門(mén)式金屬探測(cè)器的分體式探頭的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，5是發(fā)射線圈板塊，6是接收線圈板塊，箭頭為檢測(cè)通道。從圖可見(jiàn)，它與現(xiàn)有的探測(cè)頭是不一樣的(參見(jiàn)圖1、圖3)，發(fā)射線圈與接收線圈分為兩個(gè)單獨(dú)的部分安放在水泥結(jié)構(gòu)的板塊內(nèi)，相對(duì)配置安裝，中間形成檢測(cè)通道，周邊無(wú)導(dǎo)體屏蔽。
圖6是圖5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及發(fā)射線圈磁場(chǎng)分布圖。圖中，L是發(fā)射線圈、L1和L2是接收線圈。L1和L2的形狀和技術(shù)參數(shù)完全相同，相對(duì)放置，共同組成一個(gè)高度等于深度的立方體，稱為平衡接收單元。平衡接收單元的八個(gè)角A、B、C、D、E、F、G、H組成6個(gè)平面。正面ABCD與發(fā)射線圈L平行，它跟發(fā)射線圈L之間形成探測(cè)區(qū)，被檢物質(zhì)從探測(cè)區(qū)通過(guò)而受到檢查。其余的5個(gè)面，ABFE為左側(cè)面，CDHG為右側(cè)面；ADHE為頂面，BCGF為底面，EFGH為背面。
圖7是圖6中接收線圈L1和L2的幾何形狀圖。兩線圈均為槽形，對(duì)合后組成一個(gè)高度h等于深度D的立方體，如圖中箭頭所指的那樣。L1與L2的連接有雙端輸出和單端輸出兩種方式雙端輸出的連接如圖中的A那樣，將L1與L2用相反的極性接到電阻R的兩端上，它們的另一端為公共接地端，打點(diǎn)的一端為同名端，在R的兩端輸出兩個(gè)信號(hào)e1和e2；在使用環(huán)境干擾較少，且探測(cè)精度要求不高的場(chǎng)合，也可以接成單端輸出，如圖中的B那樣，將L1與L2反向并接，一端接地，另一端輸出單端信號(hào)e與相應(yīng)的電路(見(jiàn)圖2)連接。
圖8是一個(gè)平衡接收單元的結(jié)構(gòu)圖。設(shè)探測(cè)區(qū)有一個(gè)金屬物M(左圖)出現(xiàn)時(shí)，該M在發(fā)射場(chǎng)的作用下產(chǎn)生二次場(chǎng)，向左側(cè)面、頂面和底面穿過(guò)L2，向右側(cè)面、頂面和底面穿過(guò)L1，分別以相反方向切割L2和L1，因此可在兩線圈的輸出端得到兩個(gè)極性相同的信號(hào)輸出。
當(dāng)探測(cè)區(qū)域外的非探測(cè)區(qū)，例如在接收線圈的左側(cè)外面有一個(gè)金屬物M’(右圖)出現(xiàn)時(shí)，那么1.磁通a同時(shí)同向穿過(guò)L1和L2，由于L1和L2是反向聯(lián)接的，在其上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因?yàn)榉较蛳喾淳突ハ嗟窒耍?.磁通b穿過(guò)頂面，且只穿過(guò)L1，磁通C穿過(guò)底面，也僅穿過(guò)L1；3.磁通d穿過(guò)前面，僅穿過(guò)L2，磁通e穿過(guò)后面也僅穿過(guò)L2。
就2、3兩種情況而言，由于L1和L2構(gòu)成的是一個(gè)高度等于深度的立方體，頂、底兩面與前后兩面的表面積是相等的，若將兩線圈展平，可以看到磁通b、c同向穿過(guò)L1；d、e同向穿過(guò)L2，4條磁力線(實(shí)際磁力線是很多的，為了舉例說(shuō)明問(wèn)題，這里僅畫(huà)出代表性的4條)穿過(guò)兩個(gè)線圈的方向都是一致的，這樣，以同樣密度的磁力線并以同樣的方向，穿過(guò)相等的面積、互相反接的兩個(gè)線圈L1與L2將產(chǎn)生兩個(gè)大小相等、極性相反的信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)互相對(duì)消，從非探測(cè)區(qū)金屬M(fèi)’所產(chǎn)生的干擾信號(hào)就被消除了。L1、L2組合成這種結(jié)構(gòu)的接收線圈稱之為平衡接收單元。在實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足不同探測(cè)高度的要求，可以根據(jù)具體情況將數(shù)個(gè)平衡單元以積木式的方式疊加安裝。
圖9是兩個(gè)平衡接收單元積木式安裝的結(jié)構(gòu)圖。圖中左邊上面是一個(gè)平衡單元，下面是一個(gè)平衡單元，為串列式安裝，其接線如右邊那樣，L1與L1’串聯(lián)，L2與L2’串聯(lián)，然后以相反極性接在電阻R兩端，另一端為公共端接地，e1、e2是輸出端。
圖10是復(fù)合平衡接收單元的結(jié)構(gòu)圖。圖中，L1、L1’并繞在一起，L2、L2’并繞在一起，四個(gè)線圈的技術(shù)參數(shù)和形狀都是相同的，然后把它們合攏，如箭頭指向的圖那樣，就構(gòu)成了復(fù)合式的平衡接收單元，這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上是把L1、L2和L1’、L2’所構(gòu)成的兩個(gè)平衡接收單元放在同一個(gè)立方體的各條棱上，各對(duì)應(yīng)線圈L1、L2和L1’、L2’處在相同的幾何位置上。其接線方式如圖右邊那樣，L2’與L1同名端相聯(lián)接，L1’與L2另一同名端相聯(lián)接，e1、e2是輸出端。這種結(jié)構(gòu)除了具有對(duì)非探測(cè)區(qū)的金屬干擾信號(hào)在空間的磁通分布上取得平衡效果之外，由于每一個(gè)單元的兩個(gè)線圈是反向聯(lián)接后輸出的，起到了再一次平衡的作用，所以稱為復(fù)合平衡結(jié)構(gòu)。
綜上所述，由于發(fā)射線圈和接收線圈是分體各自獨(dú)立的，相對(duì)配置后中間形成探測(cè)通道，因此，安裝時(shí)無(wú)需斷開(kāi)傳送帶，使用極為方便，而且通道的寬窄可以任意調(diào)節(jié)，在通道的探測(cè)區(qū)內(nèi)，信號(hào)的強(qiáng)度基本上不會(huì)因金屬物位置不同而有很大差異。因?yàn)槿艚饘傥锞喟l(fā)射線圈較近，則相對(duì)距接收線圈較遠(yuǎn)，反之，距接收線圈較近，則距發(fā)射線圈較遠(yuǎn)，所以，信號(hào)的強(qiáng)弱基本上是一致的，不會(huì)因金屬物所處位置不同而改變。探測(cè)面的大小基本上由線圈的寬度決定，可以將它縮小到充分的尺寸，從而能更精確地確定金屬物的位置，靈敏度及分辨率均大為提高。
然而，采取上述措施后，問(wèn)題并未完全解決。上面談到，消除非探測(cè)區(qū)金屬干擾信號(hào)的前提是相等的磁通、以相同的方向穿過(guò)相等面積的兩個(gè)反接線圈。這是在理想情況下的條件，事實(shí)上，要使頂、底面，前、背面的面積精確相等，工藝上是做不到的，同時(shí)，磁通的分布也不可能是完全均勻的，金屬物出現(xiàn)的位置及其相互的影響更會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)的畸變，所以，非探測(cè)區(qū)的金屬物干擾信號(hào)就不能完全對(duì)消。此外，我們還看到，如果金屬物出現(xiàn)在接收線圈背面的時(shí)候，它產(chǎn)生的二次場(chǎng)對(duì)接收線圈的作用除了磁通方向相反外，其性質(zhì)與處在探測(cè)區(qū)內(nèi)的金屬物是一樣的。所以，僅僅依靠平衡接收單元還不足以完全徹底消除非探測(cè)區(qū)來(lái)的金屬干擾信號(hào)，還必須設(shè)法從電路上加以改善。從前面的分析可知，金屬物只有處在探測(cè)區(qū)內(nèi)，兩個(gè)反向聯(lián)接的線圈才能得到相同極性的信號(hào)。因此，采用下述檢波—低電平選通電路，就能取出這兩個(gè)相同極性的信號(hào)，濾除非探測(cè)區(qū)來(lái)的金屬干擾信號(hào)，即極性相反的信號(hào)。
圖11是檢波—低電平選通電路的電路圖。為了說(shuō)明清楚，給出了虛線框內(nèi)的前級(jí)與后續(xù)電路的連接關(guān)系。圖中，GF是高頻振蕩器，L是發(fā)射線圈，L1和L2是兩個(gè)對(duì)稱的，技術(shù)參數(shù)相同的接收線圈，它們通過(guò)電阻R反向?qū)?，N1～N4是低失調(diào)電壓型運(yùn)算放大器，型號(hào)為OP-07，V是結(jié)型N溝道場(chǎng)效應(yīng)管(G是柵極、S是源極、D是漏極)，夾斷電壓Up為-4V左右。e1是L1的輸出端，e2是L2的輸出端。N1、N2作兩個(gè)對(duì)稱的放大器用，N1的輸入端為IN1，輸出端為OUT1，N2的輸入端為IN2，輸出端為OUT2。N3和V及外圍元件穩(wěn)壓管VD1、VD2、電阻R1、R3、R5組成低電平選通器，其中R5是V的柵極電阻，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為5.1V。N4及外圍元件半導(dǎo)體二極管VD3、VD4、電阻R2、R4組成線性檢波器。電路中，R1＝R2＝R3＝R4，V1是選通器的一個(gè)輸入端，V2是檢波器的輸入端，V2’是檢波器的輸出端，D是選通器的另一個(gè)輸入端，V1’是選通器的輸出端，與后續(xù)電路觸發(fā)器的輸入端usr連接。它們一起構(gòu)成了檢波—低電平選通電路。
電路可設(shè)計(jì)為選通正極性信號(hào)，也可以設(shè)計(jì)為選通負(fù)極性的信號(hào)。本電路設(shè)計(jì)為選通負(fù)極性信號(hào)，如果要改為選通正極性信號(hào)，只要將VD1～VD4反過(guò)來(lái)接，相應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)管改用P溝道管，柵極電阻R5改接+6V就行了。
在本電路中，檢波—低電平選通是指在電路的兩個(gè)輸入端V1和V2同時(shí)有兩個(gè)負(fù)極性的信號(hào)到來(lái)時(shí)，只選擇信號(hào)電平較小的一個(gè)輸出。“電平”在這里指絕對(duì)值。該選通器對(duì)兩個(gè)輸入端V1和V2出現(xiàn)的兩個(gè)信號(hào)，如果同時(shí)為零，或者同時(shí)為正、或者一正一負(fù)，輸出端V1’都輸出零，總之，兩個(gè)信號(hào)中只要任何一個(gè)≥0，輸出均為零。只有當(dāng)V1和V2出現(xiàn)的兩個(gè)信號(hào)同時(shí)為負(fù)極性時(shí)，電路才選擇電平較低的那個(gè)信號(hào)輸出。
現(xiàn)以選通負(fù)極性信號(hào)為例，通過(guò)信號(hào)的傳送，變化關(guān)系，說(shuō)明其工作原理。
1.V1、V2端均為0時(shí)，即前級(jí)無(wú)信號(hào)送來(lái)，
2.V1、V2端均為正時(shí)(例如平衡接收單元背面存在金屬物所引起的干擾信號(hào)，這種信號(hào)剛好和探測(cè)區(qū)內(nèi)的金屬信號(hào)反相)，由于V1為正，穩(wěn)壓管VD1正向?qū)?，Vp點(diǎn)上的電壓為VD1的正向壓降-0.7V，G點(diǎn)電位為-0.7-5.1＝-5.8V，場(chǎng)效應(yīng)管截止。由于V2為正，經(jīng)檢波后輸出為0，因此V1’＝0。
3.V1、V2為一正一負(fù)時(shí)，即平衡接收單元兩側(cè)存在金屬物所引起的干擾信號(hào)，在此情況下
4.V1、V2端均為負(fù)時(shí)，即探測(cè)區(qū)內(nèi)金屬物引發(fā)的金屬信號(hào)，這時(shí)電路便自動(dòng)對(duì)V1和V2的電平進(jìn)行比較，選擇較低電平的信號(hào)輸出(由于R2＝R4，V2檢波后輸出的V2’與V2電平相同，實(shí)際上V1與V2的比較就是V1與V2’的比較。)當(dāng)V1的電平低于V2’的電平時(shí)，N3輸出正電壓，穩(wěn)壓管VD2擊穿，場(chǎng)效應(yīng)管受控導(dǎo)通，V2’通過(guò)場(chǎng)效管饋送到輸出端V1’，這時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管等效于一個(gè)壓控電阻，它受到運(yùn)放N3的輸出電壓控制，當(dāng)輸出端V1’的電平與輸入端V1的電平相等時(shí)，電路達(dá)到平衡(電路平衡條件是
；因?yàn)镽1＝R3，所以V1＝-V1’)。要滿足上述的條件，V2’的電平必須大于V1的電平，只有這樣才能保證V2’通過(guò)場(chǎng)效管壓降之后仍能等于V1的電平。由此可見(jiàn)，當(dāng)V1的電平小于V2的電平時(shí)，電路選擇低電平的信號(hào)V1輸出。當(dāng)V1的電平高于V2’的電平時(shí)，電路仍然重復(fù)上述過(guò)程，但由于V2’的電平低于V1的電平，V2’通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管饋送到V1’端的電平當(dāng)然也低于V1的電平。在此情況之下，電路不能達(dá)到上述的平衡條件(即V1＝-V1’)，因而運(yùn)放N3輸出了VD1的擊穿電壓(5.1V)將VD1擊穿而形成反饋通道。N3的輸出同時(shí)也擊穿了穩(wěn)壓管VD2，使場(chǎng)效應(yīng)管V柵極的電壓為0伏，場(chǎng)效應(yīng)管充分導(dǎo)通，其導(dǎo)通電阻降至數(shù)百歐姆，V2’的電壓幾乎沒(méi)有壓降而通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管V到達(dá)輸出點(diǎn)V1’。也就是說(shuō)，當(dāng)V1的電平高于V2’的電平時(shí)，電路選擇電平較低的信號(hào)V2’輸出。
下面進(jìn)一步描述電路的工作過(guò)程1.開(kāi)機(jī)后檢測(cè)區(qū)內(nèi)無(wú)金屬物存在。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，L1、L2由于是反向聯(lián)接的，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互相抵消，無(wú)信號(hào)輸出，即e1、e2均等于0，N1、N2的輸出電壓即V1、V2的電壓也等于0，N3、N4輸出電壓也等于0，場(chǎng)效應(yīng)管被夾斷，V1’點(diǎn)輸出0，后續(xù)電路均不工作，儀器不會(huì)有反應(yīng)。
2.檢測(cè)區(qū)內(nèi)有金屬物出現(xiàn)。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，金屬物在檢測(cè)區(qū)內(nèi)受到發(fā)射場(chǎng)的作用會(huì)產(chǎn)生二次場(chǎng)反向切割L1、L2，在其輸出端分別得到兩個(gè)極性相同的信號(hào)，因?yàn)殡娐啡∝?fù)極性選通，第一路經(jīng)N1放大后輸出給V1的信號(hào)為負(fù)。第二路e2經(jīng)N2放大后輸出給V2的也為負(fù)，檢波—低電平選通電路在V1和V2兩個(gè)信號(hào)中選擇電平較低的信號(hào)從V1’點(diǎn)輸出，觸發(fā)后續(xù)的指示器、報(bào)警器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。
3.干擾的消除。通常，干擾信號(hào)的出現(xiàn)是由于檢測(cè)區(qū)外圍兩側(cè)有金屬物存在或空間的電磁場(chǎng)而引起的，由于平衡接收單元的兩個(gè)接收線圈L1、L2是反向連接的，于是這種干擾信號(hào)在平衡接收單元的兩個(gè)輸出端會(huì)輸出一正一負(fù)的信號(hào)，經(jīng)放大器N1和N2放大之后的信號(hào)在V1、V2端上也是極性相反的，這種一正一負(fù)的信號(hào)經(jīng)檢波—低電平選通電路后輸出零而被濾除了。
最后值得一提的是，采用低電平選通的好處可使輸出信號(hào)的幅度從零緩慢變化至最大，又從最大緩慢變化到零，使人直接感覺(jué)到金屬物通過(guò)探頭的過(guò)程，這種從弱到強(qiáng)又從強(qiáng)到弱的信號(hào)特征完全有別于突發(fā)性的干擾信號(hào)，便于操作者作出正確的判斷。
權(quán)利要求1.一種門(mén)式金屬探測(cè)器，它包括高頻振蕩器及發(fā)射電路、觸發(fā)器、指示器、報(bào)警器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，它還包括——一副無(wú)屏蔽框的分體式探測(cè)頭，由發(fā)射線圈L和平衡接收單元線圈L1、L2構(gòu)成，發(fā)射線圈與接收線圈是分開(kāi)設(shè)置的，它們分別相對(duì)同軸安裝在檢測(cè)通道的兩側(cè)，L與高頻振蕩器GF的發(fā)射電路相連接，L1、L2為槽形，對(duì)合后組成一個(gè)高度h等于深度D的立方體，以相反的極性連接在電阻R的兩端，它們的另一端為公共端接地，R與L1連接的一端為輸出端e1，R與L2連接的那一端為輸出端e2；——兩個(gè)對(duì)稱的放大器N1和N2，其N1的輸入端IN1與所述L1的輸出端e1相連，N2的輸入端IN2與所述L2的輸出端e2相連接，N1的輸出端為OUT1，N2的輸出端為OUT2；——一個(gè)檢波一低電平選通電路，由線性檢波器和低電平選通器構(gòu)成，線性檢波器的輸入端V2與N2的輸出端OUT2相連接，其輸出端V2’與低電平選通器的一個(gè)輸入端D相連接，低電平選通器的另一個(gè)輸入端V1與N1的輸出端OUT1相連接，低電平選通器的輸出端V1’與所述觸發(fā)器的輸入端usr相連接，觸發(fā)器的輸出端分別連接所述的指示器、報(bào)警器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門(mén)式金屬探測(cè)器，其特征在于分體式探測(cè)頭的發(fā)射線圈L與平衡接收單元線圈L1、L2均為板塊結(jié)構(gòu)，由支承座支承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的門(mén)式金屬探測(cè)器，其特征在于平衡接收單元線圈L1、L2可以是一個(gè)單元，也可以是兩個(gè)以上積木式安裝的平衡單元，或者是復(fù)合單元，其接線方式可以是雙端輸出，也可以接成單端輸出。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種門(mén)式金屬探測(cè)器,主要由振蕩器、放大器、檢測(cè)頭、檢波一低電平選通電路及后續(xù)電路組成,其特征是:檢測(cè)頭為無(wú)屏蔽分體式的,發(fā)射線圈與平衡單元接收線圈分別安裝在檢測(cè)通道的兩側(cè),物流通過(guò)探測(cè)區(qū)時(shí)將受到檢查,對(duì)混有金屬物的物件發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這種金屬探測(cè)器靈敏度高、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng),不用屏蔽,節(jié)約原材料,成本低,性價(jià)比高,并且有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝使用方便等特點(diǎn),非常適合海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭的安檢部門(mén)使用。
文檔編號(hào)G01V3/10GK2371566SQ9921257
公開(kāi)日2000年3月29日 申請(qǐng)日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月26日
發(fā)明者王祥駁 申請(qǐng)人:王祥駁