金属探测技术发展综述

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1、维普资讯http://www.cqvip.com92(f捅弹；4嚣螺剜技术凝I—f0金属探测技术发展综述鲁光宇丁，Lf．二(地矿部机槭电子研究所)一，前喜：金属探铡器是一种便携式的电子仪器，它的应用领域甚广，在军事上，可用金属探测器扫雷，在公安韶门，探铡随身携带或隐藏的武器及做案工具，在考古方面，可发现埋藏金属物品的古墓，发现古墓中的金银财宝，金银首饰，各种硬币，在矿产勘探中用来探测和发现自然金颗粒及金块等。金属探澳l器盼历史很难追述，但金属探测按术与电子技术的发展密切相关，六十年代柬和七十年代初，半导体电子学技术飞跃发展，才出现非常轻便的金属探渊器，如公

2、安部『1甩的搜身器，多采用拍频振荡器原理。匕十年代中期以后，金属探测多采用感应平衡原理，电路中采用同步解调器，不仅仅能获得目标信号的振幅，而且还能得到目标信号婚相位，提高了仪器分辨率和对目标信号的识剐能力随着电子器件大规模集成电路的出珊和发展以及微处理机芯片的出现及广泛应用，使金属探测器向自动化，智能化方向发展，出现了髓自动进行AGEl3(自动大地效应平衡)操怍昀金属探颟9器，以及具有数据处理功能的金属探溯器，使金属探测器处于更新换代时期。当今的金属探测器，根据用途不同有高，中，低档之分。一般高档的金属探测器，巳采用八位CMOS微机芯片，通过程序实现自动测

3、量，自动抑制大地矿化，时谜基数据有处理能力，给出铡量目标的类别。仪器具有存贮，运算、和分折比较的功能，显示采用液晶。而中档前垒属测器，是一种价格较低，具有目标定位，鉴别目标和消除大地矿化等性能。而低档的金属探铡器，多为早期袖珍式的产品，可随身携带，适于公安人员探测墙壁，地板中隐藏的金属物品及罪犯身上的凶器等。本文综合了J970年~：1988年金属探测器方面的美国专利文章，简单介绍金属掾测的原理，探测技术发展，由微机控制的金属探铡器总体框图等。=、金属探蔫器工作原理根据物质的磁性，可把物质分成顺磁性(导磁率r>1)如铝，空气和硅等，反磁性(r<1)如玻璃、铜

4、、水银等，铁磁性(r>>1)如钴，镍、铁，钢等三大类，其中顺磁性，反磁性很难确定物体属于何种物质构成，但它们与铁磁性物质之间的r值有很大区别，可较容易区分。在磁场中运动的金属导体，或垒属导体在变化的磁场中，导体都会感应而产生涡流。涡流在金属导体内是闭合的井与磁场中的电流方向相反，并形成二次场，涡流的大小职决于金属物体的形状，大小，电阻率，导磁率等。为了探澳l金属物体的存在，以及区分不同类型的金属物体，目前主要采用两种非接触式的测量原理I维普资讯http://www.cqvip.com1．拍频测量原理在金属探铡器中，传感器，即探头，由电感线圈和一并联电容组成

5、LC谐振电路。线圈是振荡器的一部份，该振荡器输出信号的频率与男一fiId定频率的振荡器信号进行混频，而它们的额率差(即拍颇)正好落在昕觉范围内。当有一金属物体靠近线圈时，回路的谐振频率和回路的等效阻抗将发生变化，这种变化将使回路输出信号发生幅度(印调幅)和频率(即惆频)的变化，通过拍频电路，检测出这种变化，来间接弱出金属物体的存在。2．发射一接收／感应平衡的测量原理发射一接收／感应平衡的金属探测器，包括两个以上线圈，有发射线圈，接收线圈，再加上其他有关线圈(如匣馈线圈等)为一体组成探头利用发射线圈和接收线圈的互感耦和原理面工作，发射线圈由一频率振荡器驱动，

6、并在一定范围内形成一个电磁场。当这个场中无任何金属物体时，由于反馈线圈的存在和调零电路时作用，将接收线圈中的感应耦和补偿至零，即无输出信号

7、当在这个场中有一金属物体时，金属物体会产生涡流，该涡流产生的磁场为二次场，它与发射线圈产生的磁场方向相反，并向外辐射，在接收线圈中将接收到这个二次场，产生一个电压信号输出，标志着金属物体的存在。l三，_金属撵焉器技术发展综述(一)金属探测器中的两大难题金属探测应’用最广的领域是探测埋在地下有价值金属物体，金属探测使用环境是在野外地表，通过移动垒属探测器的传感器(即探头)来发现有价值的金属目标。在野外探测过程中，大地本身

8、的电气特性与空气中的电气特性差别很大，经过漫长的地质年代，大中的矿化土壤主要是由铁的氧化物，及其一种或多种金属元素形成，有较高的阻抗。在拍频探测的原理中，由于传感器使用频率较高，静大地矿化很敏感，操作人员又不能保持传感器距地面等距离的移动，会产生假的输出信号。而在发射一接收／感应平衡的探测原理中，大地矿化土壤将破坏发射线圈所建立的一次场和接收线圈的平衡输出条件，并在接收线圈中所接收的信号是大地矿化租金属目标合成的信号，大地矿化和铁磁性的金属目标一样都产生电抗性的信号分量。-另一方面，在金属的探测中有铁磁性的目标和非铁磁性的目标，在非铁磁性白q1目标中区分那

9、些是有价值的希望要的目标，那些是不希望要的。目标。所以，无论采用什