模电课程设计报告

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1、金属探测器的设计6　　　　　　　　　　任务书1、设计题目：金属探测器的设计2、设计目的（1）学会利用金属物体对信号产生谐波的场强变化而使振幅随之变化来识别金属物体。（2）掌握信号检测，放大、变换、驱动电路的调试及主要技术指标的测试方法。（3）了解金属探测的场强识别方法。3、设计任务3．1金属探测器的主要技术指标（1）探测距离大于20cm（金属物体越大，探测距离也越大，对1分硬币的探测距离为20cm）。（2）具有自动回零功能。（3）连续工作时间：一组5号干电池可连续工作40h.。3．2设计要求（1）计算参数，组装、调试电路，以满足设计要求。

2、（2）画出完整电路图，写出设计实验报告。金属探测器的设计6　　　　　　　　　　目录1、绪论-------------------------------22、方案规划-------------------------33、方案说明----------------------------64、、硬件方案设计-----------------------------75、调试-----------------------------------126、技术总结-------------------------------137、参考文献---

3、----------------------------148、附录------------------------------------14金属探测器的设计6　　　　　　　　　　1、绪论1.1金属探测器的发展现状及发展趋势全球第一台金属探测器诞生于1960年，最初的金属探测器主要应用于工矿企业，其为检查矿产纯度和提高效益的得力帮手。随后于1970年，随着社会的不断发展，金属探测器被引入一个新的应用领域—安全检查，其广泛运用于民航、公安、缉私和边防等领域，也就是今天我们所使用的金属探测器的雏形，它的出现意味着人类对安全的认知已步入了一个

4、新的时代。40多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切1.2金属探测器的应用金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测,以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品;工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失;目前，就连考

5、试也开始启用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊。由此可见，金属探测器对工业生产及人身安全起着重要的作用。而为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的检测精度。2、方案论证2.1系统设计组成本金属探测器由高频振荡器、功率放大器、整流器与3V的直流电压组成。如图2.1所示。金属探测器的设计6　　　　　　　　　　图2.1总体设计方案框图2.2理论描述常见的金属探测器都是利用金属物体对电磁信号产生涡流效应的原理。利用电磁感应现象，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减

6、弱，甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音或光电信号，根据信号的有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物。金属探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测金属的。根据电磁感应原理，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，将发生线圈介质条件的变化和涡流效应两个现象。2.2.1线圈介质条件的变化当金属物接近通电线圈时，将使通电线周围的磁场发生变化，对于半径为R的单匝圆形电感线圈，当其中通过交变电流I=Imcoswt圈周围空间产生交变磁场，根据毕奥一萨伐尔定律可计算线圈中心轴线上一点的磁感应(1-1)其中，μ=μ0μr，μ为

7、介质的磁导率，μr为相对磁导率，μ0为真空磁导率。对于紧密缠绕N匝的线圈，线圈中心轴线上一点的磁感应强度则为：(1-2)由公式(1-2)可知，当线圈有效探测范围内无金属物时，μr=1金属探测器的设计6　　　　　　　　　　(非金属的相对磁导率)，线圈中心磁感应强度B保持不变，当线圈有效探测范围内出现铁磁性金属物时，μr会变大，B随之也会变大。2.2.2涡流效应根据电磁理论，我们知道，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。据此，将一

8、交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。金属的电导率σ越大，交变电流的频率越大，则涡电