便携式金属探测仪的设计.

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1、万方数据第15卷第3期2007年6月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)JournalofAnhuiInstituteofArchitecture&IndustryV01．15No．3Jun．2007一种金属探测器的设计张学勇，赵群，李义宝，唐震(安徽建筑工业学院数理系，合肥230022)摘要：针对普通便携式金属探测器存在的抗干扰能力差、误判率高等缺点，本文应用Siller电容三点式振荡电路作为探测振荡器，基于F／V变换原理，采用锁相环电路和窗口门限技术将探测信号的频率变化转换成电压变化，设计了一种新型金属探测器。试验结果表明，该探测器具有较高的探测灵敏度，不仅能够判断出金属的位置，还

2、可检测出金属的性质。关键词：金属探测器，F／V变换；锁相环；窗口门限技术中圈分类号：TM930．12文献标识码：A文章编号：1006-4540(2007)03-074-05DesignofametaldetectorZHANGXue-yong，ZHA0Qun，LIYi—bao，TANGZhen(Departmentofmathematics＆physics，Anhuiinstituteofarchitecture＆industry，Hefei230022，China)‘Abstract：Inordertoimproveanti-jammingabilityandovercomeala

3、rgeramountoffalsealarmsintra—ditionalportablemetaldetectors，anewtypeofmetaldetectorbasedontheprincipleoftheF／Vcon—versionispresented．ASiller’Soscillatorcircuitofthree-pointcapacitanceactingasthedetectoroscil—lator，aphase-lockedloopcircuitandawindowcomparatorconvertedthechangeoffrequencyintothat

4、ofthevoltage．Preliminaryexperimentalresultsshowedthemetaldetectorwithhighsensitivityandstabilitycannotonlydetectthepositionsofmetals，butalsocandeterminethedetectedmetals．Keywords：metaldetector；frequency／voltage(F／V)conversion；phase-lockedloop；windowcompa—ratortechnique金属探测器广泛应用于工农业生产和安全防范，其中便携式

5、金属探测器具有体积小、使用方便、成本低廉等优点，在各种使用场合中备受青睐。金属探测器一般是利用信号处理电路对传感器输出的电压或频率信号进行处理，在探测到金属时，驱动报警指示电路。按其检测原理大致分为差拍式、自激振荡式和耗能式3种。目前，便携式金属探测器广泛采用差拍式和自激振荡式检测原理，电路一般由探测振荡器、参考振荡器、混频器、放大器和报警电路等5部分组成口’2]。由于仅采用混频放大电路对探测信号进行后期处理，因而易造成对干扰信号的抑制能力不足，存在较高的误判率。本文基于F／V变换原理，采用锁相环和窗口门限技术设计了一种金属探测器电路，能极大地提高整机的探测灵敏度和有效降低误判发生率

6、。1F／V金属探测器工作原理1．1理论分析金属探测器的探头包括两个振荡器，如图1收疆日期：2007—03—13基金项目：安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2005KJ228)；安徽省教育厅教研基金资助项目(2005271)．作者简介：张学勇(1974一)，男，讲师，硕士，主要研究方向为精密测试技术及光电检测。万方数据第3期张学勇，等：一种金属探测器的设计75所示。其中，L。、C1组成探测振荡器，振荡频率记为^，R。、c2组成参考振荡器，振荡频率记为^。白中白中圈1探头示曩圈当探测线圈L，附近无金属或远离金属时(如图1a所示)，电感量L。基本不变化，^、^也基本不变，因而两振荡器振荡频

7、差，=fl一^不会发生改变。根据电磁理论口]，当顺磁质金属靠近通电线圈时，线圈的自感量将增大；当逆磁质金属靠近通电线圈时，线圈的自感量将减小。现假设探测线圈L，附近有金属，如图1b所示，若金属为顺磁质，则L。值增大，使^减小，而参考振荡器频率^不受影响，值不变，所以，一^一^的值减小，若金属为逆磁质，则L，值增大，使^减小，^仍不变，故，一fl一^的值增大。1．2F／V金属探测器系统设计采用锁相环和窗口门限两个电路，再结合振荡器、乘法器、带通滤波器(BPF