2 0 0 2
Ш и
А. ЩЕДРИН,
г. Москва
Ю.КОЛОКОЛОВ,
г. Донецк
Hill
М А С Т Е Р К И Т
М
е та л л о и с ка те л ь
ПО ПРИНЦИПУ ЧАСТОТОМЕРА
ВВЕДЕНИЕ
С давних пор людей привлекают приборы для поиска скры-
тых металлических предметов. Причины этого интереса раз-
личны. Строителей интересует расположение металлической
арматуры в стенах, искатели кладов мечтают найти в разва-
линах старого здания кувшин с золотыми монетами, саперы
разыскивают неразорвавшиеся “подарки” прошлых войн. Всех
этих людей объединяет желание иметь недорогой, компакт-
ный и экономичный прибор, который поможет им обнаружить
через слой земли или бетона металлические предметы и, по
возможности, определить из какого металла они состоят. Если
исключить экзотические методы, вроде поисков воды при по-
мощи виноградной лозы и ясновидения, то абсолютное боль-
шинство таких приборов строится на базе электронных при-
боров, реагирующих на изменение металлическими предме-
тами электромагнитного поля возбуждаемого поисковым при-
бором. Наиболее часто в качестве катушки возбуждения и
одновременно датчика прибора используется рамочная ка-
тушка, состоящая из нескольких сотен витков медного прово-
да и включенная в контур автогенератора. В таких приборах
используется тот эффект, что при приближении металличес-
кого предмета к катушке изменяется ее индуктивность и, как
следствие, частота работы автогенератора. При этом, в об-
щем случае, ферромагнитные предметы (железо, чугун) по-
нижают частоту, а неферромагнитные (медь, золото, алюми-
ний) повышают частоту генерации. Регистрируя величину и
знак отклонения частоты, можно сделать заключение о типе
металлического предмета, попавшего в зону поиска рамки.
Основные различия между большинством типов таких метал-
лоискателей заключаются в способах регистрации измене-
ния частоты. Далее приводится краткое описание наиболее
часто используемых способов.
Частотный детектор
Один из самых простых - это прибор, работающий по
принципу “срыва резонанса”
(OR
- Off Resonance). Принцип
действия этого прибора основан на использовании частот-
ного детектора на основе колебательного контура
(рис. 1).
Колебательный контур частотного детектора имеет ре-
зонансную частоту, близкую к частоте поискового генерато-
ра. Изменение частоты генератора приводит к изменению
амплитуды сигнала на контуре, что фиксируется помощью
индикатора, например стрелочного прибора. Такие прибо-
ры не нашли ш ирокого применения. Их недостатки
необходимость обеспечения стабильной амплитуды сигна-
ла на выходе генератора, а также необходимость подстрой-
ки резонансной частоты контура из-за влияния дестабили-
зирующих факторов как на контур поискового генератора,
так и на контур частотного детектора.
Метод биений
Другой прибор, - это металлоискатель на биениях
(BFO
- Beat Frequency Oscillation). Принцип действия такого ме-
таллоискателя основан на биениях частоты эталонного ге-
нератора и частоты поискового генератора
(рис. 2).
Измерительный и эталонный генераторы настраивают-
ся на одинаковую частоту. При изменении частоты измери-
тельного генератора на выходе смесителя появляется сиг-
нал разностной частоты. Оператор воспринимает этот сиг-
нал на слух или визуально - в зависимости от конструкции.
Такие приборы производятся уже несколько десятилетий.
Сейчас по такому принципу строятся, в основном, недоро-
гие металлоискателиигрушки и любительские металлоиска-
тели. Такие приборы имеют ряд недостатков. Первый - это
наличие паразитной взаимной синхронизации обоих гене-
раторов. Это приводит к тому, что оказывается невозмож-
ным оценить очень малую разность частот и как следствие
- существенно снижается чувствительность прибора. Вто-
рой недостаток - это отсутствие селекции по типам метал-
лов. Ферромагнитные объекты вызывают понижение часто-
ты, а металлические неферромагнитные - повышение час-
тоты измерительного генератора. Однако после смесителя
в BFO металлоискателе информация о знаке ухода частоты
теряется.
Частотный детектор на основе ФАПЧ
Следующий прибор
(PLL
- Phase Locked Loop) - это при-
бор, в котором недостаток металлоискателя на биениях ис-
пользуется во благо. В таком приборе оба генератора, изме-
рительный и эталонный, работают строго на одной частоте.
Причем частота измерительного генератора подстраивает-
ся под частоту эталонного генератора с помощью системы
ФАПЧ
(рис. 3).
5/2002
РЛ
предыдущая страница 18 Радиолюбитель 2002-05 читать онлайн следующая страница 20 Радиолюбитель 2002-05 читать онлайн Домой Выключить/включить текст