TM88型金属探测器工作原理分析.doc

TM88型金属探测器工作原理分析 [日期：2011-12-07] 来源：? 作者：广西 潘云忠 [字体：大 中 小] 工作原理 TM88型金属探测器主要由探测头（亦称探头）、振荡分频电路、探测发射电路、选频放大电路、相位分割电路、相位同步选通放大电路、采样保持电路（又称记忆保持电路）、调谐限幅放大电路、音频电路、电压变换电路等组成。它是利用电磁感应原理，即交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场，这个磁场能在金属物体内部感生涡电流．涡电流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，经探测器相关电路检测放大等处理后控制相关电路发出报警声。TM88型金属探测器的电路原理如附图所示。其工作原理如下： - 　　1．探头（密封在一个圆型的塑料盒内）。它由接收线圈L5、发射线圈L3、反馈线圈LA以及谐振电容C51等组成。其中反馈线圈LA与发射线圈L3反向串联和C51-起形成LC谐振电路，把发射电路送来的交流信号选频后向空中发射。 　　反馈线圈阻L4与接收线圈L5绕在同一线圈上．发射电磁信号在未检测到金属信号时，发射线圈参数与接收线圈参数处于一个平衡稳定状态。当探头发射线圈13产生的交变磁场接触到金属物体时，其磁场发生变化，印发射线圈固有参数会随着金属物体性质（如铁质与非铁质金属）的不同或接近金属的距离不同而发生变化。反馈线圈lA将这些变化信号感应至接收线圈L5．接收线圈L5将这些变化信号选频后送入后级选频放大电路进一步处理。 2．振荡分频电路。它由U9 CD4060 与外围元件组成。 　　其中U9的 10 、 11 、 12 脚与外围晶振x等元件构成3.9MHz主振频率，经内部分频后由 13 脚与 14 脚输出约6.99kHz和13.98kHz的方波信号至发射电路。 6 脚输出约27kHz方波信号至电压变换电路。 1 脚与 2 脚输出约874Hz和437Hz的方波信号至音频电路。 　　3．探测发射电路。由QlO~QL14、B3,L2C45、C46、D23-D26等组成。010为发射前置倒相电路，Qll、Q12与Q13、Q14等组成复合式推挽功率放大电路，经放大的高频信号由B3次级输出。B3次级线圈与C45组成LC并联谐振；L2与C46组成LC串联谐振。经选频后得到的高频交流信号通过电缆线送入探头内的发射线圈向空间辐射。二极管D23~D26等构成与门电路，使U9内部分频器输出至发射管的方波占空比降低，发射管导通时间缩短，以降低发射管的功耗。 　　4．U1 NEC5534 与外围元件等构成放大倍数约80dB的前置低噪声选频放大器。它对被测信号频率的放大增益最高，非被测信号频率放大倍数较低。经Ul放大的信号送人后级相位分割电路进行放大处理。 　　5．相位分割电路。它由双运放U2 LM412 与外围元件构成。其中U2A将前级送来的信号进行反相放大，放大后送至下一级电路进行相位调节、选通和放大（该路用作金属性质的识别）。U2B将前级送来的信号进行同相放大，放大后送至下一级电路进行相位调节、选通和放大（该路用作全金属探测，称地平衡）。 　　6．相位同步选通放大电路。它由四运放Ul0（TL084）、比较器Ull LM393 、双运放U3 LM412 、电子开关U13 CD4053 、场效应管Q15、Q16 K246 等组成。其中UlOA、UlOB、UllA、015、U3B与U13等构成地平衡电路的相位调节与选通放大；R11、R12、C13等组成地平衡系统直流信号滤波器；W2为地平衡电路的相位调节电位器。ULOC、UlOD、UllB、U3A、Q16与U13等构成金属识别探测的相位调节与选通放大；R13、R14、C14等组成识别系统直流信号滤波器；WI为金属识别电路系统的相位调节电位器。“地平衡”和”识别”通过操作方式开关Kl-2切换；拨至“地平衡”挡时，“地平衡”相位调节电路UIOA、UlOB、Ull工作．C21耦合送来的发射信号进入相位同步选通电路进行相位调节后，由Ull控制U13同步选通探头所检测到的同相位纯金属信号通过（与此通过的假信号被滤波电路滤掉），得到纯金属直流信号通过送人下一级电路进一步处理。在全金属探测过程中，可通过调节W2微调相位来排除地下土壤层的“矿化反应”。“矿化反应”是由构成土壤的各种矿物质对探头发出的电磁波造成的影响，使仪器发出假信号，迷惑操作人员。 　　操作人员可通过调节W2．利用假信号与纯金属信号存在相位差的关系，同步选通将它们区别分开，使真正金属信号通过，达到排除地面“矿化反应”的影响，使探测头从空间靠近地面时不会发出报警声，只有在遇到金属时才会发出报警信号，从而提高探测深度和精度。当K1-2拨在“识别”挡时，“识别”相位调节电路UlOC.UlOD、Ull、Q16工作，由C23耦合送来的发射信号送入相位同步电路进行相位调节，与前级送来