Metalldetektor nach dem Sende-Empfangs-Prinzip, Theorie. Schema, Beschreibung

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Metalldetektor nach dem Sende-Empfangs-Prinzip, Theorie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Die Begriffe „Senden-Empfangen“ und „reflektiertes Signal“ werden in verschiedenen Suchinstrumenten meist mit Methoden wie Impulsecho und Radar in Verbindung gebracht, was bei Metalldetektoren für Verwirrung sorgt. Im Gegensatz zu verschiedenen Arten von Ortungsgeräten sind bei Metalldetektoren dieser Art sowohl gesendete (ausgestrahlte) als auch empfangene (reflektierte) Signale kontinuierlich, sie existieren gleichzeitig und stimmen in der Frequenz überein.

Das Funktionsprinzip von Metalldetektoren vom Typ „Sende-Empfang“ besteht darin, ein von einem Metallgegenstand (Ziel) reflektiertes (oder, wie man sagt, wieder ausgesendetes) Signal zu registrieren. Das reflektierte Signal entsteht durch den Aufprall eines magnetischen Wechselfeldes der Sendespule (Abstrahlspule) des Metalldetektors auf das Ziel. Somit setzt ein Gerät dieser Art das Vorhandensein von mindestens zwei Spulen voraus, von denen eine ein Sender und die andere ein Empfänger ist.

Das Hauptgrundproblem, das bei Metalldetektoren dieser Art gelöst wird, ist die Wahl der gegenseitigen Anordnung der Spulen, bei der das Magnetfeld der Sendespule bei Abwesenheit von metallischen Fremdkörpern ein Nullsignal in der Empfangsspule induziert (oder im System der Empfangsspulen). Daher ist es notwendig, den direkten Aufprall der Sendespule auf die Empfangsspule zu verhindern. Das Erscheinen eines Metallziels in der Nähe der Spulen führt zum Auftreten eines Signals in Form einer variablen elektromotorischen Kraft (EMK) in der Empfangsspule.

Auf den ersten Blick mag es scheinen, dass es in der Natur nur zwei Möglichkeiten für die gegenseitige Anordnung von Spulen gibt, bei denen es keine direkte Signalübertragung von einer Spule zur anderen gibt (siehe Abb. 1, a und b) – Spulen mit Senkrechten und mit Kreuzungen Achsen.

Metalldetektor nach dem Sende-Empfangs-Prinzip, Theorie
Reis. 1. Möglichkeiten der gegenseitigen Anordnung der Metalldetektor-Sensorspulen nach dem „Sende-Empfangs“-Prinzip

Eine genauere Untersuchung des Problems zeigt, dass es eine beliebig große Anzahl solch unterschiedlicher Systeme von Metalldetektorsensoren geben kann. Dabei handelt es sich jedoch um komplexere Systeme mit mehr als zwei Spulen, die entsprechend elektrisch verbunden sind. Zum Beispiel in Abb. 1c zeigt ein System aus einer Strahlungsspule (in der Mitte) und zwei Empfangsspulen, die entsprechend dem von der Strahlungsspule induzierten Signal in entgegengesetzte Richtungen geschaltet sind. Somit ist das Signal am Ausgang des Empfangsspulensystems im Idealfall gleich Null, da die in den Spulen induzierten EMKs auftreten werden gegenseitig kompensiert.

Von besonderem Interesse sind Sensorsysteme mit koplanaren Spulen (d. h. in derselben Ebene angeordnet). Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Metalldetektoren normalerweise zur Suche nach Objekten im Boden verwendet werden und es nur möglich ist, den Sensor so nah wie möglich an die Bodenoberfläche zu bringen, wenn seine Spulen koplanar sind. Darüber hinaus sind solche Sensoren in der Regel kompakt und passen gut in schützende „Pancake“- oder „Fliegende Untertassen“-Gehäuse.

Die wichtigsten Möglichkeiten für die gegenseitige Anordnung koplanarer Spulen sind in Abb. dargestellt. 2, a und b. Im Diagramm in Abb. 2, und die gegenseitige Anordnung der Spulen ist so gewählt, dass der Gesamtfluss des magnetischen Induktionsvektors durch die von der Empfangsspule begrenzte Fläche gleich Null ist. Im Schema von Abb. In 2, b ist eine der Spulen (Empfangsspule) in Form einer „Acht“ verdreht, so dass sich die gesamte EMK, die auf den Windungshälften der Empfangsspule induziert wird, in einem Flügel der „Acht“ befindet ", kompensiert eine ähnliche Gesamt-EMK, die im anderen Flügel der "Acht" induziert wird. Weitere verschiedene Bauformen von Sensoren mit koplanaren Spulen sind möglich, z. B. Abb. 2, z.

Metalldetektor nach dem Sende-Empfangs-Prinzip, Theorie
Reis. 2. Koplanare Möglichkeiten der gegenseitigen Anordnung der Metalldetektorspulen nach dem „Sende-Empfangs“-Prinzip

Die Empfangsspule befindet sich innerhalb der Sendespule. In der Empfangsspule induzierte EMK wird durch ein spezielles Transformatorgerät kompensiert, das einen Teil des Signals von der Strahlungsspule auswählt.

Autor: Shchedrin A.I.

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