敲打金属探测器，理论。方案、说明

击败金属探测器，理论。无线电电子电气工程百科全书

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“跳动金属探测器”这个名称与自第一个超外差接收机时代以来无线电工程中采用的术语相呼应。拍频是当频率相近且幅度大致相同的两个周期信号相加时表现得最明显的现象，并且包含在总信号幅度的波动中。脉动频率等于两个相加信号的频率之差。通过使这样的脉动信号通过整流器（检测器），可以隔离差频信号。这种电路长期以来一直是传统的，但目前它不再用于无线电工程或金属探测器。振幅检测器都被同步检测器取代，但术语“节拍”至今仍然存在。

节拍检测器的工作原理非常简单，包括记录两个发生器的频率差，其中一个发生器的频率稳定，另一个发生器包含一个传感器 - 其频率设置电路中的电感器。该装置的调整方式是，在传感器附近没有金属的情况下，两个发生器的频率一致或值非常接近。传感器附近金属的存在会导致其参数发生变化，从而导致相应发生器的频率发生变化。这种变化通常非常小，但两个振荡器之间的频率差的变化已经很大并且可以轻松记录。

频率差可以通过多种方式记录，从最简单的（通过耳机或扬声器听到差频信号）到数字频率测量方法。

金属探测器对节拍的灵敏度尤其取决于用于将传感器阻抗的变化转换成频率的参数。

通常，该转换在于获得稳定发电机和频率设定电路中带有传感器线圈的发电机的频率差。因此，这些发生器的频率越高，对传感器附近金属目标出现的响应频率差就越大，小频率偏差的记录有一定的难度。因此，通过耳朵，您可以自信地记录至少 10 Hz 的音调信号的频率漂移。从视觉上看，通过闪烁 LED，您可以记录至少 1 Hz 的频率漂移。通过其他方式，可以实现配准和较小的频率差，但是，这种配准将需要大量时间，这对于总是实时工作的金属探测器来说是不可接受的。

在两个发生器之间分配小频率差的方法产生了一个重要的技术问题——相位捕获。问题在于，调谐到非常接近的频率的两个振荡器往往会彼此虚假同步。这种同步表现在以下事实：当你试图以任何方式使两个发电机的差频接近于零时，当差频达到某个阈值时，会突然过渡到发电机频率一致时的状态。发电机变得同步。从物理上讲，锁相现象是由任何发生器中不可避免地存在的非线性以及信号从一个发生器到另一个发生器的寄生渗透（通过电源电路、通过寄生电容等）来解释的。实践表明，如果您不采用发电机光电去耦等特殊技巧，那么获得相对于发电机频率为 10"4 量级的寄生同步开始阈值的差频是现实的。从这里您可以估计金属探测器应在节拍上运行的频率，以获得 10 ... 100 kHz 及更高的最大灵敏度。

在这样的频率下对金属的选择性非常弱，远非最佳。此外，实际上不可能从振荡器频移确定反射信号的相位。因此，金属探测器对节拍没有选择性。

仪器对金属物体的响应与距离的六次方成反比。它实际上与根据“发送-接收”原理的金属探测器相同。然而，由于杂散同步效应，这类仪器的检测范围通常要差很多。

作者：Shchedrin A.I.

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