|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
无线电电子与电气工程百科全书 差分磁力计。 无线电电子电气工程百科全书
引起您注意的差分磁力计对于寻找大型铁物体非常有用。 用这种装置搜寻宝藏实际上是不可能的，但在搜寻浅沉的坦克、船只和其他类型的军事装备时却是必不可少的。 差分磁力计的工作原理非常简单。 任何铁磁物体都会扭曲地球的自然磁场。 这些物品包括所有由铁、铸铁和钢制成的物品。 磁场的扭曲也会受到物体自身磁化强度的显着影响，这种情况经常发生。 记录了磁场强度与背景值的偏差后，我们可以得出结论，测量设备附近有一个由铁磁材料制成的物体。 远离目标的地球磁场畸变很小，可以通过相距一定距离的两个传感器的信号差异来估计。 因此，该装置称为差动装置。 每个传感器测量与磁场强度成比例的信号。 最广泛使用的是铁磁传感器和基于质子磁子进动的传感器。 所考虑的设备使用第一类型的传感器。 铁磁传感器（也称为磁通门）的基础是具有铁磁材料芯的线圈。 这种材料的典型磁化曲线在学校物理课程中众所周知，考虑到地球磁场的影响，具有以下形式，如图 29 所示。 XNUMX.
线圈由交变正弦载波信号激励。 从图中可以看出。 如图29所示，地球外部磁场引起的线圈铁磁芯的磁化曲线的位移导致线圈上的场感应和相关电压开始以不对称方式扭曲。 换句话说，具有载波频率的正弦电流的传感器电压将因半波顶部更加“平坦”而不同于正弦曲线。 而且这些扭曲将是不对称的。 用频谱分析的语言来说，这意味着线圈输出电压的频谱中出现偶次谐波，其幅度与偏置磁场（地场）的强度成正比。 需要“捕获”的正是这些偶次谐波。
在提到同步检测器（自然建议其本身用于此目的）之前，让我们考虑一下铁磁传感器的复杂版本的设计。 它由两个磁芯和三个线圈组成（图 30）。 它的核心是差分传感器。 然而，为了简单起见，在本文中我们不会将其称为差分，因为磁力计本身已经是差分的:)。 该设计由两个相同的铁磁芯组成，具有彼此平行排列的相同线圈。 相对于参考频率的激励电信号，它们是逆流连接的。 第三个线圈是缠绕在折叠在一起的前两个芯线圈顶部的绕组。 在没有外部偏置磁场的情况下，第一和第二绕组的电信号是对称的，并且理想情况下，第三绕组中没有输出信号，因为通过它的磁通量被完全补偿。 在存在外部偏置磁场的情况下，图像会发生变化。 由于地球磁场的额外影响，相应半波峰值处的一个或另一个磁芯“飞”入比平时更深的饱和状态。 结果，在第三绕组的输出处出现双频失配信号。 理想情况下，基波信号得到完全补偿。 所考虑的传感器的便利性在于其线圈可以包含在振荡电路中以提高灵敏度。 第一个和第二个 - 进入调谐到载波频率的振荡电路（或多个电路）。 第三个-进入调谐到二次谐波的振荡电路。 所描述的传感器具有明显的辐射图。 当传感器的纵轴沿着外部恒定磁场的力线时，其输出信号最大。 当纵轴垂直于力线时，输出信号为零。 所考虑类型的传感器，特别是与同步检测器组合，可以成功地用作电子罗盘。 其整流后的输出信号与地球磁场强度矢量在传感器轴上的投影成正比。 同步检测还可以找出该投影的符号。 但即使没有标志——通过将传感器定位在信号最小值处，我们也能得到向西或向东的方向。 定向到最大值 - 我们得到地球磁场的磁力线方向。 在中纬度地区（例如在莫斯科），它倾斜并朝北方向“粘”入地面。 根据磁偏角，可以大致估算出该地区的地理纬度。 差分铁磁磁力计有其优点和缺点。 优点包括设备简单；它并不比直接放大无线电接收器复杂。 缺点包括制造传感器费力——除了精度之外，还需要相应绕组的匝数绝对精确匹配。 一圈或两圈的误差会大大降低可能的灵敏度。 另一个缺点是该设备的“指南针”，即不可能通过减去来自两个间隔传感器的信号来完全补偿地球磁场。 实际上，当传感器围绕垂直于纵向轴的轴旋转时，这会导致错误信号。 实用设计 差分铁磁磁力计的实际设计在原型版本中实现和测试，没有用于声音指示的特殊电子部件，仅使用刻度中间有零的微安计。 声音指示电路可参见基于“发射-接收”原理的金属探测器的描述。 该装置具有以下参数。 主要技术特点
检测深度：
结构方案 框图如图所示。 31.石英稳定主振荡器为信号调节器提供时钟频率。
在其一个输出处，有一次谐波的方波，该方波进入功率放大器，激励传感器 1 和 2 的辐射线圈。另一个输出形成参考双时钟频率的方波，偏移为90°为同步检波器。 来自传感器输出（第三）绕组的差分信号在接收放大器中被放大，并由同步检测器进行整流。 整流常数信号可以用前面章节中描述的微安计或声音指示装置来记录。 示意图 差动铁磁磁力计的原理图如图32所示。 1 - 第 33 部分：主振荡器、信号调节器、功率放大器和辐射线圈，图 2。 XNUMX - 第XNUMX部分：接收线圈、接收放大器、同步检波器、指示器和电源。
主振荡器装配在反相器D1.1-D1.3上。 振荡器频率由石英或压电陶瓷谐振器 Q 稳定，谐振频率为 215 Hz = 32 kHz（“时钟石英”）。 R1C1电路防止发电机在高次谐波下励磁。 通过电阻R2，OOS电路闭合，通过谐振器Q，POS电路闭合。 该发生器结构简单，电流消耗低，在3...15 V电源电压下可靠工作，并且不包含调谐元件或过高电阻。 发生器的输出频率约为32 kHz。 信号调节器 （图32） 信号调节器组装在二进制计数器D2和D触发器D3.1上。 二进制计数器的类型并不重要；它的主要任务是将时钟频率除以2、4和8，从而分别获得频率为16、8和4kHz的曲折。 用于激励辐射线圈的载波频率为 4 kHz。 频率为 16 kHz 和 8 kHz 的信号作用于 D 触发器 D3.1，在其输出处形成相对于 8 kHz 载波频率加倍的曲折，相对于 90 kHz 的输出信号偏移 8°。 kHz 二进制计数器。 这种移位对于同步检测器的正常操作是必要的，因为相同的移位在传感器输出处具有有用的双频失配信号。 两个 D 触发器微电路的后半部分 - D3.2 未在电路中使用，但其未使用的输入必须连接到逻辑 1 或逻辑 0 才能正常运行，如图所示。 放大器 （图32） 功率放大器看起来不是这样的，只是强大的反相器D1.4和D1.5，其反相摆动是由传感器的辐射线圈和电容器C2的串并联组成的振荡电路。 电容器值附近的星号表示其值是近似值，并且必须在调试期间进行选择。 未使用的反相器 D1.6 为了不使其输入未连接，将信号 D1.5 反相，但实际上“空闲”运行。 电阻器 R3 和 R4 将逆变器的输出电流限制在可接受的水平，并与振荡电路一起形成高质量的带通滤波器，从而改变传感器辐射线圈中的电压和电流的形状几乎与正弦曲线重合。 接收放大器 （图33） 接收放大器放大来自传感器接收线圈的差值信号，该信号与电容器 C3 一起形成振荡电路，频率调谐为 8 kHz 的两倍。 由于调谐电阻R5，接收线圈的信号被减去一些加权系数，可以通过移动电阻R5的滑块来改变加权系数。 这实现了对传感器接收绕组的不相同参数的补偿以及其“罗盘”的最小化。 接收放大器是两级的。 它组装在具有并联电压 OS 的 D4.2 和 D6.1 运算放大器上。 电容器 C4 降低了较高频率下的增益，从而防止放大路径因电网和其他来源的高频干扰而过载。 运算放大器校正电路是标准配置。 同步检测器 （图33） 同步检测器按照典型方案在OS D6.2上制作。 D5 CMOS 8 x 1 多路复用器/解复用器芯片用作模拟按键（图 32）。 其数字地址信号仅在最低有效位中移动，从而提供 K1 和 K2 点到公共总线的交替切换。 整流后的信号由电容器 C8 滤波，并由运算放大器 D6.2 放大，同时由电路 R14C11 和 R13C9 对未滤波的 RF 分量进行额外衰减。 运算放大器校正电路是所用类型的标准电路。
指针 （图33） 指示器是一个微安表，刻度中间为零。 在指示器部分，可以成功地使用前面描述的其他类型金属探测器的电路。 特别是，作为指示器，可以使用基于电子频率计原理的金属探测器的设计。 在这种情况下，其LC振荡器被RC振荡器取代，测量的输出电压通过电阻分压器馈送到定时器的频率设置电路。 您可以在 Yuri Kolokolov 的网站上阅读更多相关信息。 芯片D7稳定单极性电源电压。 D4.1 运算放大器创建了一个人工中点电源，允许使用传统的双极运算放大器电路。 陶瓷隔直电容器 C18-C21 安装在数字微电路 D1、D2、D3、D5 的外壳附近。 零件类型和设计 使用的微电路类型如表所示。 6. 表 6. 使用的微电路类型
可以使用K561系列微电路代替K1561系列微电路。 您可以尝试使用K176系列的一些微电路或40ХХ和40ХХХ系列的国外类似物。 K157系列的双运算放大器（运算放大器）可以用任何类似参数的通用运算放大器替代（在引脚排列和校正电路上有相应的变化）。 差分磁力计电路中使用的电阻没有特殊要求。 它们只需要具有耐用、微型的设计并且易于安装。 额定功耗为 0,125 ... 0,25 W。 电位器R5、R16最好是多圈的，以便于装置的精确调节。 电位器R5的手柄必须由塑料制成，并且必须有足够的长度，以便调节时操作者的手的触摸不会因干扰而引起指示器读数的变化。 电容器 C16 - 任何小型电解电容器。 振荡电路C2*和C3*的电容器由多个（5-10个）电容器并联组成。 通过选择电容器的数量及其额定值来将电路调谐至谐振。 推荐使用K10-43、K71-7型或国外耐高温同类电容器。 您可以尝试使用传统的陶瓷或金属薄膜电容器，但是，如果温度波动，您将需要更频繁地调整设备。 微安表 - 任何类型，电流为 100 μA，刻度中间为零。 小型微安表（例如 M4247 型）很方便。 您几乎可以使用任何微安表，甚至毫安表 - 具有任何量程限制。 为此，您需要相应地调整电阻器R15-R17的值。 石英谐振器 Q - 任何小型手表石英（类似的也用于便携式电子游戏）。 开关 S1 - 任何类型，紧凑。 传感器线圈采用直径为 8 mm 的圆形铁氧体磁芯（用于 CB 和 DV 系列无线电接收器的磁性天线），长度约为 10 cm，每个绕组由 200 匝铜绕组线组成，直径0,31毫米，均匀紧密地缠绕在双层漆丝绝缘材料中的两层。 所有绕组上都贴有一层屏蔽箔。 屏幕边缘相互绝缘，防止形成短路匝。 屏幕输出采用镀锡铜单芯线进行。 如果是铝箔屏幕，则将该端子沿其整个长度放置在屏幕上，并用电工胶带紧紧包裹。 如果屏蔽层由铜或黄铜箔制成，则引线被焊接。 铁氧体磁芯的末端固定在氟塑料定心盘中，传感器的两半部分均固定在由纺织石制成的塑料管内，该塑料管用作外壳，如图 34 所示。 XNUMX.
管道的长度约为60厘米，传感器的每一半都位于管道的末端，并额外用硅酮密封剂固定，硅酮密封剂填充了绕组及其铁芯周围的空间。 填充是通过主体管上的特殊孔进行的。 与氟塑料垫圈一起，这种密封剂为脆弱的铁氧体棒的紧固提供了必要的弹性，从而防止它们在意外撞击时破裂。 设置设备 1.确保安装正确。 2. 检查电流消耗，不应超过 100 mA。 3. 检查主振荡器和脉冲信号生成的其他元件是否正常工作。 4、调整传感器振荡电路。 辐射 - 频率为 4 kHz，接收 - 频率为 8 kHz。 5. 确保放大路径和同步检波器工作正常。 使用设备 设置和使用该设备的过程如下。 我们前往搜索地点，打开设备并开始旋转天线传感器。 最好在穿过南北方向的垂直平面上。 如果设备的传感器位于杆上，则您不能旋转它，而是在杆允许的范围内摆动它。 指示针将会偏转（罗盘效应）。 使用可变电阻器 R5，我们试图最小化这些偏差的幅度。 在这种情况下，微安表读数的中点将“移出”，还需要用另一个可变电阻R16进行调整，该电阻旨在设置零。 当“罗盘”效应变得最小时，设备被认为是平衡的。 对于小物体，使用差分磁力计搜索的方法与使用传统金属探测器的方法没有什么不同。 在物体附近，箭头可以向任何方向偏离。 对于大型物体，指示箭头会在大范围内向不同方向偏离。 作者：Shchedrin A.I.
花园疏花机
02.05.2024 先进的红外显微镜
02.05.2024 昆虫空气捕捉器
01.05.2024
▪ 纳米管开关 ▪ 高效的溢油清理 ▪ 人工智能控制油轮
▪ 关于K561TL1微电路施密特触发器的开关电压迟滞的文章。 无线电电子电气工程百科全书
www.diagram.com.ua |
查看其他文章 部分 
科技、新电子最新动态：
本页所有语言