專(zhuān)利名稱(chēng)：含金屬物探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于利用電磁場(chǎng)探測(cè)含金屬物體的技術(shù)，更準(zhǔn)確地說(shuō)，是關(guān)于含金屬物探測(cè)裝置。
本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于不同的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)部門(mén)，例如，建筑、大地測(cè)量、農(nóng)業(yè)、工程建筑開(kāi)發(fā)、考古、地質(zhì)等等，以用來(lái)發(fā)現(xiàn)已在地下管道圖上業(yè)已標(biāo)明或未標(biāo)明的含金屬的管線(xiàn)和構(gòu)體管道、電纜、測(cè)地基準(zhǔn)、鋼筋混凝土板塊、地下井蓋和其他含金屬物體，其中也包括由有色金屬制成的物體。
本發(fā)明也可能應(yīng)用于木材加工、食品工業(yè)及其他工業(yè)和農(nóng)業(yè)部門(mén)，用來(lái)發(fā)現(xiàn)在原料、材料和飼料中的金屬混雜物。
當(dāng)前，一個(gè)重要的課題是發(fā)現(xiàn)未在地下管道圖上標(biāo)明的含金屬的物體，其中包括由非鐵磁性金屬制成的物體。解決這一問(wèn)題的可能途徑之一是使用裝配緊湊的感應(yīng)裝置，這一裝置兼有發(fā)射初級(jí)電磁場(chǎng)和接收由處于該裝置的初級(jí)電磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)的含金屬物體被感應(yīng)出的次級(jí)電磁場(chǎng)的功能。
目前已知的用于發(fā)現(xiàn)地下含金屬物體的裝置(聯(lián)邦德國(guó)Seba Dynatronic公司的高頻探查裝置M480和美國(guó)Grigsby Company公司的管道-電纜探測(cè)器Tw-5)是按類(lèi)似的方式設(shè)計(jì)制造的，每個(gè)裝置都具有如下部件發(fā)生器，與發(fā)生器相聯(lián)接的激發(fā)天線(xiàn)，與激發(fā)天線(xiàn)成正交配置的接收天線(xiàn)，與接收天線(xiàn)順次串聯(lián)的選擇放大器，信息處理部分和聲信號(hào)器。這二種裝置還都備有在接收天線(xiàn)內(nèi)對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行幾何補(bǔ)償?shù)氖侄巍?br> 這二種裝置的工作原理是基于通過(guò)激發(fā)天線(xiàn)建立在勘查區(qū)內(nèi)傳播的初級(jí)電磁場(chǎng)和接收由含金屬物體感應(yīng)而生的次級(jí)電磁場(chǎng)。
這些裝置的特點(diǎn)是，對(duì)外電磁場(chǎng)的影響和含金屬的物體(例如，位于探查區(qū)域附近的管道)的影響的抗干擾能力低，因?yàn)檫@些管道在激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)的作用下也發(fā)射出次級(jí)電磁場(chǎng)。
此外，探查出其設(shè)置方向與探查裝置運(yùn)動(dòng)方向夾角小于20°的管道的可靠性也低。這是由于在管道上由激發(fā)天線(xiàn)感應(yīng)而生的信號(hào)小的緣故。
同樣也廣為人知的探查含金屬物體的裝置(見(jiàn)Бахмутскчйв.φ，зуенкоГИ著“ин
ук
цоные каδеlецскатеlь”(“感應(yīng)電纜探測(cè)器”)，1970， (MOCKBA)莫斯科通訊75-78頁(yè))都包含有一個(gè)激發(fā)天線(xiàn)和二個(gè)接收天線(xiàn)。二接收天線(xiàn)與激發(fā)天線(xiàn)剛性連接，且正交，在其兩側(cè)相對(duì)于其對(duì)稱(chēng)，并且與其差接。在一種情況下，激發(fā)天線(xiàn)水平放置，接收天線(xiàn)鉛直放置，在另一種情況下，剛好相反，前者鉛直，后者水平。在這兩種方案中，電磁信號(hào)的記錄電路是一樣的，其構(gòu)成與上面所述的裝置相類(lèi)似。
必須指出，這些探查裝置的移動(dòng)方向均與連接接收天線(xiàn)的導(dǎo)電桿的軸線(xiàn)方向重合。
這些裝置的特點(diǎn)是抗外磁場(chǎng)的干擾和抗位于探查區(qū)域附近的含金屬物體的干擾的能力低。這是由于接收天線(xiàn)之間的距離大，而這樣大的距離又是為保證足夠的靈敏度和必要的幾何補(bǔ)償深度所必需。此外，在管道的走向與移動(dòng)方向的夾角小于20°的場(chǎng)合，探查出管道的可靠性也低。這在天線(xiàn)放置狀態(tài)的第一種情形中是由于由管道發(fā)出的次級(jí)電磁場(chǎng)強(qiáng)度小所致;而在第二種情形中是由于由激發(fā)天線(xiàn)在管道中所感應(yīng)生出的信號(hào)小所致。
必須指出，由于所有上面所述的裝置的抗干擾能力低，就不可能將他們安放在車(chē)輛上使用。因?yàn)檐?chē)輛本身也是這些裝置的干擾源。與此相聯(lián)系，探查工作的效率也就不高。
具有較高的效率和較強(qiáng)的抗外電磁場(chǎng)干擾能力的含金屬物探測(cè)裝置(SU.A.1190330)包含一個(gè)激發(fā)天線(xiàn)，一個(gè)交變電壓發(fā)生器，串聯(lián)起來(lái)的來(lái)自接收天線(xiàn)的信號(hào)平衡部分和差動(dòng)放大器。這里，激發(fā)天線(xiàn)與兩個(gè)接收天線(xiàn)剛性連接，位于通過(guò)該二接收天線(xiàn)的公共軸的平面內(nèi);兩個(gè)接收天線(xiàn)共軸又彼此平行，正交于激發(fā)天線(xiàn)又相對(duì)于其對(duì)稱(chēng);交變電壓發(fā)生器與激發(fā)天線(xiàn)電路相聯(lián)接;信號(hào)平衡部分通過(guò)其輸入端與接收天線(xiàn)聯(lián)接;差動(dòng)放大器的輸出端與信號(hào)電補(bǔ)償部分的信息輸入端聯(lián)接;該信號(hào)電補(bǔ)償部分是對(duì)由于激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行電補(bǔ)償?shù)?，其控制輸入端與交變電壓發(fā)生器電路相聯(lián)接，而其輸出端與選擇放大器的輸入端聯(lián)接;選擇放大器的輸出端聯(lián)接到信息處理部分的輸入端;信息處理部分的輸出端聯(lián)接到記錄器上并與信號(hào)裝置電路相聯(lián)接。
激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)組成裝置的感應(yīng)系統(tǒng)。上述的激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)之間的位置安排，可以根本性地提高裝置的抗干擾能力，因?yàn)椋赏怆姶艌?chǎng)場(chǎng)源(輸電線(xiàn)，電氣火車(chē)，通信線(xiàn)路等等)在接收天線(xiàn)上所引起的信號(hào)電平基本上是相同的，而且由于線(xiàn)圈逆聯(lián)而得到補(bǔ)償。
已知的裝置以覆蓋地區(qū)的寬度小為其特征。所謂覆蓋地區(qū)是指接收天線(xiàn)能接收到含金屬物體感應(yīng)生成的次級(jí)電磁場(chǎng)的區(qū)域。眾所周知，覆蓋地區(qū)的寬度是由裝置的靈敏度和接收天線(xiàn)之間的距離所決定的。因?yàn)樵龃筮@一距離和提高靈敏度導(dǎo)致抗干擾能力的降低，所以，覆蓋地區(qū)的寬度就受到了限制。
此外，當(dāng)含金屬物體(管道)的走向與選定為與聯(lián)接接收天線(xiàn)與激發(fā)天線(xiàn)的導(dǎo)電桿相垂直的探查方向的夾角小于20°時(shí)，發(fā)現(xiàn)管道的概率不大，這是由于激發(fā)天線(xiàn)對(duì)管道施加感應(yīng)的初級(jí)電磁場(chǎng)的電平小所致。
為了提高發(fā)現(xiàn)通訊管道的概率，就必須通過(guò)將感應(yīng)系統(tǒng)相對(duì)于移動(dòng)方向作不同的位置安排來(lái)對(duì)同一區(qū)域二次定出斷面。但是，即使這樣，發(fā)現(xiàn)的概率也不夠充分大。這是由于無(wú)論是在用人力移動(dòng)裝置的場(chǎng)合，還是在將裝置安放在車(chē)輛上的場(chǎng)合，都難以在反方向定斷面對(duì)保持同一個(gè)探查方向。
本發(fā)明的任務(wù)是研制一種含金屬物探測(cè)裝置，在這個(gè)裝置中，由于增大了覆蓋地區(qū)的寬度，提高了發(fā)現(xiàn)含金屬物體的概率而又不降低裝置的抗干擾的能力，這樣也就提高了探查工作的效率。
所提出的任務(wù)是這樣解決的。
含金屬物探測(cè)裝置包含一個(gè)激發(fā)天線(xiàn)，一個(gè)交變電壓發(fā)生器，順次串聯(lián)起來(lái)的由接收天線(xiàn)輸出的信號(hào)平衡部分和差動(dòng)放大器，其中，激發(fā)天線(xiàn)與兩個(gè)接收天線(xiàn)剛性連接，且位于通過(guò)該二接收天線(xiàn)的公共軸的平面內(nèi);兩個(gè)接收天線(xiàn)共軸又彼此平行，正交于激發(fā)天線(xiàn)又相對(duì)于其對(duì)稱(chēng);交變電壓發(fā)生器與激發(fā)天線(xiàn)電路相聯(lián)接;信號(hào)平衡部分通過(guò)其輸入端與接收天線(xiàn)聯(lián)接;差動(dòng)放大器的輸出端與信號(hào)電補(bǔ)償部分的信息輸入端聯(lián)接;該信號(hào)電補(bǔ)償部分是對(duì)由于激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行電補(bǔ)償?shù)?，其控制輸入端與交變電壓發(fā)生器電路相聯(lián)接，而其輸出端與選擇放大器的輸入端聯(lián)接;選擇放大器的輸出端聯(lián)接信息處理部分的輸入端;信息處理部分的輸出端聯(lián)接到記錄器上，并與信號(hào)裝置電路相聯(lián)接，根據(jù)本發(fā)明，該裝置還包含與基本接收天線(xiàn)完全一樣的二個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)，順次串聯(lián)的信號(hào)平衡部分和補(bǔ)充差動(dòng)放大器，信號(hào)電補(bǔ)償部分，順次串聯(lián)的補(bǔ)充選擇放大器，信息處理部分和記錄器，以及“或”邏輯電路。這里，兩個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)與激發(fā)天線(xiàn)剛性連接，且相對(duì)于激發(fā)天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)并在激發(fā)天線(xiàn)的兩邊與激發(fā)天線(xiàn)正交，同時(shí)二個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)還共軸且彼此平行;信號(hào)平衡部分是對(duì)由補(bǔ)充接收天線(xiàn)輸出的信號(hào)進(jìn)行平衡，它通過(guò)其輸入端與補(bǔ)充接收天線(xiàn)聯(lián)接;信號(hào)電補(bǔ)償部分是對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，它的信息輸入端聯(lián)接到補(bǔ)充差動(dòng)放大器的輸出端，而它的控制輸入端與交變電壓發(fā)生器電路相聯(lián)接;補(bǔ)充選擇放大器的輸入端與對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的輸出端電路相聯(lián)接;“或”邏輯電路的輸入端與基本信息處理部分和補(bǔ)充信息處理部分的輸出端相聯(lián)接，而其輸出端則與信號(hào)裝置相聯(lián)接。
下面這樣做更合適裝置又包含二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)、一個(gè)對(duì)由第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分、一個(gè)對(duì)由第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分、第二個(gè)和第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器，轉(zhuǎn)換器，第二個(gè)和第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分，以及第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充記錄器。其中，二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)中的第一個(gè)與基本接收天線(xiàn)剛性聯(lián)接，并在通過(guò)基本接收天線(xiàn)的公共軸的平面內(nèi)相對(duì)于基本接收天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)并與它們正交，但和基本激發(fā)天線(xiàn)有一夾角;二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)中的第二個(gè)與補(bǔ)充接收天線(xiàn)剛性連接，并在通過(guò)補(bǔ)充接收天線(xiàn)的公共軸的平面內(nèi)相對(duì)于補(bǔ)充接收天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)并與它們正交，但與基本激發(fā)天線(xiàn)有一夾角;對(duì)由第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的信息輸入端聯(lián)接到基本差動(dòng)放大器的輸出端;對(duì)由第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的信息輸入端聯(lián)接到補(bǔ)充差動(dòng)放大器的輸出端;轉(zhuǎn)換器通過(guò)自己的輸入端聯(lián)接到交變電壓發(fā)生器，以及聯(lián)接到對(duì)由基本激發(fā)天線(xiàn)和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行電補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的輸出端，以及由基本激發(fā)天線(xiàn)和第2個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的輸出端，同時(shí)又通過(guò)自己的輸出端聯(lián)接到基本激發(fā)天線(xiàn)、第一個(gè)補(bǔ)充和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)上，以及聯(lián)接到對(duì)由基本激發(fā)天線(xiàn)和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的控制輸入端，以及聯(lián)接到對(duì)基本激發(fā)天線(xiàn)和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的控制輸入端，以及聯(lián)接到基本的、第一個(gè)補(bǔ)充、第二個(gè)補(bǔ)充和第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器的輸入端，從而就實(shí)現(xiàn)了如下的順次聯(lián)接即1)首先是從基本激發(fā)天線(xiàn)和對(duì)由基本激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本和補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)亩€(gè)信號(hào)電補(bǔ)償部分的控制輸入端到交變電壓發(fā)生器的聯(lián)接，以及從此二部分的輸出端到基本和第一個(gè)補(bǔ)充選擇放大器的輸入端的聯(lián)接，2)其次是從第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)和對(duì)由第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的控制輸入端到交變電壓發(fā)生器上的聯(lián)接，以及從該部分的輸出端到第二個(gè)補(bǔ)充選擇放大器的輸入端的聯(lián)接，3)然后是從第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)和對(duì)由第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分的控制輸入端到交變電壓發(fā)生器上的聯(lián)接，以及從該部分的輸出端到第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器的輸入端的聯(lián)接;第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分通過(guò)其輸入端聯(lián)接到第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器的輸出端，又通過(guò)其輸出端聯(lián)接到“或”邏輯電路的補(bǔ)充輸入端;第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充記錄器聯(lián)接到第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分的輸出端。
下面這樣是很合理的基本激發(fā)天線(xiàn)和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)之間以及基本激發(fā)天線(xiàn)和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)之間的夾角在60°和120°的范圍內(nèi)。
下面這樣是有好處的轉(zhuǎn)換器包含七個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制部分，且該部分通過(guò)其輸出端聯(lián)接到這七個(gè)開(kāi)關(guān)的控制輸入端。
下面這樣是樂(lè)于采用的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制部分包含有順次串聯(lián)的一個(gè)矩形脈沖發(fā)生器，一個(gè)以3為模的計(jì)數(shù)器，譯碼器，三個(gè)時(shí)間延遲電路和三個(gè)“與”邏輯電路。其中，三個(gè)時(shí)間延遲電路通過(guò)其輸入端與作為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制部分的一部分輸出端的譯碼器的輸出端相聯(lián)接;三個(gè)“與”邏輯電路各自的一個(gè)輸入端聯(lián)接譯碼器的輸出端，它們的其他的輸入端聯(lián)接到時(shí)間延遲電路的輸出端，而它們的輸出端則是開(kāi)關(guān)控制部分的其他的輸出端。
所推薦的發(fā)明，由于增大了覆蓋地區(qū)寬度和對(duì)所探查的地段能一次定出斷面而提高了探測(cè)工作的效率。
此外，探查含金屬物體的可靠性的提高與含金屬物體的位置相對(duì)于探查方向無(wú)關(guān)。
下面，通過(guò)本發(fā)明的具體實(shí)施方案及附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。這些圖是

圖1示出本發(fā)明的含金屬物探測(cè)裝置的功能方塊圖。
圖2示出了圖1所示裝置中的，接收天線(xiàn)和激發(fā)天線(xiàn)的相互位置(均角投影圖)，并簡(jiǎn)略地示出初級(jí)和次級(jí)電磁場(chǎng)以及激發(fā)和接收天線(xiàn)的部份斷面。
圖3示出本發(fā)明的具有三個(gè)激發(fā)天線(xiàn)的含金屬物測(cè)裝置的功能方塊圖。
圖4示出本發(fā)明的在圖3所示的裝置實(shí)施方案中接收天線(xiàn)和激發(fā)天線(xiàn)的相互位置(均角投影圖)，并簡(jiǎn)略地示出初級(jí)和次級(jí)電磁場(chǎng)以及激發(fā)和接收天線(xiàn)的部份斷面。
圖5示出在圖1所示裝置實(shí)施方案中的裝置安放在車(chē)輛上的全視圖。
圖6(a，b，c，d，e，f，h，i，j，k，l，m，n，o，p)示出用來(lái)說(shuō)明圖3所示的裝置實(shí)施方案中轉(zhuǎn)換器工作的時(shí)間圖。
含金屬物探測(cè)裝置包含激發(fā)天線(xiàn)1(圖1)和兩對(duì)接收天線(xiàn)2，3和4，5，他們綜合一起組成了感應(yīng)系統(tǒng)6，以及交變電壓發(fā)生器7，該發(fā)生器聯(lián)接到激發(fā)天線(xiàn)1上。
接收天線(xiàn)2，3和4，5分別聯(lián)接著對(duì)來(lái)自接收天線(xiàn)的信號(hào)進(jìn)行平衡的信號(hào)平衡部分12，13的輸入端8，9和10，11。部分12，13分別順次串聯(lián)著差動(dòng)放大器14，15、對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)2，3和4，5上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分16，17、選擇放大器18，19和信號(hào)處理部分20，21。在部分20，21的輸出端上聯(lián)接著記錄器22、23和“或”邏輯電路26的輸入端24，25，在“或”邏輯電路24，25的輸出端聯(lián)接上信號(hào)裝置27。
在交變電壓發(fā)生器7上聯(lián)接著電補(bǔ)償部分16，17的控制輸入端28，29，而部分16，17的信息輸入端30，31又是差動(dòng)放大器14，15的輸出端。
信號(hào)平衡部分12，13是以類(lèi)似的方式構(gòu)成的，這二部分對(duì)分別來(lái)自接收天線(xiàn)2，3和4，5的由外電磁場(chǎng)在感應(yīng)系統(tǒng)6上引起的信號(hào)進(jìn)行平衡。這些外電磁場(chǎng)構(gòu)成干擾，并且是由于接收天線(xiàn)2，3和4，5的電磁參數(shù)不完全一致造成的。
信號(hào)平衡部分12，13可以根據(jù)已知線(xiàn)路中的一種構(gòu)成，在所描述的方案中，每個(gè)部分都包含有移相器32，電位器33和電位器34。移相器32的輸入端是部分12的輸入端9和部分13的輸入端11。電位器33與部分12的輸入端8和一個(gè)輸出端連接或與部分13的輸入端10和一個(gè)輸出端聯(lián)接。電位器34與移相器32的輸出端及部分12，13的其他輸出端聯(lián)結(jié)。
信號(hào)電補(bǔ)償部分16，17以相同的方式構(gòu)成。每個(gè)部分都包含移相器35，電位器36和差動(dòng)放大器37。移相器35的輸入端是部分16的控制輸入端28或是部分17的控制輸入端29。電位器36聯(lián)接到換相器35的輸出端上，差動(dòng)放大器37的一個(gè)輸入端聯(lián)接到電位器36上，而另外一個(gè)輸入端則是部分16的信息輸入端30或是部分17的信息輸入端31。
選擇放大器18，19用來(lái)放大交變電壓發(fā)生器7的工作頻率電信號(hào)。
信息處理部分20，21根據(jù)已知線(xiàn)路中的一種構(gòu)成，在所述方案中，每個(gè)部分都包含串聯(lián)的對(duì)數(shù)放大器38。這一對(duì)數(shù)放大器保證了可以相應(yīng)于待查物體尺寸來(lái)擴(kuò)大待查物體范圍的可能性而又不必在探查過(guò)程中調(diào)節(jié)靈敏度。每個(gè)部分還包含檢波器39和下限限幅器40。這一限幅器保證了將一些經(jīng)常起(干擾)作用的因素(儀器的噪聲，振動(dòng)作用等等)排除。
可以利用模擬式或數(shù)字式指示儀表(電壓表)作為記錄器22，23。
信號(hào)裝置27可以根據(jù)已知電路中的一種并基于聲頻信號(hào)源和指示燈構(gòu)成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)含金屬物體的聲信號(hào)和光信號(hào)顯示。
在所述的裝置實(shí)施方案中，感應(yīng)系統(tǒng)6的接收天線(xiàn)2，3和4，5(圖2)是以同樣的方式構(gòu)成的。他們成對(duì)地共軸并彼此平行，并在激發(fā)天線(xiàn)1的兩邊相對(duì)于激發(fā)天線(xiàn)1對(duì)稱(chēng)。激發(fā)天線(xiàn)1位于通過(guò)分別為接收天線(xiàn)2，3和4，5的公共軸41，42的平面內(nèi)。接收天線(xiàn)2，3和4，5成對(duì)地聯(lián)接起來(lái)，并分別通過(guò)導(dǎo)電桿43，44與激發(fā)天線(xiàn)1聯(lián)接起來(lái)。這樣，裝置的感應(yīng)系統(tǒng)6成為一個(gè)剛性結(jié)構(gòu)。
所采用的激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)1，2，3，4，5的相對(duì)位置安排保證了激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)1，2，3，4，5之間最低限度的電磁耦合。激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)1，2，3，4，5之間的距L1是根據(jù)感應(yīng)系統(tǒng)6的必要的穩(wěn)定度和初級(jí)電磁場(chǎng)的幾何補(bǔ)償深度選定的。必要的穩(wěn)定度是由天線(xiàn)1，2，3，4，5的相互位置的不變性決定的，幾何補(bǔ)償深度與發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)1，2，3，4，5之間的距離相關(guān)。
眾所周知，在其他條件都相同時(shí)，幾何補(bǔ)償深度由增大距離L1來(lái)保證，而穩(wěn)定度則由減小距離L1來(lái)保證。因此，應(yīng)根據(jù)裝置的具體使用情況(人力移動(dòng)或安放在車(chē)輛上)和實(shí)施結(jié)構(gòu)的可能性(所使用的材料，加工工藝)，并根據(jù)必要的覆蓋地區(qū)寬度，來(lái)選擇每一種具體情況下的距離L1。但這時(shí)應(yīng)保證所需的穩(wěn)定度和幾何補(bǔ)償深度。覆蓋地區(qū)寬度總大于2。
激發(fā)天線(xiàn)和接收天線(xiàn)1，2，3，4，5由導(dǎo)線(xiàn)45組成，其線(xiàn)圈在圖2中簡(jiǎn)略畫(huà)出。在圖2中，還用實(shí)線(xiàn)示出了由激發(fā)天線(xiàn)發(fā)出的初級(jí)電磁場(chǎng)在探查范圍內(nèi)的磁力線(xiàn)46，而用虛線(xiàn)示出了處于地下的含金屬的物體48所感應(yīng)出的次級(jí)電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)47。
探查方向(即感應(yīng)系統(tǒng)6的移動(dòng)方向)用箭頭A表示。
在保證含金屬的物體的位置相對(duì)于探查方向無(wú)關(guān)而能發(fā)現(xiàn)含金屬物體的另置的另一個(gè)實(shí)施方案中，裝置包含補(bǔ)充的第二個(gè)、第三個(gè)激發(fā)天線(xiàn)49，50(圖3)和對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)49，50的初級(jí)電磁場(chǎng)分別在接收天線(xiàn)2，3和4，5的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分51，52。信號(hào)電補(bǔ)償部分51，52通過(guò)它們的信息輸入端53，54聯(lián)接到差動(dòng)放大器14，15的輸出端上。
為了將激發(fā)天線(xiàn)1，49，50和電補(bǔ)償部分16，17，51，52的控制輸入端28，29，55，56輪流地聯(lián)接到交變電壓發(fā)生器7上，這里所述的裝置又裝備上轉(zhuǎn)換器57。轉(zhuǎn)換格通過(guò)自己的輸入端58，59，60聯(lián)接到交變電壓發(fā)生器7上同時(shí)又通過(guò)自己的輸入端61，62，63，64聯(lián)接到部分16，17，51，52的輸出端。在轉(zhuǎn)換器57的輸出端65，66，67上聯(lián)接上激發(fā)天線(xiàn)1，49，50和部分16，17，51，52的輸出端28，29，55，56。
這里所描述的實(shí)施方案中的探查含金屬物體的裝置又包含兩個(gè)補(bǔ)充的選擇放大器68，69，這二個(gè)放大器被聯(lián)接到轉(zhuǎn)換器57的輸出端70，71上，而在轉(zhuǎn)換器57的輸出端72，73上聯(lián)接上選擇放大器18，19的輸入端。
相應(yīng)于將激發(fā)天線(xiàn)1，49，50和部分16，17，51，52的控制輸入端28，29，55，56聯(lián)接到交變電壓發(fā)生器7上，轉(zhuǎn)換器57就實(shí)現(xiàn)了將部分16，17，51，52的輸出端聯(lián)接到選擇放大器18，19，68，69的輸出端上。
這里所描述的實(shí)施方案中的含金屬物探測(cè)裝置還包含兩個(gè)聯(lián)接到選擇放大器68，69的輸入端上的補(bǔ)充信息處理部分74，75和兩個(gè)聯(lián)接到部分74，75的輸出端上的記錄器76，77?！盎颉边壿嬰娐?6分別通過(guò)自己的補(bǔ)充輸入端78，79聯(lián)接到部分74、75上。
電補(bǔ)償部分51，52以類(lèi)似于部分16，17的方式構(gòu)成，信息處理部分74，75以類(lèi)似于部分20，21的方式構(gòu)成。
這里描述的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)換器57包含7個(gè)開(kāi)關(guān)80，81，82，83，84，85，86和一個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換部分87。部分87聯(lián)接到開(kāi)關(guān)80，81，82，83，84，85，86的控制輸入端88，89，90，91，92，93，94上。而且開(kāi)關(guān)80，81，82的輸入端和輸出端分別是轉(zhuǎn)換器57的輸入端58，59，60和輸出端65，66，67，而開(kāi)關(guān)86，83，85，84的輸入端和輸出端分別是轉(zhuǎn)換器57的輸入端61，62，63，64和輸出端72，73，70，71。
這里所描述的實(shí)施方案中，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換部分87包含有順次串聯(lián)的矩形脈沖發(fā)生器95，模數(shù)為3的計(jì)算器96和譯碼器97。
在譯碼器97的輸出端98，99，100聯(lián)接上時(shí)間延遲電路101，102，103，而在時(shí)間延遲電路的輸出端聯(lián)接上“與”邏輯電路104，105，106各自的一個(gè)輸入端。這些邏輯電路其他的輸入端聯(lián)接到譯碼器97的輸出端98，99，100上。
譯碼器97的輸出端98，99，100分別是轉(zhuǎn)換器57的開(kāi)關(guān)80，81，82的控制輸入端88，89，90，“與”邏輯電路104，105，106的輸出端分別是開(kāi)關(guān)83，86，85，84的控制輸入端91，94，93，92。
在這里描述的裝置中，在控制部分87中，使用了填空系數(shù)為2的矩形脈沖發(fā)生器95。這保證了激發(fā)天線(xiàn)1，49，50聯(lián)接在發(fā)生電壓發(fā)生器上的持續(xù)時(shí)間一樣。而且，發(fā)生器95的頻率被選定小于0.1f，f是發(fā)生器7的工作頻率。決定激發(fā)天線(xiàn)1，49，50聯(lián)接在交變電壓發(fā)生器7上的持續(xù)時(shí)間的發(fā)生器95的頻率取了這樣的值，就保證了在考慮到過(guò)渡過(guò)程的條件下測(cè)出由含金屬物體所感應(yīng)生成的次級(jí)電磁場(chǎng)的作用而引起的信號(hào)的可能性。
在這里所描述的實(shí)施方案中，圖4所示的感應(yīng)系統(tǒng)6的激發(fā)天線(xiàn)49，50位于通過(guò)接收天線(xiàn)2，3和4，5的公共軸線(xiàn)41，42的平面內(nèi)，并與接收天線(xiàn)2，3和4，5正交，并相對(duì)于它們對(duì)稱(chēng)，又與激發(fā)天線(xiàn)1成一角度α。角度α處于60°到120°的范圍內(nèi)，并且根據(jù)裝置的具體用法來(lái)選定。
當(dāng)將感應(yīng)系統(tǒng)6放在車(chē)輛前面的支架上以保證高速行進(jìn)時(shí)，希望將角α選為60°或120°(圖5)。在對(duì)感應(yīng)系統(tǒng)6的緊湊性要求很高時(shí)，激發(fā)天線(xiàn)1和激發(fā)天線(xiàn)49，50之間的夾角選定為60°。天線(xiàn)49，50距接收天線(xiàn)2，3和4，5的軸線(xiàn)41，42的距離為L(zhǎng)2，天線(xiàn)49，50通過(guò)導(dǎo)電桿107與天線(xiàn)2，3和4，5剛性連接。
為了清楚起見(jiàn)，在圖4中畫(huà)出了由全部激發(fā)天線(xiàn)1，49，50建立的初級(jí)電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)46。
應(yīng)當(dāng)指出，應(yīng)將激發(fā)天線(xiàn)49，50相對(duì)于接收天線(xiàn)2，3，4，5的位置如此安排，使得在天線(xiàn)49和4，5之間或50和2，3之間建立的電磁耦合為最小。
在角α取其取值范圍(60°-120°)內(nèi)任一值時(shí)，都可達(dá)到發(fā)現(xiàn)含金屬物體(例如，管路48的高可靠性，因?yàn)楣苈放c聯(lián)接激發(fā)天線(xiàn)1，49，50中的一個(gè)天線(xiàn)用的導(dǎo)電桿44(在所述方案中，天線(xiàn)1與導(dǎo)電桿44相聯(lián)接)之間的夾角β永久小于60°，這就保證了在管路中所發(fā)現(xiàn)的信號(hào)電平達(dá)到充分大。
激發(fā)天線(xiàn)49，50和接收天線(xiàn)2，3和4，5之間的距離L2與距離L1一樣，都是根據(jù)初級(jí)電磁場(chǎng)所必要的穩(wěn)定性和幾何補(bǔ)償深度選定的。
圖5示出了根據(jù)圖1制成的并且安放在車(chē)輛上的含金屬物探測(cè)裝置的全視圖。借助于突出支架107將感應(yīng)系統(tǒng)6固定在車(chē)輛的前保險(xiǎn)柜上。包括交變電壓發(fā)生器7在內(nèi)的裝置的電子部分(圖1)都安裝在小箱108中(圖5)，而小箱108安放在駕駛室內(nèi)，并在操作手的正前方，以便能方便地讀出記錄器22，23(圖1)的讀數(shù)，接收天線(xiàn)2，3和4，5放在小箱109中。
為了更好地理解所述裝置的實(shí)質(zhì)，在圖6(a，b，c，d，e，f，g，h，i，j，k，l，m，n，o，p)中畫(huà)出了說(shuō)明轉(zhuǎn)換器57(圖3)工作的時(shí)間圖。在圖6(a)中，畫(huà)出了矩形脈沖發(fā)生器95的輸出信號(hào)U1的時(shí)間圖，在圖6(b，c，d)中，畫(huà)出了譯碼器輸出信號(hào)U2，U3，U4的時(shí)間圖，圖6(e，f，g)畫(huà)出了來(lái)自時(shí)間延遲電路101，102，103的輸出信號(hào)U5，U6，U7的時(shí)間圖，圖6(h，i，j)畫(huà)出了來(lái)自“與”邏輯電路104，105，106的輸出端號(hào)U8，U9，U10的時(shí)間圖，圖6(k，m，n，o，p)畫(huà)出了開(kāi)關(guān)80，81，82，83，86，85，84的狀態(tài)，而且“1”對(duì)應(yīng)于它們的斷開(kāi)狀態(tài)，“0”對(duì)應(yīng)于閉合狀態(tài)。
所推薦的含金屬物探測(cè)裝置按如下方式工作。
在探查工作開(kāi)始之前，為了保證裝置的高抗干擾和探查含金屬物體的可靠性，先對(duì)接收天線(xiàn)2，3和4，5(圖1)的輸出信號(hào)進(jìn)行平衡。為此，將激發(fā)天線(xiàn)1從交變電壓發(fā)生器7上斷開(kāi)，將電補(bǔ)償部分16，17的電位器36調(diào)到零，使外電磁場(chǎng)對(duì)裝置感應(yīng)系統(tǒng)6發(fā)生作用。這樣的外電磁場(chǎng)的源可以是一個(gè)類(lèi)似于激發(fā)天線(xiàn)的天線(xiàn)，該天線(xiàn)聯(lián)接到發(fā)生器7上，并盡可能地相對(duì)于接收天線(xiàn)2，3和4，5對(duì)稱(chēng)，且距這些接收天線(xiàn)的距離大于含金屬物體探查深度的三倍。含金屬物體的探查深度由交變電壓發(fā)生器7的功率和感應(yīng)系統(tǒng)6的電磁參數(shù)決定。這時(shí)，借助于電位器33，34使記錄器22，23的讀數(shù)接近于零。
只是在裝置的工作條件發(fā)生變化時(shí)才進(jìn)行上述的平衡。例如，當(dāng)將裝置安放在另一個(gè)車(chē)輛上時(shí)，或者在最初是采用人力移動(dòng)裝置然后又將裝置安放在車(chē)輛上或者相反。
每當(dāng)探查工作開(kāi)始之前，都要調(diào)節(jié)對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)感應(yīng)出的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)2，3和4，5上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娧a(bǔ)償部分16，17，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)既不必進(jìn)行幾何補(bǔ)償，也不必將接收天線(xiàn)進(jìn)行差接。對(duì)部分16，17的調(diào)節(jié)，是將裝置置于不存在含金屬物體的區(qū)域內(nèi)按如下方式進(jìn)行。
逐漸增大發(fā)生器7的輸出信號(hào)的振幅，利用部分16、17中的移相器35和電位器36調(diào)節(jié)發(fā)生器7輸出的信號(hào)的相位和振幅，使記錄器22，23的讀數(shù)接近于零。這一操作一直進(jìn)行到發(fā)生器7的輸出信號(hào)振幅等于工作信號(hào)振幅時(shí)為止。
當(dāng)不存在含金屬物體時(shí)，由于初級(jí)電磁場(chǎng)的幾何補(bǔ)償和電補(bǔ)償，部分16，17的輸出信號(hào)接近于零。
當(dāng)在探查區(qū)域內(nèi)存在含金屬的物體48時(shí)(圖2)，由激發(fā)天線(xiàn)1所建立的初級(jí)電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)包圍了含金屬的物體48。這個(gè)初級(jí)電磁場(chǎng)在含金屬物體48內(nèi)感應(yīng)出電流，這一電流又建立了次級(jí)電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)穿過(guò)感應(yīng)系統(tǒng)6的接收天線(xiàn)2，3和4，5。次級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)2，3和4，5中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的大小正比于天線(xiàn)2，3和4，5與含金屬物體48之間的距離。因?yàn)檫@一距離是不同的，所以在電補(bǔ)償部分16或17(圖1)的輸出端就形成了不同的信號(hào)，這些信號(hào)隨著天線(xiàn)2，3和4，5與含金屬物體48之間(在平面內(nèi))的距離的變化而變化(圖2)。輸出信號(hào)從部分16，17(圖1)中的一個(gè)部分出發(fā)到達(dá)對(duì)應(yīng)的選擇放大器18，19，可從后者的輸出端到達(dá)相應(yīng)的信息處理部分20，21的輸入端，并在部分20，21中借助于對(duì)數(shù)放大器38而得到放大，被檢測(cè)出而進(jìn)入下限限幅器40。從部分20，21的輸出端出發(fā)，信號(hào)進(jìn)入相應(yīng)的記錄器22，23及達(dá)到“或”邏輯電路26的輸入端24，25中的一個(gè)，又從該電路的輸出端到達(dá)信號(hào)裝置27。
隨著接收天線(xiàn)2，3和4，5與含金屬物體48(圖2)之間(在平面內(nèi))的距離的改變，記錄器22，23的指示儀表也改變自己的讀數(shù)。在信號(hào)裝置27(圖1)中形成發(fā)現(xiàn)含金屬物體的光信號(hào)和聲信號(hào)。
在使用圖3所示的裝置開(kāi)始工作之前，與上述做法相似，對(duì)來(lái)自接收天線(xiàn)2，3和4，5的信號(hào)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，并調(diào)節(jié)對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)1，49，50感應(yīng)出的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)2，3和4，5上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娧a(bǔ)償部分16，17。通過(guò)如此準(zhǔn)備好的裝置，開(kāi)始探查含金屬的物體。
矩形脈沖發(fā)生器95發(fā)生持續(xù)時(shí)間為T(mén)1的信號(hào)U1(圖6a)，信號(hào)U1進(jìn)入能完成函數(shù)除以3的運(yùn)算的計(jì)算器96。從計(jì)算器96輸出的信號(hào)進(jìn)入譯碼器97的輸入端，后者保證了將計(jì)算器96輸出的二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)化成單一位置碼。
從譯碼器97輸出端出發(fā)的持續(xù)時(shí)間為2τ1的信號(hào)U2，U2U4(圖6b，c，d)進(jìn)入開(kāi)關(guān)80，81，82的控制輸入端88，89，90和時(shí)間延遲電路101，102，103的輸入端以及“與”邏輯電路104，105，106各自的一個(gè)輸入端。
時(shí)間延遲電路101，102，103每過(guò)一個(gè)時(shí)間間隔τ2就順序地生成持續(xù)時(shí)間為2τ1的信號(hào)U5，U6，U7(圖6e，f，g)。
開(kāi)關(guān)80，81，82根據(jù)由譯碼器97輸出而達(dá)到的控制信號(hào)U2，U3，U4(圖6b，c，d)而打開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)將激發(fā)天線(xiàn)1，49，50(圖1)通過(guò)轉(zhuǎn)換器57的輸出端65，66，67和輸入端58，59，60以2τ1為周期(圖6k，l，m)依次連接到發(fā)生器7(圖3)上。
例如，在時(shí)刻t1(圖6a)，轉(zhuǎn)換器57(圖3)將激發(fā)天線(xiàn)1和電補(bǔ)償部分16，17的控制輸入端28，29與發(fā)生器7聯(lián)接起來(lái)，而在時(shí)刻t2(圖6e，h)時(shí)間延遲電路101和“與”邏輯電路104開(kāi)始工作，發(fā)出了持續(xù)時(shí)間為2τ1-τ2的單一信號(hào)，該信號(hào)到達(dá)開(kāi)關(guān)86，83的控制輸入端94，91，開(kāi)關(guān)86，83打開(kāi)(圖6n)，并且通過(guò)轉(zhuǎn)換器57的輸入端61，62和輸出端72，73(圖3)將電補(bǔ)償部分16，17與選擇放大器18，19聯(lián)接起來(lái)。此時(shí)，電補(bǔ)償部分51，52從選擇放大器68，69上斷開(kāi)，換言之，由電補(bǔ)償部分16，17，選擇放大器18，19，信息處理部分20，21和記錄器22，23組成的第一和第二接收通道同時(shí)工作。
在時(shí)刻t3(圖6a)，根據(jù)87(圖3)的控制信號(hào)，開(kāi)關(guān)80，83，86閉合(圖6k，n)，將激發(fā)天線(xiàn)1(圖3)從發(fā)生器7上斷開(kāi)，也將選擇放大器18，19從電補(bǔ)償部分16，17上斷開(kāi)。同時(shí)，開(kāi)關(guān)81打開(kāi)(圖61)，并通過(guò)轉(zhuǎn)換器57的輸出端66和輸入端59將激發(fā)天線(xiàn)49(圖3)及電補(bǔ)償部分51的控制輸入端55與發(fā)生器7聯(lián)接起來(lái)。
在時(shí)刻t4(圖6f，i)，時(shí)間延遲線(xiàn)路102和“與”邏輯電路105開(kāi)始工作。從“與”電路105的輸出端發(fā)出的單一信號(hào)進(jìn)入開(kāi)關(guān)85的控制輸入端93，開(kāi)關(guān)85打開(kāi)(圖60)，并通過(guò)轉(zhuǎn)換器57的輸入端63和輸出端70，將電補(bǔ)償部分51聯(lián)接到選擇放大器68上。此時(shí)，由電補(bǔ)償部分51，選擇放大器68，信息處理部分74和記錄器76組成的第三接收通道工作。
在時(shí)刻t5(圖6a)，轉(zhuǎn)換器57(圖3)將激發(fā)天線(xiàn)49從發(fā)生器7上斷開(kāi)，又將選擇放大器68從部分51上斷開(kāi)，同時(shí)，將激發(fā)天線(xiàn)50及電補(bǔ)償部分52的控制輸入端56(圖6m)聯(lián)接到發(fā)生器7上。
在時(shí)刻t6(圖6j，p)，從“與”電路106的輸出端發(fā)出的單一信號(hào)進(jìn)入開(kāi)關(guān)84的控制輸入端92(圖3)，開(kāi)關(guān)84打開(kāi)，并通過(guò)轉(zhuǎn)換器57的輸入端64和輸出端71，將電補(bǔ)償部分52聯(lián)接到選擇放大器69上。此時(shí)，由電補(bǔ)償部分52，選擇放大器69，信息處理部分75和記錄器77組成第四接收通道工作。
信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程按上述的順序繼續(xù)進(jìn)行下去。
由電路101，102，103實(shí)現(xiàn)的發(fā)生器95的脈沖跟蹤延遲的時(shí)間τ2(圖6j，p)，由過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短決定。它應(yīng)大于由激發(fā)天線(xiàn)1，49，50中的一個(gè)天線(xiàn)在其從發(fā)生器7上斷開(kāi)后所述立起來(lái)的初級(jí)電磁場(chǎng)的耗散時(shí)間。
應(yīng)將第一、第二、第三和第四聯(lián)收通道如此調(diào)節(jié)，使得當(dāng)在探查區(qū)域內(nèi)沒(méi)有含金屬的物體時(shí)，在他們的輸出端(即在記錄器22，23，76，77)上，信號(hào)接近于零。
當(dāng)在探查區(qū)域內(nèi)存在含金屬物體48時(shí)(圖4)，由激發(fā)天線(xiàn)1，49，50中的一個(gè)天線(xiàn)所建立的初級(jí)電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)包圍了含金屬的物體48，這個(gè)初級(jí)電磁場(chǎng)在含金屬物體中感應(yīng)出電流，這一電流又建立了次級(jí)電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)穿過(guò)接收天線(xiàn)2，3和4，5。次級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)2，3和4，5中分別感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，該各電動(dòng)勢(shì)的大小分別正比于每個(gè)天線(xiàn)2，3和4，5與含金屬物體48之間的距離。
從部分16，17或51或52輸出端出來(lái)的輸出信號(hào)，如上所述，借助于轉(zhuǎn)換器57，到達(dá)相應(yīng)的選擇放大器18，19或68或69的輸入端。以后的信號(hào)處理按照與上面所述的相似方式進(jìn)行。
借助于所推薦的裝置實(shí)現(xiàn)的探查工作的效率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用已知的類(lèi)似裝置進(jìn)行的探查工作的效率。這是由于擴(kuò)大了覆蓋寬度和一次定出探查區(qū)域的斷面而得到保證的。此外，所推薦的裝置保證了探測(cè)含金屬物體的高度可靠性與含金屬物體的位置相對(duì)于探查方向無(wú)關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種含金屬物探測(cè)裝置，該裝置包含有一個(gè)激發(fā)天線(xiàn)(1)，一個(gè)交變電壓發(fā)生器(7)，彼此串聯(lián)起來(lái)的對(duì)由接收天線(xiàn)輸出的信號(hào)進(jìn)行平衡部分(12)和差動(dòng)放大器(14)，其中，激發(fā)天線(xiàn)(1)與兩個(gè)接收天線(xiàn)(2，3)剛性連接，且位于通過(guò)該二接收天線(xiàn)的公共軸線(xiàn)的平面內(nèi)；兩個(gè)接收天線(xiàn)(2，3)共軸又彼此平行，正交于激發(fā)天線(xiàn)(1)又相對(duì)于其對(duì)稱(chēng)；交變電壓發(fā)生器(7)與激發(fā)天線(xiàn)(1)電路相聯(lián)接；信號(hào)平衡部分(12)通過(guò)其輸入端(8，9)與接收天線(xiàn)(2，3)聯(lián)接；差動(dòng)放大器(14)的輸出端與信號(hào)電補(bǔ)償部分(16)的信息輸入端(30)聯(lián)接；信號(hào)電補(bǔ)償部分(16)是對(duì)由于激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行電補(bǔ)償?shù)?，其控制輸入?28)與交變電壓發(fā)生器(7)電路相聯(lián)接，其輸出端與選擇放大器(18)的輸入端聯(lián)接，選擇放大器(18)的輸出端聯(lián)接信號(hào)處理部分(20)的輸入端；信號(hào)處理部分(20)的輸出端聯(lián)接到記錄器(22)上并與信號(hào)裝置(27)在電路相聯(lián)接，其特征在于，該裝置又包含與基本接收天線(xiàn)(2，3)完全一樣的二個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)(4，5)，彼此串聯(lián)的對(duì)由補(bǔ)充天線(xiàn)輸出的信號(hào)進(jìn)行平衡的信號(hào)平衡部分(13)和補(bǔ)充差動(dòng)放大器(15)，對(duì)由激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(17)，彼此串聯(lián)的補(bǔ)充選擇放大器(19)、信息處理部分(21)和記錄器(23)，以及“或”邏輯電路(26)，其中，兩個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)(4，5)與激發(fā)天線(xiàn)(1)剛性連接，且相對(duì)于激發(fā)天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，并在激發(fā)天線(xiàn)的兩邊正交于激發(fā)天線(xiàn)，同時(shí)二個(gè)補(bǔ)充接收天線(xiàn)共軸且彼此平行；信號(hào)平衡部分(13)通過(guò)其輸入端(10)11)與補(bǔ)充接收天線(xiàn)(4，5)聯(lián)接；信號(hào)電補(bǔ)償部分(17)的信息輸入端(31)聯(lián)接到補(bǔ)充差動(dòng)放大器(15)的輸出端，而它的控制輸入端(29)與交變電壓發(fā)生器(7)電路相聯(lián)接；補(bǔ)充選擇放大器(19)的輸入端與信號(hào)電補(bǔ)償部分(17)的輸出端電路相聯(lián)接；“或”邏輯線(xiàn)路(26)的輸入端(24，25)與基本和補(bǔ)充信息處理部分(20，21)的輸出端相聯(lián)接，而其輸出端則與信號(hào)裝置(27)相聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于該裝置又包含二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(49，50)，對(duì)由第一個(gè)補(bǔ)充天發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(51)，對(duì)由第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(52)，第二個(gè)和第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(68，69)，轉(zhuǎn)換器(57)，第二個(gè)和第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分(74，75)以及第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充記錄器(76，77)，其中，二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)中的第一個(gè)與基本接收天線(xiàn)(2，3)剛性連接，并位于通過(guò)基本接收天線(xiàn)(2，3)的公共軸線(xiàn)(41)的平面內(nèi)且相對(duì)于基本接收天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，并與它們正交，但和基本激發(fā)天線(xiàn)(1)有一夾角α;二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)中的第二個(gè)與補(bǔ)充接收天線(xiàn)(4，5)剛性連接，并在通過(guò)補(bǔ)充天線(xiàn)(4，5)的公共軸線(xiàn)(42)的平面內(nèi)且相對(duì)于補(bǔ)充接收天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，并與它們正交，但和基本激發(fā)天線(xiàn)有一夾角α;信號(hào)電補(bǔ)償部分(51)的信息輸入端(53)聯(lián)接到基本差動(dòng)放大器(14)的輸出端;信號(hào)電補(bǔ)償部分(52)的信息輸入端(54)聯(lián)接到補(bǔ)償差動(dòng)放大器(15)的輸出端;轉(zhuǎn)換器(57)通過(guò)自己的輸入端(58，59，60，61，62，64)聯(lián)接到交變電壓發(fā)生器(7)，以及聯(lián)接到對(duì)由基本的和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本的接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(16，51)的輸出端和由基本和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(17，52)的輸出端，同時(shí)又通過(guò)自己的輸出端(65，66，67，72，73，70，11)聯(lián)接到基本的、第一個(gè)補(bǔ)充、第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(1，49，50)上以及聯(lián)接到對(duì)由基本的和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(16，51)及對(duì)由基本的和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(17，52)的控制輸入端(28，55，29，56)上，以及聯(lián)接到基本的、第一個(gè)補(bǔ)充、第二個(gè)補(bǔ)充、第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(18，19，68，69)的輸入端上，從而就實(shí)現(xiàn)了如下的順次聯(lián)接即1)首先是從基本激發(fā)天線(xiàn)(1)和對(duì)由基本激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本和補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(16，17)的控制輸入端(28，29)到交變電壓發(fā)生器(7)的聯(lián)接以及從此二部分的輸出端到基本、第一個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(18，19)的輸入端的聯(lián)接，2)其次是從第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(49)和對(duì)由第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在基本接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(51)的控制輸入端(55)到交變電壓發(fā)生器(7)的聯(lián)接，以及從該部分的輸出端到第二個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(68)的輸入端的聯(lián)接，3)然后是第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(50)和對(duì)由第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)的初級(jí)電磁場(chǎng)在補(bǔ)充接收天線(xiàn)上的作用而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男盘?hào)電補(bǔ)償部分(52)的控制輸入端(56)到交變電壓發(fā)生器(7)的聯(lián)接，以及從該部分的輸出端到第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(69)的輸入端的聯(lián)接;第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分(74，75)通過(guò)其輸入端聯(lián)接到第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充選擇放大器(68，69)的輸出端而通過(guò)其輸出端聯(lián)接到“或”邏輯電路(26)的補(bǔ)充輸入端(78，79);第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充記錄器(76，77)聯(lián)接到第二個(gè)、第三個(gè)補(bǔ)充信息處理部分(74，75)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的裝置，其特征在于，該裝置中基本激發(fā)天線(xiàn)和第一個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(1，49)之間以及基本激發(fā)天線(xiàn)和第二個(gè)補(bǔ)充激發(fā)天線(xiàn)(1，50)之間的夾角α在60°和120°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的裝置，其特征在于，該裝置中轉(zhuǎn)換器(57)包括七個(gè)開(kāi)關(guān)(80，81，82，83，84，85，86)和一個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制(87)，該部分通過(guò)其輸出端聯(lián)接到這七個(gè)開(kāi)關(guān)的控制輸入端(88，89，90，91，92，93，94)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的裝置，其特征在于，該裝置中開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制部分(87)包含彼此串聯(lián)的一個(gè)矩形脈沖發(fā)生器(95)，一個(gè)以3為模的計(jì)算器(96)，一個(gè)譯碼器(97)，三個(gè)時(shí)間延遲電路(101，102，103)和三個(gè)“與”邏輯電路(104，105，106)，其中，三個(gè)時(shí)間延遲電路(101，102，103)通過(guò)自己的輸入端與譯碼器(97)的輸出端相聯(lián)接;三個(gè)“與”邏輯電路(104，105，106)的一個(gè)輸入端聯(lián)接到同時(shí)也是開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換控制部分(87)的輸出端的譯碼器(97)的輸出端，三個(gè)電路的其他的輸入端則與時(shí)間延遲電路(101，102，103)的輸出端相聯(lián)接，而三個(gè)“與”電路的輸出端則是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制部分(87)的其他的輸出端。
全文摘要
本裝置有一個(gè)與發(fā)生器(7)電路相聯(lián)接的并與兩對(duì)接收天線(xiàn)(2，3，4，5)剛性連接的激發(fā)天線(xiàn)(1)，該兩對(duì)接收天線(xiàn)位于激發(fā)天線(xiàn)(1)的兩邊，每對(duì)中的兩個(gè)天線(xiàn)共軸并彼此平行。與接收天線(xiàn)(2，3，4，5)順次串聯(lián)平衡部分(12，13)，差動(dòng)放大器(14，15)，電補(bǔ)償部分(16，17)，選擇放大器(18，19)，信息處理部分(20，21)“或”邏輯電路(26)和信號(hào)裝置(27)，電補(bǔ)償部分(16，17)的控制輸入端(28，29)聯(lián)接到發(fā)生器(7)。本發(fā)明可被應(yīng)用于建筑，大地測(cè)量，農(nóng)業(yè)。
文檔編號(hào)G01V3/11GK1055243SQ9010171
公開(kāi)日1991年10月9日 申請(qǐng)日期1990年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月28日
發(fā)明者朱利·米克哈依洛維奇·馬蒙托夫, 弗拉基米爾·魯比諾維·安德里亞諾夫, 弗拉基米爾·朱利耶維奇·達(dá)尼羅夫, 伊戈·甘納迪耶維奇·羅曼諾夫, 鮑里斯·舍格耶維奇·丘巴羅夫, 伊萬(wàn)·安德列耶維奇·瓦伯洛夫, 弗拉基米爾·瓦西里耶維奇·梅爾尼科夫 申請(qǐng)人:全蘇科學(xué)情報(bào)所建筑管理工程中心