[实用新型]金属探测仪

说明书

本实用新型是一种对金属进行探测的金属探测仪，既可直接用于采石、采煤、食品加工、制药等各类自动生产线等非金属物料输送带上，对游离金属进行定位与处理，也可用于其它要对金属物进行检测和处理的场合。

现有金属探测仪主要由探头、检测电路及比较电路等组成，利用探测仪内设置的固定参考频率与探头产生频率经混频器和滤波后进行比较，由于混频易产生高次谐波，差频难以取出，干扰大，电路不稳定，灵敏度低，且探头的互换性差。

本实用新型的目的在于提供一种采用对称设计的调频测量电路和主从触发器的差频检测电路的金属探测仪，使探测头的互换性好，整机灵敏度高，稳定性好。

本实用新型是这样实现的：金属探测仪是由探头、信号输入电路、检测电路、频率电压变换电路、放大电路、电压比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，信号输入电路对应于探头的两个传感线圈为对称设计，探头的两个传感输出信号分别经过相同的振荡器、整形电路后输入检测电路，这样就使探头的互换性好，检测电路为一个主从触发器，两个整形电路的输出信号分别输入至主从触发器的两个输入端，分辨率可大大提高，有利于改善探测仪的性能。

为了减少温漂，提高整机的灵敏度和稳定性，放大电路采用了两个相同的二级交流耦合运算放大电路，频率电压变换电路的输出端经一个耦合电容接入第一级运算放大器的同相输入端，第一级运算放大器的输出端经另一耦合电容接入与第一级运算放大器结构形式相同的第二级运算放大器的同相输入端。

为了抑制运算放大器的输出波形的纹波，也即消除杂波，运算放大器的输出端与反相输入端之间接有电容。

为了稳定运算放大器的参考工作电压并且可调，运算放大器的同相输入端前端增加了一个由稳压二极管组成的稳压电路和可调电阻分压电路。

图1、图2为本实用新型一个实施例的电路框图。

图3、图4为本实用新型的电路原理图。

以下结合附图对本设计作详细描述。

金属探测仪是由探头的电涡流传感器、信号输入电路、频率检测电路、频率一电压变换电路、放大电路、比较电路、稳压电路、控制电路和输出电路组成，信号输入电路采用了对称设计，使得探测头互换性好，作为电涡流传感器的两个传感线圈L1、L2的传感信号分别输入至信号输入电路内的两个相同的正弦波振荡器，两正弦波振荡器的输出端分别经相同的两个方波整形电路输入至频率检测电路的两个输入端，振荡器由三极管T1或T2及电阻、电容外围元件所组成，三极管T1与T2的结构形式相同，信号输入电路内的方波整形电路是由一个施密特触发器构成，施密特触发器由IC1或IC2及外围元件组成，IC1与IC2的结构形式相同，频率检测电路是由一个主从触发器IC13：A构成，两个施密特触发器的输出端分别接入主从触发器的时钟输入端和比较输入端，主从触发器的输出端接入由IC3及外围元件组成的频率—电压变换电路F/V的输入端。由于取消了原有的混频，而代之以主从触发器，避免高次谐波的产生，减小了干扰，抗干扰能力增强，提高了探测的灵敏度和稳定性。

本设计的放大电路采用了相同结构的二极交流耦合运算放大电路，频率电压变换电路F/V的输出端经交流耦合电容C10接入第一级运算放大器IC4的同相输入端，运算放大器IC4的输入端再经隔直电容C2接入第二级运算放大器IC6的同相输入端，第一、二级运算放大器IC4、IC6以及它们的外围元件的结构形式相同，电容C10、C2起到了减小温漂的作用。

为了稳定运算放大器的参考工作点电压并使之成为可调，以改善探测仪的性能，在一、二级运算放大器的同相输入端前端增加稳压二极管Z1或Z2构成的稳压电路和可调电阻分压电路。12V稳压电源经电阻R20分为三路，一路经可调电位器W4、电阻R28接入运算放大器IC4的同相输入端前端V1，该输入端前端V1与交流耦合电容C10相连，第二路经稳压二极管Z1接地，第三路路经另一分压电阻R4、R5接入运算放大器IC4的反相输入端，这样可使电路灵敏度高达100mv/HZ。

为了消除运算放大器的输出信号的纹波，消除交流成份，在运算放大器IC4或IC6的输出端与反相输入端之间接有电容C11或C15。

为了更有效地进行温度补偿，放大电路与比较电路之间增加有非线性温度补偿电路，该电路由三极管T4及其外围元件组成，三极管T4的基极输入端的分压电阻中有可调电位器W7和热敏电阻R51，三极管T4的发射极并接一旁路电容C16，这样的非线性补偿电路与放大电路的结合，使得控制信号在≤70°的全工作温域范围内的变化量的绝对值≤10mv，具有很高的稳定度。