設(shè)計金屬探測儀的思路與技術(shù)分析

　　一、設(shè)計思路：

　　該金屬探測儀由五大部分組成∶發(fā)射接收天線腔體，電路處理，面板調(diào)整控制。白鋼機(jī)架，機(jī)械傳送機(jī)構(gòu)等。為解決前面提到的產(chǎn)品敏銳度、耐干擾力與抗酸、氧化能力等問題，采取了如下的設(shè)計原理和技術(shù)方案∶

　?。?）運(yùn)用鑒相原理。研究金屬探測器發(fā)射、接收天線兩個單元的結(jié)構(gòu)以及工藝技術(shù)的問題，設(shè)計鎖相接收機(jī)，運(yùn)用相位鎖定原理。

　　（2）設(shè)有兩個不同的鑒相通道同時工作，對所捕獲的不同目標(biāo)進(jìn)行鎖定、報警。以解決因為被捕獲目標(biāo)不同（合金或鐵磁微粒）所產(chǎn)生不同相移問題。

　?。?）為解決被測物體的種類不同，以及同一種類的被測物體在溫度、鹽度、氧化物含量不同時，所引入的相移量也不同，易造成測量誤差這一關(guān)鍵問題，在設(shè)計方案中運(yùn)用可設(shè)定的相位，從而在保障所研制儀器的設(shè)計靈敏度前提下，同時具有較高的分辨能力，以對不同食品進(jìn)行檢驗。

　　二、發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元的設(shè)計：

　　本文設(shè)計的金屬探測儀屬于定頻率連續(xù)波雷達(dá)裝置，主要由發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元組成，速度矢量和距離均為確定恒值。發(fā)射機(jī)載頻130KHz以保障對被測物品有夠足的穿透力，發(fā)射機(jī)功率15W。由被測物品引起的頻率變化率0.8Hz秒。接收機(jī)采用的是窄帶相干技術(shù)，較小信號強(qiáng)度為-150分貝毫瓦，總的噪聲系數(shù)3分貝;較大信號強(qiáng)度為-60分貝毫瓦，帶寬10Hz發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元的信號流程如圖1所示。

　　發(fā)射機(jī)單元包括本振和功率放大器兩部分，提供一個低失真的正弦波電壓，送至上饋系統(tǒng)由發(fā)射天線向接收天線輻射。在此嚴(yán)格要求控制電磁波散射，以及壓制副瓣電平，以符合EMC的要求。該機(jī)發(fā)射頻率可以預(yù)值設(shè)定，即天線的設(shè)計為偶極子天線，保障電磁波瓣不隨設(shè)定頻率的變化而改變。在上饋單元還設(shè)有固定的移相裝置，

　　接收機(jī)單元有二路相位差180的鑒相器。一路檢測順磁微粒，另一路檢測逆磁微粒。并目是同時進(jìn)行的，經(jīng)各自的二階濾波后，調(diào)制一個對稱的矢量相位調(diào)制器以改變鑒相器的參考信號相位，使環(huán)路鎖定在載波固有的相差上。

　　三、系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計：

　　在金屬探測儀系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計中考慮以下幾個方面∶

　?。?）安裝;盡可能遠(yuǎn)離電磁波輻射范圍。同時。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采取良好的防震措施，規(guī)避機(jī)震引起的電磁波散射。

　?。?）器件的選擇∶慎重選擇產(chǎn)生電磁干擾的器部件。如發(fā)射機(jī)單元的主變壓器使用罐形磁芯，防止磁場外泄。

　?。?）布線。整機(jī)中各線纜盡可能短;不同電平信號線纜分組捆扎，數(shù)字模擬信號線分組捆扎，線束之間保持適合的距離，較大限度減小線纜間的互相影響。

　　（4）接地∶分三種地，信號地、控制地和公共地。

　　通過采取以上措施，使得金屬探測儀在正常工作狀態(tài)下，不會產(chǎn)生高過規(guī)定限值的干擾，并具有抵御一些強(qiáng)度的電磁干擾的能力。