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1、金属探测仪 金属探测器原理与制作 金属探测器是一种专门用來探测金属的仪器，除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷 之外，还可以用來探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，甚至能够地下探宝,发现埋藏在地下的金属物体。金属探测器还可以作为开展青少年国防教育和科普活动的用 具，当然也不失为是一种有趣的娱乐玩具。工作原理 由金属探测器的电路框图可以看出，本金属探测器由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡 器和功率放大器等组成。高频振荡器 由三极管 VT1和高频变压器 T1 等组成，是一种变压器反馈型 LC振荡器。T1 的初级线圈 L1 和电容器 C1组成 LC并联振荡回路，其振荡频率约 200kHz
2、,由 L1 的电感量和 Cl 的电 容量决定。T1 的次级线圈 L2 作为振荡器的反馈线圈，其“C”端接振荡管VT1的基极，“D”端接VD2。由?VD2处于正向导通状态，对高频信号来说，“D”端可视为接地。在 高频变圧器 T1 中，如果“A”和“D”端分别为初、次级线圈绕线方向的首端，则从“C”端输入到振荡管 VT1基极的反馈信号，能够使电路形成正反馈而产生口激高频振荡。振荡 器反馈电压的大小与线圈 LI、L2 的匝数比有关，匝数比过小，由于反馈太弱，不容易起 振，过大引起振荡波形失真，还会使金属探测器灵敏度大为降低。振荡管 VT1的偏置电路 由 R2和二极管 VD2组成，R2为 VD2的限流
3、电阻。由于二极管正向阈值电压恒定（约 0.7V）,通过次级线圈 L2 加到VT1的基极，以得到稳定的偏置电压。显然，这种稳圧式 的偏置电路能够大大增强 VT1高频振荡器的稳定性。为了进一步提高金属探测器的可靠性 和灵敏度,高频振荡器通过稳圧电路供电，其电路由稳压二极管 VD1、限流电阻器 R6和去 耦电容器 C5组成。振荡管 VT1发射极与地之间接有两个串联的电位器，具有发射极电流 负反馈作用，其电阻值越大，负反馈作用越强，VT1的放大能力也就越低，甚至丁使电路 停振。RP1为振荡器增益的粗调电位器，RP2为细调电位器。振荡检测器 振荡检测器由三极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由三极管 V
4、T2、二极管 VD2等组 成，滤波电路由滤波电阻器 R3,滤波电容器 C2、C3和 C4组成。在开关电路中，VT2的基 极与次级线圈 L2 的“C”端相连，当高频振荡器工作时，经高频变圧器T1 耦合过來的振 荡信号，正半周使 VT2导通，VT2集电极输出负脉冲信号，经过 n 型 RC滤波器，在负载 电阻器 R4上输出低电平信号。当高频振荡器停振荡时，“C”端无振荡信号，乂由于二极 管 VD2接在 VT2发射极与地之间，VT2基极被反向偏 置，VT2处丁可靠的截止状态，VT2集电极为高电平，经过滤波器，在 R4上得到髙电平信 号。由此可见，当高频振荡器正常工作时，在 R4上得到低电平信号，停振时
5、，为高电平,由此完成了对振荡器工作状态的检测。音频振荡器 音频振荡器采用互补型多谐振荡器，由三极管 VT3、VT4,电阻器 R5、R7、R8和电容器 C6 组成。互补型多谐振荡器釆用两只不同类型的三极管，其中 VT3为 NPN型三极管，VT4为 PNP 型三极管，连接成互补的、能够强化正反馈的电路。在电路工作时，它们能够交替地 进入导通和截止状态，产生音频振荡。R7既是 VT3负载电阻器，乂是 VT3导通时 VT4基极 限流电阻器。R8是VT4集电极负载电阻器，振荡脉冲信号由 VT4集电极输出。R5和 C6等 是反馈电阻器和电容器，其数值大小影响振荡频率的高低。功率放大器 功率放大器由三极管
6、VT5、扬声器 BL等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲音频信号经限流 电阻器 R9输入到 VT5的基极，使其导通，在 BL产生瞬时较强的电流，驱动扬声器发声。由VT5处丁开关工作状态，而导通时间乂非常短，因此功率放大器非常省电，可以利用 9V 积层电池供电。高频振荡器探测金属的原理 调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处丁临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器 起振。当探测线圈 L1 靠近金属物体时，由于电磁感应现象，会在金属导体中产生涡电流,使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处丁临界态的振荡器振荡减弱，甚至无法维 持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号，根据声
7、音有 无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。互补型多谐振荡器的工作原理 接通电源时，由于 VT3基极接有偏置电阻器 Rl、R3而被正向偏置，假设 VT3集电极电流 处丁上升阶段，VT4基极电流随之上升，导致 VT4集电极电流剧增，VT4集电极电位随之 迅速升高，由 VT4输出的电流通过与之相连的 R5向 C6充电，流经 VT3的基极入地，乂导 致 VT3基极电流进一步升高。如此反复循环，强烈的正反馈使得 VT3、VT4迅速进入饱和 导通状态，VT4集电极处于高电半，使多谐振荡器进入第一个暂稳态过程。随着电源通过 饱和导通的 VT4经 R5向C6充电，当 VT3基极电流下降到一定程度时，V
8、T3退出饱和导通 状态，集电极电流开始减小，导致 VT4集电极电流减小，VT4集电极电位下降，这一过程 乂进一步加剧了向 C6充电电流迅速减小，VT3基极电位急剧降低而使 VT3截止，VT4集电 极迅速跌至低电平，多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚进入第二暂稳态时，先前向 C6充电的结果，其电容器右端为正，左端为负，现在 C6右端对地为低电平，由于 电容器 C6两端电压不能跃变，故 VT3基极被C6左端负电位强烈反向偏置，使两只三极管 在较长时间继续保持截止状态。在 C6放电时，电流从电容器右端流出，主要流经 R5、（R8）、R9、VT5发射结入地，乂经过电源、R6、Rl、R3流回电容
9、器 C6左端。直到 C6放 电结束，电源继续通过上述回路开始对 C6反向充电，C6左端为正。当 C6两端的电位上升 至 0.7V,VT3开始进入导通状态，经过强烈正反馈，迅速进入饱和导通状态，使电路再次 发生翻转，重复先前的暂稳态过程，如此周而复始，电路产生口激多谐振荡。从电路工作 过程可以看出，向C6充电时，充电电阻器 R5电阻值较小，因此充电过程较快，电路处在 饱和导通状态时间很短；而在 C6放电时，需要流经许多有关电阻器，放电电阻器总的数 值较大，因而放电过程较慢，也就是说电路处于截止时间较长。因此，从 VT4集电极输出 波形占空比很大，正脉冲信号的脉宽很窄，其振荡频率约 330Hz o
10、 调试与使用方法 金属探测器电路除了灵敏度调节电位器外，没有调整部分，只要焊接无误，电路就能正常 工作。整机在静态，也就是扬声器不发声时，总电流约为 10mA,探测到金属扬声器发出声 音时，整机电流上升到 20mA。一个新的积层电池可以工作 2030 小时。件的地雷之外还可以用來探测隐蔽在墙壁内的电线埋在地下的水管和电缆甚至能够地下探宝发现埋藏在地下的金属物体金属探测器还可以作为开展青少年国防教育和科普活动的用具当然也不失为是一种有趣的娱乐玩具工作原理由金由三极管和高频变压器等组成是一种变压器反馈型振荡器的初级线圈和电容器组成并联振荡回路其振荡频率约由的电感量和的电容量决定的次级线圈作为振荡器
11、的反馈线圈其端接振荡管的基极端接由处于正向导通状态对高频信号来能够使电路形成正反馈而产生口激高频振荡振荡器反馈电压的大小与线圈的匝数比有关匝数比过小由于反馈太弱不容易起振过大引起振荡波形失真还会使金属探测器灵敏度大为降低振荡管的偏置电路由和二极管组成为的限流电阻由新焊接的金属探测器如果不能正常工作，首先要检查电路板上各元器件、接线焊接是否有 误，再测量电池电压及供电回路是否正常，稳压二极管 YD1稳定电压 5.5 6.5V 之间，VD2极性不要焊反。探测碟内振荡线圈初次级及首尾端不要焊错。金属探测器使用前，需要调整探测杆的长度，只要将黑胶通旋松，推拉胶通套管至适宜的 长度，再旋转胶内通管，使电
12、缆线绕紧，并使手柄尖端朝上，最后将黑胶通旋紧，锁住胶 通套管。这样，手握探测器手柄时，大拇指正好紧挨灵敏度调节电位器。调整金属探测器灵敏度时，探测碟(振荡线圈)要远离金属，包括带铝箔的纸张，然后旋 转灵敏度细调电位器旋钮(FINE TUNING)打开电源开关，并旋转到一半的位置，再调节 粗调电位器旋钮(TUNING),使扬声器音频叫声停止，最后再微调细调电位器，使扬声器 叫声刚好停止，这时金属探测器的灵敏度最高。用金属探测器探测金属时，只耍探测碟靠 近任何金属，扬声器便会发出声音，远离到一定位置叫声自动停止。本金属探测器有较高的灵敏度，用它探测大块金属时，探测碟距金属物体 20cm扬声器就 会
13、发出声音，小到曲别针，甚至一枚大头针都能检测到，只是探测碟线圈必须紧靠细小金 属物体。由于金属探测器利用振荡线圈的电磁感应來探测金属物体，可以透过非金属物体,比如纸张、木材、塑料、砖石、土壤、甚至水层，探测到被遮盖的的金属物体，因此具有 实用性，比如 在装修房屋时，用它探测到墙内的电线或钢筋，以免造成施工危险和安全隐患；乂如安检 用的金属探测器就是根据这个原理制成的。件的地雷之外还可以用來探测隐蔽在墙壁内的电线埋在地下的水管和电缆甚至能够地下探宝发现埋藏在地下的金属物体金属探测器还可以作为开展青少年国防教育和科普活动的用具当然也不失为是一种有趣的娱乐玩具工作原理由金由三极管和高频变压器等组成是一种变压器反馈型振荡器的初级线圈和电容器组成并联振荡回路其振荡频率约由的电感量和的电容量决定的次级线圈作为振荡器的反馈线圈其端接振荡管的基极端接由处于正向导通状态对高频信号来能够使电路形成正反馈而产生口激高频振荡振荡器反馈电压的大小与线圈的匝数比有关匝数比过小由于反馈太弱不容易起振过大引起振荡波形失真还会使金属探测器灵敏度大为降低振荡管的偏置电路由和二极管组成为的限流电阻由