Михаил Адаменко - В помощь радиолюбителю. Выпуск 10

Из школьных учебников физики известно, что частота сигнала, генерируемого в контуре, образуемом параллельно включенными катушкой L и конденсатором С , зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора. При изменении хотя бы одного из этих параметров изменится резонансная частота контура, что приведет к соответствующему изменению и частоты генерации. Наиболее просто можно изменить индуктивность катушки, для этого достаточно, к примеру, поместить вблизи нее предмет из соответствующего металла. Именно это физическое явление и положено в основу конструкции детекторов металлических предметов, работающих по принципу изменения частоты. В специализированной литературе такие устройства часто называют металлоискателями FM ( Frequency Meter ).

Необходимо отметить, что, несмотря на то что влияние металлических предметов на резонансную частоту контура, помещаемых в зону возбуждаемого катушкой поля, давно известно, практическая реализация таких приборов до недавнего времени была довольно затруднительна. Причина заключалась в том, что оценивать изменение частоты контура на слух просто не представлялось возможным.

В настоящее время для анализа и оценки изменений девиации частоты используются микропроцессоры, функционирующие под управлением специальных программ.

Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу' частотомера, приведена на рис. 19.

Рис. 19. Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу частотомера

При появлении в зоне возбуждаемого измерительной катушкой электромагнитного поля металлического предмета происходит изменение резонансной частоты контура опорного генератора. Это изменение оценивается частотомером, основу которого составляет микроконтроллер. Величина девиации частоты, а также ее знак зависят не только от глубины залегания и величины предмета, но и от вида металла, из которого он изготовлен. Обработанные данные поступают на блок индикации, в составе которого часто используется линейка светодиодов.

Следует отметить, что металлоискатели FM обладают большей чувствительностью по сравнению, например, с металлодетекторами BFO.

Металлоискатели BFO

Благодаря простоте схемотехнических решений металлоискатели типа BFO ( Beat Frequency Oscillator ) или, иными словами, использующие принцип биений, получили широкое распространение. В основу этих устройств положено явление формирования биений, возникающих при смешивании двух близких по частоте сигналов.

В металлодетекторах BFO применяются два генератора, настроенных на одну и ту же частоту. При этом частота опорного (эталонного, образцового) генератора неизменна. Катушка контура измерительного генератора одновременно является поисковой или измерительной катушкой.

Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу биений, приведена на рис. 20.

Рис. 20. Упрощенная блок-схема металлоискателя, работающего по принципу биений

При появлении в зоне возбуждаемого поисковой катушкой электромагнитного поля металлического предмета частота измерительного генератора изменяется. Сигнал измененной частоты подается на смеситель, где смешивается с сигналом опорной частоты. В результате на выходе смесителя выделяется сигнал с частотой биений, который поступает на блок индикации.

В качестве индикатора в металлоискателях на биениях обычно используются акустические устройства, однако встречаются конструкции со стрелочными и светодиодными индикаторами. При использовании акустических индикаторов по изменению знака биений довольно просто определить, из какого металла, цветного или черного, изготовлен предмет, находящийся в зоне действия прибора.

Необходимо отметить, что частота биений в металлодетекторах BFO лежит в низкочастотном диапазоне, ближе к нижней границе звукового восприятия человеческого уха. Данный факт позволяет значительно упростить конструкцию блока индикации, поскольку биение частот главного (измерительного, поискового) и вспомогательного (опорного) генератора можно анализировать на слух. Однако чувствительность металлоискателей, работающих по принципу биений, оставляет желать лучшего. Тем не менее характеристики этих приборов вполне удовлетворят непритязательных пользователей.