手持式金属探测器

摘要

本发明涉及一种手持式金属探测器。该探测器由3V直流电源、探测探头及三点式电容振荡电路、阻容放大电路、二倍压检波滤波电路、直流放大和探测指示电路组成。本发明所述的手持式金属探测器，可解决日常遇到的相对比较简单金属探测问题，可弥补大型金属探测仪器存在的缺陷与不足。本发明可解决日常遇到的埋藏相对比较浅的金属物体探测问题，如：探测在墙壁里暗排的金属管线等，弥补大型金属探测仪器普遍存在操作复杂、价格昂贵等缺陷和不足。因手持式金属探测器的电路比较简单、制作成本较低，很适合作为一种常用工具进行批量开发。

权利要求

1.一种手持式金属探测器，由3V直流电源、探测探头及三点式电容振荡电路、阻容放大电路、二倍压检波滤波电路、直流放大和探测指示电路组成，其特征在于：

探测探头及三点式电容振荡电路由电感线圈L、电容C1～C2、电容C3、硅三极管BG1和电阻R1、电位器RP及电阻R2组成，两个电容C1～C2串接后接在电位器RP的一端，两个电容C1～C2的另一端分别接电感线圈L的两端，电感线圈L的上端接电容C3的一端，电容C3的另一端与硅三极管BG1的基极、电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端和硅三极管BG1的集电极接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG1的发射极接电位器RP的另一端及其活动臂和电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电感线圈L的下端接电路地GND；

阻容放大电路由耦合电容C4、硅三极管BG2、偏置电阻R3和负载电阻R4组成，耦合电容C4的一端接硅三极管BG1的发射极，耦合电容C4的另一端接硅三极管BG2的基极和偏置电阻R3的一端，偏置电阻R3的另一端接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG2的集电极接负载电阻R4的一端，负载电阻R4的另一端接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG2的发射极接电路地GND；

二倍压检波滤波电路由耦合电容C5、检波二极管D1～D2和滤波电容C6组成，硅三极管BG2的集电极接电容C5的一端，电容C5的另一端接检波二极管D1的负极和检波二极管D2的正极，检波二极管D2的负极接电解电容C6的正极和硅三极管BG3的基极，检波二极管D1的正极和电解电容C6的负极接电路地GND；

直流放大和探测指示电路由硅三极管BG3和红色发光二极管LED和降压电阻R5组成，硅三极管BG3的基极接检波二极管D2的负极，硅三极管BG3的发射极接电路地GND，硅三极管BG3的集电极接红色发光二极管LED负极，红色发光二极管LED正极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接3V直流电源的正极VCC。

说明书

手持式金属探测器

技术领域

[0001] 本发明属于电子技术、安保技术领域，涉及一种手持式金属探测器。

背景技术

[0002] 专门用来探测金属物体的仪器种类较多，功能强大的大型金属探测仪器可用于检测2m以内的人体、行李、包裹内是否藏有枪支、匕首等金属物品，这类探测仪器适用于机场、车站、码头、海关、公安、边防等公共场合对行李物品或人体进行快速安全检查；也有用于探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管或电缆，甚至能够用于地下探宝或探测埋藏在地下深达5m的金属物品。它们的共同特点是探测距离远，探测结果准确。这些金属探测仪器使用效果好，但普遍存在价格高、难于推广普及等问题。为解决相对比较简单的金属物体的探测问题，本发明所述的手持式金属探测器可弥补大型金属探测仪器的存在的缺陷和不足。

发明内容

[0003] 发明目的及有益效果：本发明所述的手持式金属探测器，可解决日常遇到的相对比较简单金属探测问题，可弥补大型金属探测仪器存在的缺陷与不足。本发明可解决日常遇到的埋藏相对比较浅的金属物体探测问题，如：探测在墙壁里暗排的金属管线等，弥补大型金属探测仪器普遍存在操作复杂、价格昂贵等缺陷和不足。因手持式金属探测器的电路比较简单、制作成本较低，很适合作为一种常用工具进行批量开发。

[0004] 电路工作原理：手持式金属探测器的主要部分是一个处于临界状态的振荡电路，当有金属物体接近探测探头(电感线圈L)时，探测探头中产生的电磁场将在被测金属物体感应出涡流，涡流能量来源于振荡电路本身的损失，相当于电路中增加了损耗。如果有金属物体与探测探头很近时，电路中的损耗将进一步加大，探测探头的Q值降低，使得处于临界振荡状态的振荡电路停止工作，进而控制电路中红色发光二极管LED熄灭。

[0005] 在电路中硅三极管BG1与电感线圈L、电容C1、C2构成了一个三点式振荡电路。当振荡电路中硅三极管BG1的基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使硅三极管BG1的集电极信号为负。电容C1、C2的两端的信号极性均是上正下负，信号通过电容C3的反馈，硅三极管BG1基极上的信号与原来信号同相位，因为是正反馈，所以电路会产生振荡，在接入电位器RP后，将削弱电路中的正反馈信号的强度，用于调节电路刚刚起振的临界状态。

[0006] 金属探测器的振荡频率约40KHz，振荡频率主要由电感线圈L、电容C1、C2决定。调节电位器RP能控制反馈信号的大小，控制电路处在刚起振状态。电阻R1是硅三极管BG1的偏置电阻。微弱的振荡信号通过耦合电容C4送到硅三极管BG2进行电压放大。因放大后的信号幅度仍然比较小，故选用两只检波二极管D1、D2和两只电容C5、C6组成二倍压检波电路，检波滤波后的直流电压使硅三极管BG3导通，这时硅三极管BG3的集电极处于低电平，使红色发光二极管LED得电点亮。

[0007] 当金属探测器的电感线圈L接近金属物体时，处于振荡临界状态的振荡电路立即停振，通过耦合电容C4的信号将会消失，硅三极管BG3的基极得不到正向电压，而使硅三极管BG3截止，使红色发光二极管LED由点亮变为熄灭。

[0008] 技术方案：手持式金属探测器，由3V直流电源、探测探头及三点式电容振荡电路、阻容放大电路、二倍压检波滤波电路、直流放大和探测指示电路组成，其特征在于：

[0009] 探测探头及三点式电容振荡电路：由电感线圈L、振荡电容C1、C2、电容C3、硅三极管BG1和偏置电阻R1、振荡信号衰减电位器RP及电阻R2组成，两个电容C1、C2串接后接在电位器RP的一端，两个电容C1、C2的另一端分别接电感线圈L的两端，电感线圈L的上端接电容C3的一端，电容C3的另一端与硅三极管BG1的基极、电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端和硅三极管BG1的集电极接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG1的发射极接电位器RP的另一端及其活动臂和电阻R2的一端，电阻R2的另一端与电感线圈L的下端接电路地GND；

[0010] 阻容放大电路：由耦合电容C4、硅三极管BG2、偏置电阻R3和负载电阻R4组成，耦合电容C4的一端接硅三极管BG1的发射极，耦合电容C4的另一端接硅三极管BG2的基极和偏置电阻R3的一端，偏置电阻R3的另一端接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG2的集电极接负载电阻R4的一端，负载电阻R4的另一端接3V直流电源的正极VCC，硅三极管BG2的发射极接电路地GND；

[0011] 二倍压检波滤波电路：由耦合电容C5、检波二极管D1、D2和滤波电容C6组成，硅三极管BG2的集电极接电容C5的一端，电容C5的另一端接检波二极管D1的负极和检波二极管D2的正极，检波二极管D2的负极接电解电容C6的正极和硅三极管BG3的基极，检波二极管D1的正极和电解电容C6的负极接电路地GND；

[0012] 直流放大和探测指示电路：由硅三极管BG3和红色发光二极管LED和降压电阻R5组成，硅三极管BG3的基极接检波二极管D2的负极，硅三极管BG3的发射极接电路地GND，硅三极管BG3的集电极接红色发光二极管LED负极，红色发光二极管LED正极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接3V直流电源的正极VCC。

附图说明

[0013] 附图1是手持式金属探测器的电路工作原理图。

[0014] 附图2是制作手持式金属探测器的探测探头磁心和线圈挡板示意图。

具体实施方式

[0015] 下面按照说明书附图1和附图说明，结合以下实施例对本发明的相关制作技术作进一步的描述和说明。

[0016] 元器件的选择与制作

[0017] 1.为提高电路检测的灵敏度和电路工作的稳定性，硅三极管管BG1的放大倍数不宜太大，β值最好控制在70～90；

[0018] 2.三点式振荡器电路中的电容C1、C2，要求选用工作稳定性较好的瓷片电容或选用独石电容，要求两个电容C1、C2的容量参数相等；

[0019] 3.手持式金属探测器中的探测探头(电感线圈L)是一个关键性元件，它是带有中频磁心的电感线圈。￠10mm磁心选用半导体收音机中的天线磁棒，截取长15mm，用绝缘板或1.5mm厚的电木纸板制作2个￠20mm的挡板，挡板中间各挖一个￠10mm的同心圆孔，然后带胶嵌套在￠10mm磁心的两端，制成的电感线圈磁心骨架，见说明书附图2所示。用￠0.29mm的漆包线在磁心骨架上分层平绕300匝，最后用树脂胶封固；

[0020] 4.元器件名称及技术参数

[0021]元件符号 元器件名称 技术参数 数量 备注
BG1 塑封NPN型三极管 2CS9014、β70～90 1只
BG2、BG3 塑封NPN型三极管 2CS9014、β≥180 2只
D1、D2 检波二极管 玻璃钝化1N60 2只
LED 高亮红色发光二极管 ￠5、LED 1只 探测指示
L 电感线圈 Φ10中频磁芯、300匝 1只 或选用成品
RP 电位器 5.1KΩ 1只
R1 电阻 1/8W、680KΩ 1只 偏置电阻
R2 电阻 1/8W、3.3KΩ 2只 负反馈电阻
R3 电阻 1/8W、2MΩ 1只 偏置电阻
R4 电阻 1/8W、6.8KΩ 1只 负载电阻
R5 电阻 1/8W、82Ω 1只 降压电阻
C1、C2、C3 电容 瓷片电容、0.01μF 3只 振荡电容
C4、C5 电容 涤纶电容、0.22μF 2只 耦合电容
C6 电解电容 2.2μF/10V滤波电容 1只 容量不宜大

[0022] 电路制作

[0023] 按照说明书附图1电路工作原理图，仔细检查电路中所有元器件的焊接正确与否和焊接质量，确认本装置焊接无误后即可进入电路调试。

[0024] 电路调试

[0025] 接通3V直流电源后，电位器RP的阻值由大到小缓慢调整，直到红色发光二极管LED点亮为止。然后用一个金属物体接近探测探头(电感线圈L)磁心的任意一个端面，这时红色发光二极管LED将会熄灭；

[0026] 调整电位器RP可以改变金属探测器的灵敏度，电位器RP的阻值过大或过小电路均不能正常工作。如果电位器RP的阻值调整得正确，电路中探测探头的探测距离可达30mm，电路上的探测探头可以隔着地毯探测出地毯下放置的金属物或硬币；

[0027] 手持式金属探测器的探测探头要求远离电路板元器件55mm以上，且金属探测器的电路不能使用金属外壳；必要时可将金属探测装置的探测探头(电感线圈L)引到金属外壳以外，并设法使用非金属材料将探测探头加以固定。