Анализ развития различных типов металлоискателей и их программного интерфейса

Металлоискатели – это устройства, используемые для обнаружения металлических предметов. Сегодня они используется во многих областях. Металлоискатели военного назначения используются для обнаружения опасных предметов, таких как мины, неразорвавшиеся боеприпасы и самодельные взрывчатые вещества. Научные и коммерческие металлоискатели используются в геофизических исследованиях, пищевой промышленности, системах безопасности и для поиска кладов.

Первое определение металлоискателя было введено Саксби в 1868 году, однако этот детектор обнаруживал только магнитные металлы. Данное изобретение составляет основу пассивных металлоискателей. Первый металлоискатель, обнаруживающий все металлические предметы, был разработан Хьюзом в 1872 году.

В то время как геофизические исследования показывают, что находится на глубине 100 метров под землей, в пищевой и фармацевтической промышленности обычно стремятся обнаружить небольшие кусочки металла с близкого расстояния, поэтому конструкция устройства варьируется в зависимости от различных целей.

Современные металлоискатели могут предоставить много информации не толь- ко об обнаружении металла, но и о его типе, а также глубине нахождения. У различных типов металлоискателей есть преимущества и недостатки друг перед другом. В то время как классификация металлов в импульсных индукционных металлоискателях является более сложной, легче классифицировать ферромагнитные и неферромагнитные металлы в непрерывных волновых металлоискателях, работающих в частотном пространстве. В ходе исследований было замечено, что металлические объекты излучают характерные частоты в соответствии с их магнитными и физическими свойствами. Благодаря использованию этих характеристик уменьшается количество ложных срабатываний в детекторах.

Типы металлоискателей

Металлоискатели для военных целей

Расчистка заминированных земель является серьезной проблемой для многих стран. Мины времен войны, неразорвав-шиеся боеприпасы и самодельные взрывчатые вещества, закопанные террористическими группами, представляют угрозу для жизни людей. Заминированная земля в этих участках, очищается с помощью металлоискателей военного образца. На рисунке 1 приведен пример портативного металлоискателя.

Рис. 1. Металлоискатель марки Vallon

Были созданы международные и национальные центры по обезвреживанию мин и захороненных взрывчатых веществ. Женевский международный гуманитарный центр по разминированию и национальные центры по разминированию в таких странах, как Афганистан и Камбоджа, помогают странам обезвреживать опасные взрывчатые вещества.

Мины широко используются террористическими группами из-за их низкой стоимости и сложности обнаружения. Противопехотные мины трудно обнаружить, поскольку в них содержится слишком мало металла. Это связано с низкой плотностью металлов и минеральной структурой поч- вы. Неточность обнаружения приводит к снижению производительности детектора, и очистка заминированных участков занимает много времени. Для предотвращения ложных срабатываний металлоискателей в военных целях используются передовые технологии.

Детекторы для коммерческих целей

Детекторы сокровищ – это детекторы, разработанные для поиска драгоценных монет и медалей, а также прочих ценных артефактов с древних времен. Эти детекторы различают ценные металлы, такие как серебро и золото. На рисунке 2 показан пример такого металлоискателя.

Рис. 2. Детектор сокровищ марки Garrett

Существуют детекторы сокровищ с большими поисковыми катушками для обнаружения металлов на больших расстояниях, такие как: Minelab, Fisher, Garrett и другие.

Металлоискатели сегодня широко используются для обеспечения безопасного прохода в здания или помещения. Существуют стационарные и портативные вер- сии для поиска объектов. Важно не допускать, чтобы злоумышленники находились в людных местах с опасными предметами, такими как оружие и ножи. Такие металлоискатели широко используются в торговых центрах и бизнес-центрах.

Пример детектора такого типа приведен на рисунке 3.

Рис. 3. Металлоискатели в системах физической защиты

В геофизических исследованиях магнитометр, который является разновидностью металлоискателя, используется для определения линии магнитного поля, характерной для земли. Он используется при исследовании металлов и картографировании земли.

Программный интерфейс дистанционного управления

Настройки генератора сигналов и осциллографа производятся в программном интерфейсе. В программе каждое измерение частоты повторяется некоторое количество раз в зависимости от требуемой точности измерений. Полученные данные сохраняются на физический носитель в виде фазы и амплитуды. Блок-схема программы приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Блок-схема программы

Информация о фазе обоих знаков предназначена для отображения в градусах от интерфейса. Только информация о фазе принятого сигнала может не являться значимыми данными. Информация о фазе смещается в зависимости от точки, в которой осциллограф фиксирует сигнал. Таким образом, стабильная информация о фазе получается путем измерения разности фаз двух каналов. Отношение амплитуд выражает отношение сигнала на выходе приемника к сигналу передатчика. Внешний вид интерфейса LabVIEW показан на рисунке 5.

Amplitude ratio               Phase difference(oegr« ) Frequency (kHz)

Рис. 5. Внешний вид интерфейса LabVIEW

Настройка параметров генератора сигналов и осциллографа с помощью LabVIEW

Генератор сигналов Agilent 33521B подключается к компьютеру через USB. С помощью блоков настройки, предоставля- емых программой, была создана схема управления генератором сигналов. Форма и амплитуда знака были сделаны регулируемыми пользователем. Структурная схема приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Структурная схема управления генератором сигналов

При запуске программы генерируется синусоидальная волна частотой 1 кГц 10 В / с. Передаваемый сигнал увеличивается на 1 кГц на каждом этапе и продолжается до 100 кГц. После установки частоты осциллограф передает цифровые данные из своей памяти в технологические блоки LabVIEW со скоростью разделения по времени. Значения фазы и амплитуды знаков вычисляются с использованием полученных данных. Этот процесс повторяется 5 раз после ожидания 50 мс. В конце 100 кГц соединение между компьютером и устройством прерывается.

Рис. 7. Структурная схема управления осциллографом

Заключение

Технология металлоискателя используется в неразрушающих испытаниях и измерениях. Это процесс тестирования, который проводится без разрушения исследуемого материала полностью. Металлоискатели используются для анализа металлических материалов, таких как детали и пластины. Детекторы обнаруживают невидимые разрывы и повреждения в материале. Также в данной статье разобран программный интерфейс дистанционного управления и произведена настройка параметров генератора сигналов и осциллографа с помощью LabVIEW. Agilent DSO9054H устанавливает шкалу времени и шкалу напряжения путем автоматической настройки при первом запуске осциллографа. Он автоматически настраивается на частоту 1 кГц, 7 кГц, 20 кГц, 40 кГц и 70 кГц для точного измерения входящего сигнала. Преобразует сигналы, подаваемые на измерительный наконечник, в цифровые данные по каналам a и b.