設計金屬探測儀的思路與技術分析

　　一、設計思路：

　　該金屬探測儀由五大部分組成∶發射接收天線腔體，電路處理，面板調整控制。白鋼機架，機械傳送機構等。為解決前面提到的產品敏銳度、耐干擾力與抗酸、氧化能力等問題，采取了如下的設計原理和技術方案∶

　　（1）運用鑒相原理。研究金屬探測器發射、接收天線兩個單元的結構以及工藝技術的問題，設計鎖相接收機，運用相位鎖定原理。

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

　　（3）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鍵問題，在設計方案中運用可設定的相位，從而在保障所研制儀器的設計靈敏度前提下，同時具有較高的分辨能力，以對不同食品進行檢驗。

　　二、發射機單元和接收機單元的設計：

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

　　發射機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，送至上饋系統由發射天線向接收天線輻射。在此嚴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。該機發射頻率可以預值設定，即天線的設計為偶極子天線，保障電磁波瓣不隨設定頻率的變化而改變。在上饋單元還設有固定的移相裝置，

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

　　三、系統的電磁兼容設計：

　　在金屬探測儀系統的電磁兼容設計中考慮以下幾個方面∶

　　（1）安裝;盡可能遠離電磁波輻射范圍。同時。在機械結構上采取良好的防震措施，規避機震引起的電磁波散射。

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

　　（3）布線。整機中各線纜盡可能短;不同電平信號線纜分組捆扎，數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下，不會產生高過規定限值的干擾，并具有抵御一些強度的電磁干擾的能力。