專利名稱：金屬探測裝置的制作方法
技術領域：
一種由于被測目標對檢測裝置所產生的電磁場進行操作的物體的檢測裝置，且更具體地涉及到一種金屬探測裝置。
金屬物體作為一種導體，在交變電磁場中因電磁感應現象而產生感生渦流，感生渦流的電磁場要反抗原交變電磁場的變化，從而使產生原交變電磁場的振蕩電流在幅度和周期上均有所降低，此改變的電流變量經過適當的處理后，可以用來實現檢測金屬物體的目的。其如軍事上所用的探雷器，工業自動化領域中的感應式接近開關，海關檢查中的金屬檢測裝置等。近年來，還把應用最廣的感應式接近開關做成專用集成電路，如日立公司的HA16603P、上無七廠的SC205等。但在已有技術中，普遍存在功耗大、工作電壓高、體積大、造價高、使用麻煩、攜帶不便等這樣或那樣的不足之處，因而很難將此技術轉換為民用，造出物美價廉的小家用電器商品。已有金屬探測技術更主要的缺陷是在于其很難探測出處于隱蔽部位處的微小金屬物體，即形成一個探測范圍中的盲區。已有技術，雖可利用電磁波回波的方法來探測遙遠空間中正在飛行中的金屬物體，但卻是難以實現在近距離范圍內探測出微小的金屬物體來。
本實用新型的首要目的，是在于設計出一種用先進的大規模集成工藝來制成專供微型探測用的集成模塊，并用其來制成金屬探測裝置。本實用新型的另一個目的，是在于設計一種發出的磁力線集中，便于探測微小金屬物體的探測頭。本實用新型的再一個目的，是在于在低壓低耗的前提下可用太陽能電池作為金屬探測裝置的電源。本實用新型的又一個目的，是在于為便于攜帶而為金屬探測裝置設計一個夾持裝置。
本實用新型是通過下述構思來加以實現的利用微小金屬導體截面中產生的渦流，將對原振蕩電路中的電流在幅度和周期上均有所降低的作用，并以此變化促使由電感(即探測頭)和電容組成的超聲頻振蕩器進行工作；對這種極其微弱的變化量，用比較幅值的方法，由幅值比較器檢取其電壓的變化，并通過整形放大器整形放大后獲得一較強的驅動訊號，再由驅動器去觸發包括兩級低頻振蕩器組成的報警電路，或發出斷續的報警聲，或使其他顯示、執行元件工作。本實用新型的結構微型化則是通過采用先進的大規模集成工藝將超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅動器、兩級低頻振蕩器、穩壓器A集合組成模塊而來實現的。
本實用新型的效果是明顯的，應用大規模集成工藝所制成的探測集成模塊使本實用新型具備一只新型的低壓、低功耗的微型接近開關，即使在具有一定檢測距離的條件下，電磁變化量極其微弱時，仍可探測出處于隱蔽部位處的微小金屬物體。低壓(3V)、低功耗的效用，使本實用新型可使用一般鈕扣電池或太陽能電池，不但電池使用壽命長，更可利于本實用新型的微型化。集成模塊的采用，使本實用新型具有整機可靠性高、安裝簡便、調試方便、成本低廉等效果。由多股紗漆包線在高導磁率的磁棒上繞成的多節蜂房式線圈組成的開放式電感探頭，有利于本實用新型具有對微小金屬物體檢測的效果。而探測時可發出的信號是微弱的超音頻電磁波，其尤以15～30kHz為最佳，它對人體及周圍環境是無害的，同時具有不易受人體及外界高頻電磁埸的干擾影響的效果。
以下結合附圖對本實用新型的實施例加以描述，從而使本實用新型的結構細節、特點、目的和優點更加明確。
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。
圖2是本實用新型實施例的電路圖。
圖3是本實用新型實施例的電原理圖。
圖4是本實用新型太陽能電源的電路圖。
圖5是本實用新型太陽能電源的電原理圖。
圖6是本實用新型附設書寫工具的結構示意圖。
現結合附圖來說明本實用新型實施例的構造如附圖1、2、3所示，本實施例所述的金屬探測裝置為便于隨身攜帶的筆型，主要包括外殼、電源、開關、探測頭、電位器、執行(或顯示)元件，以及與所述電源、開關11、探測頭2、電位器4和執行(或顯示)元件相電連接的探測集成模塊3所組成，整個裝置安置于外殼1內。所述市售專用于金屬探測的MK9201集成模塊3，包括超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅動器、兩級低頻振蕩器、穩壓器A連接組成，并應用先進的大規模集成工藝將它們集合組成一模塊；集成模塊3中還有連接控制其電路驅動級的邏輯電平(反邏輯或正邏輯)的接點M和N。若連接M點時，反相器被接入電路，此時裝置處于反邏輯狀態，探測頭2如脫離金屬物體時報警系統將發出報警，但探測頭2如與金屬物體接觸時，報警系統不工作，不發出報警。若連接N點時，反相器被斷開，此時裝置處于正邏輯狀態，當探測頭2接近(不必接觸)金屬物體時報警系統即工作，并發出報警。本實施例所述執行元件為陶瓷音響片5，其與集成模塊3的第7、8端點相電連接。當探測頭2接近被測金屬物體時，產生的感生渦流，使得原有的振蕩電流的周期和幅度均有所減小。但在探測頭2與被測金屬物體具有一定距離的前提下，所述的周期和幅度的變化量都是極其微弱的，本實施例用比較幅值的方法，由幅值比較器檢取其電壓的變化，并通過整形放大器的整形放大后獲得一較強的驅動訊號，再由驅動器去觸發包括兩級低頻振蕩器組成的報警電路工作，使作為本實施例執行元件的陶瓷音響片5發出斷續的報警聲。若不接陶瓷音響片5，亦可在集成模塊3中的P點處另裝其他顯示或執行元件，使本實施例成為典型的感應式接近開關。組成集成模塊3的穩壓器A主要用于穩定超聲頻振蕩器和幅值比較器的工作電壓，以克服電池新、舊時電壓變化幅度較大的影響。所述電位器4的中心抽頭端腳與集成模塊3的第5端點相電連接，其余兩端腳則分別與集成模塊3的第1、4端點相電連接。
為了便于探測微小的金屬物體，本實施例的探測頭2系開放式電感探頭，由多股紗漆包線在高導磁率的磁棒上繞成多節蜂房式線圈組成，并與集成模塊3的第2、3端點相電連接。其不僅提高了振蕩電路的Q值，而且發出的磁力線集中，有利于對微小金屬物體的探測。尤其在海關緝私、公安偵察及某些工礦檢測埸合，其實用價值更為明顯突出。
為了提高本實施例的探測效果，本實施例裝置在探測時所發出的信號是微弱的超音頻電磁波，并尤以15～30kHz為最佳。它不但對人體及周圍環境無害，也不易受人體及外界高頻電磁場的干擾，故本實用新型可獲得最佳的探測效果。
如附圖1、2、4、5所示，本實施例為了節省使用成本，將采用太陽能電池組來作為維持工作的能源。它包括電池7、太陽能電池8和電源集成模塊9一起相電連接組成。所述市售用于電源的MK9202集成模塊9，包括觸摸開關11和穩壓器B所集合組成。它的第1、8端點分別與集成模塊3的第6、10端點相電連接；第2、3端點分別與電池7的正極和負極相電連接，所述電池為357型SR44氧化銀電池二粒串接組成；第6、7端點分別與太陽能電池8的正極和負極相電連接；第4、5端點則分別與開關的關端11b和開端11a相電連接。本實施例裝置工作電壓為3V(在2.6～3.2V范圍內都能正常的工作)，靜態工作時，耗電約30μA，報警時約為160μA。故電池7選用市售的357型SR44氧化銀電池二粒串接組成(其每粒標稱電壓為1.55A，標稱容量為180mAh)即可滿足需要。若每天工作10小時，報警時間占1％時，則可使用575天；如報警時間占10％，則可用418天。即新配電池后，一般能使用一年以上。當選用太陽能電池組時，如附圖5所示，氧化銀電池7作為緩沖電池，以當光線陰暗時，作為本實施例裝置的電源，而當陽光充足時，本實施例裝置由太陽能電池8供給電能，其并有足夠的電量對電池7充電。由于太陽能電池8的電量隨光線的強弱而有較大的變化，故必須由穩壓器B來保證電路的穩定工作。所述穩壓器B，如附圖4所示，為由導向二極管12、電阻13、二極管14、發光二極管15和16組成的一只簡單而功耗小的穩壓器，其功能在于在一般明亮光線下，A點的電壓UA≥U7＋U12≌3.5V。
其中U7為電池7兩端的電壓；U12為導向二極管12的電壓降。
這時太陽能電池8的電壓U8不僅能維持本實施例靜態工作時的電耗，且有富裕而可對氧化銀電池7作微量充電，本實用新型設計人的實驗表明，在微安級電流浮充條件下，其能隨時補充電池7所耗失的電量，此時如遇報警，則仍需由電池7提供足夠的電流；若在光線陰暗處，則靜態工作電流亦需電池7來提供。只有在陽光下，太陽能電池8才不僅能負擔報警工作電耗，還有足夠的電量對電池7充電，此時太陽能電池8的輸出電壓很高，需通過穩壓器B來使A點的電壓UA基本維持一定的水平。又如附圖5所示，在應用太陽能電源時，本實施例在集成模塊9中安置了觸摸開關電路，以取代常規的機械觸點開關。
為了使本實用新型便于攜帶，如附圖1所示，本實施例在外殼1遠離探測頭2的一端設置一夾持裝置6，從而使本實施例外形似一般鋼筆。所述夾持裝置6則方便于本實用新型的攜帶，以便將其固定于如袋口等適當的埸處。所述夾持裝置6還可供用來安裝陶瓷音響片5、太陽能電池8，從而可便于太陽能電池8的采光和供電，以及陶瓷音響片5的報警。
為了實現一專多用，以擴大本實用新型應用范圍的目的，如附圖6所示，本實施例在外殼1近探測頭2的一端處設置一書寫工具21和書寫工具的護套20。所述書寫工具21可根據使用對象的不同來選擇和更換，如海關關員等安全檢測人員所用的本實用新型，所述書寫工具21可為沫水筆；如本實用新型是用于木工探測舊木料中斷釘時，則所述書寫工具21應選用木工劃線筆。所述書寫工具的護套20則在于保護書寫工具21不受損傷或沾污工作人員的衣物。
為了本實用新型安裝的方便起見，如附圖2所示，可采用四針連接插座12。
權利要求1.一種包括外殼、電源、開關、探測頭、電位器和顯示或執行元件所組成的金屬探測裝置，其特征在于它還有一個與電源、開關11、探測頭2、電位器4和顯示或執行元件相電連接的探測集成模塊3，所述集成模塊3包括超聲頻振蕩器、幅值比較器、整形放大器、反相器、驅動器、兩級低頻振蕩器、穩壓器A所集合組成，在集成模塊3中還有連接控制其電路驅動級的邏輯電平的接點。
2.按權利要求1所述的金屬探測裝置，其特征在于所述探測頭2系開放式電感探頭，由多股紗漆包線在高導磁率的磁棒上繞成多節蜂房式線圈組成。
3.按權利要求1、2所述的金屬探測裝置，其特征在于所述探測頭2在工作時所發出的信號為超音頻電磁波，其尤以15～30kHz為最佳。
4.按權利要求3所述的金屬探測裝置，其特征在于所述電源為太陽能電池組，它包括電池7、太陽能電池8和電源集成模塊9相電連接組成，所述集成模塊9包括觸摸開關11和穩壓器B所集合組成。
5.按權利要求4所述的金屬探測裝置，其特征在于在外殼1遠離探測頭2的一端處設置一夾持裝置6。
6.按權利要求5所述的金屬探測裝置，其特征在于在外殼1近探測頭2的一端處設置一書寫工具21和書寫工具的護套20。
專利摘要本實用新型涉及一種金屬探測裝置，包括外殼、電源、開關、探測頭、電位器、執行(或顯示)元件和探測集成模塊3所組成。本實用新型的關鍵是在于采用探測用的集成模塊3和電源用的集成模塊9，以及開放式電感探測頭2和太陽能電池組，從而有利于本實用新型的微型化，并具有整機可靠性高、安裝簡便、調試方便、成本低廉等效果，實現低壓、低耗、高效的目的，可實現在近距離范圍內探測出處于隱蔽部位處的微小金屬物體。
文檔編號G01N27/72GK2136983SQ9221593
公開日1993年6月23日 申請日期1992年7月31日 優先權日1992年7月31日
發明者于雪南, 陳繼亮, 徐躍明 申請人:徐躍明, 陳繼亮, 于雪南