手持金屬探測器

手持金屬探測器項目高速鐵路

手持金屬探測器隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，金屬探測器從電子管、晶體管乃至集成電路，有了更新?lián)Q代的發(fā)展，其應(yīng)用范圍幾乎擴(kuò)大到各個領(lǐng)域，對工業(yè)生產(chǎn)及人身安全起著重要的作用。目前，金屬探測器大致分為兩種類型：安裝在冶金、燒結(jié)、玻璃、化工、卷煙等工廠生產(chǎn)線的自動傳送皮帶上，用以檢測礦石、煙草等原料中混入的廢金屬，保護(hù)破碎機(jī)不受損壞，此類稱為工業(yè)型金屬探測器；安裝在銀行、珠寶店和珠寶制造廠等，對過往人員進(jìn)行檢測，以使貴重物品不丟失及排除危險品、槍支等，此類稱為安全型金屬探測器。迄今為止，金屬探測技術(shù)的基本原理仍然是電磁感應(yīng)原理。手持金屬探測器是安檢過程中人身檢查的重要輔助工具，用于查找旅客身上的金屬物品，提高安檢人員的人身檢查效率。1.1手持金屬探測器的基本原理1.電磁感應(yīng)原理1831年8月，英國物理學(xué)家法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞了兩個線圈：一個為閉合回路，在導(dǎo)線下端附近平行放置一個磁針；另一個與電池組相連，接開關(guān)，形成有電源的閉合回路。實驗發(fā)現(xiàn)，合上開關(guān)，磁針偏轉(zhuǎn)；切斷開關(guān)，磁針反向偏轉(zhuǎn)，這表明在無電池組的線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識到這是一種非恒定的暫態(tài)效應(yīng)。緊接著他做了幾十個實驗，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導(dǎo)體五類。他把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)。法拉第發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，不同金屬導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比，他由此認(rèn)識到，感應(yīng)電流是由與導(dǎo)體性質(zhì)無關(guān)的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的，即使沒有回路，沒有感應(yīng)電流，感應(yīng)電動勢依然存在。法拉第及前人的發(fā)現(xiàn)深刻地揭示了運動的電產(chǎn)生磁，運動的磁產(chǎn)生電這一定律。但使用法拉第電磁感應(yīng)定律，并不容易決定感應(yīng)電流的方向。1.1手持金屬探測器的基本原理1834年，俄國物理學(xué)家海因里希?楞次在概括了大量實驗事實的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一條判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律，其稱為楞次定律。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)，可概括表述為：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。電磁感應(yīng)示意如圖2-1所示。1.1手持金屬探測器的基本原理如果回路上的感應(yīng)電流是穿過該回路的磁通的變化引起的，那么楞次定律可具體表述為“感應(yīng)電流在回路中產(chǎn)生的磁通量總是反抗（或阻礙）原磁通的變化”，這稱為通量表述，這里感應(yīng)電流的效果是在回路中產(chǎn)生了磁通量，而產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因則是“原磁通的變化”。如果感應(yīng)電流是由組成回路的導(dǎo)體做切割磁感線運動而產(chǎn)生的，那么楞次定律可具體表述為“運動導(dǎo)體上的感應(yīng)電流受的磁場力（安培力）總是反抗（或阻礙）導(dǎo)體的運動”，這稱為力表述，這里感應(yīng)電流的效果是受到磁場力，而產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因是導(dǎo)體做切割磁感線的運動。1.1手持金屬探測器的基本原理如圖2-2所示，在環(huán)形導(dǎo)體的上邊有一塊永久磁鐵，其南極指向環(huán)形導(dǎo)體。若將磁鐵往環(huán)形導(dǎo)體方向推進(jìn)，則通過環(huán)形導(dǎo)體的磁通量會增大。根據(jù)楞次定律，從磁鐵上方往環(huán)形導(dǎo)體看，感應(yīng)電流會呈逆時針方向。這是因為呈逆時針方向的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場的方向與磁鐵的磁場方向相反，會使總磁場比磁鐵的磁場微弱，從而抵抗磁通量的改變；若將磁鐵往反方向拉離環(huán)形導(dǎo)體，則通過環(huán)圈的磁通量會減小。根據(jù)楞次定律，從磁鐵上方往環(huán)形導(dǎo)體看，感應(yīng)電流呈順時針方向。這是因為呈順時針方向的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場的方向與磁鐵的磁場方向相同，會使總磁場比磁鐵的磁場強(qiáng)，從而抵抗磁通量的改變。此外，改變磁鐵磁性強(qiáng)度和環(huán)形導(dǎo)體面積的大小，感應(yīng)電流方向亦會隨之發(fā)生改變。1.1手持金屬探測器的基本原理2.手持金屬探測器的工作原理（1）主要結(jié)構(gòu)。手持金屬探測器如圖2-3所示，它由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成。（2）探測原理。當(dāng)手持金屬探測器靠近金屬物體時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，金屬導(dǎo)體中會產(chǎn)生渦電流，渦電流能使振蕩回路中的能量損耗增大，正反饋減弱，處于臨界狀態(tài)的振蕩器振蕩減弱，甚至無法維持振蕩所需的最低能量而停振。如果能檢測出這種變化，并將其轉(zhuǎn)換成聲音信號，根據(jù)聲音有無，就可以判定探測線圈下面是否有金屬物體。在人身檢查過程中，若檢測到某一部位時金屬探測器報警，則表明有金屬物品。1.1手持金屬探測器的基本原理3.影響手持金屬探測器工作的因素（1）穩(wěn)定性影響因素。①電感變化引起振蕩頻率的改變與電容變化引起振蕩頻率的改變的效果是一致的。因此，制作線圈時要考慮雜散電容和人體感應(yīng)電容引起的頻率變化，這些變化將產(chǎn)生偽信號，導(dǎo)線無須整齊排列，可將線圈加以屏蔽并接到合適的接地點。②線圈潮濕、受震會引起振蕩器振幅變化，為此必須對線圈進(jìn)行防潮、防震處理。一般采用絕緣性能好的塑料軟導(dǎo)線作為繞制線圈的導(dǎo)線，接頭處要牢固，還可以用聚氯乙烯塑料溶液封裝，待干涸后成為一體?？舍娪铆h(huán)氧樹脂固定線圈匝間的相對位置，防震的同時還防潮，這樣處理后振蕩器工作穩(wěn)定。③探測器在現(xiàn)場應(yīng)用中，由于環(huán)境溫度的變化，儀器元件參數(shù)也會改變，而影響儀器工作的穩(wěn)定，為此要注意使用場所溫度的穩(wěn)定。④為了確保振蕩器工作的穩(wěn)定，手持金屬探測器一般至少采用兩級穩(wěn)壓或濾波電路避免干擾。1.1手持金屬探測器的基本原理（2）準(zhǔn)確度影響因素。手持金屬探測器特別適合用來尋找隱藏的金屬物品。通常來說，金屬物品的隱藏深度需在30cm以內(nèi)，探測器才能找到它們。多數(shù)探測器都有一個正常的最大探測深度，為20~30cm。目標(biāo)物隱藏得越淺，接收線圈收集到的磁場強(qiáng)度就越大，產(chǎn)生的電流也越大；目標(biāo)物隱藏得越深，磁場就越弱。如果超過了一定的深度，目標(biāo)物磁場強(qiáng)度過于微弱，就不能探測到。探測深度受到下面幾個因素的影響：①手持金屬探測器的類型。②目標(biāo)物的金屬類型。③目標(biāo)物的大小。④目標(biāo)物成分。⑤目標(biāo)物的邊帶效應(yīng)。1.2手持金屬探測器的操作規(guī)則手持金屬探測器的操作規(guī)則如下：（1）啟動后，手持金屬探測器會產(chǎn)生磁場，所產(chǎn)生的磁場是不均勻的。因此，首次使用手持金屬探測器時，最好能找到其最佳的磁力區(qū)。（2）在掃描受檢者之前，安檢人員必須通過掃描已知的金屬物品來測試手持金屬探測器。（3）安檢人員握住手持金屬探測器，用平坦的一