金屬探測器原理:進行金屬探測的電子産品-中文百科頻道

原理

框圖

由金屬探測器的電路框圖可以看出，本金屬探測器由高頻振蕩器、振蕩檢測器、音頻振蕩器和功率放大器等組成。

高頻振蕩器

由三極管VT1和高頻變壓器T1等組成，是一種變壓器反饋型LC振蕩器。T1的初級線圈L1和電容器C1組成LC并聯振蕩回路，其振蕩頻率約200kHz，由L1的電感量和C1的電容量決定。T1的次級線圈L2作為振蕩器的反饋線圈，其“C”端接振蕩管VT1的基極，“D”端接VD2。由于VD2處于正向導通狀态，對高頻信号來說，“D”端可視為接地。在高頻變壓器T1中，如果“A”和“D”端分别為初、次級線圈繞線方向的首端，則從“C”端輸入到振蕩管VT1基極的反饋信号，能夠使電路形成正反饋而産生自激高頻振蕩。振蕩器反饋電壓的大小與線圈L1、L2的匝數比有關，匝數比過小，由于反饋太弱，不容易起振，過大引起振蕩波形失真，還會使金屬探測器靈敏度大為降低。

振蕩管VT1的偏置電路由R2和二極管VD2組成，R2為VD2的限流電阻。由于二極管正向阈值電壓恒定（約0.7V），通過次級線圈L2加到VT1的基極，以得到穩定的偏置電壓。顯然，這種穩壓式的偏置電路能夠大大增強VT1高頻振蕩器的穩定性。為了進一步提高金屬探測器的可靠性和靈敏度，高頻振蕩器通過穩壓電路供電，其電路由穩壓二極管VD1、限流電阻器R6和去耦電容器C5組成。振蕩管VT1發射極與地之間接有兩個串聯的電位器，具有發射極電流負反饋作用，其電阻值越大，負反饋作用越強，VT1的放大能力也就越低，甚至于使電路停振。RP1為振蕩器增益的粗調電位器，RP2為細調電位器。

振蕩檢測器

振蕩檢測器由三極管開關電路和濾波電路組成。開關電路由三極管VT2、二極管VD2等組成，濾波電路由濾波電阻器R3，濾波電容器C2、C3和C4組成。在開關電路中，VT2的基極與次級線圈L2的“C”端相連，當高頻振蕩器工作時，經高頻變壓器T1耦合過來的振蕩信号，正半周使VT2導通，VT2集電極輸出負脈沖信号，經過π型RC濾波器，在負載電阻器R4上輸出低電平信号。當高頻振蕩器停振蕩時，“C”端無振蕩信号，又由于二極管VD2接在VT2發射極與地之間，VT2基極被反向偏置，VT2處于可靠的截止狀态，VT2集電極為高電平，經過濾波器，在R4上得到高電平信号。由此可見，當高頻振蕩器正常工作時，在R4上得到低電平信号，停振時，為高電平，由此完成了對振蕩器工作狀态的檢測。

音頻振蕩器

音頻振蕩器采用互補型多諧振蕩器，由三極管VT3、VT4，電阻器R5、R7、R8和電容器C6組成。互補型多諧振蕩器采用兩隻不同類型的三極管，其中VT3為NPN型三極管，VT4為PNP型三極管，連接成互補的、能夠強化正反饋的電路。在電路工作時，它們能夠交替地進入導通和截止狀态，産生音頻振蕩。R7既是VT3負載電阻器，又是VT3導通時VT4基極限流電阻器。R8是VT4集電極負載電阻器，振蕩脈沖信号由VT4集電極輸出。R5和C6等是反饋電阻器和電容器，其數值大小影響振蕩頻率的高低。

功率放大器

功率放大器由三極管VT5、揚聲器BL等組成。從多諧振蕩器輸出的正脈沖音頻信号經限流電阻器R9輸入到VT5的基極，使其導通，在BL産生瞬時較強的電流，驅動揚聲器發聲。由于VT5處于開關工作狀态，而導通時間又非常短，因此功率放大器非常省電，可以利用9V積層電池供電。

調節高頻振蕩器的增益電位器，恰好使振蕩器處于臨界振蕩狀态，也就是說剛好使振蕩器起振。當探測線圈L1靠近金屬物體時，由于電磁感應現象，會在金屬導體中産生渦電流，使振蕩回路中的能量損耗增大，正反饋減弱，處于臨界态的振蕩器振蕩減弱，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，并轉換成聲音信号，根據聲音有無，就可以判定探測線圈下面是否有金屬物體了。

互補型多諧振蕩器的工作原理

接通電源時，由于VT3基極接有偏置電阻器R1、R3而被正向偏置，假設VT3集電極電流處于上升階段，VT4基極電流随之上升，導緻VT4集電極電流劇增，VT4集電極電位随之迅速升高，由VT4輸出的電流通過與之相連的R5向C6充電，流經VT3的基極入地，又導緻VT3基極電流進一步升高。如此反複循環，強烈的正反饋使得VT3、VT4迅速進入飽和導通狀态，VT4集電極處于高電平，使多諧振蕩器進入第一個暫穩态過程。随着電源通過飽和導通的VT4經R5向C6充電，當VT3基極電流下降到一定程度時，VT3退出飽和導通狀态，集電極電流開始減小，導緻VT4集電極電流減小，VT4集電極電位下降，這一過程又進一步加劇了向C6充電電流迅速減小，VT3基極電位急劇降低而使VT3截止，VT4集電極迅速跌至低電平，多諧振蕩器翻轉到第二個暫穩态。多諧振蕩器剛進入第二暫穩态時，先前向C6充電的結果，其電容器右端為正，左端為負，現在C6右端對地為低電平，由于電容器C6兩端電壓不能躍變，故VT3基極被C6左端負電位強烈反向偏置，使兩隻三極管在較長時間繼續保持截止狀态。

在C6放電時，電流從電容器右端流出，主要流經R5、（R8）、R9、VT5發射結入地，又經過電源、R6、R1、R3流回電容器C6左端。直到C6放電結束，電源繼續通過上述回路開始對C6反向充電，C6左端為正。當C6兩端的電位上升至0.7V，VT3開始進入導通狀态，經過強烈正反饋，迅速進入飽和導通狀态，使電路再次發生翻轉，重複先前的暫穩态過程，如此周而複始，電路産生自激多諧振蕩。從電路工作過程可以看出，向C6充電時，充電電阻器R5電阻值較小，因此充電過程較快，電路處在飽和導通狀态時間很短；而在C6放電時，需要流經許多有關電阻器，放電電阻器總的數值較大，因而放電過程較慢，也就是說電路處于截止時間較長。因此，從VT4集電極輸出波形占空比很大，正脈沖信号的脈寬很窄，其振蕩頻率約330Hz。

調試與使用方法

金屬探測器電路除了靈敏度調節電位器外，沒有調整部分，隻要焊接無誤，電路就能正常工作。整機在靜态，也就是揚聲器不發聲時，總電流約為10mA，探測到金屬揚聲器發出聲音時，整機電流上升到20mA。一個新的積層電池可以工作20～30小時。

新焊接的金屬探測器如果不能正常工作，首先要檢查電路闆上各元器件、接線焊接是否有誤，再測量電池電壓及供電回路是否正常，穩壓二極管VD1穩定電壓5.5～6.5V之間，VD2極性不要焊反。探測碟内振蕩線圈初次級及首尾端不要焊錯。

金屬探測器使用前，需要調整探測杆的長度，隻要将黑膠通旋松，推拉膠通套管至适宜的長度，再旋轉膠内通管，使電纜線繞緊，并使手柄尖端朝上，最後将黑膠通旋緊，鎖住膠通套管。這樣，手握探測器手柄時，大拇指正好緊挨靈敏度調節電位器。

調整金屬探測器靈敏度時，探測碟（振蕩線圈）要遠離金屬，包括帶鋁箔的紙張，然後旋轉靈敏度細調電位器旋鈕（FINETUNING）打開電源開關，并旋轉到一半的位置，再調節粗調電位器旋鈕（TUNING），使揚聲器音頻叫聲停止，最後再微調細調電位器，使揚聲器叫聲剛好停止，這時金屬探測器的靈敏度最高。用金屬探測器探測金屬時，隻要探測碟靠近任何金屬，揚聲器便會發出聲音，遠離到一定位置叫聲自動停止。

本金屬探測器有較高的靈敏度，用它探測大塊金屬時，探測碟距金屬物體20cm揚聲器就會發出聲音，小到曲别針，甚至一枚大頭針都能檢測到，隻是探測碟線圈必須緊靠細小金屬物體。由于金屬探測器利用振蕩線圈的電磁感應來探測金屬物體，可以透過非金屬物體，比如紙張、木材、塑料、磚石、土壤、甚至水層，探測到被遮蓋的的金屬物體，因此具有實用性，比如在裝修房屋時，用它探測到牆内的電線或鋼筋，以免造成施工危險和安全隐患；又如安檢用的金屬探測器就是根據這個原理制成的。

領軍品牌

1、美國BountyHunter賞金獵人

BountyHunter賞金獵人成立于1975年，BountyHunter目前是全世界最大的手持金屬探測器制造商，世界最先進的地面探測産品，彙集了BountyHunter公司35年的技術經驗，擁有多項的專利技術，尤其适合有特殊需要的專業人士使用。BountyHunter公司的産品均采用國際上先進技術設計，且采用世界上優質的元器件制成，在業界赢得了良好聲譽。

BountyHunter賞金獵人是全球第一大手持金屬探測器品牌，根據美國2014年2月發布的貿易白皮書，BountyHunter賞金獵人2013年全球銷量達到3000萬台以上，占據了全球近60%以上的手持金屬探測器市場份額。這是BountyHunter賞金獵人連續10年蟬聯全球手持金屬探測器銷量冠軍。

BountyHunter賞金獵人公司座落于美國德克薩斯州、厄爾巴索、美國規模最大，最有活力的工業基地之一。賞金獵人是先進技術制作的探測器，具有探測度廣、定位準确、分辨力強、操作簡易等特點。BountyHunter賞金獵人品牌也逐漸被全球市場認知，通過全球超過600家經銷商在30多個國家銷售BountyHunter賞金獵人，BountyHunter賞金獵人之所以能夠長期占據全球市場份額第一，BountyHunter賞金獵人是全球手持金屬探測器技術派品牌的領軍人物，公司每年投入大量的人力物力進行手持金屬探測器技術的研發，

美國BountyHunter賞金獵人最為知名的手持金屬探測器LandRangerPro，原産于美國，使用導電性弧形顯示屏、以硬币大小為例探測深度在10英寸左右，目标越大可探測的深度越深，具有搜索模式及準确定位模式、對探測目标的識别模式，超強深度探測模式、超載警報系統。它不但靈敏度高，而且能夠指示金屬材質，其最大的優越性是可以排除礦化反應，并可除排幹擾，名列全球十大地下探測器之列，在全球累計銷量超過3000萬台，BountyHunter賞金獵人在全球、北約軍隊探寶愛好者專用探寶的裝備，被探寶者們強烈推薦。

美國BountyHunter最為知名的一款QuickDrawPro，北約軍事80%都配備的是這款探測器，視覺狀态指示器、美觀的界面設計。QuickDrawPro無論在定位準确上、探測深度廣、及辨别目标強、最佳的靈敏度、抗幹擾能力和穿透力。做工都是上乘之作，使用導電性弧形顯示屏，讓你探測在屏幕上一目了然，近幾年，北約軍隊采用采購這款，總數達到100萬以上，在很多專業探寶者們那，都能見到他們的影子。

2、美國Teknetics

美國第三大品牌之一，其中美國第一大品牌是BountyHunter賞金獵人。Teknetics創立于1983年，并在1989年成為FirstTexas金屬探測産品的一部分。在這個時代teknetics已經成為了最熱門的品牌；在21世紀初工程師開始重新定義工業性能标準，才有了現在了Teknetics手持金屬探測器，

美國Teknetics的優勢在于美國原産，但是美國Tekneticse有一個緻命的弱點，就是其探索深度不廣、定位不準确，受環境影響，無法排除一切幹擾，在探測時很無能為力。對于探寶來說，這是一個緻命，與之美國BountyHunter賞金獵人在技術上相對有點落後。在美國市場，注重辨别能力及定位準确的探寶者來說，也會更多的選擇BountyHunter賞金獵人。美國Teknetics在美國市場上一直位列市場的三甲。2013年，其在美國的排名位列BountyHunter、GARRETT蓋瑞特之後，位列第三。

下圖是美國Teknetics重點推廣的一款手持金屬探測器，這款探測器在市面上具有一定的影響力，由于宣傳力度到位，不少普通消費者選擇這款探測器，但在性能上說，這款探測器不能算是一款真正的探寶器，所以探寶愛好者一般不會選擇這款探測器的，另外在國内美國Teknetics的探測器售價明顯偏高，與之比高一檔次的美國原産的BountyHunter賞金獵人的售價還要高。

3、美國費舍爾Fisher

費爾舍成立于1931年，是美國又個品牌之一，是地下金屬探測器最信賴的産品，費爾舍在探測寶藏時能快速的找到它，從模拟到數字，在單個或多個頻率，Fisher的質量和創新是你的地下定位設備的可靠來源。費爾舍有了幾十年的曆史，但是最近幾年在中國卻消聲匿靜。

4、美國蓋瑞特

美國蓋瑞特品牌GARRETT又一個美國品牌，GARRETT品牌的出名是源于他對奧運會舉辦時安檢設備的贊助。就是這一曆史性的舉動使得這個品牌的産品在世界各國的大型活動舉辦當中擁有了一席之地。包括旗下的産品。但是地下金屬探測器在國内就賣的比較少。

5、Thermo Fisher Scientific Logo

Thermo Scientific™ Sentinel™系列金屬探測器具備高靈敏度探測性能，提高了在食品、飲料和其他産品中檢測出鐵、非鐵和不鏽鋼金屬污染物的概率。利用創新技術，如Multiscan™和Selectscan™，Sentinel金屬探測器幫助制造商提高客戶安全，提高産品質量和驅動生産效率。