金属探测器原理:进行金属探测的电子产品-中文百科频道

原理

框图

由金属探测器的电路框图可以看出，本金属探测器由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率放大器等组成。

高频振荡器

由三极管VT1和高频变压器T1等组成，是一种变压器反馈型LC振荡器。T1的初级线圈L1和电容器C1组成LC并联振荡回路，其振荡频率约200kHz，由L1的电感量和C1的电容量决定。T1的次级线圈L2作为振荡器的反馈线圈，其“C”端接振荡管VT1的基极，“D”端接VD2。由于VD2处于正向导通状态，对高频信号来说，“D”端可视为接地。在高频变压器T1中，如果“A”和“D”端分别为初、次级线圈绕线方向的首端，则从“C”端输入到振荡管VT1基极的反馈信号，能够使电路形成正反馈而产生自激高频振荡。振荡器反馈电压的大小与线圈L1、L2的匝数比有关，匝数比过小，由于反馈太弱，不容易起振，过大引起振荡波形失真，还会使金属探测器灵敏度大为降低。

振荡管VT1的偏置电路由R2和二极管VD2组成，R2为VD2的限流电阻。由于二极管正向阈值电压恒定（约0.7V），通过次级线圈L2加到VT1的基极，以得到稳定的偏置电压。显然，这种稳压式的偏置电路能够大大增强VT1高频振荡器的稳定性。为了进一步提高金属探测器的可靠性和灵敏度，高频振荡器通过稳压电路供电，其电路由稳压二极管VD1、限流电阻器R6和去耦电容器C5组成。振荡管VT1发射极与地之间接有两个串联的电位器，具有发射极电流负反馈作用，其电阻值越大，负反馈作用越强，VT1的放大能力也就越低，甚至于使电路停振。RP1为振荡器增益的粗调电位器，RP2为细调电位器。

振荡检测器

振荡检测器由三极管开关电路和滤波电路组成。开关电路由三极管VT2、二极管VD2等组成，滤波电路由滤波电阻器R3，滤波电容器C2、C3和C4组成。在开关电路中，VT2的基极与次级线圈L2的“C”端相连，当高频振荡器工作时，经高频变压器T1耦合过来的振荡信号，正半周使VT2导通，VT2集电极输出负脉冲信号，经过π型RC滤波器，在负载电阻器R4上输出低电平信号。当高频振荡器停振荡时，“C”端无振荡信号，又由于二极管VD2接在VT2发射极与地之间，VT2基极被反向偏置，VT2处于可靠的截止状态，VT2集电极为高电平，经过滤波器，在R4上得到高电平信号。由此可见，当高频振荡器正常工作时，在R4上得到低电平信号，停振时，为高电平，由此完成了对振荡器工作状态的检测。

音频振荡器

音频振荡器采用互补型多谐振荡器，由三极管VT3、VT4，电阻器R5、R7、R8和电容器C6组成。互补型多谐振荡器采用两只不同类型的三极管，其中VT3为NPN型三极管，VT4为PNP型三极管，连接成互补的、能够强化正反馈的电路。在电路工作时，它们能够交替地进入导通和截止状态，产生音频振荡。R7既是VT3负载电阻器，又是VT3导通时VT4基极限流电阻器。R8是VT4集电极负载电阻器，振荡脉冲信号由VT4集电极输出。R5和C6等是反馈电阻器和电容器，其数值大小影响振荡频率的高低。

功率放大器

功率放大器由三极管VT5、扬声器BL等组成。从多谐振荡器输出的正脉冲音频信号经限流电阻器R9输入到VT5的基极，使其导通，在BL产生瞬时较强的电流，驱动扬声器发声。由于VT5处于开关工作状态，而导通时间又非常短，因此功率放大器非常省电，可以利用9V积层电池供电。

调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L1靠近金属物体时，由于电磁感应现象，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减弱，甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号，根据声音有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。

互补型多谐振荡器的工作原理

接通电源时，由于VT3基极接有偏置电阻器R1、R3而被正向偏置，假设VT3集电极电流处于上升阶段，VT4基极电流随之上升，导致VT4集电极电流剧增，VT4集电极电位随之迅速升高，由VT4输出的电流通过与之相连的R5向C6充电，流经VT3的基极入地，又导致VT3基极电流进一步升高。如此反复循环，强烈的正反馈使得VT3、VT4迅速进入饱和导通状态，VT4集电极处于高电平，使多谐振荡器进入第一个暂稳态过程。随着电源通过饱和导通的VT4经R5向C6充电，当VT3基极电流下降到一定程度时，VT3退出饱和导通状态，集电极电流开始减小，导致VT4集电极电流减小，VT4集电极电位下降，这一过程又进一步加剧了向C6充电电流迅速减小，VT3基极电位急剧降低而使VT3截止，VT4集电极迅速跌至低电平，多谐振荡器翻转到第二个暂稳态。多谐振荡器刚进入第二暂稳态时，先前向C6充电的结果，其电容器右端为正，左端为负，现在C6右端对地为低电平，由于电容器C6两端电压不能跃变，故VT3基极被C6左端负电位强烈反向偏置，使两只三极管在较长时间继续保持截止状态。

在C6放电时，电流从电容器右端流出，主要流经R5、（R8）、R9、VT5发射结入地，又经过电源、R6、R1、R3流回电容器C6左端。直到C6放电结束，电源继续通过上述回路开始对C6反向充电，C6左端为正。当C6两端的电位上升至0.7V，VT3开始进入导通状态，经过强烈正反馈，迅速进入饱和导通状态，使电路再次发生翻转，重复先前的暂稳态过程，如此周而复始，电路产生自激多谐振荡。从电路工作过程可以看出，向C6充电时，充电电阻器R5电阻值较小，因此充电过程较快，电路处在饱和导通状态时间很短；而在C6放电时，需要流经许多有关电阻器，放电电阻器总的数值较大，因而放电过程较慢，也就是说电路处于截止时间较长。因此，从VT4集电极输出波形占空比很大，正脉冲信号的脉宽很窄，其振荡频率约330Hz。

调试与使用方法

金属探测器电路除了灵敏度调节电位器外，没有调整部分，只要焊接无误，电路就能正常工作。整机在静态，也就是扬声器不发声时，总电流约为10mA，探测到金属扬声器发出声音时，整机电流上升到20mA。一个新的积层电池可以工作20～30小时。

新焊接的金属探测器如果不能正常工作，首先要检查电路板上各元器件、接线焊接是否有误，再测量电池电压及供电回路是否正常，稳压二极管VD1稳定电压5.5～6.5V之间，VD2极性不要焊反。探测碟内振荡线圈初次级及首尾端不要焊错。

金属探测器使用前，需要调整探测杆的长度，只要将黑胶通旋松，推拉胶通套管至适宜的长度，再旋转胶内通管，使电缆线绕紧，并使手柄尖端朝上，最后将黑胶通旋紧，锁住胶通套管。这样，手握探测器手柄时，大拇指正好紧挨灵敏度调节电位器。

调整金属探测器灵敏度时，探测碟（振荡线圈）要远离金属，包括带铝箔的纸张，然后旋转灵敏度细调电位器旋钮（FINETUNING）打开电源开关，并旋转到一半的位置，再调节粗调电位器旋钮（TUNING），使扬声器音频叫声停止，最后再微调细调电位器，使扬声器叫声刚好停止，这时金属探测器的灵敏度最高。用金属探测器探测金属时，只要探测碟靠近任何金属，扬声器便会发出声音，远离到一定位置叫声自动停止。

本金属探测器有较高的灵敏度，用它探测大块金属时，探测碟距金属物体20cm扬声器就会发出声音，小到曲别针，甚至一枚大头针都能检测到，只是探测碟线圈必须紧靠细小金属物体。由于金属探测器利用振荡线圈的电磁感应来探测金属物体，可以透过非金属物体，比如纸张、木材、塑料、砖石、土壤、甚至水层，探测到被遮盖的的金属物体，因此具有实用性，比如在装修房屋时，用它探测到墙内的电线或钢筋，以免造成施工危险和安全隐患；又如安检用的金属探测器就是根据这个原理制成的。

领军品牌

1、美国BountyHunter赏金猎人

BountyHunter赏金猎人成立于1975年，BountyHunter目前是全世界最大的手持金属探测器制造商，世界最先进的地面探测产品，汇集了BountyHunter公司35年的技术经验，拥有多项的专利技术，尤其适合有特殊需要的专业人士使用。BountyHunter公司的产品均采用国际上先进技术设计，且采用世界上优质的元器件制成，在业界赢得了良好声誉。

BountyHunter赏金猎人是全球第一大手持金属探测器品牌，根据美国2014年2月发布的贸易白皮书，BountyHunter赏金猎人2013年全球销量达到3000万台以上，占据了全球近60%以上的手持金属探测器市场份额。这是BountyHunter赏金猎人连续10年蝉联全球手持金属探测器销量冠军。

BountyHunter赏金猎人公司座落于美国德克萨斯州、厄尔巴索、美国规模最大，最有活力的工业基地之一。赏金猎人是先进技术制作的探测器，具有探测度广、定位准确、分辨力强、操作简易等特点。BountyHunter赏金猎人品牌也逐渐被全球市场认知，通过全球超过600家经销商在30多个国家销售BountyHunter赏金猎人，BountyHunter赏金猎人之所以能够长期占据全球市场份额第一，BountyHunter赏金猎人是全球手持金属探测器技术派品牌的领军人物，公司每年投入大量的人力物力进行手持金属探测器技术的研发，

美国BountyHunter赏金猎人最为知名的手持金属探测器LandRangerPro，原产于美国，使用导电性弧形显示屏、以硬币大小为例探测深度在10英寸左右，目标越大可探测的深度越深，具有搜索模式及准确定位模式、对探测目标的识别模式，超强深度探测模式、超载警报系统。它不但灵敏度高，而且能够指示金属材质，其最大的优越性是可以排除矿化反应，并可除排干扰，名列全球十大地下探测器之列，在全球累计销量超过3000万台，BountyHunter赏金猎人在全球、北约军队探宝爱好者专用探宝的装备，被探宝者们强烈推荐。

美国BountyHunter最为知名的一款QuickDrawPro，北约军事80%都配备的是这款探测器，视觉状态指示器、美观的界面设计。QuickDrawPro无论在定位准确上、探测深度广、及辨别目标强、最佳的灵敏度、抗干扰能力和穿透力。做工都是上乘之作，使用导电性弧形显示屏，让你探测在屏幕上一目了然，近几年，北约军队采用采购这款，总数达到100万以上，在很多专业探宝者们那，都能见到他们的影子。

2、美国Teknetics

美国第三大品牌之一，其中美国第一大品牌是BountyHunter赏金猎人。Teknetics创立于1983年，并在1989年成为FirstTexas金属探测产品的一部分。在这个时代teknetics已经成为了最热门的品牌；在21世纪初工程师开始重新定义工业性能标准，才有了现在了Teknetics手持金属探测器，

美国Teknetics的优势在于美国原产，但是美国Tekneticse有一个致命的弱点，就是其探索深度不广、定位不准确，受环境影响，无法排除一切干扰，在探测时很无能为力。对于探宝来说，这是一个致命，与之美国BountyHunter赏金猎人在技术上相对有点落后。在美国市场，注重辨别能力及定位准确的探宝者来说，也会更多的选择BountyHunter赏金猎人。美国Teknetics在美国市场上一直位列市场的三甲。2013年，其在美国的排名位列BountyHunter、GARRETT盖瑞特之后，位列第三。

下图是美国Teknetics重点推广的一款手持金属探测器，这款探测器在市面上具有一定的影响力，由于宣传力度到位，不少普通消费者选择这款探测器，但在性能上说，这款探测器不能算是一款真正的探宝器，所以探宝爱好者一般不会选择这款探测器的，另外在国内美国Teknetics的探测器售价明显偏高，与之比高一档次的美国原产的BountyHunter赏金猎人的售价还要高。

3、美国费舍尔Fisher

费尔舍成立于1931年，是美国又个品牌之一，是地下金属探测器最信赖的产品，费尔舍在探测宝藏时能快速的找到它，从模拟到数字，在单个或多个频率，Fisher的质量和创新是你的地下定位设备的可靠来源。费尔舍有了几十年的历史，但是最近几年在中国却消声匿静。

4、美国盖瑞特

美国盖瑞特品牌GARRETT又一个美国品牌，GARRETT品牌的出名是源于他对奥运会举办时安检设备的赞助。就是这一历史性的举动使得这个品牌的产品在世界各国的大型活动举办当中拥有了一席之地。包括旗下的产品。但是地下金属探测器在国内就卖的比较少。

5、Thermo Fisher Scientific Logo

Thermo Scientific™ Sentinel™系列金属探测器具备高灵敏度探测性能，提高了在食品、饮料和其他产品中检测出铁、非铁和不锈钢金属污染物的概率。利用创新技术，如Multiscan™和Selectscan™，Sentinel金属探测器帮助制造商提高客户安全，提高产品质量和驱动生产效率。