数显金属探测器的设计
简述金属探测器的设计方案及流程
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金属探测器设计范文
金属探测器设计范文一、引言二、设计原理三、硬件设计1.发射器：金属探测器的发射器使用交变电流产生高频电磁场，可以穿透大部分非金属物质。
发射器使用可调谐电路来调整频率，以适应不同探测需求。
2.接收器：金属探测器的接收器用于接收被金属物体反射回来的电磁信号。
通过接收器内部的信号处理电路，可以将接收到的信号转化为可视化的结果。
3.控制部分：金属探测器的控制部分主要包括控制电路和显示屏。
控制电路用于控制发射器和接收器的工作状态，以及对信号进行处理。
显示屏用于显示探测结果，通常使用液晶显示屏，方便用户直观了解探测情况。
4.电源：金属探测器的电源可以采用直流电源或者可充电电池。
直流电源适合固定安装的金属探测器，而可充电电池适用于移动式金属探测器。
四、软件设计软件设计主要涉及信号处理和报警功能。
信号处理部分包括滤波、放大和频谱分析等过程，用于提取出金属物体引起的干扰信号。
报警功能可以通过发出声音、闪光或振动等方式来提醒用户金属物体的存在。
五、性能评估在金属探测器的设计中，需要评估其灵敏度、稳定性和抗干扰能力等性能。
灵敏度指的是检测金属物体的能力，即探测到金属物体的最小尺寸和最大探测深度。
稳定性指的是金属探测器在长期使用过程中的工作状态是否稳定。
抗干扰能力指的是金属探测器在环境电磁干扰下是否能够正常工作。
六、实验结果与分析通过对金属探测器进行实验，可以验证设计的有效性。
实验结果显示，金属探测器具有较高的灵敏度和稳定性，可以可靠地检测到金属物体。
同时，在强电磁干扰下，金属探测器也能够正常工作。
七、结论金属探测器是一种重要的电子设备，具有广泛的应用前景。
本设计基于金属物体与电磁场之间的相互作用，通过发射和接收电磁波的方式实现金属物体的探测。
通过实验验证，金属探测器具有较高的灵敏度、稳定性和抗干扰能力。
八、展望未来的金属探测器设计可以进一步提升探测效率和准确性。
可以引入更先进的信号处理技术，提高对金属物体的识别能力。
自制简易金属探测器
自制简易金属探测器这是一个金属探测电路，它可以隔着地毯探测出地毯下的硬币或金属片。
这个小装置很适合动手自制。
一、元器件的准备???电路中的NPN型三极管型号为9014,三极管VT1的放大倍数不要太大，这样可以提高电路的灵敏度。
VD1-VD2为1N4148。
电阻均为1/8W。
???的孔，好。
???图2发光二极管亮为止。
然后用一金属物体接近电感探头的磁心端面，这时发光二极管会熄灭。
调整微调电阻器RP可以改变金属探测器的灵敏度，微调电阻器RP的阻值过大或过小电路均不能工作。
如果调整得好，电路的探测距离可达20mm。
但要注意金属探测器的电感探头不要离元器件太近，在装盒时不要使用金属外壳。
必要时也可以将金属探测器的电感探头引出，用非金属材料固定它。
??三、电路工作原理???金属探测器电路中的主要部分是一个处于临界状态的振荡器，当有金属物品接近电感L（即探测器的探头）时，线圈中产生的电磁场将在金属物品中感应出涡流，这个能量损失来源于振荡电路本身，相当于电路中增加了损耗电阻。
如果金属物品与线圈L较近，电路中的损耗加大，线圈值降低，使本来就处于振荡临界状态的振荡器停止工作。
从而控制后边发光二极管的亮灭。
??在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器构成了一个电容三点式振荡器。
它的交流等效电路（不考虑RP和R2的作用如图5所示，当图5中三极管基极有一正信号时，由于三极管的反向作用使它的集电极信号为负。
两个电容器两端的信号极性如图5所示，通过电容器的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正反馈，所以电路可以产生振荡，RP和R1的存在，消弱了电????RP减小VT3???VT3。
金属探测器的制作方法
金属探测器的制作方法
制作金属探测器的第一步是收集所需材料和工具。
常见的金属探测器
材料包括：电线圈、电容器、电阻器、可调频（RF）发射器和接收器、音
频功放等。
工具方面需要准备电子焊接工具、钳子、螺丝刀等。
制作金属探测器的第二步是组装电路。
首先，确定好金属探测器的整
体结构，将电线圈固定在一条绝缘杆上，形成一个环形电感线圈。
然后，
将电容器和电阻器安装到电路板上。
接下来，将电感线圈与电容器和电阻
器进行连接，以形成一个LC电路。
制作金属探测器的第三步是制作调整频率的电路。
这一步是为了确保
金属探测器在使用过程中可以调整发射频率。
一般情况下，使用可调频（RF）发射器和接收器来实现这一功能。
将发射器和接收器连接到电路板上，并通过调节发射频率电容器的参数来实现频率的调整。
制作金属探测器的第四步是安装音频功放电路。
音频功放电路用于放
大金属探测器接收到的信号，以便使用户能够听到明确的声音触发。
将音
频功放电路连接到金属探测器的接收端口。
制作金属探测器的最后一步是进行测试和调试。
将所制作的金属探测
器连接到电源，并使用金属物体进行测试。
在测试过程中，可以逐步调整
金属探测器的各种参数，以获得最佳性能。
例如，可以调整发射频率、音
频功放电路的增益等。
总结起来，金属探测器的制作方法包括：收集材料和工具、组装电路、制作调整频率的电路、安装音频功放电路以及进行测试和调试。
通过合理
使用上述步骤和方法，可以制作出一个简单的金属探测器。
金属探测仪的设计与制作
名称 二极管 三极管 发光管 蜂鸣器
端子 互感线圈
排针 PCB板
规格 1N4148
9013 红色 有源 2P 直径0.3 4P 38X38
数量 1 3 1 1 1 1
5米 1
设计制作感想
• 这是第一次自己亲自完完整整的制作一个涉及 传感器的电子产品，这个过程中遇到过很多问 题，这让自己学到很多懂得很多，一个小东西， 也要细心，专注，诚恳，扎实的制作完成，什 么事也都应该考虑完整，抱着不放弃和感兴趣 的态度做完。
• 其次，感谢郭老师指导与帮助，最后的产品结 果是其次的而这个过程才制作过程中最享受的
金属探测仪的应用
• 生活（超市和卖场的出入口） • 考场（考场的安检） • 军事（军事上的扫雷与安检） • 工业（机械的控制与传感）
元器件的认识
•
电阻
• 电位器
瓷片电容
• 二极管
•
三极管
• 发光管 • • 端子 • • 排针 •
蜂鸣
• 当在墙上打孔时，担心里面有线，或者 钻木头时担心里面有钉子损坏钻头，这 时金属探测器就可以派上用场啦
金属探测仪的设计与制作
• 摘要 • 金属探测仪的应用 • 元器件的认识 • 设计原理图 • 金属探测仪的设计 • 金属探测仪的制作 • 设计制作 感想
摘要
• 通常金属探测仪由两部分组成，即金属探测仪 与自动剔除装置，其中检测器为核心部分。检 测器内部分布着三组线圈，即中央发射线圈和 两个对等的接收线圈，通过中间的发射线圈所 连接的振荡器来产生可变磁场空闲状态时两侧 接收线圈的感应电压在磁场未受干扰前相互抵 消而达到平衡状态。一旦金属杂质进入磁场区 域，磁场受到干扰，这种平衡就被打破，两个 接收线圈的感应电压就无法抵消，未被抵消的 感应电压经由控制系统放大处理，并产生报警 信号（检测到金属杂质）。系统可以利用该报 警信号驱动自动剔除装置等，从而把金属杂质 排除生产线以外。
TC4069设计的金属探测器的电原理图
TC4069设计的金属探测器的电原理图虽然TC4069是一块cMos六反相器数字集成电路，但也可以作放大电路使用。
图1是金属探测器的电原理图。
在这个电路里．反相器ICl和IC2都是作为放大器来使用的。
金属探测器的探头是一只高Q值的电感L．它与反相器Ic—l及电容器c2、c3、c4构成了一个电容三点式振荡器．其振荡频率约为27kHz。
调节电位器RP可使电路处在刚刚起振的状态下。
微弱的振荡信号通过由反相器IC-2和电阻R1组成的放大电路进行放大，再由二极管VDI进行整流，整流后的信号由反相器IC-3和IC-4进行放大。
最后通过二极管VD2去控制由1C-5和IC-6构成的音频振荡器的工作状态。
作为探头的电感L在没有接近金属物体时．电路正常起振。
振荡信号控制音频振荡器停止工作，扬声器不发声。
当有金属物体接近电感时(电感线圈的轴向方向)，电感L的Q值下降．电路停振，没有信号去抑制音频振荡器．所以音频振荡器工作，驱动扬声器发声。
使用时，接通电源后．仔细调整电位器R P使扬声器刚刚不响．这时灵敏度较高，探测距离可达5mm一20mm。
电路做好后可以装盒，但一定要注意，探头电感要远离金属物，所以最好不用金属做外壳。
整个电路的关键性元件是探头电感L，如果买成品电感器，必须是工字型磁芯的立式电感器，电感量为6．7 mH，电感的自身电阻越小越好。
如果自制，可用φ0.2mm的漆包线在φ10mm的磁棒上绕300匝。
这种自制探头的探测距离可达25mm~30mm。
这个电路也可改成一个金属报警器。
只需将反相器Ic-4断开，使反相器IC-3的输出与二极管VD2直接连在一起。
使用时把探头放在需要监视的带有金属底盘的贵重仪器下边。
当有人拿走贵重仪器时，扬声器即发出报警声。
金属探测器的设计方案选择
金属探测器的设计方案选择本设计以简便易行低成本为出发点，利用电磁感应和涡流效应为原理，设计了一款较为实用的金属探测器，具有灵敏度高、结构简单、工作稳定等优点。
本文首先介绍了设计金属探测器的计划和必备条件。
随后提供了三个设计备选方案，并根据简易性和低成本为原则选择了以场强识别探测金属作为最终方案。
标签：金属探测器;设计;方案选择现如今各行各业都加强了保安工作的部署，正是受此影响金属探测器的应用领域也成功地渗透到其他行业。
如：高考进入考场前的检查、娱乐场所。
公共娱乐场所的治安问题历来是社会各界关注的焦点，也是治安管理工作的难点。
据统计，每年娱乐场所恶性打架斗殴事件和刑事案件发案率占60%以上，其作案凶器均是消费者随身带入娱乐场所。
然而，此时简单的通道式金属探测门已不能完全满足安检的要求，安保人员需要的是一种能准确判定金属物品藏匿位置的安检产品。
于是这种简单便捷的金属探测技术孕育而生，这样安保人员利用金属探测器能够查找出报警的位置。
一、设计背景本设计采用场强识别：利用金属物体对信号产生谐波的场强变化而使振幅之变化来识别金属物体。
利用探头线圈产生交变电磁场在被测金属物中感應出涡流，涡流产生反作用于探头，使探头线圈阻抗发生变化，从而使探测器的振荡器振幅也发生变化。
该振幅变化量作为探测信号，经放大、变换后转换成音频信号，驱动音响电路发声，音频信号随被测金属大小及距离的变化而变化。
二、方案比较（一）方案一高频振荡器探测金属方案一原理框图如图1所示。
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L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（二）方案二六反相器数字集成电路探测金属其电路图为：电路图中，金属探测器的探头是一只高Q值的电感L。
毕业设计题目及设计思路
转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，目前这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求。随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。因此，本次设计的目的是:对各种测量转速的基本方法加以分析，针对不同的应用环境，利用89C51系列单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因，为今后的实际使用提供借鉴。本设计以单片机为中心，设计全数字化测量转速系统，这在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。其可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合。如车辆的里程表、车速表等。其次该转速测量系统由于采用全数字化结构，因而可以很方便的和工业控制计算机进行连接，实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平，并且，几乎不需做很大改变直接就能作为单独的使用产品。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。本系统单片机采用Atmel公司生产的89C51作为主控制器，用5位LED数码管作为显示。
2．设计的任务及步骤：了解电机调速的工作原理及其单片机控制的工作过程；设计单片机直流电机调速控制系统；根据设计的电路,利用单片机仿真机，电动机等完成系统硬件电路的连接和调试.编制程序实现直流电动机系统调速。
3．内容要求：设计论文内容要正确,概念要清楚;完成任务书所规定的内容;附有原理图及程序流程图,以及程序清单;文字要通顺,书写要工整,设计图纸必须符合规范
基于单片机的按摩器系统的设计与实现
金属探测器原理与制作
金属探测器原理与制作金属探测器是一种利用电磁感应原理来探测金属物体的仪器。
它广泛应用于地质勘探、考古发掘、安检、金属检测等领域。
本文将介绍金属探测器的原理和制作方法。
首先，我们来了解一下金属探测器的原理。
金属探测器主要利用了电磁感应的原理。
当金属物体进入探测器的感应区域时，金属物体会改变感应线圈中的电磁场，从而产生感应电流。
这个感应电流会引起探测器发出声音或者显示信号，从而提示用户有金属物体存在。
因此，金属探测器的核心原理就是利用金属物体改变电磁场来实现探测的。
接下来，我们来讲一下金属探测器的制作方法。
首先，我们需要准备一些材料，包括线圈、电池、开关、蜂鸣器等。
然后，我们需要将线圈绕成一个圆环状，并且将其连接到电池和开关上。
接着，我们需要将蜂鸣器连接到线圈的另一端。
最后，我们将开关打开，金属探测器就可以工作了。
在制作金属探测器的过程中，需要注意一些细节。
首先，线圈的绕制需要均匀，以保证感应电流的稳定性。
其次，电池的选择也很重要，需要选用合适的电压和电流来保证金属探测器的灵敏度。
另外，蜂鸣器的安装位置也需要合理，以确保能够及时发出声音提示。
除了制作金属探测器，我们还可以对其进行一些改进。
例如，可以增加调节灵敏度的装置，以适应不同环境下的探测需求。
另外，还可以加入显示屏，用于直观显示金属物体的位置和大小。
这些改进可以提高金属探测器的实用性和性能。
总之，金属探测器是一种利用电磁感应原理来探测金属物体的仪器。
通过本文的介绍，我们了解了金属探测器的原理和制作方法，以及一些改进的思路。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
金属探测器原理与制作
金属探测器原理与制作
金属探测器是一种用于检测和定位地下或水中金属物体的设备。
其原理基于电磁感应，在金属物体靠近或穿过探测器时产生的电磁场的变化。
金属探测器由发射线圈和接收线圈组成。
发射线圈通过通电产生一个频率稳定的电磁场，而接收线圈则用于测量电磁场的变化。
当金属物体靠近或穿过探测器时，金属物体会产生与发射线圈的电磁场相互作用。
这种作用会导致电磁场发生变化，进而在接收线圈中诱导出电流。
接收线圈测量到的电流信号会被放大和处理，最终转化为声音或图像信号。
制作金属探测器的关键是制作发射线圈和接收线圈。
一般来说，线圈可以使用铜线或其他导电材料制作。
发射线圈和接收线圈之间需要采用适当的距离和位置来使系统达到最佳的性能。
此外，金属探测器通常还包括控制电路和显示器。
控制电路用于控制发射线圈的驱动电流，并处理接收线圈测量到的信号。
显示器用于展示检测到的金属物体的相关信息。
总的来说，金属探测器利用电磁感应原理，通过发射和接收线圈的作用，侦测地下或水中的金属物体，并将其转化为声音或图像信号。
制作金属探测器需要注意线圈的制作和距离配置，同时还需要控制电路和显示器等部件的支持。
金属探测器制作方法
金属探测器制作方法
1 制作金属探测器
金属探测器是一种用于探测金属和非金属物体的深度和位置的设备，是现代工业、军用等领域的重要工具。
它的性能可以达到对非金
属物体的探测、监测和管理，常用于金属检测、火花和放电检测、全
体金属以及危险品检测等。
那么，我们该如何制作金属探测器呢？
1.准备所需工具
主要的原材料包括：磁铁、电缆、电容器、放大器、电池、焊锡等。
为了制作金属探测器，您还需要准备的工具：锯子、剪刀、钳子、电子量具，如万用表、比较器及烙铁等。
2.组装电路
第一步：组装磁铁，接入电源，接入电缆和电容器。
将组装好的
磁铁摆放在电容器中间，电容器两边各连接一个接地线，将接地线接
入电源，再将电容器两边的输出线分别接入放大器。
然后将放大器上
的输出线接入电池，组装电路就完成了。
3.焊接
组装完电路之后，将AHUISHOU电子元器件进行焊接。
一般在焊接
的时候，要认真检查元器件的次序，焊接时要轻拿轻放，并要保持零
件放置的稳定性，防止焊锡渗漏。
4.测试
完成以上工作后，可以将金属探测器进行测试。
首先将电源打开，当灯光亮起时，表示探测器电源工作正常；然后再把一片金属放入触
发区，观察红灯是否亮起，如果红灯亮起，则表示金属探测器工作正常；如果测试结果正常，说明金属探测器制作完毕，可以使用了。
结束语：制作金属探测器并不难，但也需要非常细心，好好按照
以上步骤来做，才能更好的制作出金属探测器。
金属探测器的设计
探测阈值可以通过实验和校准来确定，以确保探测器在不同环境和工作条件下都能 保持稳定的性能表现。
03
金属探测器的结构设计
探测线圈设计
探测线圈
是金属探测器的核心部件，负责产生磁场并检测金属物体。 线圈通常由绕组组成，可以感应到金属物体产生的涡流， 从而检测到金属的存在。
外观与结构设计
外观设计
金属探测器的外观设计应简洁美观， 同时要考虑到人机交互和操作便捷性。
结构设计
金属探测器的结构设计应合理，能够 保证探测线圈和电路板等部件的稳定 性和可靠性。同时，结构设计还应考 虑到防水、防尘等环境因素。
04
材料选择与性能优化
线圈线材选择
线圈线材的导电性能
选择导电性能良好的线材，以确保探测器能够快速、准确地检测 到金属物体。
金属探测器的设计
• 引言 • 金属探测器的工作原理 • 金属探测器的结构设计 • 材料选择与性能优化 • 应用场景与案例分析 • 未来发展趋势与挑战
01
引言
目的和背景
目的
金属探测器是一种用于检测金属物体的设备，广泛应用于安全检查、考古、矿产勘探等领域。设计金属探测器的 目的是为了快速、准确地检测出目标金属，提高工作效率和安全性。
率，并进行相应的优化。
测试稳定性与可靠性
03
长时间运行测试和恶劣环境下的测试，以评估探测器的稳定性
和可靠性，并进行必要的改进。
05
应用场景与案例分析
安全检查领域应用
机场安检
金属探测器被广泛应用于机场安全检查，用于检测乘客和行李中 的金属物品，如枪支、刀具等违禁品。
监狱安全
金属探测器的课程设计
金属探测器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解金属探测器的基本原理，掌握其工作方式和应用领域。
2. 学生能描述电磁感应现象，并解释其在金属探测器中的作用。
3. 学生能了解不同金属对电磁感应的影响，辨别金属探测器的响应差异。
技能目标：1. 学生能够操作金属探测器，进行简单的探测活动，并准确记录探测结果。
2. 学生能够通过实验分析，提高解决问题的能力，培养动手实践和团队协作技巧。
3. 学生能够运用科学方法，设计简单的探测实验，进行数据收集和初步分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探索的兴趣，激发对物理学科的好奇心与热情。
2. 学生在学习过程中，树立安全意识和正确使用仪器的责任感。
3. 学生通过团队合作，学会尊重他人意见，培养分享和互助的品质。
4. 学生通过实践，体会科技在生活、社会中的应用，增强对科技创新的认识和重视。
本课程设计针对初中物理学科，依据学生年级特点，结合课程性质和教学要求，将知识目标、技能目标和情感态度价值观目标相结合。
课程旨在通过金属探测器这一实际应用，帮助学生深入理解物理概念，提升实践操作能力，同时培养科学精神和合作意识，为学生后续学习打下坚实基础。
二、教学内容本课程以人教版初中物理教材相关章节为基础，结合以下教学内容：1. 电磁感应基本原理：介绍法拉第电磁感应定律，引导学生理解闭合电路中导体切割磁感线产生电流的现象。
2. 金属探测器原理与结构：讲解金属探测器的工作原理，包括电磁感应、信号放大、指示器等部分，并展示金属探测器的实物结构。
3. 金属探测器应用实例：介绍金属探测器在考古、安检、工业探测等领域的应用。
4. 实践操作：组织学生分组进行金属探测器操作，进行实地探测活动，学习如何正确使用金属探测器。
5. 数据记录与分析：指导学生记录探测数据，学习分析探测结果，探讨不同金属的探测响应差异。
6. 安全教育：强调在使用金属探测器过程中的安全注意事项，培养学生安全操作的意识。
7一种数字式金属探测器的设计_刘慧娟
仅能检测各种金属 ,而且能实现金属分类 ,降低了对元 器件性能一致性的严格要求 ,适于大规模生产。
铁 ,也有非磁性金属 ,如铜 ,铝等。 目前 ,金属探测器的 检测电 路多采用模 拟电路 ,这就 限制了 检测功能 的灵
2 金属探测器工作原理
活性 ,并容易受工作环境因素 (尤其是高频情况 )影响 , 因此 ,检测精度和可靠性不容易得到保证。金属探测器 的工作 原理主要有 差拍式、平衡 式和能耗式 [1～ 2]三种 , 其中第 一、二种方法 采用了 2 个或 2个 以上的振 荡线 圈 ,在这种 结构 的电 路中 ,振荡 电路 参数 性能 的一 致 性、工作点稳定性等会直接影响检测精度 ,这就要求元 器件的 参数具有严 格的一致性 ,并且设 备的日常 维护 量也较大。更多的设计采用能耗式 ,这种电路利用电压 变化来 检测金属 ,但 电压变化往 往同时 受电阻变 化和
mine th e si zes and at t ribu tio ns of the detected met als. It can be u tili zed b road ly in the production line of p rocess-
ing, and can also b e u sed as a portable in st ru men t.
金属探 测器以一 种以上 频率工作 ,图 1表示 了双
频率 工作原理 [2] ,由振 荡器 1 和 2分 别产生 低高两 种
频率 fL 和 fH 的信号 ,经 混频放 大器在 线圈 L1 中产 生
两种 频率电压
·
U1 ,
L2 为 探测线 圈
,在 该线圈 中产生 的
感应电压记为
·
U2
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Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术第6卷第3期(2010年1月)数显金属探测器的设计胡飞，王文渊，卢超（陕西理工学院物理系，陕西汉中723000）摘要：以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。
软件采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。
关键词：金属探测器，线性霍尔元件，电磁感应中图分类号：TP338文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2010)03-728-02The Design of Digital Metal DetectorHU Fei,WANG Wen-yuan,LU Chao(Department of Physics,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,China)Abstract:This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal de -tector which mainly consists of AT89S52and linear Hall-Effect Sensor.The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the magnetic field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change.The MCU measures the peak alue of voltage and compares it with reference voltage.Then determine whether detect metal or not.In case of detection of a metallic mass,the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm.Key words:metal detector;linear hall-effect sensor;electric-magnetic induction金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。
为了能够准确判定金属物品藏匿的位置，就需要金属探测器具有较高的检测精度。
采用灵敏度极高的线性霍尔元件作为传感器，感应由于金属出现引起的探测线圈周围磁场的变化，提高了检测精度，处理部件采用AT89S52单片机作为控制核心，对检测结果进行分析判断，适用于对邮件、行李、包裹及人体夹带的伤害性金属物品（刀具、枪械、武器部件、弹药和金属包装的炸药等）的检测，可用于海关、机场、车站、码头的安全检查，也可用于探测隐藏于墙内、护墙板内侧、空洞和土壤中的上述物品和其他金属物。
1系统设计根据电磁理论，当金属物体被置于变化的磁场中时，金属导体内就会产生自行闭合的感应电流，这就是金属的涡流效应。
涡流要产生附加的磁场，与外磁场方向相反，削弱外磁场的变化。
据此，将一交流正弦信号接入绕在骨架上的空心线圈上，流过线圈的电流会在周围产生交变磁场，当将金属靠近线圈时，金属产生的涡流磁场的去磁作用会削弱线圈磁场的变化。
金属的电导率越大，交变电流的频率越大，则涡电流强度越大，对原磁场的抑制作用越强。
故当有金属物靠近通电线圈平面附近时，无论是介质磁导率的变化，还是金属的涡流效应均能引起磁感应强度B 的变化。
整个探测系统以AT89S52作为控制核心，其硬件电路分为两个部分，一部分作为线圈振荡电路，包括：多谐振荡电路，放大电路和探测线圈；另一部分为控制电路，包括：UGN3503型现行霍尔传感器，前置放大电路，峰值检波电路，ADC0809模数转换器，AT89S52单片机，LED 显示电路，声音报警电路及电源电路等。
系统框图如图1所示。
2主要模块硬件电路设计2.1线圈震荡电路由555构成一个多谐振荡器，产生一频率为24KHz 脉冲信号，电路如图2所示。
选择24KHz 的超长波频率是为了减弱土壤对电磁波的影响。
从多谐振荡器输出的正脉冲信号经过电容C8输出到Q1的基极，使其导通，经Q1放大后，就形成了频率稳定度高、功率较大的脉冲信号输入到探测线圈L1中，在线圈内产生瞬时较强的收稿日期：2009-12-09基金项目：陕西理工学院科研项目（SLG0816）作者简介：胡飞（1986-），男，陕西商洛人，陕西理工学院物理系，研究方向：电子信息科学技术；王文渊（1986-），男，陕西汉中人，陕西理工学院物理系，研究方向：电子信息科学技术；卢超（1979-），男，陕西汉中人，陕西理工学院讲师，硕士，从事电子技术，测控技术方面的研究。
图1系统原理框图图2线圈震荡电路ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.6,No.3,January 2010,pp.728-729，735E-mail:kfyj@ Tel:+86-551-56909635690964电流，从而使线圈周围产生恒定的交变磁场。
由于在脉冲信号作用下，Q1处于开关工作状态，而导通时间又非常短，所以非常省电，可以利用9V 电池供电。
2.2放大和峰值检波电路由于UGN3503N 线性霍尔传感器采集到的电压信号是一个很小的电信号，故在对其处理前要进行放大。
设计中信号放大电路采用输入阻抗高、漂移较小、共模抑制比高的集成放大器LM324。
如图3所示，UGN3503线性霍尔传感器输出的微弱信号经电容耦合到前级运算放大器U2A 的同相输入端，运算放大器U2A 把霍尔传感器的电压转换为对地电压。
在电路设计中运放LM324采用+5V 单电源供电，对于不同强度的信号均可通过调节前级放大电路的反馈电位器W1开改变放大倍数。
经前级运算放大器放大的信号经耦合电容C2输入到后级峰值检波器中。
采用组容耦合的方法可以使前后级的电路的静态工作点保持独立，隔离各级静态之间的相互影响，使得电路总漂移不会太大。
峰值检波电路由两级运算放大器组成，第一级运放U2B 将输入信号的峰值传递到电容C6上，并保持下来。
第二级运放U2C 组成缓冲放大器，将输出与电容隔离开来，在设计中，为了获得优良的保持性能和传输性能，采用LM324。
当输入电压V12上升时，V02电压跟随上升，使二极管D4、D5导通,D3截止，运放U2B 工作在深度负反馈状态，给电容C6充电，Vc 上升。
当输入电压V12下降时，V02电压跟随下降，D3导通，运放U2B 工作在深度负反馈状态，深度负反馈保证了二极管D4、D5可靠截止，Vc 值得以保持。
当V12再次上升时，V02在次上升使D4、D5导通,D3截止,再次对电容C6充电（Vc 高于前次充电电压），V12下降时，D4、D5又截止，D3导通，Vc 将峰时再次得以保持。
输出V0反应Vc 的大小，通过峰值检波和后级缓冲放大电路，将采集到的微弱电压信号放大至0v ～5V 的直流电平，以满足A/D 转换器ADC0809所要求的输入电压变化范围。
2.3A/D 转换电路如图4所示，输出的电压信号送入ADC0809的模拟输入通道IN0进行A/D 转换，将P2.7（地址总线的A15）作为片选信号，由AT89S52的写信号WR 和P2.7控制ADC0809的地址锁存ALE 和转换启动START ，当ADC0809的START 启动信号输入端为高电平时，A/D 开始转换，在时钟的控制下，一位一位的逼近，比较器一次次进行比较，转换结束时，送出转换信号EOC ，并将8位数字量D7至D0锁存到输出缓冲器。
AT89S52的读信号RD 端发出一个输出允许命令输入到ADC0809的ENABLE （即OE 端），ENABLE（即OE 端）呈现高电平，用以打开三态输出锁存器，AT89S52从ADC0809读取相应点位数字量，然后存入数据缓冲器中。
一旦发现金属出现，则被测量物理量超限由单片机I/O 口的P1.0控制放光二极管进行光报警的同时，P1.6还触发蜂鸣器用声报警提醒检测人员注意。
3系统程序设计在工作过程中，由555定时器构成的多些振荡器产生一个脉冲为24KHz 的脉冲信号，此脉冲信号经缓冲放大后，形成频率稳定度高、功率放大的脉冲信号输入到探测线圈中，通电的线圈会产生磁场，此时，固定在线圈L1中心的霍尔传感器UGN3503U 就会感应到线圈周围的磁场，并将磁场强度信号线性的转变成电压信号。
在无金属的情况下，假设霍尔输出电压为U 0,该电压信号U 0很微弱，属毫伏级信号，U 0经过放大电路放大，再经过峰值检波电路，得到相应的0V ～5V 的峰值输出电压Ux ，然后经A/D 转换后，输入到CPU,由CPU 完成Ux 与基准电压U 0的比较，二者比较|Ux-U 0|得到一个差值，次差值与预设的灵敏度u 在做比较。
当然，u的大小设定决定着系统精度的高低。
若|Ux-U 0|>u ，就确定为探测到金属，CPU 输出口P1.0输出信号驱动发光二极管发光报警，同时P1.6控制蜂鸣器发出声响，进行声音报警。
流程图如图5所示。
4系统测试和结语金属探测器的工作频率、灵敏度和稳定性是仪器的主要技术指标，探测器的灵敏度与探测线圈的尺寸大小有关，尺寸大即探测面积大，则线圈中心磁场强度低，在靠近线圈绕组附近磁场强度较高，霍尔元件固定在线圈中心，为了确保通过其磁通量，探测线圈的尺寸就不宜太大，具体尺寸通过实验确定。
设计的金属探测器，可以在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会进行安全检测，以排查行李、包裹及人体夹带的刀具、枪支、弹药等伤害性违禁金属物品；工业部门(包括手表、眼镜、金银首饰、电子等生产含有金属产品的工厂)也可以使用金属探测器对出入人员进行检测，以防止贵重金属材料的丢失；考试也可使用金属探测器来防止考生利用手机等工具进行作弊，具有较好的应用范围。
（下转第735页）图3放大和峰值检波电路图4A/D 转换电路图5程序流程图1.3.2单件模式的实现Log_channel*Log_channel::instance_=0;//定义类静态指针变量Log_channel*Log_channel::instance()//实例化指针变量，保证实例的唯一性{if(instance_==0)instance_=new Out_channel;return instance_;}2结论与总结通过设计模式中单件模式、观察者模式两者结合，一方面，可以很好的解决储层算法类库设计开发中算法实时报错、算法参数记录、算法处理进度显示等问题，同时在模型中加入智能指针、引用计数的技术管理对象的内存空间的释放，可以有效地避免内存泄露问题。