设计金属探测仪的思路与技术分析

　　一、设计思路：

　　该金属探测仪由五大部分组成∶发射接收天线腔体，电路处理，面板调整控制。白钢机架，机械传送机构等。为解决前面提到的产品敏锐度、耐干扰力与抗酸、氧化能力等问题，采取了如下的设计原理和技术方案∶

　　（1）运用鉴相原理。研究金属探测器发射、接收天线两个单元的结构以及工艺技术的问题，设计锁相接收机，运用相位锁定原理。

　　（2）设有两个不同的鉴相通道同时工作，对所捕获的不同目标进行锁定、报警。以解决因为被捕获目标不同（合金或铁磁微粒）所产生不同相移问题。

　　（3）为解决被测物体的种类不同，以及同一种类的被测物体在温度、盐度、氧化物含量不同时，所引入的相移量也不同，易造成测量误差这一关键问题，在设计方案中运用可设定的相位，从而在保障所研制仪器的设计灵敏度前提下，同时具有较高的分辨能力，以对不同食品进行检验。

　　二、发射机单元和接收机单元的设计：

　　本文设计的金属探测仪属于定频率连续波雷达装置，主要由发射机单元和接收机单元组成，速度矢量和距离均为确定恒值。发射机载频130KHz以保障对被测物品有够足的穿透力，发射机功率15W。由被测物品引起的频率变化率0.8Hz秒。接收机采用的是窄带相干技术，较小信号强度为-150分贝毫瓦，总的噪声系数3分贝;较大信号强度为-60分贝毫瓦，带宽10Hz发射机单元和接收机单元的信号流程如图1所示。

　　发射机单元包括本振和功率放大器两部分，提供一个低失真的正弦波电压，送至上馈系统由发射天线向接收天线辐射。在此严格要求控制电磁波散射，以及压制副瓣电平，以符合EMC的要求。该机发射频率可以预值设定，即天线的设计为偶极子天线，保障电磁波瓣不随设定频率的变化而改变。在上馈单元还设有固定的移相装置，

　　接收机单元有二路相位差180的鉴相器。一路检测顺磁微粒，另一路检测逆磁微粒。并目是同时进行的，经各自的二阶滤波后，调制一个对称的矢量相位调制器以改变鉴相器的参考信号相位，使环路锁定在载波固有的相差上。

　　三、系统的电磁兼容设计：

　　在金属探测仪系统的电磁兼容设计中考虑以下几个方面∶

　　（1）安装;尽可能远离电磁波辐射范围。同时。在机械结构上采取良好的防震措施，规避机震引起的电磁波散射。

　　（2）器件的选择∶慎重选择产生电磁干扰的器部件。如发射机单元的主变压器使用罐形磁芯，防止磁场外泄。

　　（3）布线。整机中各线缆尽可能短;不同电平信号线缆分组捆扎，数字模拟信号线分组捆扎，线束之间保持适合的距离，较大限度减小线缆间的互相影响。

　　（4）接地∶分三种地，信号地、控制地和公共地。

　　通过采取以上措施，使得金属探测仪在正常工作状态下，不会产生高过规定限值的干扰，并具有抵御一些强度的电磁干扰的能力。