ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2123816
ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ. НОУ ХАУ. ВНЕДРЕНИЕ. ПАТЕНТ. ТЕХНОЛОГИИ.

Имя заявителя: Институт физики металлов Уральского отделения РАН
Имя изобретателя: Пудов Владимир Иванович; Реутов Юрий Яковлевич; Коротких Сергей Александрович
Имя патентообладателя: Пудов Владимир Иванович; Реутов Юрий Яковлевич; Коротких Сергей Александрович
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1996.09.18

Устройство предназначено для локализации металлических инородных предметов в тканях и органах человека для пограничной локализации инородных предметов и может быть использовано в медицине (общей хирургии и глазной), а и может быть использовано для неразрушающего контроля качества материалов и в других областях.

Вихретоковый металлоискательсодержит генератор переменного тока, индукционные датчики с намагничивающими и приемными катушками, компенсаторы напряжений, наводимых в приемных катушках полями намагничивающих катушек, усилители переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первые и вторые фильтры постоянных составляющих, двухполупериодные выпрямители, аналоговые сумматоры напряжений, первые и вторые фазовращатели, переключатель, стрелочный индикатор, генератор частоты, управляемый напряжением, звуковой индикатор. Устройство позволяет повысить точность и достоверность локализации предмета, что способствует повышению эффективности применения вихретоковых металлоискателей, снижению операционной травматичности.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к поисковой технике, в частности к медицине (общей хирургии и глазной) для локализации металлических инородных предметов в тканях и органах человека, для пограничной локализации инородных предметов, а и может быть использовано для неразрушающего контроля качества материалов и в других областях.

Проблема локализации и удаления металлических инородных предметов (тел), залегающих в тканях и органах человека, является трудной и не решенной в практике оперативной хирургии, что обуславливает неудачные операции, тяжелые послеоперационные осложнения.

Исход таких операций во многом зависит от точности определения местоположения металлического инородного предмета.

Применяемые для этих целей традиционные методы уточняющей диагностики (рентгеновский, ультразвуковой и др.) малоэффективны и приводят к излишне необоснованной операционной травматичности.

Одним из перспективных технических средств, применяемых для этих целей в хирургии, являются вихретоковые индукционные металлоискатели, принцип работы которых основан на воздействии на металлический инородный предмет переменного или импульсного магнитного поля, создаваемого намагничивающей катушкой датчика металлоискателя. Магнитное поле переизлучения этого предмета воспринимается приемной катушкой датчика и вызывает в ней ЭДС, которая усиливается электронным блоком и фиксируется стрелочным или другим индикатором.

Вихретоковые металлоискателипозволяют проводить малотравматичные операции.

Однако из всех видов внедрения металлического инородного предмета в ткани или органы человека пограничное внедрение инородного предмета является одним из наиболее сложных в плане возможности его удаления. Такие операции требуют высокой квалификации хирурга и неординарного тактического подхода.

При таких операциях эффективность применения используемых в медицине индукционных металлоискателейограничивается.

Предлагаемый в заявляемом изобретении вихретоковый металлоискатель решает поставленную задачу и позволяет проводить малотравматичные операции при обычной и пограничной локализации металлического инородного предмета в тканях и органах человека.

Известно техническое применение индукционного устройства, предназначенного для изменения магнитной проницаемости и проводимости грунтов и горных пород [1].

Оно содержит генератор переменного тока, индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничиваемой катушки, усилитель переменного напряжения, амплитудный детектор, первый стрелочный индикатор, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент сигнала, первый и второй фильтры постоянной составляющей, стрелочные индикаторы синфазной и квадратурной компонент сигнала, первый и второй фазовращатели.

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Переменный ток, вырабатываемый генератором, протекая по намагничивающей катушке датчика, вызывает вокруг нее переменное магнитное поле. В отсутствие вблизи датчика металлических предметов переменное поле намагничивающей катушки индуцирует в приемной катушке датчика переменное напряжение, которое с некоторой точностью компенсируется компенсатором, подключенным входом к выходу генератора переменного тока. В результате на входе усилителя переменного тока присутствует переменное напряжение небаланса, обусловленное неидеальностью настройки компенсатора. С выхода усилителя это напряжение небаланса выпрямляется амплитудным детектором, и первый стрелочный индикатор показывает величину модуля напряжения небаланса. Кроме того, напряжение подается на сигнальные входы синхронных детекторов соответственно синфазной и квадратурной компонент, управляемых через фазовращатели напряжением с выхода генератора переменного тока. В результате синхронного детектирования на выходах детекторов присутствуют постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентам напряжения небаланса. Эти постоянные напряжения отсекаются фильтрами постоянной составляющей и не пропускаются на стрелочные индикаторы, которые в результате дают нулевые показания.

При поднесении индукционного датчика к металлическому предмету в его приемной катушке возникает переменное напряжение, обусловленное полем переизлучения металлического предмета. Это напряжение, усиленное усилителем, выпрямляется амплитудным детектором и изменяет отклонение первого стрелочного индикатора. Кроме того, это напряжение выпрямляется синхронными детекторами, и выпрямленные напряжения беспрепятственно проходят через фильтры постоянной составляющей, вызывая отклонения стрелочных индикаторов, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентам поля переизлучения металлического предмета.

Устройство позволяет обнаруживать как ферромагнитные и неферромагнитные металлические предметы, так и предметы, состоящие из комбинации ферромагнитного и цветного металлов.

Однако устройство обладает недостатком, заключающимся в необходимости при сканировании обследуемой поверхности наблюдать одновременно за показаниями двух стрелочных индикаторов, что повышает утомляемость оператора, вынужденного к тому же следить за тем, чтобы ни один участок обследуемой поверхности не был пропущен. В результате - снижение достоверности и надежности контроля.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству является устройство, предназначенное для локализации металлических предметов [2].

Устройство содержит генератор переменного тока, индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжения, первый и второй стрелочные индикаторы, первый и второй фазовращатели.

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Переменный ток генератора, протекая по намагничивающей катушке индукционного датчика, создает вокруг нее переменное магнитное поле. В отсутствие вблизи датчика металлических предметов, подлежащих обнаружению, переменное поле намагничивающей катушки датчика индуцирует в его приемной катушке переменную ЭДС, которая с некоторой точностью компенсируется компенсатором. Напряжение небаланса с выхода индукционного датчика усиливается усилителем переменного напряжения. Усиленное переменное напряжение небаланса детектируется синхронными детекторами синфазной и квадратурной компонент, управляемыми через фазовращатели напряжением генератора. В результате детектирования на выходах детекторов получаются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентам напряжения небаланса. Эти напряжения не пропускаются фильтрами постоянной составляющей и поэтому на входе двухполупериодного выпрямителя, на одном из входов аналогового сумматора напряжений и на втором стрелочном индикаторе напряжения равны нулю. Равно нулю и напряжение на выходе двухполупериодного выпрямителя, а следовательно, и на другом входе аналогового сумматора, вследствие чего равно нулю и напряжение на первом стрелочном индикаторе.

При поднесении индукционного датчика к металлическому предмету он намагничивается переменным полем намагничивающей катушки и его поле переизлучения индуцирует в приемной катушке датчика переменное напряжение сигнала. Это напряжение не компенсируется компенсатором и усиленное усилителем подается на сигнальные входы синхронных детекторов. В результате синхронного детектирования на выходах синхронных детекторов появляются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентами сигнала от металлического предмета.

На выходах этих синхронных детекторов присутствуют и постоянные напряжения небаланса, которые суммируются с напряжениями сигнала. Фильтры постоянной составляющей отсекают эти напряжения небаланса, и на выходах этих фильтров появляются только напряжения полезного сигнала, причем на выходе первого фильтра появляется постоянное напряжение, пропорциональное синфазной компоненте сигнала, а на выходе второго фильтра появляется постоянное напряжение, пропорциональное квадратурной компоненте сигнала. В зависимости от того, является металлический предмет ферромагнитным или нет, напряжение синфазной компоненты на выходе первого фильтра постоянной составляющей положительно или отрицательно, что и индицируется вторым стрелочным индикатором, отклонение которого в одну сторону от нуля показывает, что предмет ферромагнитный, а в другую сторону - что он неферромагнитный.

Напряжение на выходе второго фильтра постоянной составляющей всегда имеет одну полярность, например, положительную. Обусловлено это тем, что квадратурная компонента сигнала отражает потери на перемагничивание металлического предмета, которые не могут быть меньше нуля. Двухполупериодный выпрямитель обеспечивает появление на одном из входов аналогового сумматора напряжение одной и той же полярности (например, положительной), независимо от полярности напряжения на выходе первого фильтра постоянной составляющей. На другом входе сумматора, подключенном к выходу второго фильтра постоянной составляющей, напряжение может быть только положительным. Напряжение с выхода сумматора вызывает отклонение первого стрелочного индикатора, пропорциональное сумме абсолютного значения синфазной компоненты и квадратурной компоненты сигнала. Таким образом, оператор, наблюдая за показаниями первого стрелочного индикатора, узнает, что локализован металлический предмет, поскольку показания первого стрелочного индикатора ориентированы на сигнал, полученный в режиме поиска любого металлического предмета, т.е. независимо от того, изготовлен ли он из ферромагнитного или неферромагнитного металла, а из показаний второго стрелочного индикатора узнает вид этого металлического предмета, т.е. ферромагнитный он или неферромагнитный.

Однако это известное устройство-прототип обладает недостатками, снижающими эффективность его применения, а именно:

1. Устройство недостаточно универсально, так как в ряде случаев локализация металлических инородных предметов затруднена вследствие индукционного датчика, позволяющего осуществлять наиболее точную локализацию металлического предмета при восприятии приемной катушкой датчика только продольной компоненты поля переизлучения металлического предмета.

2. Отсутствие дополнительного удобного средства контроля за достоверностью локализации металлического инородного предмета, позволяющего, не отвлекая хирурга от сканирования поверхности вскрытых тканей и органов человека, информировать его о локализации металлических инородных предметов, что особенно важно, когда металлический инородный предмет расположен в жизненно важных местах тела человека.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание универсального устройства для определения местоположения металлического инородного предмета в тканях и органах человека, а и при его пограничной локализации, при одновременном повышении точности и достоверности локализации предмета и эффективности применения вихретоковых металлоискателей, снижении операционной травматичности.

Поставленная задача достигается за счет технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения, а именно - расширение функциональных и технических возможностей вихретоковых металлоискателей за счет дополнительного электронного канала с датчиком для пограничной локализации металлических предметов, повышение точности и достоверности локализации предметов за счет конструкции датчика и дополнительного контроля с помощью звуковой индикации.

Технический результат достигается за счет того, что известный металлоискатель, содержащий генератор переменного тока, индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжений, два фазовращателя и стрелочный индикатор, дополнительно содержит индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжений, два фазовращателя, переключатель, генератор частоты - управляемый напряжением и звуковой индикатор, причем намагничивающая катушка дополнительного индукционного датчика подключена к выходу генератора переменного тока, а и к его выходу подключены входы обоих фазовращателей и компенсатор напряжения, выход компенсатора напряжения присоединен к индукционному датчику, вход усилителя переменного напряжения присоединен к приемной катушке индукционного датчика, а его выход - к сигнальным, управляющие входы которых подключены к выходам фазовращателей, выход синхронного детектора синфазной компоненты присоединен к входу первого фильтра постоянной составляющей, а выход синхронного детектора квадратурной компоненты присоединен к входу второго фильтра постоянной составляющей, выход первого фильтра постоянной составляющей подсоединен к входу двухполупериодного выпрямителя, а его выход - к одному из входов аналогового сумматора напряжений, другой вход аналогового сумматора напряжений подключен к выходу второго фильтра постоянной составляющей, а выход аналогового сумматора подключен к одному из входов переключателя, а другой вход этого переключателя подключен к выходу первого фильтра постоянной составляющей, при этом один из входов этого же переключателя подключен к выходу аналогового сумматора напряжения первого канала, и другой вход этого же переключателя подключен к выходу первого фильтра постоянной составляющей первого канала, выход переключателя подключен к стрелочному индикатору и к входу генератора частоты - управляемого напряжением, а выход этого генератора подключен к звуковому индикатору.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная блок-схема предлагаемого вихретокового металлоискателя.

Металлоискатель содержит генератор переменного тока 1, индукционные датчики 2, 17 с намагничивающими и приемными катушками, компенсаторы напряжений 3, 18, наводимых в приемных катушках полями намагничивающих катушек, усилители переменного напряжения 4,19, синхронные детекторы 5 и 6, 20 и 21 синфазной и квадратурной компонент, первые 7, 22 и вторые 8, 23 фильтры постоянных составляющих, двухполупериодные выпрямители 9, 24, аналоговые сумматоры напряжений 10, 25, первые 11, 26 и вторые 12, 27 фазовращатели, переключатель 13, стрелочный индикатор 14, генератор частоты 15, управляемый напряжением, звуковой индикатор 16.

Генератор переменного тока 1 присоединен выходами к намагничивающим катушкам индукционных датчиков 2 и 17, к компенсаторам напряжения 3 и 18 и к входам первых 11 и 26, и вторых 12 и 27 фазовращателей. Приемные катушки индукционных датчиков 2 и 17 подключены к входам усилителей переменного напряжения 4 и 19, выходы которых подключены к сигнальным входам синхронных детекторов 5 и 6, 20 и 21 синфазной и квадратурной компонент, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первых 11 и 26, и вторых 12 и 27 фазовращателей, а выходы соответственно к входам первых 7 и 22, и вторых 8 и 23 фильтров постоянных составляющих. Выходы первых фильтров 7 и 22 постоянных составляющих подключены к входам двухполупериодных выпрямителей 9 и 24, и входам переключателя 13. Одни из входов аналоговых сумматоров напряжений 10 и 25 присоединены к выходам двухполупериодных выпрямителей 9 и 24, другие присоединены к выходам вторых фильтров 8 и 23 постоянных составляющих, а выходы аналоговых сумматоров напряжений 10 и 25 подключены к входам переключателя 13, его выход подключен к стрелочному индикатору 14 и к входу генератора частоты 15 - управляемого напряжением. Выход генератора частоты 15 подключен к звуковому индикатору 16.

Сопоставительный анализ заявляемого вихретокового металлоискателя с прототипом показывает, что заявляемый металлоискатель отличается наличием нового электронного канала, новой конструкцией индукционного датчика (для пограничной локализации металлических инородных предметов), новыми связями и элементами, а именно тем, что дополнительно содержит индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничиваемой катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжений, первый и второй фазовращатели, переключатель, генератор частоты - управляемый напряжением и звуковой индикатор.

Таким образом, заявляемый металлоискатель соответствует критерию изобретения "новизна".

Для определения соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" рассмотрим известность его отличительных, являющихся функционально самостоятельными, признаков.

При анализе патентной и научно-технической литературы с целью исследования уровня техники в данной области было установлено, что дополнительное снабжение металлоискателя электронным каналом, для пограничной локализации металлических инородных предметов, в подобных металлоискателях - неизвестно.

Известен миеталлоискатель, предназначенный для использования в медицине (Литвиненко А. А. , Пудов В.И., Леман В.П. "Вихретоковый локатор инородных тел", Медицинская техника, N 1, 1992, с.42-43 или А.с. СССР N 1827197, Б.И. N 26, 1993, с.8, МПК A 61 B 17/50).

Однако сравнительный анализ этого металлоискателя показывает, что из-за недостатков, присущих этому известному металлоискателю, он не решает поставленную проблему. Это связано со следующими обстоятельствами:

1. Чувствительность металлоискателя в 1,5 раза ниже, чем даже у прототипа.

2. Конструкция индукционного датчика предназначена для восприятия только продольной компоненты поля переизлучения металлического предмета.

3. Отсутствие дополнительной (контрольной) индикации за достоверностью локализации металлического инородного предмета.

Таким образом, известные технические решения не дают полного решения проблемы, связанной с расширением функциональной и технической возможности вихретоковых металлоискателей при локализации металлических инородных предметов в теле человека.

Предлагаемое техническое решение (отличающееся дополнительным снабжением металлоискателя каналом для пограничной локализации металлических инородных предметов с отличительными рабочими связями, характеристиками и выходными параметрами сигнала, реализованное в заявляемом металлоискателе, в настоящий момент в научно-технической литературе неизвестно и не следует явным образом из уровня техники. Эти новые отличительные признаки сообщают объекту новые, неочевидные свойства, а именно создание универсального вихретокового местоположения металлического инородного предмета в тканях и органах человека, а и при его пограничной локализации, при одновременном повышении точности и достоверности локализации предмета, и эффективность применения вихретоковых металлоискателей, снижении операционной травматичности. Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "изобретательский уровень".

ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Он установлен с помощью переключателя 13, например, на первый канал, в режим поиска любого металлического предмета.

Переменный ток генератора 1, протекая по намагничивающим катушкам индукционных датчиков 2 и 17, создает вокруг них переменное магнитное поле. В отсутствие вблизи рабочих концов датчиков металлических предметов, подлежащих обнаружению, переменные поля намагничивающих катушек датчиков 2 и 17 индуцируют в их приемных катушках переменные ЭДС, которые с некоторой точностью компенсируются компенсаторами 3 и 18. Напряжения небаланса с выходов индукционных датчиков 2 и 17 усиливаются по своим каналам усилителями 4 и 19 переменных напряжений. Усиленные переменные напряжения небаланса детектируются синхронными детекторами 5 и 6, 20 и 21 синфазных и квадратурных компонент, управляемыми через фазовращатели 11 и 12, 26 и 27 напряжением генератора 1. В результате детектирования на выходах детекторов 5 и 6, 20 и 21 получаются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазным и квадратурным компонентам напряжения небаланса по своим каналам. Эти напряжения не пропускаются фильтрами 7 и 8, 22 и 23 постоянных составляющих и поэтому и на входах и выходах двухполупериодных выпрямителей 9 и 24, и на аналоговых сумматорах напряжений 10 и 25, и на стрелочном 14 и звуковом 16 индикаторах напряжения равны нулю. Следовательно, напряжения равны нулю и в случаях, когда металлоискатель работает в режиме определения вида металла, и в случае его работы на втором канале.

При поднесении датчика 2 первого канала к металлическому предмету он намагничивается переменным полем намагничиваемой катушки.

Приемная катушка датчика 2 воспринимает продольную компоненту собственного поля переизлучения металлического предмета, в результате этого переменная ЭДС, наводимая в приемной катушке датчика 2, не компенсируется компенсатором 3, и это напряжение, усиленное усилителем 4, подается на сигнальные входы синхронных детекторов 5 и 6. В результате синхронного детектирования на выходах синхронных детекторов 5 и 6 появляются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентам сигнала от металлического предмета.

На выходах этих синхронных детекторов 5 и 6 присутствует и постоянное напряжение небаланса, которые суммируются с напряжениями сигнала. Фильтры 7 и 8 постоянной составляющей отсекают эти напряжения небаланса, и на выходах этих фильтров появляются только напряжения полезного сигнала, причем на выходе первого фильтра 7 появляется постоянное напряжение, пропорциональное синфазной компоненте сигнала, а на выходе второго фильтра 8 - пропорциональное квадратурной компоненте сигнала. В зависимости от того, является металлический предмет ферромагнитным или нет, напряжение синфазной компоненты на выходе первого фильтра 7 постоянной составляющей положительно или отрицательно, что индицируется при переключении металлоискателя в режим работы определения вида металла, стрелочным и звуковым индикаторами. Отклонение стрелочного индикатора в одну сторону от нуля показывает, что предмет ферромагнитный, а в другую сторону - что он неферромагнитный. Звуковая индикация указывает только на один вид металла - ферромагнитный или неферромагнитный.

Напряжение на выходе второго фильтра 8 постоянной составляющей всегда имеет одну полярность, например, положительную. Обусловлено это тем, что квадратурная компонента сигнала отражает потери на перемагничивании металлического предмета, которые не могут быть меньше нуля. Двухполупериодный выпрямитель 9 обеспечивает появление на одном из входов аналогового сумматора напряжений 10 напряжение одной и той же полярности (например, положительный), независимо от полярности напряжения на выходе первого фильтра 7 постоянной составляющей. На другом входе сумматора 10, подключенном к входу второго фильтра постоянной составляющей, напряжение может быть только положительным. Напряжение с выхода сумматора 10, подключенного к одному из входов переключателя 13, установленного в режим поиска любого металлического предмета, вызывает отклонение стрелочного индикатора 14, пропорциональное сумме абсолютного значения синфазной компоненты и квадратурой компоненты сигнала, при этом это напряжение и поступает на вход генератора частоты 15 - управляемого напряжением, а с его выхода на звуковой индикатор 16.

При переключении металлоискателя на второй канал в режим поиска любого металлического предмета и при поднесении датчика 17 второго канала к металлическому предмету, он намагничивается переменным полем намагничивающей катушки. Приемная катушка датчика 17 воспринимает поперечную компоненту собственного поля переизлучения металлического предмета, в результате этого переменная ЭДС, наводимая в приемной катушке датчика 17, не компенсируется компенсатором 18, и это напряжение, усиленное усилителем 19, подается на сигнальные входы синхронных детекторов 20 и 21. В результате синхронного детектирования на выходах синхронных детекторов 20 и 21 появляются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно синфазной и квадратурной компонентам сигнала от металлического предмета.

На выходах этих синхронных детекторов 20 и 21 присутствуют и постоянные напряжения небаланса, которое суммируется с напряжениями сигнала. Фильтры 22 и 23 постоянной составляющей отсекают эти напряжения небаланса, и на выходах этих фильтров появляются только напряжения полезного сигнала, причем на выходе первого фильтра 22 появляется постоянное напряжение, пропорциональное синфазной компоненте сигнала, а на выходе второго фильтра 23 - пропорциональные квадратурной компоненте сигнала. В зависимости от того, является металлический предмет ферромагнитным или нет, напряжение синфазной компоненты на выходе первого фильтра 22 постоянной составляющей положительно или отрицательно, что и индицируется при переключении металлоискателя в режим работы определения вида металла, стрелочным и звуковым индикаторами. Отклонение стрелочного индикатора в одну сторону от нуля показывает, что предмет ферромагнитный, а в другую сторону - что он неферромагнитный. Звуковая индикация указывает только на один вид металла - ферромагнитный или неферромагнитный.

Напряжение на выходе второго фильтра 23 постоянной составляющей, как и на первом канале всегда имеет одну полярность, например, положительную.

Двухполупериодный выпрямитель 24 обеспечивает появление на одном из выходов аналогового сумматора напряжений 25 напряжения одной и той же полярности (например, положительной), независимо от полярности напряжения на выходе первого фильтра 22 постоянной составляющей. На другом входе сумматора 10, подключенном к входу второго фильтра 23 постоянной составляющей, напряжение может быть только положительным. Напряжение с выхода сумматора 10, подключенного к одному из входов переключателя 13, установленного в режим поиска любого металлического предмета, вызывает отклонение стрелочного индикатора 14, пропорциональное сумме абсолютного значения синфазной компоненты и квадратурной компоненты сигнала. При этом это напряжение и поступает на вход генератора частоты 15 - управляемого напряжением, а с его выхода на звуковой индикатор 16.

Таким образом, при работе металлоискателя на любом канале в режиме поиска металлического предмета, оператор, наблюдая за показаниями стрелочного индикатора и с помощью звукового индикатора, узнает о локализации металлического инородного предмета, а в режиме определения вида металла - о его нефферомагнитности или ферромагнитности.

Предлагаемый в заявляемом изобретении вихретоковый металлоискатель, благодаря своей универсальности, позволяет определить местоположение металлических инородных предметов в тканях и органах человека, а и при их пограничной локализации, за счет расширения своих функциональных и технических возможностей при одновременном повышении точности и достоверности локализации металлических предметов, за счет конструкции индукционного датчика и дополнительного контроля с помощью звуковой индикации. Все это ведет к снижению операционной травматичности и повышению эффективности применения вихретоковых металлоискателей.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Будько Г.С. Прибор для измерения магнитной проницаемости и проводимости грунтов и горных пород. Труды Сибирского физико-технического института при Томском госуниверситете. Вып. 61. -Томск: изд. Томского университета, 1976, с. 164-173.

2. Патент РФ N 2046377, G 01 V 3/10, 1995.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вихретоковый металлоискатель, содержащий генератор переменного тока, индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжений, два фазовращателя и стрелочный индикатор, причем выход генератора переменного тока подключен к намагничивающей катушке индукционного датчика, а и к входам обоих фазовращателей и компенсатора напряжения, выход компенсатора напряжения присоединен к индукционному датчику, вход усилителя переменного напряжения - к приемной катушке индукционного датчика, а его выход - к сигнальным входам синхронных детекторов синфазной и квадратурной компонент, управляющие входы которых подключены к выходам фазовращателей, выход синхронного детектора синфазной компоненты присоединен к входу первого фильтра постоянной составляющей, а выход синхронного детектора квадратурной компоненты - к входу второго фильтра постоянной составляющей, выход первого фильтра постоянной составляющей подсоединен к входу двухполупериодного выпрямителя, а выход этого выпрямителя - к одному из входов аналогового сумматора напряжений, другой вход которого подключен к выходу второго фильтра постоянной составляющей, отличающийся тем, что дополнительно содержит индукционный датчик с намагничивающей и приемной катушками, компенсатор напряжения, наводимого в приемной катушке полем намагничивающей катушки, усилитель переменного напряжения, синхронные детекторы синфазной и квадратурной компонент, первый и второй фильтры постоянной составляющей, двухполупериодный выпрямитель, аналоговый сумматор напряжений, два фазовращателя, переключатель, генератор частоты, управляемый напряжением, и звуковой индикатор, причем намагничивающая катушка дополнительного индукционного датчика подключена к выходу генератора переменного тока, а и к его выходу подключены входы обоих фазовращателей и компенсатор напряжения, выход компенсатора напряжения присоединен к индукционному датчику, вход усилителя переменного напряжения - к приемной катушке индукционного датчика, а его выход - к сигнальным входам синхронных детекторов синфазной и квадратурной компонент, управляющие входы которых подключены к выходам фазовращателей, выход синхронного детектора синфазной компоненты присоединен к входу первого фильтра постоянной составляющей, а выход синхронного детектора квадратурной компоненты - к входу второго фильтра постоянной составляющей, выход первого фильтра постоянной составляющей подсоединен к входу двухполупериодного выпрямителя, а его выход - к одному из входов аналогового сумматора напряжений, другой вход которого подключен к выходу второго фильтра постоянной составляющей, а выход аналогового сумматора подключен к одному из входов переключателя, другой вход которого подключен к выходу первого фильтра постоянной составляющей, при этом один из входов этого же переключателя подключен к выходу аналогового сумматора напряжений первого канала, другой вход - к выходу первого фильтра постоянной составляющей первого канала, выход переключателя подключен к стрелочному индикатору и к входу генератора частоты, управляемого напряжением, а выход генератора подключен к звуковому индикатору.

Версия для печати
Дата публикации 12.11.2006гг

---

---