专利名称:磁探测器的制作方法
本发明是采用磁梯度原理探测地下磁性物体的准确位置的仪器，特别适用于农业动态监测体系中磁标的探测。
环形磁芯磁通门磁强计自1969年以来已大量用于磁探测，70年代初已用于磁梯度的探测，其中为了减小激励功耗采用了脉冲激励探头内的环形磁芯至深度磁饱合的方式，而取代了正弦波激励的方式，如美国专利3775674采用五个三极管及一个振荡器组成的单向脉冲电路激励环形磁芯。
本发明的目的是提供一种电路简单、耗电小、价格低、使用方便的磁性物体探测器，特别适用于农业动态监测体系中磁标的探测。
本发明同样沿用两个具有环形磁芯的探头1和探头2，所不同的是两探头各自的反馈线圈和激磁线圈是分开的，而激励环形磁芯的激励电路却采用了一个单结晶体管组成的单向脉冲电路。整个电路第一级放大器输出值是磁场梯度信号，而后两级放大器是大时间常数阻容偶合的运算放大器，并带有回零开关和灵敏度高低档开关，抑制了零点漂移，在长期使用和较宽的温度范围内不须调零就能正常工作，并把磁梯度信号保持一段时间触发音响显示电路达到探测的目的。
磁探测器包括两个具有传感线圈、激磁线圈和反馈线圈的探头，一个单向脉冲电路，反馈电路放大电路，电源电路和音响电路，整个电路的第一级放大器的输入信号与两探头的传感线圈轴线方向的外磁场成正比，输出信号是磁场梯度信号，脉冲电路激励属于不同探头的两个相串联的激磁线圈，其特征在于激励两个相串联的激磁线圈的激励电路是由一个单结晶体管组成的脉冲发生器完成的，单结晶体管的发射极和基极与串联线圈的两端形成一个闭合回路，每个探头的反馈线圈与激磁线圈是各自不同的两个线圈，两反馈线圈相串联。
两探头的传感线圈的电压各自经过检波整流出与外磁场有关的电压信号。
可变电阻器与一个探头的反馈线圈相并联。
其中的两个放大电路本身的输入端和输出端之间有一个回零开关，这两个放大电路各自与它们的前级放大电路之间接有两个电容器。
上述两个放大电路中的后级放大电路还设有灵敏度高低档开关，高低档开关的一组触头接在与此放大电路输入端相接的场效应管的栅极和放大电路的输出端之间，高低档开关的另一组触头接在放大电路的输出端与音响电路的输入端之间。
稳压电源电路的分压电路是一个双向射极输出器，两个三极管的基极之间串联有两个二极管。
图1为本发明的电路框图图2为本发明探头结构图图3为本发明梯度磁强计电原理图图4为图3中串联的激磁线圈L3和L6的脉冲激励电流波形图。
图5为图3中传感线圈L2和L4的电压波形图，即感应端A和B相对于参考点50的电压波形。
图6是本发明整体电原理图，图7是本发明的集成电路原理图，同时也是最佳的实施方案。以下结合实施例对本发明作详细的描述。
图2中，探头1由反馈线圈L1、传感线圈L2和激磁线圈L3组成，探头2同样也由反馈线圈L5、传感线圈L4和激磁线圈L6组成。激磁线圈绕在长环形磁芯上，其中L1＝3400匝，L5＝3000匝，L2，L4＝4000匝。
如图3，单向脉冲发生器由单结晶体管BG1、电阻R1，R2、电容器C1、激磁线圈L3、L6组成。L3和L6的同名端相连，另两端一边接单结晶体管BG1的基极b1，另一边接地。BG1的基极b2通过一电阻器R1接电源，电源与地之间还接有一个电阻器R2与电容器C1的串联电路，BG1的发射极接在R2和C1之间。接通电源，C1充电，BG1截止，L3和L6无电流流过。C1放电时，BG1导通，L3和L6中有电流流过，L3和L6产生如图4的电流脉冲波形。
典型电路是R1＝510Ω，R2＝3KΩ，C1＝0.082μF，BG1采用BT33C。
图4的脉冲电流通过相串联的L3和L6将长环形磁芯激励至深度饱合，在传感线圈L2和L4上感应出如图5与激励电流同频率的在同一周期是一个衰减振荡电压的电压波形，即感应端A和B相对于参考点50的电压。经二极管D1、电阻器R3、电容器C2组成的第一整流回路整流出L2的电压U01，即结点51的电压。同样，经二极管D2电阻器R4、电容器C3组成的第二整流回路整流出L4的电压U02，即结点52的电压。U01、U02分别与L2、L4轴线方向的外磁场成正比。由于探头1和探头2的探测方向相同，因此U01和U02的差值乘以系数K除以两探头之间的距离L就等于该处的磁梯度。
H＝ (K(U01-U02))/(L)上述典型电路是R3、R4＝180KΩ，C2、C3＝0.1μF，D1、D2采用2Cp15，频率5KH2，脉冲宽度5μS。
如图6，反馈放大电路由三极管BG14、BG15、BG16、BG18和场效应管BG17、BG19以及有关的电阻器、电容器和二极管组成。上述第一整流回路整流出的电压信号U01输入到反馈电路输入端场效应管BG19的栅极(51)，反馈电路输出端54将反馈电压输入到串联的探头1的反馈线圈L1和探头2的反馈线圈L5，R37和R38组成的偏置电路加在BG17的栅极，通过调整R38给每探头加一个固定的偏置磁场。当外磁场变化时，反馈电路输出端54的电压相应变化，产生一个补偿磁场，使探头上偏置磁场基本不变，保证了探头的灵敏度和灵敏度的线性。反馈线圈L1和L5串联在一起，两同名端相连，可变电阻器W2接反馈电路的输出端54并与反馈线圈L1并联，用来调整两探头灵敏度一致。由于L1并联了可变电阻器W3，L1中的电流减小，探头1的反馈减弱，调整W2时为保证两探头灵敏度一致，L1的匝数比L5的匝数要多。
放大电路1就是图6的放大器A1，它采用了F010低功耗运算放大器。第一、第二整流回路整流出的电压信号U01、U02经二极管D3、D4输入到放大器A1的第一输入端3和第二输入端4，A1的输出电压(53)就是磁梯度值。
放大电路2由场效应管BG2、BG3，三极管BG4、BG5及有关电阻器和电容器组成。放大电路3也由场效应管BG6、BG7，三极管BG8、BG9及有关电阻器和电容器组成。放大电路2和放大电路3是两个相同的运算放大电路。偶合电容C5、C6串接于放大电路1的输出端53和放大电路2的输入端58之间，放大电路2的输入端58和输出端59之间串接有回零开关K21和电阻器R8。当开关K21闭合时，R8通过放大电路2输出端59快速给C5、C6充放电，使输出端59快速回零。同样，偶合电容C10、C11也串接于放大电路2的输出端59与放大电路3的输入端60之间，放大电路3的输入端60和输出端61之间串接有回零开关K22和电阻R17。当放大电路1输出不变时，经过一段时间放大电路2，放大电路3的输出端59、61回零，即输出电压保持4V。当放大电路1输出阶跃信号时又保持一段时间，这样，磁探测器在磁性物体上方时产生音响显示并保持一段时间，指示出物体位置。
放大电路3还有灵敏度高低档开关K11和K12，K11和与其串联的电阻R20接在与放大电路3输入端60相邻的场效应管BG6的栅极和输出端61之间，K12和与其串联的电阻R28接在放大电路3的输出端61与音响电路的输入端之间。探测到磁性物体所在范围后，为准确定位开关打向低档使用，这时K11降低了放大电路3的放大倍数，开关K12断开，高于4.7V时的通路被切断，音响只显示S极磁场。
典型电路是C5、C6、C10、C11＝50μF，R9、R18＝510Ω，R8、R20＝20KΩ，反馈电阻R11、R21＝5.1MΩ。
音响电路由三极管BG10、BG11、BG12、BG13，微型耳机及有关电阻器和电容器组成。在高档时，放大电路3输出端61的电压高于4.7V或低于3.3V时音响显示。在低档时放大电路3输出端61的电压低于3.3V时音响显示。
图6中A2组成的是集成稳压电源5G14的标准电路，其输出端57的电压为8V。三极管BG20、BG21，二极管D9、D10，电阻器R43、R44组成分压电路，其输出端3输出4V的电压，为电路提供中值电源4V。输出端3电压高低可以通过调整电阻器R43、R44的阻值比来实现。三极管BG20、BG21组成了一个推挽输出电路，是一个双向射极输出器。当基极电压不变时，可输出大的电流，但输出电压变化不大。BG20和BG21的基极之间串接两个二极管D9和D10基极和集电极之间各接有一个电阻R43和R44，此分压电路特点是适于低电压分压，功耗小，稳压效果好。
典型的该电路R43、R44＝3KΩ，BG20为3CC21，BG21为3DG6，放大倍数β在150－200之间。
权利要求
1.一种磁探测器，包括两个具有传感线圈、激磁线圈和反馈线圈的探头，一个单向脉冲电路、反馈电路、放大电路、电源电路和音响电路，整个电路的第一级放大器的输入信号与两探头的传感线圈轴线方向的外磁场成正比，输出信号是磁场梯度信号，脉冲电路激励属于不同探头的两个相串联的激磁线圈，其特征在于激励两个相串联的激磁线圈的激励电路是由一个单结晶体管组成的脉冲发生器完成的，单结晶体管的发射极和基极与串联激磁线圈的两端形成一个闭合回路，每个探头的反馈线圈与激磁线圈是不同的两个线圈，反馈线圈相串联。
2.如权利要求
1所述的磁探测器，其特征在于两探头的传感线圈的电压各自经过检波整流出与外磁场有关的电压信号。
3.如权利要求
1所述的磁探测器，其特征在于一个探头的反馈线圈与一可变电阻器并联。
4.如权利要求
1、2或3所述的磁探测器，其特征在于其中的两个放大电路各自的输入端和输出端之间有回零开关，这两放大电路各自与它们的前极放大电路之间接有两个电容器。
5.如权利要求
4所述的磁探测器，其特征在于上述两个放大电路中的后级放大电路还设有灵敏度高低档开关，高低档开关的一组触头接在与此放大电路输入端相接的场效应管的栅极和放大电路的输出端之间，高低档开关的另一组触头接在放大电路的输出端与音响电路的输入端之间。
6.如权利要求
1、2或3所述的磁探测器，其特征在于稳压电源电路的分压电路是一个双向射极输出器，两个三极管的基极之间串联有两个二极管。
专利摘要
一种采用磁梯度原理探测地下磁性物体的准确位置的磁探测器，特别适用于农业动态监测体系中磁标的探测。包括两个具有传感线圈、激磁线圈和反馈线圈的探头，一个单向脉冲电路、反馈电路、放大电路、电源电路和音响电路。其特征在于激励两个相串联的激磁线圈的激励电路是由一个单结晶体管组成的脉冲发生器完成的，两探头传感线圈的电压各自经过检波整流出与外磁场有关的电压信号，并作为第一级运算放大器的输入信号。
文档编号G01V3/10GK86209010SQ86209010
公开日1987年12月5日 申请日期1986年11月8日
发明者肖雷忠, 黄平生, 宋尚福 申请人:国营汾西机器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan