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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Bater no detector de metais, teoria. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / detectores de metal O nome “detector de metais por batida” é um eco da terminologia adotada na engenharia de rádio desde a época dos primeiros receptores super-heteródinos. As batidas são um fenômeno que se manifesta de forma mais perceptível quando dois sinais periódicos com frequências semelhantes e amplitudes aproximadamente iguais são somados e consiste em uma pulsação na amplitude do sinal total. A frequência de ondulação é igual à diferença nas frequências dos dois sinais adicionados. Ao passar esse sinal pulsante através de um retificador (detector), é possível isolar o sinal de diferença de frequência. Esses circuitos são tradicionais há muito tempo, mas atualmente não são mais usados nem na engenharia de rádio nem em detectores de metais. Em ambos os casos, os detectores de amplitude foram substituídos por detectores síncronos, mas o termo “on beats” permanece até hoje. O princípio de funcionamento de um detector de metais por batida é muito simples e consiste em registrar a diferença de frequência de dois geradores, um dos quais é estável em frequência e o outro contém um sensor - um indutor em seu circuito de ajuste de frequência. O dispositivo é ajustado de forma que, na ausência de metal próximo ao sensor, as frequências dos dois geradores coincidam ou tenham valores muito próximos. A presença de metal próximo ao sensor leva a uma alteração em seus parâmetros e, consequentemente, a uma alteração na frequência do gerador correspondente. Essa mudança geralmente é muito pequena, mas a mudança na diferença de frequência entre os dois osciladores já é significativa e pode ser facilmente registrada. A diferença de frequência pode ser registrada de várias maneiras, desde a mais simples, quando o sinal de diferença de frequência é ouvido em fones de ouvido ou através de um alto-falante, até métodos digitais de medição de frequência. A sensibilidade de um detector de metais às batidas depende, entre outras coisas, dos parâmetros para converter as alterações na impedância do sensor em frequência. Normalmente, a conversão consiste em obter a diferença de frequência de um gerador estável e um gerador com bobina sensora no circuito de ajuste de frequência. Portanto, quanto maiores as frequências desses geradores, maior será a diferença de frequência em resposta ao aparecimento de um alvo metálico próximo ao sensor. O registro de pequenos desvios de frequência apresenta certa dificuldade. Assim, de ouvido você pode registrar com segurança uma mudança na frequência do sinal de tom de pelo menos 10 Hz. Visualmente, ao piscar o LED, você pode registrar uma mudança de frequência de pelo menos 1 Hz. De outras formas é possível conseguir o registro de uma diferença de frequência menor, porém esse registro exigirá um tempo significativo, o que é inaceitável para detectores de metais que operam sempre em tempo real. O método de isolar uma pequena diferença de frequência entre dois geradores dá origem a um problema técnico significativo - o bloqueio de fase. O problema é que dois osciladores sintonizados em frequências muito próximas tendem a sincronizar entre si. Essa sincronização se manifesta no fato de que ao tentar aproximar de alguma forma a frequência diferencial de dois geradores de zero, quando a frequência diferencial atinge um determinado limite, ocorre uma transição abrupta para o estado dos geradores quando suas frequências coincidem. Os geradores ficam sincronizados. Fisicamente, o fenômeno do bloqueio de fase é explicado pelas não linearidades que estão inevitavelmente presentes em qualquer gerador e pela penetração parasita do sinal de um gerador para outro (através de circuitos de potência, através de capacitâncias parasitas, etc.). Como mostra a prática, se você não recorrer a truques especiais, como o desacoplamento optoeletrônico de geradores, então você pode realmente obter para a diferença de frequência um limite para o início da sincronização parasita da ordem de 10"4 em relação à frequência dos geradores A partir daqui você pode obter uma estimativa da frequência na qual o detector de metais deve operar em batimentos para obter sensibilidade máxima de 10...100 kHz e superior. A seletividade para metais nessas frequências, que estão muito longe do ideal, é muito fraca. Além disso, é quase impossível determinar a fase do sinal refletido a partir da mudança de frequência do gerador. Portanto, o detector de metais não tem seletividade nas batidas. A resposta do dispositivo a um objeto metálico é inversamente proporcional à sexta potência da distância. É quase igual aos detectores de metais baseados no princípio de “transmissão-recepção”. Porém, o alcance de detecção deste tipo de dispositivo costuma ser muito pior devido ao efeito da sincronização parasita. Autor: Shchedrin A.I.
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