مدار فلزیاب: معماری پیشرفته و اصول فنی آشکارسازی

فلزیاب‌ها به عنوان ابزارهای حیاتی در طیف وسیعی از صنایع، از امنیت و بازرسی‌های فرودگاهی گرفته تا باستان‌شناسی، معدن‌یابی و ژئوفیزیک، جایگاه ویژه‌ای دارند.

هسته اصلی عملکرد هر دستگاه فلزیاب، مدار فلزیاب پیچیده و دقیق آن است که مسئول تبدیل نوسانات الکترومغناطیسی به سیگنال قابل تفسیر است.

هدف این مقاله، ارائه یک تحلیل فنی و تخصصی از معماری مداری این دستگاه‌ها است.

درک عمیق اجزای الکترونیکی و اصول فیزیکی حاکم بر آن‌ها، برای توسعه نسل بعدی تکنولوژی تشخیص فلز که نیازمند حساسیت بالاتر و قابلیت تفکیک بهتر اهداف است، ضروری می‌باشد.

ما در این بررسی، تمرکز ویژه‌ای بر روی اجزا، توپولوژی‌های مدار رایج و اصول حاکم بر الکترومغناطیس در فلزیابی خواهیم داشت.

مدار فلزیاب
فروش فلزیاب و طلایاب در نوین فلزیاب 09014444903

اهمیت فلزیاب‌ها و معرفی اصول اساسی مدار

اصول الکترومغناطیسی کارکرد: القای متقابل و میدان‌های الکترومغناطیسی

عملکرد تمامی فلزیاب‌ها بر پایه قوانین فارادی در القای الکترومغناطیسی استوار است. این پدیده قلب تپنده مدار فلزیاب محسوب می‌شود.

• تولید میدان اولیه
• پدیده القای متقابل (Mutual Induction)
• تحلیل فاز و دامنه

اجزای کلیدی مدار فلزیاب: معماری الکترونیکی

یکی از بهترین مدار فلزیاب پیشرفته از چهار بلوک عملکردی اصلی تشکیل شده است که هر یک نقش حیاتی در دقت و کارایی نهایی دستگاه ایفا می‌کنند.

اسیلاتور (Oscillator)

وظیفه اسیلاتور، تولید یک موج سینوسی یا پالس مربعی دقیق و پایدار با فرکانسی مشخص است.

پایداری فرکانس (Drift) برای حفظ عملکرد صحیح مدار حیاتی است.

در تکنولوژی VLF، فرکانس معمولاً در محدوده کیلوهرتز است، در حالی که در مدار PI فلزیاب، پالس‌ها با فرکانس‌های بسیار بالاتر تولید می‌شوند.

کویل جستجو (Search Coil)

کویل جستجو اساساً یک سیم‌پیچ با تعداد دور مشخص است که نقش فرستنده (TX) و یا گیرنده (RX) را ایفا می‌کند.

طراحی فیزیکی کویل (قطر، تعداد دور و سیم‌کشی داخلی) مستقیماً بر عمق نفوذ و کیفیت تفکیک تأثیر می‌گذارد.

این کویل باید دارای ضریب کیفیت (Q Factor) بالایی باشد تا اتلاف انرژی به حداقل برسد.

مدار تقویت‌کننده (Amplifier)

سیگنال القا شده توسط هدف، بسیار ضعیف است (در حد میکروولت).

بنابراین، مدار تقویت‌کننده باید قادر به افزایش این سیگنال بدون افزودن نویز قابل توجه باشد.

تقویت‌کننده‌های عملیاتی (Op-Amps) با نویز پایین و بهره بالا، معمولاً در این مرحله استفاده می‌شوند.

تقویت‌کننده‌هایی مانند Low-Noise Amplifiers (LNAs) نقش مهمی در افزایش نسبت سیگنال به نویز (SNR) ایفا می‌کنند.

واحد پردازش سیگنال (Signal Processing Unit – SPU)

این بخش، مغز دستگاه است که داده‌های آنالوگ تقویت شده را به اطلاعات قابل استفاده تبدیل می‌کند. این واحد شامل اجزای زیر است:

• دمدولاتور (Demodulator): سیگنال تقویت شده را به شکل قابل پردازش تبدیل می‌کند. در مدارهای VLF از دِمدولاتورهای هم‌فاز و مربعی برای استخراج مؤلفه‌های فاز و دامنه استفاده می‌شود.
• فیلترها: فیلترهای پایین‌گذر برای حذف نویزهای با فرکانس بالا و تقویت‌کننده‌های باند گذر برای جداسازی فرکانس عملیاتی.
• میکروکنترلر (MCU): الگوریتم‌های پیشرفته تشخیص و تفکیک در این بخش پیاده‌سازی می‌شوند. این بخش مسئول نمایش نتایج به کاربر است.

مدار فلزیاب
فروش فلزیاب و طلایاب در نوین فلزیاب 09014444903

معماری‌های مدار رایج: VLF، PI و BFO

سه معماری غالب در مدار فلزیاب وجود دارد که هر کدام بر اساس اصول متفاوتی از الکترومغناطیس در فلزیابی طراحی شده‌اند.

فرکانس بسیار پایین (VLF – Very Low Frequency)

• اصول عملکرد: در VLF، از دو کویل مجزا استفاده می‌شود که در یک صفحه قرار دارند.
• مزایا: توانایی عالی در تفکیک (Discrimination) بین فلزات مختلف بر اساس تغییرات فاز.
• معایب: حساسیت بالا به مواد معدنی موجود در خاک که باعث تولید سیگنال‌های کاذب می‌شود.

نوسان‌ساز فرکانس تداخلی (BFO – Beat Frequency Oscillator)

• اصول عملکرد: این قدیمی‌ترین تکنولوژی است که از دو اسیلاتور استفاده می‌کند.
• مزایا: سادگی ساختار مدار فلزیاب و هزینه پایین.
• معایب: حساسیت بسیار کم و عدم توانایی در تفکیک.

القای پالس (PI – Pulse Induction)

مدار تقویت کننده فلزیاب به دلیل عملکرد برتر در محیط‌های با چگالی مواد معدنی بالا، محبوبیت فراوانی کسب کرده است.

اصول عملکرد:

در PI، یک کویل منفرد هم نقش فرستنده و هم گیرنده را ایفا می‌کند. اسیلاتور، پالس‌های جریان بسیار کوتاه و قوی را به کویل می‌فرستد.

میدان مغناطیسی تولید شده پس از قطع جریان، به سرعت ناپدید می‌شود.

اما جریان‌های گردابی ایجاد شده در فلز، باعث فروپاشی آهسته‌تر میدان مغناطیسی ثانویه می‌شوند.

مدار PI فلزیاب در بازه زمانی کوتاهی پس از پایان پالس (Dead Time)، تغییرات ولتاژ را به عنوان سیگنال دریافت می‌کند.

معماری کلیدی PI:

زمان‌بندی دقیق (Timing Circuitry) و قابلیت اندازه‌گیری زمان واپاشی (Decay Time) میدان.

این تکنیک، تأثیر مواد معدنی خنثی‌کننده خاک را به حداقل می‌رساند زیرا فقط به مدت زمان واپاشی سیگنال پس از پالس حساس است.

• مزایای PI: نفوذ عمیق‌تر، عملکرد عالی در خاک‌های رسانا و معدنی (مانند سواحل مرطوب).
• معایب: تفکیک ضعیف‌تر فلزات نسبت به VLF.

مقاله مرتبط: سیستم قدرتمند رادار اسکن پیشرفته

مدار فلزیاب
فروش فلزیاب و طلایاب در نوین فلزیاب 09014444903

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

مدار فلزیاب محصول تلاقی فیزیک الکترومغناطیس و مهندسی الکترونیک پیشرفته است.

پیشرفت‌های اخیر در طراحی اسیلاتورهای با نویز کم، تقویت‌کننده‌های با بهره بالا، و الگوریتم‌های پردازش دیجیتال، منجر به افزایش چشمگیر عمق نفوذ و دقت تفکیک در دستگاه‌های مدرن شده است.

انتخاب معماری مناسب در مدار تقویت کننده فلزیاب عامل تعیین‌کننده موفقیت در کاربردهای خاص است.

برای متخصصان و علاقه‌مندانی که به دنبال طراحی یا ارتقاء سیستم‌های آشکارسازی خود هستند.

درک دقیق پارامترهای القای متقابل و بهینه‌سازی زمان‌بندی پالس‌ها در معماری‌های PI، کلید دستیابی به عملکرد حداکثری در تکنولوژی تشخیص فلز است.

از ویژگی های شرکت آسیا مدرن

 تمام دستگاه های شرکت آسیا مدرن دارای گارانتی و خدمات پس از فروش می باشد.

پاسخ گویی ۲۴ ساعته تلفن ها و همکاری با مشتری ها در همه زمینه ها.

تمام دستگاه ها دارای سی دی آموزشی و دفترچه فارسی می باشد.

هر دستگاهی هنگام فروش با تست در خاک در حضوری مشتری انجام می شود.