基于电磁感应的金属探测实验装置研究开题报告

1. 研究目的与意义

金属探测器是一种金属检出设备，它利用电磁、射线等物理原理，对混合物品或人体中的金属物质（如铁、铜、不锈钢等）产生感应信号，以达到警报或剔除作用。除了探测有金属外壳或金属部件的地雷以外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内部的电线、埋在地下的水管电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。目前还广泛用于各种大型会议中心、体育场管、公检法、监狱系统及娱乐场所的安全检查和工厂企业的防偷检查，甚至用于对高考禁带物品的检查。世界上第一台金属探测器诞生于1960年，步入工业时代的最初的金属探测器主要用于工矿业，是检查矿产纯度和提高效益的得力助手，随着社会的发展，犯罪案件的上升，1970年金属探测器被引入一个新的应用领域安全检查，也就是今天所使用的金属探测门的雏形，它的出现意味着人类对安全认识已步入一个新纪元。

金属探测器自面世以来，从刚开始的不被认可到后来在各个领域上都发挥着重要的作用。目前，高精度金属探测器主要依赖进口，虽然性能较高，但是价格昂贵。随着现代工业生产向着高精度、高品质发展，以及顾客对产品质量的要求日益增加，高精度的金属探测器市场将会十分广阔。因此，研发一种高精度且成本相对较低的金属探测器产品，具有非常可观的经济效益。此外，实现核心技术的自主化，还能摆脱对国外产品的依赖，具有相当的社会效益。因此本课题研究一种简易的成本低的较稳定的金属探测装置，并将其与自动小车等相结合，使其在能实现检测金属的同时更加自动化。金属探测器自诞生经历了几代金属探测的变革，无论是灵敏度、分辨率、探测精度还是在工作性能上都得到了质的飞跃，应用领域也随着产品质量的提高延伸到多个行业。

2. 课题关键问题和重难点

金属探测器是采用线圈的电磁感应原理来探测金属的。根据电磁感应原理，当有金属物靠近通电线圈平面附近时，将发生线圈介质条件的变化和涡流效应两个现象。当有金属靠近通电线圈平面附近时，将使通电线圈周围的磁场发生变化。金属探测器的好坏取决于对金属探测灵敏度的性能，小到能够探测到一根细小的绣花针。提高金属探测器的灵敏度除了传感器质量的硬性关键，关键要消除探测信号在传送过程中外界的干扰信号，保证探测信号不失真提高金属探测器的可靠性。通电线圈有点测感应原理产生的变化电信号无法感知出来需要将电磁信号转化为数字信号用以提醒。在真正的试验中还可能遇到整体软硬件的调试问题等等。

系统的调试主要分为硬件调试、软件调试等两大部分。在制作硬件电路的同时，调试也在穿插进行。软件编程中，首先完成单元功能模块的调试，然后进行系统调试，整体上与硬件调试的方法差不多。联机调试是最重要的一部分，同时也是本设计成功的关键。提高金属探测器对金属探测的灵敏度除了选用高效的传感器还需要设计更为完善的电路，这就需要对电路基础知识有一定的深入研究，将电磁感应产生的模拟信号转换为数字信号和消除干扰信号都需要借助单片机作为检测和控制器件来实现，这就需要对点偏激的汇编语言的掌握。这些都是该项目的一些难点，需要接下来重点学习掌握的。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1、金属探测器的发展：

金属探测器按其功能和市场应用的不同可分为以下几种：通道式金属探测器(简称安检门)、手持式金属探测器、便携式金属探测器、台式金属探测器、工业用金属探测器和水下金属探测器。

世界上第一台金属探测器诞生与1960年，步入工业时代的最初的金属探测器主要用于工矿业，是检查矿产纯度和提高效益的得力助手，随着社会的发展，犯罪案件的上升，1970年金属探测器被引入一个新的应用领域安全检查，也就是今天所使用的金属探测门的雏形，它的出现意味着人类对安全认识已步入一个新纪元。

4. 研究方案

1 、基于单片机的金属探测器的设计方案

基于单片机的手持金属探测器，其模型如图1所示。可以看出它由四部分组成：高频振荡、信号放大、脉冲转换和信号的处理与报警，下面简单论述以下各个模块的功能。

1)高频振荡

这一部分是金属探测的基础，金属探测器的原理是：当金属物体置于变化的磁场当中时，金属内部就会产生涡流，而涡流所产生的磁场又会影响原磁场。高频振荡部分的任务首先就是产生变化的磁场，它往往由一lc振荡电路组成。其次，在遇见金属后由于金属内部涡流的存在，它的磁场会影响原有磁场，使原有振荡电路的振幅和周期都发生改变。这种改变经转换后送入单片机，单片机中有相应的程序对其进行分析判断。

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关文献资料，列出阶段实施计划；

第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；

第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；