Комп’ютерна модель виявлення металевих предметів за допомогою металошукача індуктивного типу
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-4(38)-150-162Ключові слова:
комп’ютерна модель; металошукач; індуктивність; система котушок double D; COMSOL Multiphysics; магнітне поле; радіус об’єктаАнотація
Відомо, що на сьогодні задача пошуку металевих об’єктів, що знаходяться в землі або приховані за іншими перешкодами, вирішується за допомогою металошукачів або металодетекторів. Тривалий досвід їх експлуатації призвів до появи різноманітних видів і класів металошукачів, які відрізняються як самими параметрами, так і кількістю котушок та їх геометричними формами.
Метою написання цієї статті є побудова комп’ютерної моделі виявлення металевих об’єктів за допомогою найпоширенішого типу металодетекторів: одноконтурних резонансних індукційного типу. Як датчики виявлення об’єктів використовується система котушок індуктивності типу Double D.
У статті описано процес створення моделі та її налаштування засобами середовища COMSOL Multiphysics.
У результаті застосування моделі було отримано залежності напруги, що наводиться в прийомній котушці системи, при переміщенні алюмінієвого об’єкта вздовж горизонтальної і вертикальної вісей системи, а також від діаметра і товщини самого об’єкта, який має циліндричну форму. Наведено залежність напруги, що наводиться у прийомній котушці та різниці фаз між струмами котушок від питомої електричної провідності об’єкта-мішені.
На основі отриманих залежностей було проведено оцінювання потенційної можливості гарантованого детектування алюмінієвого об’єкту системою котушок, а також надано пояснення щодо обмежень, які виникають.
Зроблено висновки стосовно можливих шляхів застосування отриманої математичної моделі, а також переваг, отриманих від її застосування.
Посилання
Сигута, А. Дослідження методів пошуку вибухонебезпечних предметів / А. Сигута, О. Красножон // Технічні науки і технології. – 2024. – № 1(35). – С. 156-169.
Qun Guo. A Multiarray Electromagnetic Instrument for Shallow Surface Real-Time Detection / Qun Guo, Sirui Zhou, Xinhao Zhang, Caitang Sun, Gang Li // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2021. – Vol. 70. – Pp. 1-9.
Ambruš, D. A Portable Planar Coil Array for Frequency-Domain Inductive Sensing of Metallic Objects / D. Ambruš, D. Vasić, V. Bilas // 2020 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC). – Dubrovnik, Croatia, 2020. – Pp. 1-5. DOI: 10.1109/I2MTC43012.2020.9128673
Цимбал, О. В. Дискримінація металів у металошукачах / О. В. Цимбал // Електронна та Акустична Інженерія. – 2019. – № 2(4). – С. 22–27. 2(4). DOI: https://doi.org/10.20535/2617-0965.2019.2.4.163837
Нейман, Л. Р. Теоретические основы электротехники : учеб. для электротех. и энерг. вузов : у 3-х ч. Ч. 3 : Теория электромагнитного поля / Л. Р. Нейман, П. Л. Калантаров. – Изд. 5-е, перераб. – М.-Л. : Госэнергоиздат, 1959. – 232 с.
Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле : учебник для вузов / Л. А. Бессонов. – 7-е изд. ,перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1978. – 231 с.
Introduction to COMSOL Multiphysics. – Accessed mode: https://cdn.comsol.com/doc/5.5/ IntroductionToCOMSOLMultiphysics.pdf.
Dymerets, A. V. Simulation of a Grid Multi-Layer Shield to Reduce the Magnetic Field of Power Lines / A. V. Dymerets, A. V. Krasnozhon, O. V. Krasnozhon // Microsystems, Electronics and Acoustics. – 2020. – Vol. 25, №3. – Pр. 5-10.
Guelle, D. Metal detector handbook for humanitarian demining / D. Guelle, A. Smith, A. Lewis, T. Bloodworth. – Norwich: Office for Official Publications of the European Communities, 2003. – 180 p.
Ambrus. D. Comparative Study of Planar Coil EMI Sensors for Inversion-Based Detection of Buried Objects [Electronic resource] / Davorin Ambrus, Darko Vasic, Vedran Bilas // IEEE Sensors Journal. – 2020. – Vol. 20, no. 2. – Pр. 968-979. – Accessed mode: https://doi.org/10.1109/jsen.2019.2944752.
Scott, W. R. Array of broadband electromagnetic induction sensors for detecting buried objects / W. R. Scott // Proc. SPIE 10182, Detection and Sensing of Mines, Explosive Objects, and Obscured Targets XXII, 1018214 (3 May 2017). DOI: https://doi.org/10.1117/12.2262944.
Scott, W. R. Broadband Array of Electromagnetic Induction Sensors for Detecting Buried Landmines / W. R. Scott // IGARSS 2008 - 2008 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. – Boston, MA, 2008. – Pp. II-375-II-378.
Ambruš, D. Active induction balance method for metal detector sensing head utilizing transmitter-bucking and dual current source / D. Ambruš, D. Vasić, V. Bilas // Journal of Physics Conference Series. – 2013. – 450(1):2047. – Pp. 1-6. DOI:10.1088/1742-6596/450/1/012047.
Руководство пользователя Fisher F5 / Офіційні металошукачі України. – Режим доступу: https://klad.com.ua/wp-content/uploads/2020/02/f5.pdf.
K¨ubbeler, Karl-Heinz, Tester ERE s AVR mikrokontrollerom i minimumom dopolnitelnyih elementov / Karl-Heinz K¨ubbeler. – Accessed mode: https://www.nikom.biz/pdf/A438001.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
