【正文】 圖 工作情況。設(shè)在 t0時(shí)刻接通電源，整流元件的正向電阻很小，可略去不計(jì)，在 t=t1金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 18 時(shí)， UC達(dá)到峰值為 iU2 。此后 Ui以正弦規(guī)律下降直到 t2時(shí)刻，二極管 D不再導(dǎo)電，電容開(kāi)始放電， UC緩慢下降，一直到下一個(gè)周期。電壓 Ui上升到和 UC相等時(shí)，即t3以后，二極管 D又開(kāi)始導(dǎo)通，電容充電，直到 t4。在這以后，二極管 D又截止，UC又按上述規(guī)律下降，如此周而復(fù)始，形成了周期性的電容器充電放電過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，二極管 D并不是在整個(gè)半周內(nèi)都導(dǎo)通的，從圖上可以看到二極管 D只在 t3到 t4段內(nèi)導(dǎo)通并向電容器充電。由于電容器的電壓不能突變，故在這一小段時(shí)間內(nèi)，它可以被看成是一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)（類(lèi)似蓄電池）。 圖 電容濾波電路 由電容兩端的電 壓不能突變的特點(diǎn)，達(dá)到輸出波形趨于平滑的目的。經(jīng)濾波后的輸出波形如圖 。 圖 濾波電路的輸出波形 ４ .４ 三極管開(kāi)關(guān)電路 能夠?qū)崿F(xiàn)各種基本邏輯關(guān)系的電路通稱(chēng)為門(mén)電路。由于在二值邏輯中，邏輯變量的取值 1和 0在電路中是用電路的兩種截然相反的狀態(tài)來(lái)表示的，而電路的狀態(tài)是靠二極管、三極管開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)的，所以門(mén)電路也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)電路。用 1表示高電平、 0表示低電平的情況稱(chēng)為正邏輯；反之用 0表示高電平、1表示低電平的情況稱(chēng)為負(fù)邏輯。 通過(guò)開(kāi)關(guān)電路獲得高、低電平的方法如圖 。其中 S示意為受輸入信號(hào)控制的電子開(kāi)關(guān) (二極管、三極管 )，當(dāng)二極管、三極管截止時(shí)相當(dāng)于 S斷開(kāi)，金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 19 輸出為高電平；當(dāng)二極管、三極管導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于 S閉合，輸出為低電平。 在數(shù)字電路中，只要能確切的區(qū)分出高、低電平兩種狀態(tài)就足夠了。所以高、低電平都有一個(gè)允許的范圍，如圖 所示。 圖 圖 雙極型 三極管的開(kāi)關(guān)特性 （ 1）靜態(tài)開(kāi)關(guān)特性 圖 是相當(dāng)于圖 的三極管的開(kāi)關(guān)電路，這里，三極管充當(dāng)了開(kāi)關(guān)S。 圖 三極管的 開(kāi)關(guān)電路 從三極管的工作原理和特性曲線可知，三極管可以工作在放大、截止、飽和三個(gè)工作區(qū)。在開(kāi)關(guān)電路中，三極管是在后兩種工作區(qū)間轉(zhuǎn)換。當(dāng)基極控制電壓 01 ?u 時(shí)， ,0?BEu ,0?Bi Ci ＝ CEOI ≈０，三極管工作于截止區(qū)，其集電極到發(fā)射極之間如同斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)一樣，此時(shí)輸出電壓 Ou ＝ OHU ＝ CCV 。 1u 為正（高電平）時(shí)，只要參數(shù)安排適當(dāng)，使 BSB Ii ? ＝cccRV? （ BSI 為三極管的臨界飽和基極電流），則 BEu 和 BCu 同為正向偏置，三極管工作于飽和區(qū)，金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 20 Ci 不隨 Bi 的增加而增加，此時(shí)， c－ e 間的飽和管壓降 CEU ? ?sat ≈ 0，如同開(kāi)關(guān)閉合一樣，輸出電壓 Ou ＝ OLU ≈ 0。 由上述可見(jiàn)，只要用 1u 的高、低電平控制三極管即可使其分別工作在飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，三極管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在其輸出端可獲得對(duì)應(yīng)的高 、低電平。 實(shí)際電路中，一般都能滿足 CCV ＞＞ ? ?satCEU 、 CEOI ≈ 0, 所以在分析三極管開(kāi)關(guān)電路時(shí)經(jīng)常使用圖 所示的雙極型三極管開(kāi)關(guān)電路。 a）截止?fàn)顟B(tài) （ b） 飽和狀態(tài) 圖 雙極型三極管開(kāi)關(guān)的等效電路 （ 2）動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 在動(dòng)態(tài)情況下，即三極管在截止與飽和導(dǎo)通兩種狀態(tài)間迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，由于三極管內(nèi)部電荷的建立和消散都需要一定的時(shí)間，所以集電極電流的變化滯后于基極電壓的變 化，如圖 所示。當(dāng)然，輸出電壓 Ou 的變化比輸入電壓 1u 的變化也相應(yīng)地滯后。 圖 三極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)的原理圖 R13 .3 KR26 8KR42MR56 .8 KR61 00RP5 .1 KC10 .0 1 uFC20 .0 1 uFC30 .0 1 uFC40 .1 u FC50 .1 u FQ1V T 1Q2V T 2Q3V T 3D1VD1D2VD2B T 13VD3VD3S1SAL+ C62 .2 u FR33 .3 K 圖 系統(tǒng)原理圖 金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 22 結(jié)論 在選礦、造紙、制藥、木材和塑料制品加工等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，如果在生產(chǎn)線上的物料中混入了較大塊的廢金屬物體就可能造成加工設(shè)備的損壞，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全運(yùn)行常常需要探測(cè)出混在物料中的金屬物體，金屬探測(cè)器就是實(shí)現(xiàn)金屬檢 測(cè)的一種儀器通常，金屬探測(cè)器是采用探測(cè)線圈利用電磁感應(yīng)原理探測(cè)金屬的。探測(cè)線圈直接套人物料傳送帶或放置在傳送帶附近，通過(guò)檢測(cè)金屬通過(guò)時(shí)探測(cè)線圈中電壓、電流頻率的變化、幅值 的變化或兩者之間相位角的變化探測(cè)金屬。 金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 24 參考文獻(xiàn) 1. 樊延虎 .電渦流金屬探測(cè)器研究 [J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版 ,2021. 2. 趙凱華 ． 陳熙謀 .電磁學(xué) [M].北京 :高等教育出版社 ,2021. 3. 謝自美 . 電子線路綜合設(shè)計(jì) [M].武漢 :華中科技大學(xué)出版社 ,2021. 4. 劉慧娟 . 一種新型智能金屬探測(cè)器 [J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021. 5. 程佩青 . 數(shù)字信號(hào)處理教程 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,1995. 6. 江國(guó)強(qiáng) . 現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , 2021. 7. 張明 . 金屬探測(cè)器的抗電磁干擾 [J].電工技術(shù) , 2021. 8. 劉國(guó)亭 . 余晉岳 .金屬探測(cè)器的原理與應(yīng)用 [J].電子技術(shù) , 1984. 金屬探測(cè)器的設(shè)計(jì) 24 致謝 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在論文寫(xiě)作過(guò)程中，得到了 ...老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成， 張 老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜， 張 老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，除了敬佩 張 老師的專(zhuān)業(yè)水平 外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向 張老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 最后我還要感謝 電氣 系和我的母校 — .......對(duì)我的栽培 以及為評(píng)閱本論文而付出辛勤勞動(dòng)的專(zhuān)家和學(xué)者們 !