金属探测器绪论

第一章绪论1.1前言金属探测器(MetalDetector)是一种专门用来探测金属类物质的仪器，现在的金属探测器除了能探测物体间或物体中是否混有金属外，还能探测出金属的种类。金属探测器作为一种最重要的安检设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产等诸多领域。在军事上，金属探测器可用于检测金属地雷，如今的阿富汗战争，随处可见到美军士兵拿着金属探测器扫雷的情形;在交通运输中，金属探测器可用于检测枪支、弹药、刀具等违禁金属物品，比如在机场、火车站、海关、展览会等都用金属探测器来对过往人员及行李进行安检，以排除违禁金属物品;在考古方面，金属探测器可用于发现埋藏金属物品的古墓，发现古墓中的金银财宝，金银首饰和各种硬币;在工程地质中，金属探测器用于探测埋在地下的金属水管、电缆和隐蔽在墙壁内的电线等金属埋设物;在矿产勘探中，金属测控器可用于探测和发现金属矿产、自然金颗粒及金块;在工业生产中，金属探测器用于在线监测，如去掉在食品、纺织和煤炭中的金属杂物等［1］。1.2金属探测器概述1.2.1金属探测器的发展历史世界上第一台金属探测器于1960年诞生在英国，当时完全采用模拟电路器件来设计，主要用在工矿行业，其为检查矿物质金属含量和提高效益的得力助手。20世纪70年代，随着社会的发展，金属探测器引入到了安全检查领域，其广泛应用于旅游安检、缉私和海关等，也就形成了今天我们所使用的金属探测器的雏形，特别是芬兰麦特瑞克安全产品公司研制出的世界上第一台用于安检的金属探测门，并在机场投入使用，这意味着人类对安全安检的认识初步步入了新纪元。20世纪80年代，监狱暴力案件频频出现，呈直线上升趋势，监狱管理工作中的重中之重是如何及早有效预防并阻止暴力案件发生，除了依靠警员对囚犯加强管理之外，金属探测门成为美国、英国、法国和口本等发达国家监狱管理机构必备的安检设备;与此同时，西方兴起的寻宝热，也使手持式和便携式金属探测器得到了长足的发展，促进了金属探测器的发展。此时的金属探测器正是一个飞速发展期，并逐渐开始向小型化和智能化过渡。20世纪90年代，伴随着电子制造业在全球兴起，在大型电子公司中，为了减少产品流失、约束员工与公司之间的尴尬局面，陆续采用手持式金属探测器和金属探测门作为管理员工行为，大大减少产品的流失。于是金属探测器在产品防盗中扮演了重要的角色［2］。如今，自从9.11恐怖事件后，反恐便成为国际社会的一个重要议题。人体炸弹、炸机、暗杀、绑架和海盗等恐怖活动的猖撅，恐怖分子便成为各国安全部门主要打击的对象，国际社会对安全防范的认知也被提到一个新的高度。此时简单的通道式金属安检门己不能完全满足安检的要求，一种能准确判定金属物品藏匿位置的安检产品成为了安保人员最需要产品，于是出现了多区位金属探测技术原来单一的磁场分布变成了多个相互重叠而又相对独立的磁场，这样金属探测门便拥有了报警并定位的功能，大大提升了金属探测器的性能。50多年过去了，金属探测器经历了几代探测技术的变革，从最初的信号模拟技术到连续波技术直到今天所使用的数字脉冲技术，金属探测器简单的磁场切割原理被引入多种科学技术成果。无论是灵敏度、分辨率、探测精确度还是工作性能上都有了质的飞跃。应用领域也随着产品质量的提高延伸到了多个行业。1.2.2金属探测器的国内外现状21世纪的今天，金属探测器的应用随处可见，并且应用口益广泛，效益可观。一台的金属探测器可以保护价值数十万元的矿石破碎机，一套安全门式金属探测器可以保护价值上千万元乃至上亿元的飞机及人身安全。一台手持式金属探测器可以有效的探测发现金属矿产，大大地提高了探测矿产效率。因此对金属探测器的研究和生产引起国内外的高度重视。早在20世纪50年代，国外就成功计算出多种形式的探测线圈在检测不同形状工件时的阻抗特性，并研制出了以阻抗分析法为原理的涡流仪器，推动了涡流检测技术在工业中的应用。我国对涡流检测理论的研究起步较晚，近年来，我国在人工神经网络技术和三维缺陷阻抗图的研究方面取得了很大进展。在该领域国内的研究己接近发达国家水平，推动了我国涡流检测理论的发展。国内金属探测器的研究和发展目前多集中在安检领域，出现了多个金属探测器生产厂商，但从国内市场占有率看，国外品牌占有80%的市场份额，民航市场也一直没有国产金属探测器的出现。其原因主要是，大部分产品因质量不过关，而拿不到相关的认证。国内金属探测器产品的研发、生产和推广在近几年己获得较大进步，但同其他电子类产品一样，也出现了电路仿制、性能趋同、功能繁多和华而不实的现象。目前，国内用于安检的金属探测器只能检测金属物品，而像炸药、毒品等非金属危险品却无法检测，虽然某些公司现己进入实验开发阶段，但真正推出使用还需要一段时间［3］国外的金属探测器传感器大多采用流、电磁场，超声波、图像扫描等方式，其如日本、美国、英国和德国生产的金属探测装置。但适合于食品、纺织行业的金属探测器比较少，且价格比较贵。其中性能比较突出的是口本安利公司的Duw系列金属探测器，具备较高的检测灵敏度和稳定性，而且采用了自动算法设定和相位跟踪功能，在国际上是较为先进的。最近，金属探测技术也逐步趋向复杂化、多功能化和灵敏度高化，像南非生产的GOLDFINGER型金属探测器，它通过二维信号检测，在监视屏幕上可显示被检测者身上所携带的金属物体的位置，灵敏度最高可检出0.5克的黄金。X光红外测器系列的金属探测器，能使在食品中金属杂质所在的位置和大小指示并显示出来。金属探测器的另一个技术进步就是分段限时技术的出现，世界几大著名的金属探测器生产厂商，比如ElPaso,CeiaUS,Ranger&Metorex等，均投入了大量的资金从事这方面的研究和开发工作。它利用探测器侧面或另一仪表盘上的灯光来指示或显示出人体中金属物品的近似位置[4,5]从整体上说，虽然国内企业推出了很多自己研发的金属探测器，但从整体上来说，无论是检测精度还是自动化水平都和国外先进的金属检测设备存在一定的差距。1.3金属探测器的研究意义目前国内金属检测设备正逐步从模拟时代过渡到数字时代。模拟式金属探测器使用的电子元件大多是电子管和晶体管，线路庞大而且功耗较高。随着电子器件大规模集成电路和微处理芯片的广泛应用，使得金属探测器逐步向数字化、智能化方向发展。如今，金属检测器大量用在社会生活和工业生产等领域，国外产品占了很大一部分。国内产品与国外产品相比还有一定的技术差距。因此很大一部