探雷器簡(jiǎn)介

探雷器

一種用于探測(cè)地雷和地雷場(chǎng)的地雷戰(zhàn)器材。通常由探頭、信號(hào)處理單元和報(bào)警裝置3大部分組成。探雷器按攜帶和運(yùn)載方式不同，分為便攜式、車載式和機(jī)載式3種類型。便攜式探雷器供單兵搜索地雷使用，又稱單兵探雷器，多以耳機(jī)聲響變化作為報(bào)警信號(hào);車載式探雷器以吉普車、裝甲輸送車作為運(yùn)載車輛，用于道路和平坦地面上探雷，以聲響、燈光和屏幕顯示等方式報(bào)警，能在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)停車，適于伴隨和保障坦克、機(jī)械化部隊(duì)行動(dòng);機(jī)載式探雷器使用直升機(jī)作為運(yùn)載工具，用于在較大地域上對(duì)地雷場(chǎng)實(shí)施遠(yuǎn)距離快速探測(cè)。

探雷器除了用于探測(cè)地雷，還被廣泛運(yùn)用在機(jī)場(chǎng)安檢用的金屬安檢門、探釘器、手持金屬探測(cè)器、考古用的地下金屬探測(cè)器等。雖然這些探測(cè)器并不叫探雷器，但是它的工作原理和用途都跟探雷器的功效一樣。

探雷器按攜帶和運(yùn)載方式不同，分為便攜式、車載式和機(jī)載式三種類型。便攜式探雷器供單兵搜索地雷使用，又稱單兵探雷器，多以耳機(jī)聲響變化作為報(bào)警信號(hào)。車載式探雷器以吉普車、裝甲輸送車作為運(yùn)載車輛，用于道路和平坦地面上探雷，以聲響、燈光和屏幕顯示等方式報(bào)警，能在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)停車。它的探雷速度較快，適于伴隨和保障坦克、機(jī)械化部隊(duì)行動(dòng)。機(jī)載式探雷器使用直升機(jī)作為運(yùn)載工具，用于在較大地域上對(duì)地雷場(chǎng)實(shí)施遠(yuǎn)距離快速探測(cè)。

便攜式探雷器與車載式探雷器的工作原理主要有兩種:一種是利用探雷器輻射電磁場(chǎng)，使地雷的金屬零件受激產(chǎn)生渦流，渦流電磁場(chǎng)又作用于探雷器的電子系統(tǒng)，使之失去原來(lái)的平衡狀態(tài)，或者通過(guò)探雷器的接收系統(tǒng)檢測(cè)渦流電磁場(chǎng)信號(hào)，從而得知金屬物體(地雷)的位置。它能可靠地發(fā)現(xiàn)帶有金屬零件的地雷，但容易受到戰(zhàn)場(chǎng)上彈片等金屬物體的干擾。另一種原理是利用地雷與周圍土壤的介電常數(shù)等物理特性的差異，引起探雷器輻射的微波電磁場(chǎng)發(fā)生畸變，通過(guò)檢測(cè)畸變場(chǎng)信號(hào)來(lái)判斷地雷的位置。但土壤中的非地雷異物(如樹(shù)根)，土壤密度的突變，土壤中的空腔以及濕度的不均勻等，都可能引起虛假信號(hào)。因此，在使用上述兩種工作原理的探雷器時(shí)，都要輔以探雷針。后一種工作原理的探雷器，不適合在水下環(huán)境工作。機(jī)載式探雷器實(shí)際是一種諧波雷達(dá)，如美國(guó)的金屬再輻射雷達(dá)探測(cè)器，它是通過(guò)檢測(cè)地雷二次輻射的三次諧波來(lái)搜索地雷。它能夠排除地面反射波的干擾，可以遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)撒布的地雷。

探測(cè)地雷的探雷器是應(yīng)用渦流工作的。通有變化電流的長(zhǎng)柄線圈在掃過(guò)地面時(shí)，地下金屬物體在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生磁場(chǎng)影響線圈的磁場(chǎng)，從而觸發(fā)報(bào)警。而非金屬等絕緣材料不能產(chǎn)生渦流的，這樣便可以探測(cè)有金屬殼的地雷。

機(jī)場(chǎng)車站等地應(yīng)用的的安檢門與其他類型的金屬探測(cè)儀也都是應(yīng)用渦流現(xiàn)象工作的。

磁敏傳感器，顧名思義就是感知磁性物體的存在或者磁性強(qiáng)度(在有效范圍內(nèi))這些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料(鐵、鈷、 鎳及其它們的合金)當(dāng)然也可包括感知通電(直、交)線包或?qū)Ь€周圍的磁場(chǎng)。

傳統(tǒng)的磁檢測(cè)中首先被采用的是電感線圈為敏感元件。特點(diǎn)正是無(wú)須在線圈中通電，一般僅對(duì)運(yùn)動(dòng)中的永磁體或電流載體起敏感作用。后來(lái)發(fā)展為用線圈組成振蕩槽路的。 如探雷器， 金屬異物探測(cè)器，測(cè)磁通的磁通計(jì)等. (磁通門，振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì))。

霍爾傳感器是依據(jù)霍爾效應(yīng)制成的器件。

霍爾效應(yīng)：通電的載體在受到垂直于載體平面的外磁場(chǎng)作用時(shí)，則載流子受到洛倫茲力的作用， 并有向兩邊聚集的傾向,由于自由電子的聚集(一邊多一邊必然少)從而形成電勢(shì)差， 在經(jīng)過(guò)特殊工藝制備的半導(dǎo)體材料這種效應(yīng)更為顯著。從而形成了霍爾元件。早期的霍爾效應(yīng)的材料Insb(銻化銦)。為增強(qiáng)對(duì)磁場(chǎng)的敏感度,在材料方面半導(dǎo) 體IIIV 元素族都有所應(yīng)用。近年來(lái)，除Insb之外，有硅襯底的，也有砷化鎵的?；魻柶骷捎谄涔ぷ鳈C(jī)理的原因都制成全橋路器件，其內(nèi)阻大約都在 150Ω~500Ω之間。對(duì)線性傳感器工作電流大約在2~10mA左右，一般采用恒流供電法。

Insb與硅襯底霍爾器件典型工作電流為10mA。而砷化鎵典型工作電流為2 mA。作為低弱磁場(chǎng)測(cè)量，我們希望傳感器自身所需的工作電流越低越好。（因?yàn)殡娫粗車从写艌?chǎng)，就不同程度引進(jìn)誤差。另外，目前的傳感器對(duì)溫度很敏感，通 的電流大了，有一個(gè)自身加熱問(wèn)題。（溫升）就造成傳感器的零漂。這些方面除外附補(bǔ)償電路外，在材料方面也在不斷的進(jìn)行改進(jìn)。

霍爾傳感器主要有兩大類，一類為開(kāi)關(guān)型器件，一類為線性霍爾器件，從結(jié)構(gòu)形式（品種）及用量、產(chǎn)量前者大于后者。霍爾器件的響應(yīng)速度大約在1us 量級(jí)。

磁阻傳感器，磁敏二極管等是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導(dǎo)體材料于霍爾大體 相同。但這種傳感器對(duì)磁場(chǎng)的作用機(jī)理不同，傳感器內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)方向與被檢磁場(chǎng)在一平面內(nèi)。（順便提醒一點(diǎn)，霍爾效應(yīng)于磁阻效應(yīng)是并存的。在制造霍爾器件時(shí) 應(yīng)努力減少磁阻效應(yīng)的影響，而制造磁阻器件時(shí)努力避免霍爾效應(yīng)（在計(jì)算公式中，互為非線性項(xiàng)）。在磁阻器件應(yīng)用中，溫度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制 備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產(chǎn)品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現(xiàn)在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯(lián)）主要是為補(bǔ)償溫度漂移。目前也有 全橋產(chǎn)品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據(jù)報(bào)導(dǎo)磁阻器件的響應(yīng)速度同霍爾1uS量級(jí)。

磁阻傳感器由于工作機(jī)理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當(dāng)后續(xù)電路不同對(duì)供電電源的穩(wěn)定性及內(nèi)部噪聲要求高低有所不同。

磁敏器件（單元）體積問(wèn)題：

在磁敏元件作為檢測(cè)磁場(chǎng)而設(shè)計(jì)和制造的 ，一般檢測(cè)的概念是：測(cè)量磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁性。作為點(diǎn)的定義在幾何學(xué)中是無(wú)限小的。在磁場(chǎng)檢測(cè)中，由于磁場(chǎng)的面積、體積、縫隙大小等都是有限面積（尺 寸），因此我們希望磁敏元件之面積與被測(cè)磁場(chǎng)面積相比也應(yīng)該是越小越準(zhǔn)確。在磁場(chǎng)成像的技術(shù)中，元件體積越小，在相同的面積內(nèi)采集的像素就愈多。分辨率、 清晰度越高。在表面磁場(chǎng)測(cè)量與多級(jí)磁體的檢測(cè)中，在磁柵尺中，必然有如此要求。從磁敏元件工作機(jī)理看，為提高靈敏度在幾何形狀處于磁場(chǎng)中的幾何尺寸都有相 應(yīng)要求，這與“點(diǎn)”的要求是相矛盾的。在與國(guó)外專家技術(shù)交流中得知，1999年俄羅斯專家說(shuō)他們制成了體積0 .6mm得探頭（是幾個(gè)研究所合作搞成的）。美國(guó)也有相應(yīng)的產(chǎn)品，售價(jià)約70美元一只。是否是目前最高水平，未見(jiàn)其它報(bào)導(dǎo)。