基于Multisim的金属探测仪设计与仿真

精探安检设备公司利用Multisim软件设计了一种自激振荡式金属探测仪，可以完成对金属探测器各支电路的设计与测试，并对金属探测器的总电路进行了搭接与仿真。下面就对此金属探测仪的设计与仿真结果作个简单的介绍。

此金属探测仪是采用自激振荡式电路进行金属的探测，其工作原理是利用一个处于临界状态的振荡器，当有金属物体接近探测器探头（电感L）时，线圈中会产生电磁场，而电磁场又会在金属物品中感应出涡流，能量的损失来自于振荡电路，相当于电路中增加了损耗电阻。金属物品与金属探测仪探头越接近，振荡电路中的损耗越大，线圈值降低，使原本处于临界状态的振荡器停止工作，利用这一关系控制发光二极管检测电路中发光二极管的亮灭，便可实现对金属物品有无的探测，这就是自激振荡式金属探测器的工作原理。

一、金属探测仪主要电路设计：

1.电容三点式振荡器电路。电容三点式振荡器（也称Colpitts 振荡器）是自激振荡器的一种，是由串联电容、电感回路及正反馈放大器组成的，其振荡回路中的2个串联电容的3个端点与振荡管的3个管脚分别相接。

2.发光二极管检测电路。该电路由三极管、发光二极管、电阻等组成。整流滤波后的直流电压使三极管Q3导通，这时它的集电极为低电平，发光二极管LED3点亮。当金属探测仪的电感线圈探头接近金属物品时，振荡电路停振，三极管Q3的基极得不到正电压，三极管Q3 截止，发光二极管LED3熄灭。

3.温度报警电路。在温度报警电路中，采用滑动变阻器模拟温度传感器，假设使用的温度传感器为正温度系数热敏电阻，温度越高，电阻阻值也越大。

4.欠压报警电路。设计的金属探测仪欠压报警电路是由“与非”门电路和发光二极管组成的+5V电源低压报警电路，电路简单，但工作可靠、功耗低。当+5V的稳压电源使用较长一段时间，电压下降到+3V时，发光二极管就会从发光状态变为闪光状态，提醒用户更换电池。

二、总电路的仿真与分析

将金属探测仪的各支电路通过直接耦合的方式级联在一起，组成总电路。总体电路仿真结果显示温度报警电路和欠压报警电路功能正常，与其支电路的仿真结果相同，但是，金属检测电路的仿真速度较慢，存在明显的延时。通过调整仿真的更大步长可以提高复杂电路的仿真速度。

精探安检设备公司研究利用电路仿真软件Multisim完成了一种自激振荡式金属探测仪各支电路的设计与测试，并对其总电路进行了搭接与仿真测试。测试结果显示，设计的金属探测仪工作正常，达到了设计要求，但也存在复杂电路仿真速度慢的问题。