一、金屬探測器的發(fā)展及其現(xiàn)狀

　　隨著科技水平的蓬勃發(fā)展，金屬探測器的功能也隨之增加。在1960年誕生出了全球第一臺金屬探測器，出生在工業(yè)時代的金屬探測器其主要應用在工礦業(yè)，是檢查礦產(chǎn)純度，提高礦產(chǎn)效率的得力幫手。隨著社會的不斷發(fā)展，形形色色的犯罪案件層出不窮，金屬探測器也有了它新的使命，在1970年金屬探測器被廣泛的使用在安全檢查中。直到現(xiàn)在安全檢查仍在使用金屬探測器，無時無刻的保護著我們的生活安穩(wěn)和身體的健康。

　　一個優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品帶動著行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的提升。金屬探測器的發(fā)展經(jīng)歷了好幾次科學技術(shù)的革新，從開始的信號模擬技術(shù)，到今天使用的數(shù)字脈沖技術(shù)，都讓金屬探測器無論是靈敏度、分辨率、還是探測的精確度上都有了質(zhì)一樣的飛躍。

　　如今，金屬探測器不僅僅局限在安全問題上，考古方面甚至在我們的食品方面都有了金屬探測的蹤影，因為它不僅能檢測到軍火、管制刀具、硬幣、還能檢測到食品中的金屬雜質(zhì)。跟傳統(tǒng)的金屬探測器相比，現(xiàn)代金屬探測器擁有著掃描快、靈敏度高、小巧攜帶方便的諸多優(yōu)點，所以受到了人們越來越多的青睞和好評。

　　按照目前市場上金屬探測器遠離和檢測線路的不同，大致可以分為差拍式、自激感應式、耗能式和平衡式四種類型。傳統(tǒng)的金屬探測器，容易受到灰塵，水分，濕度等眾多因素的干擾，導致著檢測精度和探測器智能化程度低，不可以直接顯示實時的運行參數(shù)，系統(tǒng)的維護不夠方便，直接影響了人員的使用和測試的結(jié)果。

　　我們采用的是以MSP430F5529單片機和LDC1000電感/數(shù)字轉(zhuǎn)換器為核心，基于LDC1000的金屬探測模塊、系統(tǒng)控制與定位模塊、電機及驅(qū)動模塊、電源模塊和機械滑動平臺。Ldc1000電感/數(shù)字轉(zhuǎn)換器利用PCB線圈或自制線圈可以實現(xiàn)非接觸式電感線圈檢測，通過分析待測金屬物體對電感線圈磁場的影響可以很方便地實現(xiàn)金屬檢測。對ldc1000檢測到數(shù)據(jù)進行分析處理后驅(qū)動電機運動，從而實現(xiàn)被測金屬物體的精確定位。充分利用LDC1000在微距檢測和精確定位方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)了快速、精確、高效的金屬物體定位。達到了低成本，自動化水平高的功能。

　　二、LDC1000數(shù)字電磁傳感器

　　2.1 LDC1000的簡介

　　Ldc1000是美國德州儀器公司TI推出的一塊全新的電感數(shù)字轉(zhuǎn)換器（LDC），具有低功耗，小封裝，低成本的優(yōu)良性質(zhì)。它的SPI界面可以很方便的連接MCU。LDC1000只需要外接一個PCB線圈或者自制線圈就可以實現(xiàn)非接觸式電感檢測。LDC1000的電感檢測并不是指像Q表那樣測試線圈的電感量，而是可以測試外部金屬物體和LDC1000相連的測試線圈的空間位置關(guān)系。

　　利用LDC1000這個特性配以外部設計的金屬物體即可很方便實現(xiàn)，水平或垂直距離檢測；角度檢測；位移監(jiān)測；運動檢測；振動檢測；金屬成分檢測；可以廣泛應用在汽車、消費電子、計算機、工業(yè)、通信和醫(yī)療領(lǐng)域。

　　2.2 其他傳感器的缺點

　　其他的傳感技術(shù)：大致上可以分為六大種，1開關(guān)傳感器，它的成本很低但是在惡劣環(huán)境下不可靠；2壓力感測器，比前者可靠，但是分辨率有限而且不適合遠距離傳感；3超聲波傳感，是一種前沿技術(shù)，有著很高的精度，但不適合于惡劣的環(huán)境；4電容式傳感器，是智能手機普遍采用的傳感器，具有靈敏度高，但是物體的選擇性差；5霍爾傳感器，它需要磁體和校準；6光學傳感器，在惡劣的環(huán)境下不可靠。

　　2.3 LDC1000的主要特點

　　LDC1000將線圈和彈簧用作電感傳感器，使它能在更低的系統(tǒng)成本下，保持和實現(xiàn)更高的分辨率、可靠性以及靈活性。LDC1000不僅可以測量位置，運動?；蛘呓饘俸蛯w的構(gòu)成，甚至可以檢測彈簧的壓縮、擴張與扭曲度，應用的范圍非常廣泛。放眼現(xiàn)在存在的傳感器，無論是高靈敏度還是高精度的高端傳感器，更甚是低端、低成本的輸出僅為“0”和“1”的開關(guān)傳感器，這些功能TI公司首創(chuàng)的LDC1000都可以完美勝任。

　　LDC技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)：

　　1.更高的分辨率：通過16位共振阻抗以及24位電感值，在位置感應應用中可實現(xiàn)亞微米級的分辨率；

　　2.更高的可靠性：提供非接觸傳感技術(shù)，這樣就避免了與油污塵土等非導電污染物的影響，可以延長設備的使用壽命；

　　3.更高的靈活性：允許傳感器遠離電子產(chǎn)品安放，處于PCB無法安置的地理位置；

　　4.更低的成本：采用低成本傳感器以及傳導目標，更不像霍爾傳感器一樣需要磁體；

　　5.無限的可能性：支持壓縮的金屬薄片或?qū)в湍哪繕耍瑸閯?chuàng)新性系統(tǒng)提供了無限的可能；

　　6.更低的系統(tǒng)功率：在標準工作時的工作功率不足8.5mw，在待機模式下功率不足1.25mw；

　　2.4 LDC的原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　LDC實際上是一個特殊的ADC，外接一個傳感線圈。它的采集的信號有兩個：傳導的目標接近時導致的線圈渦流損耗（RP），以及線圈的電感值（L）。根據(jù)線圈的不同，這個傳感回路的震蕩頻率范圍為5KHZ~5MHZ，渦流損耗Rp的分辨率是16位，電感測量L的分辨率為24位。為了進一步減小傳感器的體積和成本，傳感線圈可采用PCB線圈。

　　LDC1000的檢測原理是利用大學物理中學到的電磁感應原理。在PCB線圈或者自制線圈中加上交變電流，線圈周圍就會產(chǎn)生交變磁場。這時，如果有金屬物體的進入磁場，將會在金屬的表面產(chǎn)生渦流。渦流電流跟線圈的電流方向相反，產(chǎn)生的電磁場與線圈產(chǎn)生的相反。所以，渦流是金屬物體距離，大小，成分的函數(shù)。渦流產(chǎn)生的反向磁場與線圈耦合在一起，就象是有另一個次先線圈一樣，這樣就形成一個變壓器。由變壓器的互感作用，在初級線圈的這一側(cè)就可以檢測到次級線圈的參數(shù)。所以當有金屬物體接近時，就會使傳感器的數(shù)值發(fā)生變化，對這一變化進行判斷便可基本確定硬幣的位置。理論上其感應信號最大的地方為它的中心，程序可以根據(jù)一個精確的定位，使傳感器上的標志物指向金屬物體的中心。