随着科学技术的飞速发展，自动化技术已经渗透到工业生产和日常生活的各个领域，自动化生产中的安全问题变得尤为重要。在生产线上，如果有少量的金属杂质混入到原材料中，会影响企业的正常生产，降低产品的质量，甚至导致人身伤害，从而给生产厂家带来较大的经济损失。金属探测仪可以有效地解决这一问题，金属探测仪是用来检测金属物质的设备，它以电磁场基本原理为依据，对金属物质产生感应信号，从而检测出金属的存在。针对目前金属探测仪传感器设计时缺乏理论分析的现状，本文详细分析了金属探测仪传感器的数学模型及关键算法。　　本文基于开放线圈的基本结构，利用电磁感应原理、涡流效应以及平衡线圈的差动接收理论等，建立金属探测仪传感器的矩形平衡线圈式数学模型。以此模型为基础建立的检测系统可以准确地检测出金属杂质，并且可以及时报警或者将其去除，能够确保生产的有序进行。　　本文的主要工作如下:首先分析矩形线圈在空间任意位置的磁场分布;然后详细推导金属杂质通过线圈时产生的涡流的表达式，总结金属进入线圈前后的感应电动势的变化规律;最后对计算结果进行仿真，分析影响金属探测仪传感器性能的相关参数，确定了金属探测仪传感器线圈的最佳尺寸比例以及金属杂质通过平衡线圈的最佳位置等参数，为进一步提高金属探测仪的探测精度和稳定性提供了理论依据。