Как работают металлоискатели: Общие принципы работы металлоискателя — OffRoadRest.ru

Содержание

Общие принципы работы металлоискателя — OffRoadRest.ru


Для успешного поиска ценностей желательно хотя бы в общих чертах понимать как работает металлоискатель и как он устроен. Толкового материала на эту тему мне найти не удалось; попадается либо пересказ одноименной статьи из Википедии, либо слишком заумные тексты и видео, которые совершенно непонятны неспециалисту. Поэтому постараюсь максимально просто и доступно изложить принцип работы металлоискателя, основываясь на скудной имеющейся информации. Итак, приступим.

Виды металлоискателей

В принципе нам этот пункт не особо интересен, т.к. нас интересуют только грунтовые металлодетекторы, предназначенные для поиска монет, кладов и прочих ценностей. Но помимо грунтовых существуют еще военные металлоискатели — миноискатели, а также досмотровые — ручные (у сотрудников охраны в аэропортах и вокзалах) и арочные (через которые мы проходим в тех же аэропортах и вокзалах). Как правило, военные и досмотровые металлодетекторы проще по конструкции, т.к. предназначены для поиска любых металлических предметов и дискриминация для них не важна. Поэтому не будем на них останавливаться.

Досмотровый и арочный металлоискательАрочный и ручной досмотровый металлодетекторы

К грунтовым условно также можно причислить т.н. подводные приборы, отличающиеся полностью герметичной конструкцией. В качестве примера можно привести любые приборы, допускающие полное погружение под воду: Minelab Excalibur 2, Garrett AT GOLD, Minelab CTX 3030, Garrett Sea Hunter Mark II и другие.

Досмотровый и арочный металлоискательMinelab Excalibur 2, Garrett AT GOLD, Minelab CTX 3030, Garrett Sea Hunter Mark II

Также стоит упомянуть про глубинные металлоискатели, предназначенные для поиска крупных металлических предметов на глубине несколько метров. Обычно они весьма массивные и имеют две катушки: приемную и передающую. Часто эти приборы не реагируют на мелкие цели вроде монеты и не обладают дискриминацией. Однако они способны реагировать не только на металл, но и на некоторые неоднородности в земле: пустоты, фундаменты и подобные, что при поиске, скажем клада, весьма полезно.

Глубинный металлоискательГлубинный металлодетектор

И еще такой немаловажный момент: металлодетектор может быть аналоговым или цифровым. Цифровые более распространены. Различаются подходом к обработке сигнала. Если в цифровом приборе сигнал от катушки обрабатывается процессором и после этого выводится на экран и в виде звука, то в аналоговом сигнал сразу выводится на динамик без сложной обработки. Соответственно, время отклика у аналогового прибора меньше, однако функциональность заметно слабее. Вообще вопрос выбора цифрового или аналогового металлоискателя заслуживает отдельного внимания, но сейчас не об этом.

Глубинный металлоискательАналоговый металлоискатель

Устройство металлоискателя

Тут все достаточно просто, если не углубляться в технические дебри. Взять к примеру простейший Garrett ACE 150, который состоит из: верхней штанги с подлокотником и рукоятью, пластиковой нижней штанги, электронного блока с экраном, органами управления, отделением для батареек и разъемами под катушку и наушники, и собственно катушки со шнуром. Конечно, конструкция других приборов может отличаться, но большинство металлодетекторов устроено похожим образом.

Глубинный металлоискательКонструкция Гарретт АСЕ150

Принцип действия металлоискателя

Работа металлодетектора основана на поиске металлических предметов в относительно нейтральной среде благодаря наличию у металла электропроводности. В качестве нейтральной среды в нашем случае является земля. Принцип работы достаточно прост: катушка излучает сигнал определенной частоты, этот сигнал отражается от металлического предмета, что фиксируется этой же катушкой. Далее отраженный сигнал обрабатывается электроникой и выводится на дисплей и динамик.

Принцип работы металлоискателя

При этом разные металлы обладают разной электропроводностью. Это свойство позволяет прибору «понимать» какой именно металл находится под катушкой. Т.е. на этом основана дискриминация — важнейшая функция металлодетектора.

Частота работы металлоискателя

Достаточно важный показатель любого прибора. Ее значение напрямую влияет на глубину поиска и размер искомых целей. Обычно чем ниже частота, тем глубже цепляет металлоискатель, но относительно крупные предметы. И наоборот, чем выше частота, тем более мелкие цели способен обнаружить прибор, но на сравнительно небольшой глубине. При прочих равных условиях конечно. Приборы начального уровня обычно работают на одной частоте. Например тот же Garrett ACE 150 использует частоту 6,5 кГц. А вот другой популярный прибор полупрофессиональног уровня — Minelab X-Terra 705 — уже использует 3 частоты: 3 кГц, 7,5 кГц и 18,75 кГц.

Принцип работы металлоискателяMinelab x-terra705

Вывод

Принцип работы металлоискателя достаточно прост и понятен, если особо не вдаваться в технические тонкости. Я постарался изложить все максимально просто и доступно. Возможно где-то я допустил неточность или в чем-то ошибся. Если так, буду рад поправкам и дополнениям в комментариях.


 

Читайте также:

Как копать только монеты, отсеивая мусор
Особенности копа с Garrett Ace 150
Что делать, если нашел клад
Ночной поиск монет
Как подключить любые наушники к металлоискателю

Принцип работы металлоискателя, обзор технологий, характеристики. Классификация

Ниже мы рассмотрим принипы работы металлоискателей. Но не зависимо от того, с помощью чего прибор обнаруживает метал в земле, все металлоискатели можно разделить на процессорные и аналоговые.

Аналоговые и процессорные металлоискатели

Необходимо сразу понять разницу между этими понятиями, т.к. в литературе происходит путаница и замещение одних слов другими. 
Иногда импульсные металлоискатели называют аналоговыми. Это верно , но отчасти.
В чем же разница?
Если металлоискатель имеет процессор, который обрабатывает сигнал, то такой металлоискатель называется процессорным.
Если процессора нет, и сигнал никак не обрабатывается, т.е. идет сразу напрямую оператору (в динамик или наушники), то такой металлоискатель называется аналоговым.

Пример аналогового металлоискателя- Golden Mask 4WD PRO.

Аналоговые металлоискатели не имеют задержек и сообщают оператору в тот момент, когда цель находится под катушкой. А процессорные имеют задержку. Катушка уже в стороне от цели, а сигнал только пришел.

С этой точки зрения аналоговые металлоискатели предпочтительней, но процессор дает больше возможностей по поиску: дополнительные программы поиска, графическое представление, специальная обработка сигнала для отсева нежелательных  помех, как от грунта, так и от целей, которые дискриминируются, кроме того выборочная дискриминация (на аналоговых дискриминация последовательная).

Далее мы будем описывать принципы работы металлоискателей, так вот они могут быть , как процессорными, так и аналоговыми. Вопрос реализации технологии.

Общий принцип действия металлоискателя

В основе всех технологий работы металлоискателя лежит следующий принцип:
катушка металлоискателя генерирует электромагнитные волны
в металлическом объекте под воздействием этих волн возникают собственные вихревые токи
эти вихревые токи порождают собственные электромагнитные волны
эти волны от предмета и регистрирует металлоискатель

Далее вопрос встает , как металлоискатель их будет регистрировать и обрабатывать. По разнице фаз, по разнице частот и т.п.

PI-металлоискатель (импульсный)

PI-металлоискатель не все время подает сигнал от катушки в грунт. Он использует импульсы. Сначала он подает сигнал, потом молчит и принимает на ту же катушку сигнал от цели.
Понятно, что приходит отраженный сигнал и от грунта. Но от него он затухает быстрее , чем от цели.
Обычная частота работы таких металлоискателей 0т 50 до 400Гц.

TR-металлоискатели


TR-металлоискатели используют при работе 2-е сбалансированные катушки, находящиеся в одной плоскости: одна передает, вторая принимает. Сигнал от первой катушки поступает в грунт, а вторая регистрирует возвращаемя сигнал. По разнице фаз сигнала делается вывод о наличии (или отсутствии) под катушкой цели.
Рабочая частота  около 20кГц

VLF/TR - металлоискатели

VLF - Very Low Frequency (Очень низкая частота). 
VLF принцип работы металлоискателя является на сегодняшний день самым современным. Это разновидность TR- металлоискателя.
Так же имеется две катушки (но к ним предъявляются более жесткие требования, по согласованности), они так же расположены в одной плоскости, одна передает, другая принимает. по фазовому сдвигу делается вывод о наличии цели.
Рабочая частота от 1 кГц до 10кГц.

RF-металлоискатели

RF - Radio Frequency (радио частота).
Это металлоискатели , работающие на том же принципе, что и TR, только частота работы  у них выше: от 50 до 500 кГц. А катушки расположены не в одной плоскости , как это было в VLF и TR, а перпендикулярны и разнесенные на определенное расстояние.
Пример такого металлоискателя - Fisher Gemini-3.
(Данный принцип работы известен давно,  с 30-х годов)

BFO-металлоискатели

Такие металлоискатели работают на принципе биений. Старя технология, использовавшаяся в 60-70-х годах.
Есть генератор частоты, есть входящая частота от цели. Производится сравнение 2-х частот. На основании этого делается вывод о наличии цели.
Частота данных приборов от 40 до 500кГц

Достоинства и недостатки различных принципов работы металлоискателей


  • BFO-металлоискатели - не высокая чувствительность, низкая стабильность, проблемная работа на минерализованных и влажных грунтах.
  • TR-металлоискатели - высокая чувствительность, хорошее различение металлов, хорошая балансировка по грунту. Недостаток - при увеличении глубины теряется чувствительность к мелким целям.
  • RF- металлоискатели -  крайне слаба чувствительность к мелким целям. Применяется в глубинных металлоискателях.
  • PI-металлоискатели - нечувствительны к грунту, плохое распознавание целей, высокая энергозатратность.
Таким образом из всех перечисленных методов  наиболее прогрессивным и современным является VLF.
Соответственно металлоискатели VLF могут быть , как процессорными, так и аналоговыми.

Еще о современных металлоискателях

Дата: Четверг, 12 Января 2017

технические характеристики, принцип работы металлоискателя

Для новичка металлоискатель — это специальный прибор, способный найти металлические предметы под землей. Однако, на самом деле, не все так просто. Земля таит в себе массу железосодержащего мусора. Как найти в нем на самом деле ценную вещь? Прочитав эту статью, вы узнаете все о металлоискателях и сможете подобрать устройство, которое станет незаменимым помощником в поиске спрятанных сокровищ.

Общая характеристика

Металлоискатель — это прибор, который обнаруживает металлические предметы в нейтральной среде. Под нейтральной средой подразумевается земля, вода, стены здания, организм живого существа и т.д. Современные металлоискатели не только сигнализируют о найденном металле, но и способны классифицировать его.

Именно поэтому, правильное название прибора — металлодетектор.

Существуют металлодетекторы, которые ориентированы на обнаружение только цветных, черных или драгоценных металлов. Способности современных металлодетекторов практически безграничны. В умелых руках — этот инструмент настоящий помощник, в неумелых — практически бесполезная вещь. Для того, чтобы новичку научится эффективно использовать это устройство, необходимо разобраться с принципами его работы.

Металлодетекторы – принцип действия

Фото с сайта izeurope24.ru

Фото с сайта izeurope24.ru

Все металлодетекторы можно разделить на несколько типов:

  • устройства типа «прием-передача»
  • импульсные
  • индукционные
  • генераторные

Большинство моделей средней ценовой категории являются приборами «прием-передача». Принцип работы металлоискателя такого типа достаточно прост, он основывается на передаче и приеме электромагнитного излучения. Главной частью устройства этого типа являются две катушки. Передающая катушка излучает волну, поисковая — принимает.

Передающая катушка излучает электромагнитные волны, которые свободно проходят сквозь нейтральную среду. В случаях, когда на пути электромагнитной волны встречается металлический предмет, они отражаются от него, и прибор получает отраженную волну. Срабатывает сигнал, который информирует оператора о нахождении цели.

Принцип действия металлоискателя индукционного типа идентичен устройствам типа «прием-передача». Главное отличие — в конструкции присутствует только одна катушка, которая одновременно и посылает, и принимает сигнал.

Особенностью металлодетекторов этих двух типов является чувствительность к минерализации грунта. Высокое содержание солей создает помехи, на которые реагирует детектор. Поэтому прибор перед работой необходимо настроить, указав тип грунта окружающей среды.

В отличии от предыдущих, импульсные металлоискатели нечувствительны к минерализации грунта. В основе своей конструкции они также имеют катушку. Ее электромагнитное поле создает на поверхности металлического предмета вихревые токи. Именно их и улавливает прибор. Однако такой принцип работы, понижает возможности детектора к дискриминации, что может стать существенным недостатком при работе с одним типом металла.

Читаем, как правильно выбрать металлоискатель

Генераторные металлодетекторы бывают разных видов. Но у всех них в основе конструкции находится LC-генератор. Такие устройства являются мало чувствительными, также зачастую они предназначены для поиска металла только одного вида.

Особенности технических характеристиках

При выборе металлодетектора необходимо четко понимать в какой среде он будет работать. Также важно учитывать, какой размер предмета и на какой глубине он будет искать. Металлодетекторы, технические характеристики которых позволяют легко обнаружить монету под трехметровым слоем грунта могут не увидеть ее на поверхности, и наоборот.

Фото с сайта izeurope24.ru

Фото с сайта izeurope24.ru

Рассмотрим основные технические характеристики, на которые следует обратить внимание при покупке:

  • принцип действия
  • рабочая частота (кГц)
  • чувствительность (см)
  • дискриминатор
  • балансировка грунта
  • целеуказание
  • вес
  • дополнительные функции

Принцип действия и рабочая частота дают основную характеристику возможностей устройства. Они показывают к какому типу можно отнести прибор: от простого грунтового до профессионального. Без специальных навыков настройки, профессиональный металлодетектор мало чем отличается от более простых моделей, поэтому новичкам лучше начинать с бюджетных грунтовых металлоискателей. Эффективности их работы будет достаточно для успешного поиск ценностей.

Чувствительность — показывает на какой глубине устройство способно найти предмет, размером с монету. Посмотрев в технический паспорт, можно увидеть две цифры — минимальную и максимальную глубину обнаружения. Зачастую, этот показатель варьируется от 10-50 см до 60-150 см. Однако есть глубинные модели, созданные для обнаружения предметов под 5-ти метровым слоем земли.

Дискриминатор — позволяет металлодетектору реагировать только на определенный вид металла. Знаете ли вы сколько железосодержащего мусора можно найти под землей? Фольга от сигаретных пачек, алюминиевые банки, крышечки от бутылок — детектор реагирующий на все это, значительно добавляет работы оператору. Настроив дискриминатор, можно пропускать весь этот мусор и сосредоточится на поиске только золота, или только меди.

Благодаря дискриминатору, можно значительно упростить работу оператора, поэтому на этот показатель следует обратить особое внимание. Чем больше количество программ заложено в память дискриминатора, тем легче работать с металлоискателем.

Балансировка грунта — позволяет настроить устройство на тот тип почвы, в котором находится мишень. Перепады минерализации грунта могут давать ложные сигналы, что затрудняет работу прибора. Большинство детекторов настраивают этот показатель автоматически.

Целеуказание можно отнести к дополнительным функциям. Суть этой программы сводится к настройке поиска на определенный размер мишени.

Все вышеперечисленные технические характеристики помогают понять возможности металлодетектора. Однако успешность его работы зависит от настроек, которые вносит пользователь. Рассмотрим их подробнее.

Как настроить металлоискатель

Настройка металлодетектора — вещь тонкая. Она зависит от типа цели, модели детектора и многих сопутствующих факторов. Невозможно дать одну определенную формулу. Оператор подбирает настройки индивидуально, практикуясь и экспериментируя. Однако общие принципы все же существуют:

  1. Чувствительность — чем выше задан параметр, тем глубже устройство может обнаружить мишень. Однако с повышением этого показателя возрастает уровень помех, поэтому задавать максимум не рекомендуется. Если поиск проводится на замусоренной территории, несколько близлежащих целей смазывают сигнал и затрудняют поиск. В таких случаях новичкам рекомендуется снизить порог чувствительности. Тогда прибор не будет реагировать на близко расположенные предметы, что позволит более точно локализовать цель поиска.
  2. Дискриминация — очень важный показатель. От успешности его настройки напрямую зависит результат работы. Современные приборы имеют запрограммированные режимы и интуитивно понятный интерфейс. Необходимо выбрать необходимый режим, исходя из модели устройства. Однако следует обратить внимание, что точность работы дискриминатора на больших глубинах снижается. Поэтому для новичка лучше пользоваться режимом «Все металлы». Это позволит не пропустить ценную находку.

Остальные настройки зависят от конкретной модели металлодетектора. Среди них встречаются баланс грунта, целеуказание, звуковой сигнал. Наиболее важной из них является балансировка грунта, однако она чаще всего настраивается автоматически. Остальные показатели настраиваются согласно инструкции и возможностей конкретного металлодетектора.

Как пользоваться металлоискателем

Фото с сайта www.garrett-shop.ru

Фото с сайта www.garrett-shop.ru

Правильно выбранный и настроенный металлодетектор — только половина дела. Для успешной работы необходимо научится ним правильно пользоваться.Во время работы лучше не спешить. Разделите площадь поиска на зоны и плавно ведите улавливатель как можно ближе к земле, двигая его вправо и влево. Обнаружив цель, детектор подает звуковой сигнал. Если он четкий, значит обнаружен небольшой предмет в виде монеты, а если прерывистый — вы нашли предмет неправильной формы. С опытом придет умение определять по звуку размер находки и глубину ее залегания.Услышав звуковой сигнал, необходимо посмотреть на экран прибора. Перемещение указателя вправо позволяет классифицировать тип найденного металла. Если взять центр за 0, то перемещение стрелки к 8-12 указывает на золото, 26-28 — на медь.

В заключение можно сказать, что при поиске ценностей, металлодетектор является всего лишь вспомогательным прибором. Успешность работы больше зависит от умений и везения самого пользователя. Если вы твердо хотите стать профессиональным кладоискателем, пробуйте, набирайтесь опыта, и, возможно, однажды отыщите настоящий клад.

Более подробно можно увидеть на обучающем видео, как пользоваться металлоискателем.

 

Металлоискатели, они же металлодетекторы: принципы работы и схемы

BFO металлоискатели на биениях, металлоискатели по принципу электронного
частотомера, импульсные металлоискатели.  Оптимальные частоты излучения.

Металлоискатель, он же металлодетектор - это электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счёт наличия у этих предметов электрической проводимости.
Так, а кой же должна быть эта слабопроводящая среда, если мы знаем, что практически все материалы в той или иной степени проводят ток?
Ну, как минимум, на несколько порядков ниже, чем проводимость металлов. Золотой портсигар внутри танка, затонувшего в болоте, мы, само собой, не отыщем, а вот какую-нибудь железяку в грунте, воде, стене, древесине, чемодане, в чьём-либо организме, в конце концов, и т.д. и т.п. - это пожалуйста, добро пожаловать на металлодетекторное обследование.

Теперь - по какому принципу работают металлоискатели (металлодетекторы)?
Этих принципов работы несколько:

Металлоискатель по принципу "передача-приём" непрерывным сигналом.

Тут всё понятно и соответствует названию: Передающая катушка непрерывно стреляется переменным электро-магнитным полем в искомый металлический предмет, оказавший поблизости.
Под влиянием этого поля в предмете, выступающем в роли мишени, возникают электрические токи, которые, в свою очередь, создают собственное магнитное поле, с направленностью обратной магнитному полю передатчика.
Приёмная катушка регистрирует отражённый (или, как говорят, переизлучённый) от металлического предмета (мишени) сигнал. Далее этот сигнал усиливается и обрабатывается электроникой, предварительно отделив его от более мощного сигнала передатчика.
Чем больше предмет и чем он ближе расположен к катушкам, тем выше будет амплитуда переизлучённого сигнала.
Прибор данного типа подразумевают наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приёмной. Мало того, необходимо позаботиться о таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит минимальный (в идеале - нулевой) сигнал в приёмной катушке (или в системе приёмных катушек).

Катушки металлоискателя
Рис.1

Существуют различные варианты взаимного расположения катушек, при которых не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую. Основные из них: катушки с перпендикулярными осями (Рис.1, а и б), а также вариант расположения приёмной катушки, скрученной в форме восьмёрки, внутри передающей (Рис.1 в).

Поскольку конструкция данных типов металлоискателей достаточно сложна, так как подразумевает наличие отдельных катушек на приём и передачу, широкого распространения в радиолюбительской практике она не нашла.

Совсем другое дело - металлоискатели, построенные на принципе биений, или так называемые BFO металлоискатели.

Принцип действия металлоискателя на биениях заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - поисковую катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи.
Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению индуктивности датчика и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, приведёт к изменению разностной частоты двух генераторов, которая выделяется специальным устройством (смесителем), на входы которого подаются сигналы обоих генераторов, а на выходе выделяется разностная частота, называемая частотой биений.
Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны, и кончая цифровыми способами измерения частоты.
Диапазоны рабочих частот BFO металлоискателей - 40-500 кГц.
При отсутствии металла в поле поисковой катушки разностная частота должна быть в пределах 500...1000 Гц.

В качестве примера приведу схему простейшего компактного металлоискателя на микросхеме К175ЛЕ5 (Источник Яворский В. Металлоискатель на К176ЛЕ5. // Радио, 1999, №8, с. 65).

Схема металлоискателя
Рис.2

Схема содержит два генератора (опорный и поисковый). Поисковый генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а опорный – на элементах DD1.3 и DD1.4.
Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту поискового генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором R1. Частота генератора на элементах DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2.
Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы C3 и С4 на детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2.
Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук.
Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте. При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4, в результате меняется тональность звука в наушниках. По этому признаку и определяют, находится ли в зоне поиска металлический предмет.

Схема металлоискателяСхема металлоискателя
Рис.3

Катушка L1 размещается в кольце диаметром 200 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки с внутренним диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой изолированный зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка. Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5. Через трубку необходимо протянуть любым способом максимальное число витков: чем больше, тем лучше.

Несмотря на бытующее мнение, что BFO металлоискатели не имеют чёткой селективности различных видов металлов, при наличии некоторого опыта, данным типом устройств можно-таки производить селекцию, анализируя и отфильтровывая сигналы на слух.

В теории чувствительность BFO металлоискателей должна быть таком же уровне, как и у устройств, построенных по принципу "передача-приём". Однако существует существенная проблема, снижающая чувствительность приборов данного типа. Проблема заключается в том, что два генератора, настроенные на очень близкие частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной синхронизации. А это, в свою очередь, не даёт возможности работы на низких начальных разностных частотах, на которых ухо имеет максимальную чувствительность к изменению тона звукового сигнала.

И тут, лёгким движением руки, BFO металлоискатель превращается в
Металлоискатель, работающий по принципу электронного частотомера.

Построенный по такому принципу электронный металлоискатель является несомненным родственником прибора "на биениях", но в отличие от него содержит один генератор с частотозадающей поисковой катушкой, а изменение частоты фиксируется электронным устройством, работающим по принципу частотомера. Помимо повышения чувствительности приборы данного класса, обладают и возможностью оценки знака приращения частоты, а соответственно и возможностью селекции чёрных/цветных металлов.

Простейшую реализацию подобной конструкции без селектора видов металлов предложил Адаменко М.В. в книге "Металлоискатели".
Схема металлоискателя
Рис.4

Предлагаемая конструкция является устройством, в основу которого положен принцип анализа девиации частоты опорного генератора под влиянием металлических предметов, попавших в зону действия поисковой катушки. Главными отличительными особенностями данного прибора можно считать интересное схемотехническое решение анализатора, выполненного на кварцевом элементе Q1, а также использование в качестве индикатора стрелочного прибора.

Основу схемы рассматриваемого металлодетектора (Рис.4) составляют измерительный генератор, буферный каскад, анализатор, детектор высокочастотных колебаний и индикаторное устройство.
Колебательный контур генератора высокой частоты, выполненного на транзисторе Т1, состоит из катушки L1 и конденсаторов С3-С6. Рабочая частота ВЧ-генератора зависит от девиации индуктивности катушки L1, которая одновременно является поисковой катушкой, а также от изменения ёмкостей подстроечного (С4) и регулировочного (С3) конденсаторов.
При отсутствии металлических предметов в зоне действия катушки L1 частота колебаний, возбуждаемых в ВЧ-генераторе, должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1, то есть в данном случае - 1 МГц.
После того как в зоне действия поисковой катушки L1 окажется металлический предмет, её индуктивность изменится. Это приведёт к изменению частоты колебаний ВЧ-генератора. Далее сигнал ВЧ подаётся на буферный каскад, обеспечивающий согласование генератора с последующими цепями. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т2.
С выхода эмиттерного повторителя сигнал ВЧ через регулировочный резистор R7 и кварц Q1 поступает на детектор, выполненный на диоде D2. Благодаря высокой добротности кварца малейший сдвиг частоты измерительного генератора будут приводить к уменьшению полного сопротивления кварцевого элемента. В результате на вход усилителя постоянного тока (база транзистора Т3) поступает сигнал, изменение амплитуды которого обеспечивает соответствующее отклонение стрелки индикаторного прибора.
Нагрузкой УПТ, выполненного на транзисторе Т3, является стрелочный прибор с током полного отклонения 1 мА. При замыкании выключателя S2 в цепь нагрузки включается генератор звукового сигнала, выполненный на транзисторе Т4.

Поисковая катушка L1 представляет собой кольцевую рамку, изготовленную из отрезка кабеля с внешним диаметром 8-10 мм (например, кабеля марки РК-50). Центральную жилу кабеля следует удалить, а вместо неё протянуть шесть жил провода типа ПЭЛ диаметром 0,1-0,2 мм и длиной 115 мм. Получившийся многожильный кабель необходимо согнуть на подходящей оправке в кольцо таким образом, чтобы между началом и концом образовавшейся петли остался зазор шириной примерно 25-30 мм.

Катушка металлоискателя
Рис.5

Конец провода, являющийся началом первого витка, следует припаять к экранирующей оплётке кабеля, начало второго витка - к концу первого и так далее. В результате получится катушка, содержащая шесть витков провода. При изготовлении катушки L1 нужно особенно следить за тем, чтобы не произошло замыкания концов экранирующей оплётки, поскольку в этом случае образуется короткозамкнутый виток.

Непосредственное налаживание металлодетектора следует начать с установки нужной частоты колебаний, формируемых ВЧ-генератором. Частота колебаний ВЧ должна быть равна частоте кварцевого элемента Q1. Для выполнения данной регулировки рекомендуется воспользоваться цифровым частотомером. При этом значение частоты сначала грубо устанавливается изменением ёмкости конденсатора С4, а затем точно - регулировкой конденсатора С3.
При отсутствии частотомера настройку ВЧ-генератора можно провести по показаниям индикатора PA1. Поскольку кварц Q1 является элементом связи между поисковой и индикаторной частями прибора, то его сопротивление в момент резонанса весьма велико. Таким образом, о точной настройке колебаний ВЧ-генератора на частоту кварца будет свидетельствовать минимальное показание стрелочного прибора PA1.Уровень чувствительности данного устройства регулируется резистором R8.

Ну и закончу я обзор весьма популярными среди радиолюбительского сообщества -
Импульсными металлоискателями.

Не будем отвлекаться на различные виды импульсных конструкций. Рассмотрим однокатушечный вариант с временным способом разделения излучаемого и отражённого сигналов.
После воздействия импульса магнитной индукции в искомом проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отражённый сигнал. Он и несёт полезную информацию, его и надо регистрировать.
Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка имеет ярко выраженный индуктивный характер, всплески напряжения на ней могут достигать по амплитуде десятков-сотен вольт. В связи с этим, необходимо позаботиться: либо о блокировке входной цепи прибора на определённое время, либо об ограничении данного напряжения на входе приёмной части регистратора.
По истечении времени действия импульса тока в излучающей катушке и времени разрядки катушки в действие должен вступить блок обработки сигнала, предназначенный для преобразования входного электрического (отражённого от железяки) сигнала в удобную для восприятия человеком форму.

Приведу для примера простую и расхожую схему импульсного металлоискателя ПИРАТ.

Катушка металлоискателя Катушка металлоискателя Рис.6

Принцип работы этого металлоискателя основан на изменении времени затухания отражённого от металлического предмета импульса в поисковой катушке, которое увеличивается с приближением металлических предметов. Дискриминации в данном типе металлоискателя нет, цветной и чёрный металлы реагируют практически одинаково.
Прибор состоит из передающего блока (генератора импульсов на таймере NE555 и мощного ключа на полевом транзисторе) и приёмной части на операционном усилителе TL072.
По входу приёмника стоят встречно-параллельно включённые ограничивающие диоды, на входе второго каскада ОУ приёмника - фильтр, отсекающий импульсы, излучаемые передатчиком.
Поисковая катушка L1 намотана на оправку 180-200 мм и содержит 25-30 витков эмалированного провода диаметром 0.5-0.8 мм. Экранировать катушку не нужно.
Оптимальные параметры работы генератора на NE555 : частота 125-150 Гц, длительность импульса 125-150 мкс.
При соблюдении этих параметров аппарат потребляет минимальный ток и имеет максимальную чувствительность:
Потребляемый ток : 30-50 мА;
Чувствительность : Монета 25 мм — 20 см, крупные предметы — 150 см.
После сборки схемы наладить металлоискатель очень просто. Включаем питание и ждём окончания переходных процессов в течении 15 секунд, подбором резистора R11 добиваемся того, чтобы при среднем положении переменного резистора R12 в динамике не было слышно звука генератора, а слышались только редкие щелчки.
Поисковая катушка при настройке должна находиться вдали от металлических предметов. При приближении металла в динамике должен появляться звук с частотой работы таймера NE555.

И подытожим страницу информацией о том,
как частота металлоискателя влияет на качество поиска.

Условно частоты работы металлоискателей можно разделить следующим образом:
2-6 кГц — низкая частота;
6-15 кГц — средняя частота;
15-30 кГц — высокая частота;
от 30 кГц и выше — ну, очень высокая частота.

Низким частотам присущи следующие свойства: бóльшая способность проникать в глубину почвы, а потому и увеличенная глубина обнаружения, способность работать на почвах с высоким уровнем минерализации, способность хорошо справляться с задачей поиска целей с высокой проводимостью (медь, бронза, серебро).
Из недостатков: не очень хорошо подходят для поиска мелких объектов и поиска целей с низкой проводимостью, например, железа, никеля и т.д.

Высокие частоты обладают следующими свойствами: показывают отличные результаты при поиске мелких объектов, хорошо подходят для поиска целей с низкой проводимостью, обладают более высокой точностью, особенно при обнаружении целей, расположенных близко к поверхности.
Из недостатков: чувствительность к помехам, создаваемым высокоминерализованным грунтом, меньшая глубина обнаружения по сравнению с низкой частотой.

Средние частоты представляют собой компромисс между низкими и высокими. Средняя частота считается универсальной, подходящей под любой тип находок, поэтому практически все бюджетные одночастотные детекторы промышленного производства обладают стандартной рабочей частотой - 6-8 кГц.

 

Металлоискатель. Виды и работа. Применение и особенности

Металлоискатель – это электронное устройство, предназначенное для обнаружения скрытых металлических предметов за счет обнаружения их проводимости. С его помощью можно найти изделия из металла глубоко в грунте, дереве, под одеждой, в теле человека, пищевых продуктах и т.д. Эти приборы нашли свое применение в различных отраслях промышленности и повседневной жизни.

Где используется металлоискатель
Существует масса разновидностей металлоискателей, корпус которых адаптирован под определенные условия работы. В различных модификациях данные приборы применяются в следующих направлениях:
  • Поиск металла в грунте.
  • Обнаружение археологических ценностей.
  • Досмотр людей для допуска их на ответственные объекты.
  • Контроль качества пищевых продуктов на наличие в них металлической стружки.
  • В медицине для поиска стальных протезов и штифтов у больных, прибывающих в бессознательном состоянии, перед исследованием в МРТ.
  • В военном деле для обнаружения мин и скрытых боеприпасов.

С развитием технологий себестоимость производства металлоискателей существенно снизилась, поэтому данное оборудование стало более доступным для покупателей. Это посодействовало применению металлоискателей в развлекательных целях. Десятки тысяч людей во всем мире используют их для поиска в грунте ценных исторических предметов, таких как монеты, старинные изделия быта, а также остатков военной техники и боеприпасов, потерянных в боях. Также металлоискатели используют для поиска находящегося под землей металла с целью его дальнейшей сдачи на переплавку.

Принцип работы

Для обнаружения металлических предметов используются различные физические принципы, поэтому неудивительно, что металлоискатели по этому критерию разделяются на виды.

Они бывают следующими:
  • Индукционные.
  • Импульсные.
  • Частотные.
  • Реагирующие на изменение добротности.

Индукционный металлоискатель работает по принципу приема-передачи. В устройстве может быть одна или две катушки индуктивности. Одна работает как излучатель, а вторая служит приемником. В отдельных случаях обе роли выполняет одна катушка. Излучаемый сигнал проходит сквозь нейтральные предметы (почва, древесина и пр.) и при попадании на металл отбивается обратно, после чего фиксируется чувствительным элементом металлоискателя. Данное оборудование является относительно простым и зачастую может ремонтироваться в домашних условиях. Такие устройства обладают плохой чувствительности на определенных типах грунтов, поэтому эффективно далеко не во всех условиях.

Импульсные металлоискатели возбуждают в зоне поиска импульсные вихревые токи, после чего измеряют вторичное электромагнитное поле. Вихревые токи реагируют на затухающие электромагнитные поля, что обеспечивает более высокую чувствительность, чем у индукционного оборудования. Мощность индикации прибора отличается в зависимости от длины и массы обнаруженного предмета. Такие устройства нечувствительные к сложным грунтам с большой минерализацией. Их главным недостатком является большое потребление энергии, поэтому на одном заряде батареи добиться продолжительной автономной работы невозможно.

Частотный металлоискатель имеет в основе LC-генератор. Он выдает сигналы с различной частотой, которая меняется при приближении к металлическим объектам. Изменения в его работе фиксируются чувствительным оборудованием металлоискателя. Такие устройства имеют простую схему и часто собираются своими руками из недорогих покупных деталей. Их недостатком является малая чувствительность, поэтому оборудования работающего по данному принципу лучше избегать, если требуются сложные поиски.

Металлоискатели, которые фиксируют добротность колебательного контура, работают тоже от LC-генератора. Добротность контура снижается при уменьшении расстояния между катушкой и металлическим предметом. То же самое касается и амплитуды колебаний на самом генераторе. Подобные устройства очень экономичные в плане потребления заряда, поэтому отличаются большой автономностью.

Классификация по выполняемым задачам
По выполняемым задачам металлоискатели принято классифицировать на следующие виды:
  • Грунтовые.
  • Военные.
  • Досмотровые.
  • Глубинные.
  • Магнитометры.

Каждая разновидность адаптирована под определенные условия применения и отличается разной чувствительностью. В связи с этим сравнивать эффективность каждой разновидности между собой неправильно, поскольку их предназначение между собой не пересекается.

Грунтовые

Грунтовые являются самыми распространенными. Они применяются для поиска закрытых в почве кладов, металлолома, старинных монет и потерянных ювелирных изделий. Обычно они работают по индукционной технологии. Данное оборудование может настраиваться для реакции на определенный металл. Самые простые устройства имеют глубину чувствительности в твердых грунтах около 20 см. Более дорогостоящие профессиональные устройства реагируют на объекты находящиеся под слоем грунта высотой в 1 м. Такими устройствами пользуются как профессиональные археологи, так и любители. Довольно часто подобные металлоискатели можно встретить на морских пляжах, поскольку их применяют для поиска потерянных отдыхающими монеток и ювелирных изделий. Специально для этих целей существует влагонепроницаемая модификация металлоискателя, которая может работать под водой, ища предметы на дне.

Военные

Военный металлоискатель также называют миноискатель. Его предназначение заключается в поиске закрытых в грунте мин. Обычно данное оборудование работает по принципу приема-передачи и оснащается двумя катушками. Одна излучает сигнал, а вторая реагирует на колебания, которые получаются в случае его отображения от металлических предметов. Данное оборудование обладает высокой надежностью, но малым диапазоном настройки. Глубина чувствительности такого оборудования аналогична обычным металлоискателям, которые используют археологи и любители. При этом миноискатель не может реагировать на специфические металлы, которые не используются для производства мин. Они чувствительны к стали и никак не отреагируют на находящиеся в грунте золотое кольцо.

Досмотровые

Досмотровые металлоискатели используются службами безопасности для обнаружения на теле человека или в его вещах металлических предметов. Эти устройства можно встретить в аэропортах, при входе в суд, метро и т.д. Данное оборудование зачастую настроено для реакции на крупные металлические предметы. Оно пропускает легкий металл, такой как пряжка поясного ремня или ключи, издавая слабый тихий звуковой сигнал. В том же случае если на досматриваемом имеются тяжелые изделия из металла, прибор дает громкое предупреждение. После этого осуществляется досмотр человека уполномоченным лицом. Главная цель данного оборудования – это обнаружение холодного и огнестрельного оружия.

Самым распространенным досмотровым металлоискателем является оборудование арочного типа. Оно представляет собой металлическую рамку, размером с дверной проем, сквозь которую проходит человек. Рамка реагирует на крупные металлические предметы и предупреждает дежурного.

Кроме арок к группе досмотровых металлоискателей относятся ручные приборы. Они являются довольно компактными и по размеру идентичный обычным бытовым фенам для высушивания волос. С помощью данного оборудования осуществляется поиск предметов на теле или в багаже. Для этого нужно провести по всей поверхности тела или по вещам чувствительной стороной корпуса прибора осуществляя сканирование без пропусков. Чувствительность оборудования обычно не превышает больше 25 см от предмета. Ручной досмотровый металлоискатель требует больше времени на проверку, поэтому используется только при индивидуальном досмотре, поскольку потоковая проходимость людей при применении подобного оборудования будет снижена.

Глубинные

Глубинный металлоискатель обнаруживает объекты на глубине до 3 м. Это довольно массивное оборудование, представляющее собой широкую рамку, на краях которой установлены катушки. Данное оборудование работает по принципу приема-передачи. Первая катушка создает мощный сигнал с большой проникающей способностью, который способен достигнуть изделия из металла сквозь высокий столб грунта, песка, глины или другой породы. Поскольку катушки располагается далеко друг от друга, то принимающая не реагирует на издаваемый направленный сигнал вниз, но при этом может воспринимать отбитые волны.

Подобное оборудования редко применяется любителями поиска металлолома, поскольку вряд ли кто-то захочет откапывать изделие весом 0,5 кг, которое находится на глубине 2 м. Глубинные металлоискатели используются спасателями и профессиональными археологами. Особенность данного оборудования в том, что оно может реагировать не только на металл, но и находящиеся под землей объекты строительства. В частности это фундаменты, поскольку они обычно сделаны из камня. Также металлоискатель глубинного типа способен зафиксировать уплотнение почвы или переход с одной породы на другую.

Магнитометр

Магнитометр представляет собой самую компактную разновидность металлоискателей. Это очень маленькие и чувствительные приборы, которые имеют сканирующую головку меньше ладони. Такие устройства применяются для поиска цветных и драгоценных металлов, таких как золото, алюминий, медь и пр.

Похожие темы:

Как работают металлоискатели


Как работают металлоискатели

  Металлодетекторы (МД) - замечательные машины. Многие люди пользующиеся МД, полны энтузиазма, расхваливая особенности своих любимцев, перед тем, как отправиться на поиски сокровищ. Цель этой статьи - попытаться разъяснить все те "загадки", которые порой происходят при неумелом обращении с прибором. Нужно ли знать принципы работы детектора для того, чтобы эффективно его использовать? Конечно, нет (при условии что вы внимательно читаете инструкцию - прим.переводчика). Может ли такое знание в будущем позволить вам полнее использовать возможности вашего прибора? Наверняка да, но лишь при некотором усердии и тренировках. Ведь самый лучший детектор работает настолько хорошо, насколько грамотно его применяют.

Сверх Низкие Частоты. Схема передатчик-премник

ПЕРЕДАТЧИК

  Внутри поисковой рамки металлодетектора (которую также называют поисковой головкой, катушкой, антенной) находится намотанный провод, называемый передающей катушкой. Электрический ток, протекая по ней, создает электро-магнитное поле. Направление тока меняется несколько тысяч раз в секунду на противоположное, и характеристика "рабочая частота" говорит о том, сколько раз в секунду ток движется по часовой и против часовой стрелки.

  Когда ток протекает в одном направлении возникает магнитное поле, направленное в землю, когда направление тока изменяется на противоположное, то и магнитное поле будет направлено уже от земли (как южный и северный полюса у школьного магнита). В любом металлическом (и даже электропроводящем) объекте, оказавшемся поблизости, под влиянием такого изменяющегося магнитного поля возникнут электрические токи, во многом аналогичные тем, что возникают в обмотке генератора, вращающейся в постоянном магнитном поле. НаведЈнный ток, в свою очередь, создаст собственное магнитное поле, с направленностью обратной магнитному полю передатчика. ПРИЕМНИК

  Внутри рамки есть еще одна - приемная - катушка, расположенная таким образом, чтобы максимально нейтрализовать влияние передающей катушки, для чего используются специальные методы. А вот поле от металлического предмета оказавшегося поблизости, будет наводить в приемной катушке ток, который можно усилить и обработать электроникой, предварительно отделив от более мощного сигнала передатчика. Суммарный принятый сигнал обычно появляется с некоторой задержкой относительно излученного сигнала. Эта задержка вызвана тем, что проводящие материалы обладают свойствами сопротивляться как самому протеканию электрического тока (резистивностью), так и изменению величины уже протекающего в них тока (индуктивностью). Мы называем эту видимую задержку "фазовым сдвигом". Максимальный фазовый сдвиг будут производить объекты, которые по большей части индуктивны - это большие, толстые предметы, сделанные из отличных проводников, таких как золото, серебро и медь. Меньший фазовый сдвиг характерен для объектов, которые по природе своей резистивны - это более мелкие, более тонкие объекты либо предметы, сделаные из материалов с худшей проводимостью.

  Те материалы, которые плохо проводят электрический ток или совсем его не проводят, также могут вызывать сильный сигнал в приемнике. Такие материалы называются ферромагнетиками. Ферромагнитные тела сильно намагничиваются, будучи помещенными во внешнее поле (например, скрепка которая прицепляется к поднесенному магниту). Сигнал в приЈмнике покажет минимальный либо нулевой фазовый сдвиг. Многие типы почвы содержат мельчайшие крупинки железосодержащих минералов, которые на детекторе будут определяться как ферромагнетики. Металлические отливки (например, кованые гвозди) и стальные предметы (пивные пробки) обнаружат как ферромагнитные, так и проводящие свойства.

  Следует также отметить, что здесь описываются схемы детекторов "индуктивного баланса" иногда называемые схемами СНЧ - сверхнизкой частоты (ниже 30 кгц). В настоящее время это наиболее популярная технология включаюшая в себя также и схемы НЧ - низкой частоты (30…300 кГц).

ДИСКРИМИНАЦИЯ

  Поскольку сигнал принятый от любого металлического предмета проявит свой характерный фазовый сдвиг, то можно классифицировать различные типы объектов и различать их. Например, серебряная монетка даЈт значительно больший фазовый сдвиг, нежели алюминиевая пуговица, поэтому можно так настроить детектор, что он будет подавать звуковой сигнал в первом случае и молчать во втором, либо идентифицировать предмет на дисплее, либо отклонять стрелку микроамперметра. Процесс распознавания металлических объектов называется дискриминацией (распознаванием, разделением). Самая простая форма дискриминации позволяет прибору подавать звуковой сигнал когда рамкой проводят над объектом, фазовый сдвиг сигнала от которого превышает среднюю величину (настраиваемую). К сожалению, аппараты с таким типом дискриминатора не будут срабатывать на некоторые монеты и большую часть ювелирных изделий, если уровень дискриминация настроен достаточно высоко (для игнорирования обычного алюминиевого хлама типа пуговиц или крышечек от лекарств).

  Более полезная схема - это так называемый дискриминатор с выделением диапазона (notch discriminator). Такого типа схемы реагируют на объекты в пределах определенного диапазона (например, диапазон "никелевые монетки и кольца") и не будут реагировать на фазовые сдвиг сигнала выше этого диапазона (пуговицы, крышечки от лекарств) так и ниже него (железо, фольга). Более продвинутые детекторы этого типа можно настроить так, что для каждого из нескольких диапазонов он будет либо реагировать либо наоборот игнорировать сигналы фазового сдвига внутри него. Например прибор White's Spectrum XLT дает возможность программировать 191 вариант различных диапазонов.

  Детекторы металлов могут быть оборудованы различными устройствами считывания информации: цифровой дисплей, индикация на стрелочном приборе, и другие, помогающие идентифицировать объект. Мы называем эту характеристику ВИД (визуальный индикатор дискриминации) и главная ее функция - дать оператору возможность принять информированное решение о том, стоит ли приниматься за раскопки, не полагаясь только на звуковой сигнал. Но большинство, если не все МД, оборудованые ВИД, имеют также и звуковую систему распознавания.

  Тип металлического объекта можно предсказать по коэффициенту отношения его индуктивности к его собственной резистивности. При заданной частоте передатчика этот коэффициент можно вычислить по задержке (фазовый сдвиг) сигнала, приходящего от объекта. Электронная схема, называемая фазовым детектором, может измерить эту задержку фазы. Обычно используется два таких фазовых демодулятора, пиковые величины сигнала на которых они производят измерения, сдвинуты друг относительно друга на 1/4 длины волны передатчика или на 90 градусов. Мы называем эти два канала X и Y , соответственно. Третий демодулирующий канал, называемый G, может быть настроен так, что его отклик на любой сигнал с постоянным фазовым сдвигом относительно импульсов передатчика (например, почва) может быть уменьшен до нуля, невзирая на амплитуду этого сигнала. Это нужно для того, чтобы разделить две составляющие сигнала - отклика от почвы и от объекта , и определить наиболее вероятный тип объекта.

  Некоторые МД используют микропроцессор для обработки этих трех каналов и определения наиболее вероятного типа обьекта. Соотношение показаний каналов X и Y, вне зависимости от значения канала G (), есть некоторое число. Мы можем найти это отношение с хорошим разрешением - лучше, чем 500 к 1 по всему диапазону встречающихся материалов, от феррита до чистого серебра. Сигнал от железных объектов чувствителен к ориентации, поэтому численная характеристика может сильно меняться, когда рамка движется над ними. Графические дисплеи, откладывающие отношение X/Y по горизонтальной оси, а амплитуду принятого сигнала по вертикальной, очень полезны для отбраковывания металлического мусора от более ценных предметов. Мы называем такой тип дисплея "сигмаграф" (SigmaGraph). ОТСТРОЙКА ОТ ЗЕМЛИ (ground balance)

  Как прежде было сказано, большинство почв являются железосодержащими. Они также могут иметь свойства электропроводности из-за присутствия солей, растворенных в подпочвенной воде. Поэтому сигнал, получаемый МД от почвы может быть в 1000 раз сильнее сигнала от металлического предмета, зарытого в землю на достаточную глубину. К счастью, фазовый сдвиг принимаемого сигнала от почвы остаЈтся достаточно постоянным в пределах некоторой площади поверхности Земли. Можно так сконструиировать детектор, что даже когда сигнал от земли сильно изменяется - например, при поднимании и опускании рамки, или при прохождении оператора по насыпи или над ямой, показания МД будут оставаться неизменными. Про такой МД говорят, что он "отстроен от земли". Хорошая отстройка от земли делает возможным определить с большой точностью как расположение объекта, так и оценить глубину его залегания. Если вы выбираете режим "все металлы" - без дискриминации сигналов по фазовому сдвигу - хорошая отстройка от земли особенно важна.

  В простейшей форме отстройка от земли выглядит так: оператор поднимает и опускает рамку металлоискателя, вращая ручку настройки и добиваясь равенства показаний индикатора. Хотя этот метод достаточно эффективен, он может показаться утомительным, а для некоторых пользователей и достаточно сложным. Более дорогие модели МД производят отстройку от земли автоматически, обычно в два приема: первый - с поднятой, а второй - с опущеной головкой. Самые "умные" приборы будут осуществлять подстройку постоянно, так, что вы даже не заметите этого при переходе с одного на другой тип почвы. Это так называемая "следящая отстройка от земли" ( tracking ground balance). Хорошие детекторы с такой функцией позволяют настроившись раз, провести весь оставшийся день в поисках без дополнительных подстроек. Но, предупреждаем: большинство МД, которые продаются под вывеской "автоматическая" или "следящая отстройка от земли", на самом деле просто настроены производителем на некоторый фиксированный уровень баланса земли. Это слегка напоминает ситуацию, если бы вам приварили педаль газа электросваркой к полу автомобиля в положении "средний газ" и сообщили, что на ваш автомобиль установлена современная система "круиз-контроль".

ДИНАМИЧЕСКИЙ И СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМЫ
(motion/non-motion modes)

  Хотя сигнал от земли может быть значительно сильнее сигнала от объекта, все же сигнал от земли стремиться оставаться неизменным или изменяться очень плавно во время движения рамкой. С другой стороны, сигнал от объекта возрастает резко до пикового значения и затем спадает в момент, когда рамка проходит над ним. Это открывает возможности использовать технику распознавания объекта не по амплитуде полученного сигнала, а по скорости его изменения. Такой режим работы МД называется "динамическим" (motion mode). Наиболее важный пример использования такого принципа - это динамическая дискриминация (motion discrimination). Если мы хотим выделить полезные сигналы, достаточные для идентификации объекта , недостаточно произвести только лишь отстройку от земли. Нужно посмотреть на объект под двумя различными углами, примерно так, как для определения расстояния мы решаем триангуляционную задачу, выбирая более чем одну точку наблюдения. Отстроившись от земли в одной точке, а в другой мы получаем некую комбинацию сигнала земли и объекта. И динамический режим используется для того, чтобы минимизировать этот остаточный сигнал от земли. В настоящее время все дискриминаторы и ВИД детекторы требуют для эффективного распознавания металлов постоянного передвижения рамки. Это не такой уж большая беда, поскольку в процессе поиска всЈ равно нужно двигаться.

  Если вы обнаружили объект в режиме динамической дискриминации, то, вероятно захотите поточнее определить его местоположение, чтобы не копать впустую. Если ваш детектор оборудован глубиномером, вы захотите измерить и глубину залегания. Для точного определения положения и глубины залегания используется режим "все металлы" (all metal mode). Дискриминация тут не нужна, соответственно и рамкой двигать не нужно, за исключением тех движений, которые выводят рамку на точно на центр объекта. Если выражаться точнее - не важна скорость, с которой вы перемещаете рамку в этом режиме. Поэтому режим "все металлы" часто называют "статическим" (non-motion mode) (а также "нормальным режимом" (normal mode) или "режимом постоянного тока" (D.C.mode)).

  Есть несколько пунктов в рекламных буклетах приборов, которые могут сбить вас с толку. Некоторые МД снабжены функцией "автоподстройка порога срабатывания" АПС (SAT-self ajustment threshold), которая медленно увеличивает и уменьшает мощность аудио выхода, обеспечивая тихий, но различимый звук "порога". Это позволяет сгладить изменения, вызванные переменой типа почвы или плохой отстройкой от земли. "Автоподстройка порога " может быть быстрой или медленной в зависимости типа детектора и его настройки, но честно говоря, АПС сильно смахивает на динамический режим работы. Поэтому вы можете прочитать рекламу о "детекторах которые имеют настоящий статический режим" (true non-motion mode), что по сути означает режим "все металлы" без автоподстройки порога. Другая вещь, которая может иногда сбить с толку: некоторые дискриминаторы позволяют так настроить порог, что дискриминатор начинает реагировать на все металлы. Другими словами - это дискриминатор который не дискриминирует. Это нечто отличное от описанного выше режима "все металлы". Такой режим часто называется "нулевой диск" (Zero disk).

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

  Микропроцессор это сложная электронная схема, выполняющая все логические арифметические и управляющие функции, необходимые для построения компьютера. Последовательность инструкций, записанных в памяти процессора, называется программой и выполняется процессором последовательно, одна за одной, со скоростью до нескольких миллионов действий в секунду. Использование микропроцессоров в современных МД открывает такие возможности, о которых несколько лет назад нельзя было и мечтать. В прошлом, добавление новых полезных функций в МД означало появление новых кнопок и переключателей. С какого-то момента размеры, стоимость и сложность управления таким прибором выходили за разумные рамки. Микропроцессор, жидко-кристаллический экран и простейшая клавиатура стали решением проблемы. Практически неограниченное число новых функций может быть встроено в прибор без изменения внешнего вида. Дополняется лишь встроенная система меню, и, следуя инструкциям на экране , практически любой человек может разобраться и настроить прибор в соответствии со своим желанием. Таким образом, один и тот же МД может быть настроен под любого оператора.

  А что, если вы не хотите заниматься всеми этими настройками? Вот тут и проявляется вся гениальность микропроцессорного управления - вам и не нужно этого делать. При включении аппарата все параметры устанавливаются в некоторые заранее установленные величины, так что новичок или случайный пользователь может даже и не догадываться о всех дополнительных возможностях прибора. И что совсем замечательно - простым перебором меню вы можете выбрать режимы поиска монет, общего просмотра, археологического поиска, и т.д. - и микропроцессор выполнит все необходимые настройки, так как это было выверено многолетним опытом ветеранов поискового дела. Добавим к этому, что мощная программная поддержка улучшила звуковые функции приборов для определения нужных металлов, а изображения на ЖК мониторе в различных формах ускоряют и упрощают работу оператора.

ВЫВОДЫ ПО СНЧ ПРИБОРАМ

  Хотя СНЧ приборы изготовляются уже более 10 лет, улучшения в производительности постоянно происходят. Появляются всЈ более "умные" и простые в использовании приборы . Будьте уверены, что пока существуют ненайденные сокровища, разработка новых улучшеных приборов будет вестись, насколько совершенными не казались бы уже существующие.

Импульсная индукция

ПЕРЕДАТЧИК

  Устройство поисковая катушка или рамки МД с импульсной индукцией очень проста сравнительно с СНЧ приборами. Единственная катушка с намотанным проводом используется как для передачи , так и для приема. Передающая схема состоит из простого электронного ключа, который закорачивает эту катушку на короткое время на батарею питания. Сопротивление катушки очень мало поэтому по катушке может протекать ток силой в несколько ампер. Хотя сила тока велика, но время его протекания очень коротко. Электронный ключ подаЈт импульс тока в катушку, затем обрывает его и затем опять включается для подачи следующего импульса. Скважность, те отношение времени за которое ток передается к времени когда ток выключен составляет обычно около 4%. Это предохранят передатчик и катушку от перегрева и уменьшает разряд батареи. Скорость повторения импульсов (частота передатчика) типичного МД с импульсной индукцией составляет примерно 100 герц. Разные модели МД используют частоты от 22 герц до нескольких килогерц. Чем ниже частота передачи тем больше излучаемая мощность.

  На более низких частотах достигается большая глубина и чувствительность обнаружения предметов сделанных из серебра, однако при этом падает чувствительность к никелю и сплавам золота. Такие приборы имеют замедленную реакцию , поэтому требуют очень медленного перемещения рамки.

  Более высокие частоты повышают чувствительность к никелю и сплавам золота, однако менее чувствительны к серебру. Возможно они не проникают так глубоко как более низкие частоты что касается серебра, прие этом можно премещать рамку более быстро. Это позволяет обшарить большую площадь за заданный период времени и также такие приборы более чувствительны к главным пляжным находкам - изделиям из золота.

  Рамка приборов с импульсной индукцией, с которой мы начали этот раздел, состоит из единственной катушки провода, которая служит и для передачи, и для приЈма. Передатчик действует подобно катушке зажигания автомобиля. Каждый импульс тока в передающей катушке создаЈт магнитное поле. Когда ток обрывается, магнитное поле вокруг катушки внезапно исчезает, но в этот момент импульс напряжения противоположной полярности и большой амплитуды появляетсмя на выводах катушки. Этот выброс напряжения называется противодействующей электро-движущей силой, или противо-ЭДС. В автомобиле это именно то высокое напряжение, которое поджигает искру в свече зажигания. В нашем случае МД с импульсной индукцией амплитуда выброса ниже - обычно от 100 до 130 вольт в пике. По длительности импульс очень небольшой - 30 миллионных долей секунды (30 микросекунд). Он называется "отраженным импульс".

ПРИЕМНИК

  От величины электрического сопротивления катушки с проводом зависит время затухания этого электрического импульса. Полное отсутствие сопротивления, или напротив при очень высокая его величина заставит импульс "звенеть". Это похоже на бросание резинового мячика на очень твердую поверхность, на которой он отскакивает многократно, прежде чем успокоится окончательно. При достаточном электрическом сопротивлении время затухания импульса укорачивается и отраженный импульс "сглаживается". Это аналогично бросанию резинового мячика в подушку. Про катушку детектора с импульсной индукцией говорят, что она критично заглушена, когда отраженный импульс быстро затухает до нуля без "звона" . Чрезмерное или недостаточное подавление будет вносить нестабильность в работу и маскировать хорошо проводящие металлы такие, как золото и уменьшать глубину обнаружения.

  Когда металлический предмет находится поблизости от поисковой катушки он запасает в себе некоторую часть энергии импулься, что приведЈт к затягиванию процесса затухания этого импульса до нуля. Изменение в ширине отраженного импульса измеряется и сигнализирует о присутствии металлического объекта. Для того чтобы выделить сигнал такого объекта, мы должны измерить ту часть импульса где он спадает к нулю (хвост). На входе приемника с катушки стоит резистор и ограничивающий диодная схема, которые обрезают напряжение входного импульса до величины 1 вольт , чтобы не перегружать вход схемы. Сигнал в приемнике сосотоит из импульс от передатчика и отраженного импульса. Обычно усиление приемника составляет 60 децибел. Это означает, что область где отраженный сигнал спадает до нуля можно увеличить в 1000 раз.

СХЕМА СТРОБИРОВАНИЯ

  Усиленный сигнал от приемника поступает в схему, измеряющую время спадения напряжения до нуля. Отраженный импульс преобразуется в последователность импульсов. Когда металлический предмет приближается к катушке, форма импульса передатчика не изменится , а вот отраженный импульс станет немного длиннее. Увеличение длительности "хвоста" импульса всего на несколько миллионных долей секунды (микросекунды) достаточно для того, чтобы определить наличие металла под катушкой. На этот отраженный импульс накладываются импульсы (стробы), синхронизованные с началом импульса передатчика, и на выходе электронной схемы получается серия стробов, количество которых пропорционально длине "хвоста" импульса. Наиболее чувствительный импульс расположен максимально близко к концу хвоста там, где напряжение совсем близко к нулю. Обычно это временная область около 20-ти микросекунд после выключения передатчика и начала отраженного импульса. К сожалению, это так же область где работа МД с импульсной индукцией становится неустойчивой. По этой причине большинство моделей МД с импульсной индукцией продолжают вырабатывать стробирующие импульсы еще 30-40 микросекунд после полного затухания отраженного импульса.

ИНТЕГРАТОР

  Далее стробированный сигнал должен быть преобразован в напряжение постоянного тока. Это выполнятся схемой - интегратором, который усредняет последовательность импульсов и преобразует их в соответствующее напряжение, которое возрастает, когда объект близко от рамки и уменьшается когда когда обьект удаляется. Напряжение дополниетльно усиливается и управляет схемой звукового контроля. Период времени, в течение которого интегратор собирает входящие стробы постоянная времени интегратора- (ПВИ) определяет то, насколько быстро МД реагирует на металлический объект. Большая ПВИ (порядка секунд) имеет преимущество в уменьшении шума и упрощении настройки детектора, но при этом требует очень медленного перемещения рамки, поскольку объект может быть пропущен при быстром движении. Малая ПВИ (порядка десятых долей секунды) быстрее реагирует на цель, что позволяет быстрее двигать рамкой, но помехоустойчивость и стабильности работы ухудшаются.

ДИСКРИМИНАЦИЯ

  МД с импульсной индукцией не способны к такой же степени дискриминации как СНЧ приборы. За счет измерения увеличивающегося периода времени между окончанием импульса передатчика и точкой, в которой отраженный импульс рассасывается до нуля (задержки) , можно отфильтровать объекты состоящие из определенных металлов. На первом месте по этой характеристике стоит алюминиевая фольга, затем мелкие никелевые монетки, пуговицы и золото. Некоторые монеты могут быть вычислены по очень длинному хвосту импульса, однако железо таким образом НЕ определяется. Было сделано много попыток создать МД с импульсной индукцией, способный определять железо, однако все эти попытки имели очень ограниченный успех . Хотя железо и дает длинный "хвост", однако серебро и медь имеют такие же характеристики. Столь длительная задержка плохо влияет на определение глубины залегания. Содержание минералов в почве также будет удлинять отраженный импульс, изменяя точку, в которой объект определяется или отвергается. Если постоянная интегрирования настроена так, что золотое кольцо не определяется в воздухе, это же кольцо может "засветиться" в грунте, насыщенном солями. Таким образом, почва, насыщеная солями, изменяет всЈ, что относится к времени задержки и избирательной способности МД с импульсной индукцией.

ОТСТРОЙКА ОТ ЗЕМЛИ

  Отстройка от земли является очень критичной для СНЧ приборов, но не для МД с импульсной индукцией. В среднем почва не запасает какого-либо значительного количества энергии от поисковой катушки и обычно сама не даЈт никакого сигнала. Почва не будет маскировать сигнал от закопанного объекта и даже напротив, минерализация почвы слегка удлиняет сигнал пропорционально увеличению глубины залегания предмета. По отношению МД с импульсной индукцией часто применяется термин "автоматическая отстройка от земли" (automatic ground balance) они обычно не реагируют на избыточную минерализацию почвы не требуют внешней подстройки для разных типов почвы.

  Исключением является один из наиболее неприятных компонентов грунта - магнетит (Fe3O4), или магнитный оксид железа. Он вызывает перегрузку входных катушек детекторов СНЧ типа, сильно уменьшая их чувствительность, Детекторы с ИИ будут работать но могут показывать ложные цели, если поднести катушку слишком близко к земле. Можно свести до минимума этот вредный эффект , удлинив время задержки между окончанием импульса передатчика и началом стробирования. Настраивая эту постоянную времени можно отстроиться от помех, вызванных минерализацией грунта.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ И РУЧНАЯ НАСТРОЙКА

  Большинство МД с импульсной индукцией имеют ручную настройку. Это означает что оператор должен крутить настройку до тех пор пока не послышиться шелкающий или зудящий звук в наушниках. Если почва в районе поиска изменяется от "черного" до нейтрального песка или от сухой почвы до морской воды, в этом случае подстройка необходима. Если этого не делать, можно потерять в глубине обнаружения и пропустить некоторые объекты . Ручная настройка очень затруднительна при использовании короткой ПВИ, поэтому многие приборы с ручной настройкой имеют длинную ПВИ и требуют медленного перемещения рамки.

  Нет проблем с использованием МД с импульсной индукцией для подводного поиска, поскольку при этом поисковую катушку не перемещают быстро. При использовании в полосе прибоя, катушка будет находится то в воде, то под водой, и при таких условиях использование приборов с ручной настройкой может вас сильно разочаровать, поскольку придется непрерывно подстраивать порог срабатывания. Некоторые операторы в таком случае сразу настраивают прибор чуть ниже порога срабатывания. Но это может привести к уменьшению глубины обнаружения , при изменении характеристик почвы.

  Автоматическая настройка (SAT- self adjusting Threshold) дает значительное преимущество при поиске в и над соленой водой или на почве с высоким содержанием солей. Она позволяет использовать детектор на максимальной чувствительности без постоянной подстройки. Это улучшает стабильность работы, помехозащищенность и позволяет использовать больший коэффициент усиления. МД с импульсной индукцией не излучают сильные отрицательные сигналы как СНЧ приборы. Поэтому они не зашкаливают на ямах с минералами. Необходимо непрерывно перемещать рамку металлоискателя оснащенного системой автоподстройки, поэтому если вы останавливаете рамку, настройка сбивается или прибор перестает реагировать.

АУДИО КОНТРОЛЬ

  Схемы звуковой сигнализации МД с импульсной индукцией распадаются на две категории: с изменяющейся частотой и изменяющейся громкостью. Схемы с изменяющейся частотой, построенные на основе генератора управляемого напряжением, хороши для регистрации небольших предметов, поскольку изменение в частоте легче уловить на слух, чем изменение в громкости, особенно при небольшом уровне громкости, особенно для приборов с ручной подстройкой порога. Однако звук похожий на пожарную сирену быстро утомляет, а некоторые люди не способны различать высокие тона. Один из хороших вариантов - это механическая вибрация, которая первоначально использовалось для подводных аппаратов. Такой прибор издает кликающие звуки и вибрацию которая нарастает до жужжания при обнаружении объекта. Сигналы такого механического прибора легко распознать и они не заглушаются системой подачи воздуха. Многие люди предпочитают более традиционный звуковой тон с нарастанием громкости, а не частоты. Такие системы звукового контроля работают хорошо в приборах, с быстрым перемещением рамки, те в приборах с автоматической подстройкой, при этом они звучат аналогично приборам с СНЧ.

ВЫВОДЫ ПО МД С ИМПУЛЬСНОЙ ИНДУКЦИЕЙ

  Это специализированные инструменты. Они мало пригодны для поиска монет в городских условиях, поскольку не могут отфильровать железный (ферросодержащий м) мусор. Могут быть использованы для археологических поисков в сельской местности, где нет железного мусора в больших количествах. Они предназначены для поисков на максимальной глубине в экстремальных условиях , таких как побережья морей или места, где земля сильно минерализирована. Такие МД показывают отличные результаты в подобных условиях и в целом сравнимы с СНЧ приборами, особенно по их способностям отстраиваться от таких грунтов и "пробивать" их на максимальную глубину.
Источник: shems.h2.ru

Реагируют не только на металл. Как работают металлодетекторы – Москва 24, 15.09.2017

Что будет, если человек с кардиостимулятором пройдет через металлодетектор, и правда ли, что при проверке в аэропорту нас облучают? О том, как работают рамки, читайте в материале портала Москва 24.

Фото: портал Москва 24/Александр Авилов

Немного истории

Первый металлоискатель был изобретен в США в XX веке. Изначально прибор разрабатывался для предотвращения воровства металлических деталей с заводов.

Шотландский физик, изобретатель одного из первых телефонов Александр Грэхэм Белл использовал металлоискатель, чтобы обнаружить пули в груди американского президента Джеймса Гарфилда в 1881 году. Однако эта попытка оказалась провальной, поскольку тело президента находилось на металлической кровати, и это вводило металлоискатель в заблуждение.

Использовать детекторы в сфере безопасности стали благодаря компании Garrett Metal Detectors, которая в преддверии Олимпийских игр 1984 года впервые представила досмотровые рамочные и ручные металлодетекторы.

Как работают металлодетекторы

Фото: портал Москва 24/Александр Авилов

Металлодетекторы созданы для определения и классификации присутствующего металла в карманах человека или в багаже. Среди детекторов выделяют: грунтовые, военные, подводные, глубинные, досмотровые (арочные или рамочные) и магнитометр.

Металлодетекторы очень чувствительны и могут реагировать не только на металл

Станислав Виноградов

Преподаватель кафедры общей физики МФТИ

По словам преподавателя кафедры общей физики МФТИ Станислава Виноградова, металлодетектор чувствует изменения переменного электромагнитного поля, которые вносит металл внутри рамки.

"В зависимости от конструкции он (металлодетектор. – портал Москва 24) “откликается” либо на изменение частоты, на которую настроен, либо на появление отраженного от металла электромагнитного сигнала, либо на изменение амплитуды колебаний тока в рамке", – пояснил эксперт.

В целом устройство очень чувствительное: оно может реагировать не только на металл, но даже просто на человеческое тело, которое является проводником тока, добавил Виноградов.

Как отметил физик, чувствительность настраивается на определенное количество металла. Некоторые металлодетекторы могут реагировать и на тип металла, но это разработки последних лет, которые повсеместно еще не используют.

Вредны ли детекторы в аэропортах

Фото: портал Москва 24/Лидия Широнина

Наверняка многие замечали, что перед рамками, например, в метро есть объявление о том, что люди с кардиостимуляторами могут не проходить через детекторы. Преподаватель физики МФТИ объяснил в беседе с порталом Москва 24, что в кардиостимуляторах есть металлические детали, поэтому на них металлоискатель реагирует так же, как на часы и мелочь в кармане. Однако при прохождении рамки могут сбиться настройки на медицинском аппарате.

Вообще ЭКС (кардиостимулятор) чувствителен ко всем электромагнитным и магнитным полям. Отмечались случаи, когда человек реагировал даже на магниты на холодильнике или на те, что используются для закрытия обложек планшетов.

При воздействии магнитного поля на аппарат человек ощущает покалывание в пальцах при прикосновении к магнитам.

Облучают только багаж

Станислав Виноградов

Преподаватель кафедры общей физики МФТИ

Что же касается облучения в аэропортах, то Станислав Виноградов уверен, что никакого вреда для человека при этом не происходит.

"Облучающие детекторы в основном используются для проверки багажа. Но их работа в отличие от металлоискателей построена уже на другом принципе: происходит просвечивание рентгеном, подобно тому, что проводят обычно в рентгеновском кабинете. Такие устройства “видят” колебания плотности под одеждой: если предмет плотный, то он плохо пропускает рентгеновские лучи и будет виден темным на экране", – пояснил эксперт.

Как работают металлоискатели - Объясните, что материал

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 1 ноября 2019 г.

Звуковой сигнал! Пи-п-бей! Есть ли что-нибудь более захватывающее, чем обнаруживая сокровище? Миллионы людей во всем мире весело провести время с помощью металлоискателей, чтобы найти захороненные ценные реликвии под землей. Точно такая же технология работает в нашей армии. и службы безопасности, помогающие сохранить мир в безопасности, раскрывая ружья, ножи и закопанные мины.Металлоискатели созданы на основе наука об электромагнетизме. Давайте узнаем, как они работают!

Фото: Этот морской пехотинец США использует металлоискатель Garrett для поиска спрятанного оружия. Фото Тайлера Хилла любезно предоставлено Корпусом морской пехоты США.

Когда магнетизм встретился с электричеством

Фото: гениальный физик Джеймс Клерк Максвелл. Фотография из общественного достояния любезно предоставлена ​​Wikimedia Commons.

Если вы когда-либо делали электромагнит, наматывая катушку с проволокой вокруг гвоздя и подключив его к батарее, вы узнаете, что магнетизм и электричество подобны пожилая супружеская пара: когда вы найдете одну, вы всегда найдете другую, не очень далеко.

Мы применяем эту идею на практике каждую минуту каждого дня. Каждый раз, когда мы пользуемся электроприбором, мы полагаемся на близкое связь между электричеством и магнетизмом. Электричество, которое мы используем поступает от электростанций (или, все чаще из возобновляемых источников как ветряные турбины), и это сделано генератор, который действительно просто большой барабан с медной проволокой. Когда провод вращается с высокой скоростью через магнитное поле внутри него «волшебным образом» генерируется электричество - и мы можем использовать эту силу в своих целях.Электрические приборы мы используем (во всем, начиная от стирки машины к пылесосам) содержат электродвигатели, которые работают прямо противоположно генераторы: по мере того, как в них поступает электричество, магнитное поле в катушке с проволокой, которая толкает поле постоянный магнит, и это то, что заставляет мотор вращаться. (Ты можешь найти Подробнее об этом читайте в нашей статье об электродвигателях.)

Короче говоря, вы можете использовать электричество для создания магнетизма и магнетизма. сделать электричество.Фантастически умный шотландский физик по имени Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) резюмировал все это в 1860-х годах. когда он выписал четыре обманчиво простые математические формулы (теперь известные как уравнения Максвелла). Один из них говорит, что когда есть изменяя электрическое поле, вы также получаете изменяющееся магнитное поле. Другой говорит, что при изменении магнитного поля вы получаете изменяющееся электрическое поле. На самом деле Максвелл говорил, что электричество и магнетизм - две части одного и того же: электромагнетизм.Зная это, мы можем понять, как именно металл детекторы работай.

Как электромагнетизм приводит в действие металлоискатель

Фото: Разработанный усовершенствованный детектор прохода в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории использует волновое изображение для обнаружения пластикового и керамического оружия не улавливается обычными металлоискателями. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Artwork: Современный компактный металлоискатель изобрел Чарльз Гарретт в начале 1970-х годов.Вы можете ясно видеть две катушки (которые я покрасил в красный и синий цвета). Коробка (оранжевая) в верхней части ручки (зеленая) содержит схему управления, включая батарею (не показана), громкоговоритель (24), переключатель громкости (27), регулятор чувствительности (28) и переключатель включения / выключения ( 29). Эта иллюстрация взята из патента США 3,662,255 Чарльза Гаррета, выданного в 1972 году благодаря любезности Управления по патентам и товарным знакам США.

Разные металлоискатели работают по-разному, но вот наука, лежащая в основе одного из более простых видов.Металлоискатель содержит моток проволоки (обернутый вокруг круглой головки на конце ручку), известную как катушка передатчика. Когда течет электричество через катушка, вокруг нее создается магнитное поле. Когда вы подметаете детектор над землей, вы заставляете магнитное поле двигаться слишком. Если вы наведете детектор на металлический объект, движущийся магнитное поле влияет на атомы внутри металл. Фактически, это изменяет способ движения электронов (крошечные частицы, "вращающиеся" вокруг эти атомы) движутся.Теперь, если у нас есть изменяющееся магнитное поле в металл, призрак Джеймса Клерка Максвелла говорит нам, что мы также должны иметь электрический ток тоже движется туда. Другими словами, металлоискатель создает (или «индуцирует») некоторую электрическую активность в металле. Но потом Максвелл рассказывает нам еще кое-что интересное: если у нас есть электричество, кусок металла, он также должен создавать некоторый магнетизм. Итак, когда вы перемещать металлоискатель над куском металла, магнитное поле исходящий от детектора вызывает появление другого магнитного поля вокруг металл.

Это второе магнитное поле вокруг металла, которое улавливает детектор. Металлоискатель имеет вторую катушку с проволокой в ​​голове (известную как катушка приемника), который подключен к цепи, содержащей громкоговоритель. Когда вы перемещаете детектор о кусок металла, магнитное поле, создаваемое металлом, прорезает катушку. Сейчас если вы перемещаете кусок металла через магнитное поле, вы создаете через него течет электричество (помните, так работает генератор). Итак, когда вы перемещаете детектор по металлу, течет электричество. через катушку приемника, вызывая щелчок или звуковой сигнал динамика.Привет presto, металлоискатель сработал, и вы что-то нашли! Чем ближе вы поднесете катушку передатчика к металлическому предмету, тем чем сильнее магнитное поле, которое создает в нем катушка передатчика, тем сильнее магнитное поле, которое металл создает в приемной катушке, тем больше ток течет в громкоговорителе, и тем громче шум.

Итак, спасибо, Джеймс Клерк Максвелл, за то, что помог нам увидеть, как работают металлоискатели - с помощью электричества для создания магнетизма, который создает больше электричества где-то еще.

Какие бывают типы металлоискателей?

Как мы видели выше, магнитные поля создаются изменяющимися электрическими полями, которые колеблются в определенном частота. Разные частоты дают лучшие или худшие результаты в зависимости от типа металл, который вы ищете, насколько глубоко вы ищете, из какого материала сделана земля (песок, земля или что-то еще) и так далее.

Хотя все металлоискатели работают примерно одинаково, преобразовывая электричество в магнетизм и обратно. опять же, они бывают трех основных типов.Самые простые подходят для всех видов общего назначения. металлоискатель и охота за сокровищами. Их называют VLF (очень низкочастотные) детекторы , потому что они используют одна фиксированная частота обнаружения, как правило, около 6–20 кГц (обычно менее 30 кГц). Вы также встретите PI (импульсные индукционные) детекторы , которые используют более высокие частоты и импульсные сигналы. Как правило, они могут обнаруживать предметы глубже, чем детекторы VLF, но они не так разборчивы и ничего подобного, как обычно.Третий тип известен как детектор FBS (полнополосный спектр) , который одновременно использует несколько частот - так что, по сути, это немного похоже на одновременное использование нескольких немного по-разному настроенных детекторов.

Насколько глубоко войдет металлоискатель?

К сожалению, на этот вопрос нет точного ответа, потому что он зависит от множества факторов, в том числе:

  • Размер, форма и тип закопанного металлического предмета: большие предметы легче обнаружить на глубине, чем маленькие.
  • Ориентация объекта: объекты, закопанные на плоской поверхности, обычно легче найти, чем объекты, закопанные концами вниз, отчасти потому, что это создает большую целевую область, но также потому, что это делает закопанный объект более эффективным при отправке сигнала обратно на детектор .
  • Возраст объекта: вещи, которые были закопаны долгое время, с большей вероятностью окислились или корродировали, что затрудняет их поиск.
  • Характер окружающей почвы или песка, которые вы ищете.
  • Тип детектора и частота (или частоты), которую он использует.

Обычно металлоискатели работают на максимальной глубине около 20–50 см (8–20 дюймов).

Где используются металлоискатели?

Металлоискатели используются не только для поиска монет на пляже. Вы можно увидеть их в проходных сканерах в аэропортах (предназначенных для остановки люди с оружием и ножами в самолетах или других безопасных местах, таких как тюрьмы и больницы) и во многих научных исследовательская работа.Археологи часто неодобрительно относятся к неподготовленным людям, использующим металл. детекторы, чтобы нарушить важные артефакты, но при правильном использовании и с С уважением, металлоискатели могут быть ценным инструментом в исторических исследованиях.

Фото: Этот детектор палочкового типа, называемый SuperScanner, произведен компанией Garrett Metal Detectors, используется для проверки посетителей медицинской клиники в Афганистане. Он работает от встроенной 9-вольтовой батареи, которая обеспечивает около 60 часов непрерывной работы. Если вы обнаружите металл, детектор сообщит вам об этом с помощью комбинации мигающих светодиодных огней и трелей.Его длина 42 см (16,5 дюйма), а вес - 500 г (17,6 унции). Такие детекторы стоят около 200 долларов (100 фунтов). Фото Кристофера Адмира любезно предоставлено Армией США.

Кто изобрел металлоискатели?

Металлоискатели, по-видимому, появились во время убийства президента США Джеймса А. Гарфилда в июле 1881 года. Одна из пуль, нацеленных на президента, застряла внутри его тела, и ее не удалось найти. Пионер телефонной связи Александр Грэм Белл быстро собрал электромагнитное устройство для определения местоположения металла, названное индукционными весами, на основе более раннего изобретения немецкого физика Генриха Вильгельма Дава.Хотя пуля не была найдена и президент позже умер, устройство Белла работало правильно, и многие люди считают его самым первым электромагнитным металлоискателем.

Изображение: Слева: Найди ту пулю! Этот набросок Уильяма А. Скинкля из иллюстрированной газеты Фрэнка Лесли от 20 августа 1881 года показывает, что довольно много врачей (!) Использовали индукционные весы Белла, чтобы найти пулю, потерянную в теле президента. В комнате слева на столе находится оборудование, которое помечено как «прерыватель», «конденсатор» и «батарея» (коробки в задней части стола).Вы можете просто разглядеть провода, тянущиеся от нижней части изображения до кровати президента справа. Предположительно Александр Грэм Белл - бородач, разговаривающий по телефону справа? Предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Портативные металлоискатели были изобретены немецким инженером-электронщиком Герхардом Фишером (которого он также писал по буквам «Фишер»), когда он жил в Соединенных Штатах, и он подал заявку на патент на эту идею в январе 1933 года. Он назвал свое изобретение «Металлоскоп» - «метод и средства для индикации присутствия захороненных металлов, таких как руда, трубы и т.п.» - и вы можете увидеть это на рисунке здесь.В том же году он основал Fisher Research Laboratory, которая по сей день остается ведущим производителем металлоискателей. Доктор Чарльз Л. Гаррет, основатель компании Garrett Electronics, в начале 1970-х годов первым изобрел современные электронные металлоискатели. После работы в НАСА над программой высадки Аполлона на Луну Гарретт обратил свое внимание на свое хобби - любительскую охоту за сокровищами - и его компания произвела революцию в этой области, выпустив ряд инноваций, включая первый компьютеризированный металлоискатель с цифровой обработкой сигнала, запатентованный в 1987 году. .

Изображение: Металлоскоп, запатентованный Герхардом Фишером (Fisher) в 1937 году, я раскрасил его, чтобы облегчить наблюдение. Катушка передатчика находится в красном квадрате спереди; катушка приемника находится в синем ящике сзади. Передатчик использует неслышимые сигналы частотой 30 000 Гц; приемник подает на наушники звуковые сигналы (с частотой около 500 Гц), как в современном металлоискателе. Катушки передатчика и приемника установлены под прямым углом друг к другу, поэтому приемник не принимает сигналы непосредственно от передатчика.Изображение любезно предоставлено Бюро по патентам и товарным знакам США.

А как насчет неметаллических детекторов ?

Охотники за сокровищами всегда будут ценить такие металлоискатели, потому что исторически ценные вещи обычно делались из металла. Но в мире безопасности уже недостаточно полагаться на металлоискатели как на единственное направление защита. Например, люди, которые любят провозить оружие через службу безопасности, хорошо осведомлены что им придется проходить через металлоискатели, и они, вероятно, попробуют альтернативы, такие как керамика, пластиковые или углеродные ножи.Хотя уважаемые производители прилагают все усилия, чтобы обеспечить наличие мелких металлических деталей в рукоятки "неметаллических" ножей, именно поэтому ничто не мешает точить кусок пластика импровизировать с ножом, поскольку полиция неоднократно нашел. Как же тогда обнаруживать неметаллические угрозы?

Одним из решений, принятых в аэропортах, является использование сканеров миллиметрового диапазона (MMS) для обнаружения металлических и металлических предметов. По сути, они работают как более безопасные версии рентгеновских аппаратов: волны проходят сквозь одежду, но отражаются нашими телами, и любое скрытое оружие (металлическое или иное) отображается в виде картинок на экране.Рентгеновские аппараты используют очень мощное излучение (с длинами волн примерно в нанометрах или миллиардных долях метра), что может быть опасно, если ваше тело поглощает их слишком много. Как следует из названия, сканеры миллиметрового диапазона используют гораздо более длинные волны размером 1–10 мм (примерно в 10 раз меньше, чем микроволны, отправляемые и принимаемые мобильными телефонами), которые на намного меньше на интенсивности и, следовательно, создают незначительный риск для здоровья людей или его отсутствие.

.

Как работают металлоискатели?

Металлоискатели - огромная часть нашей жизни, поскольку они предоставляют миллионам людей во всем мире возможность открывать спрятанные сокровища; а также обеспечение безопасности в аэропортах, офисных зданиях, школах, государственных учреждениях и тюрьмах, помогая гарантировать, что никто не пронесет оружие в такие помещения.

Итак, вы, наверное, задавались вопросом ... Как именно это работает?

Что ж, внутренняя работа металлоискателей основана на теории электромагнетизма.Он работает с использованием технологий, позволяющих использовать уникальную взаимосвязь, существующую между электричеством и магнетизмом.

В этой статье я бы подробно объяснил основной принцип работы металлоискателя и технологии, обеспечивающие работу различных типов.

Помните, что для того, чтобы использовать металлоискатель, не обязательно знать, как он работает. Однако вполне возможно, что знание того, как это работает, поможет вам использовать его более эффективно в будущем.

Основной принцип работы металлоискателей

Основные принципы работы металлоискателей основаны на электромагнитной индукции.

Basic Controls of metal detectors

Металлоискатели взаимодействуют с металлическими элементами на земле через одну или несколько катушек индуктивности, прикрепленных к ним. Они работают за счет передачи электромагнитного поля от поисковой катушки, прикрепленной к земле. В результате этой электромагнитной передачи любые металлические объекты (цели) в пределах диапазона электромагнитного поля будут возбуждены и в ответ будут передавать собственное электромагнитное поле. Затем поисковая катушка детектора принимает ретранслируемое поле и предупреждает пользователя, производя отклик цели.

Большинство металлоискателей имеют функцию распознавания; что представляет собой способность металлоискателя определять подземные цели на основе его черных металлов и / или проводящих свойств. Эта функция позволяет металлоискателям различать разные типы целей и может быть настроена на игнорирование нежелательных целей.

Имея базовое представление о том, как работают металлоискатели, давайте теперь поговорим о технологиях, на которых основан этот принцип.

Как работают металлоискатели

Металлоискатели работают на принципах электрофизики.Устройство генерирует электромагнитные волны, которые проникают глубоко в землю через металлические поисковые катушки. Эти электрические волны достигают объекта в пределах его диапазона, который заряжает другой металл в его диапазоне. Электромагнитные волны принимаются поисковыми катушками. Как только эти волны достигают поисковой катушки, детектор издает звуковой сигнал, информируя пользователя о том, что на его пути что-то важное.

Наука в жизнь

Некоторые ключевые понятия применимы, когда мы говорим о работе металлоискателей.Некоторые из них описаны ниже

· Частота

Есть два типа частот: низкие частоты и высокие частоты, которые работают с различными аспектами целей. Детектор с низкой частотой лучше всего подходит для обнаружения металлов, которые находятся глубоко в грудах земной коры. С другой стороны, высокочастотный металлоискатель должен обнаруживать все типы металлов, которые попадают в зону прямого действия металлоискателя. Это объясняет, что высокочастотный детектор прямо пропорционален высокой чувствительности металлов.Однако на рынке доступны металлоискатели с несколькими частотами, и они лучше всего работают в любом случае. Просто выберите правильные настройки частоты для поиска глубоких больших или маленьких целей.

· Остаток земли

Это важный механизм, когда в земле есть не только драгоценные металлы, но и различные минералы. Иногда минералы могут препятствовать сигналам от различных подземных металлов, которые под землей покрыты тысячами различных минералов.Настройка баланса грунта устраняет эту проблему, игнорируя нежелательное обнаружение, и вы можете слышать только те обнаружения, которые вам нужны. Однако типы настроек заземления у разных металлоискателей различаются. Есть три типа настроек баланса грунта:

  1. Ручной баланс грунта: люди настраивают металлоискатель в соответствии со своими требованиями, но иногда они не получают желаемых результатов, потому что человек не является экспертом в этом вопросе. Он использует это как свое хобби.
  2. Автоматический баланс грунта: Все, что вам нужно сделать, это указать ваши требования, и металлоискатель будет настроен соответствующим образом.Этот способ настройки намного проще и эффективнее ручного.
  3. Tracking Ground balance: Постоянно меняющиеся настройки с изменением уровня земли. Это более продвинутая настройка для профессионального обнаружения.

· Дискриминация

Металл различается по свойствам, например, по тому, насколько они способствуют излучению, насколько хорошо они ионизируются, обладают ли они свойствами железа и склонны к ржавчине. Настройка дискриминации поможет эффективно различать полезные и бесполезные цели еще до копания.Этот параметр экономит много времени и усилий человека, и его можно использовать в другом месте для продуктивной работы.

Каждый извещатель отличается настройками дискриминации, следовательно, в разных извещателях есть четыре различных типа настроек дискриминации. Четыре основных типа настроек дискриминации включают:

  1. Переменная дискриминация: детектор имеет простую ручку, которая управляет механизмом дискриминации
  2. Iron mask / Iron Reject: исключает попадание нежелательных материалов, таких как гвозди, и обнаруживает ценные металлы, присутствующие в почве.
  3. Notch дискриминация: вы настраиваете как желаемый, так и нежелательный материал, который должен обнаруживать детектор.
  4. Smartfind: как следует из названия, это самый продвинутый тип распознавания, при котором вы вводите идентификаторы цели в детектор. Система распознает эти идентификаторы и сортирует материалы по проводимости или свойствам железа.

Металлоискатели различных типов

Металлоискатели можно разделить на разные категории в зависимости от их свойств.Разные магнитные поля из-за разного электрического разряда могут увеличивать частоты или ухудшать их. С изменяющимися токами детекторы имеют другое название. Несколько типов металлоискателей включают:

  • Детекторы ОНЧ (очень низкой частоты) - это простые детекторы с фиксированной частотой обнаружения в диапазоне от 6 до 20 герц. Как правило, это меньше 30 герц. Это считается простым детектором охоты за сокровищами.
  • Детектор
  • PI (импульсный индукционный) - это еще один тип детектора, который улавливает импульсы и требует высоких частот для обнаружения цели.Благодаря этим характеристикам они особенно подходят для материалов, которые залегают глубже в землю.
  • FBS (Full band Spectrum) имеет такую ​​конструкцию, что может обнаруживать несколько частот одновременно. Проще говоря, можно сказать, что несколько детекторов работают вовремя.
  • Самый распространенный тип металлоискателя - это проходной металлоискатель, который вы, возможно, видели за пределами офисных зданий, в аэропортах и ​​во многих других местах. Когда человек проходит через эти детекторы, любое хранение вредных предметов под одеждой или в сумках позволяет металлоискателю издавать звуковой сигнал в соответствии с его типом.
  • Есть также ручные металлоискатели, опять же используемые для безопасности. Их проводят по всему телу человека, и они запрограммированы на издавать звук в соответствии с типом обнаруженного металла.

Технологии

  • Очень низкая частота
  • Импульсная индукция
  • Колебание частоты биений

Вот краткий обзор каждой из этих технологий, чтобы увидеть, как они работают.

Очень низкая частота (VLF)

Очень низкая частота - самая популярная технология металлоискателей, используемая сегодня. И в нем используются 2 отдельные катушки; а именно катушка передатчика и приемника.

Катушка передатчика - это внешний контур катушки. Он содержит катушку с проволокой, по которой электрический ток течет вверх и вниз (примерно до 1000 раз в секунду).

Электрический ток, протекающий вверх и вниз через эту катушку передатчика, создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с любым проводящим веществом, с которым сталкивается, и заставляет эти вещества генерировать собственные слабые магнитные поля.

Приемная катушка, с другой стороны, представляет собой внутреннюю катушку, которая также состоит из другой проволочной катушки. Опять же, эта проволочная катушка работает как антенна, обнаруживая частоты целей под землей и усиливая их сигналы.

Чтобы различать разные металлы, VFL использует явление, называемое «фазовым сдвигом». Благодаря фазовому сдвигу металлоискатели на основе СНЧ обладают способностью, называемой дискриминацией; который представляет собой способность металлоискателя определять подземные цели на основе его черных металлов и / или проводящих свойств.

И поскольку сопротивление и индуктивность в большинстве металлов различаются, величина фазового сдвига проверяется металлоискателем VLF с использованием фазовой демодуляции (которая представляет собой пару электронных схем) и сравнивает ее со средним значением для конкретного типа металла. . Затем вы получите уведомление с помощью визуального индикатора или звукового сигнала, указывающего диапазон металлов, в которых может находиться объект.

Технология PI

Технология

PI отличается от очень низкой частоты (VLF), поскольку в ней используется 1 катушка как передатчик, так и приемник.Однако известно, что некоторые используют несколько катушек (две или даже три), работающих одновременно.

Мощные импульсы проходят по катушке с проволокой, что создает небольшие магнитные поля. Когда они заканчиваются, магнитные поля меняют полярность, а затем коллапсируют, образуя электрический всплеск. За микросекунды острие иссякает после того, как генерирует другой ток, проходящий через поисковую катушку.

Детекторы

PI способны обнаруживать металлы, находящиеся на гораздо большей глубине, чем другие технологии обнаружения металлов.

Колебание частоты биений - технология BFO

Колебание частоты биений (BFO) - это основная форма технологии обнаружения металлов. В системе BFO есть две катушки проволоки. Катушка большего размера помещается в поисковую головку, а катушка меньшего размера помещается в блок управления детектора.

Генератор соединяет каждую катушку и генерирует тысячи импульсов тока в секунду.

Катушка генерирует радиоволны, когда импульсы проходят через каждую катушку.Радиоволна улавливается в блоке управления крошечным приемником и создает слышимую серию тонов в зависимости от разницы между частотами.

Когда металлический объект проходит через катушку, магнитное поле, вызванное током, протекающим через катушку, создает магнитное поле вокруг объекта. Магнитное поле объекта влияет на частоту радиоволн, генерируемую катушкой поисковой головки.

Поскольку частота в блоке управления отклоняется от частоты катушки, слышимые биения меняются по тональности и продолжительности.

Колебание частоты биений, однако, не обеспечивает такой же степени точности и контроля, как другие 2 технологии. А металлоискатели, использующие технологию BFO, продаются по более низкой цене из-за своей простой конструкции.

Факторы, влияющие на работу металлоискателя

Глубина обнаружения металлоискателя зависит от того, какая из вышеперечисленных технологий в нем используется, а также от ряда факторов окружающей среды, перечисленных ниже…

  • Минерализация грунта
  • Размер цели
  • Форма мишени
  • Ориентация цели
  • Материал мишени

Итак, вот оно.Теперь у вас есть базовое представление о том, как работает ваш металлоискатель.

.

Как работает металлоискатель?

Поиск металла может быть очень увлекательным и увлекательным хобби. Если вам повезет, это может оказаться даже очень прибыльным приключением. Каждый год на рынке появляется все больше и больше металлоискателей, чтобы удовлетворить спрос на любителей, которые либо хотят заняться этим делом, либо модернизировать имеющееся у них оборудование.

Новейшее оборудование, мягко говоря, становится все сложнее. Для тех из вас, кто плохо знаком с этим увлекательным хобби или думает попробовать его, возможно, вы не совсем знакомы с тем, как именно работает металлоискатель.Эта статья даст вам обзор того, как на самом деле работают металлоискатели, а также предоставит дополнительную помощь и знания об этих инновационных машинах.

И прежде чем двигаться дальше, взгляните на нашу интерактивную таблицу ниже, чтобы получить представление о некоторых из лучших металлоискателей, доступных сегодня на рынке:

Очень краткий урок истории

Один из первых Известное применение металлоискателя было в спешке осуществлено известным изобретателем Александром Грэмом Беллом.Он был с президентом Джеймсом А. Гарфилдом, когда его застрелили, и он лежал при смерти.

Garrett Sea Hunter MK-II

Garrett Sea Hunter MK-II

Медицинская бригада президента не смогла найти, где в его теле застряла пуля. Грэм Белл быстро собрал устройство, основанное на принципах «индукционного баланса», которые впервые были изобретены немецким физиком по имени Генрих Вильгельм Дов.

Аппарат президентам жизнь не спас. Но это действительно работало так, как было задумано изначально.

Анатомия металлоискателя

Чтобы больше узнать о том, как работают металлоискатели, вам необходимо ознакомиться с их ключевыми компонентами.Хотя все металлоискатели не всегда выглядят одинаково, в большинстве случаев они работают по одним и тем же принципам, поэтому все они имеют части, выполняющие схожие функции.

Вот 4 основных компонента, которые обычно имеют каждый детектор:

  • Вал - это центральная часть детектора, к которой он прикреплен. Они часто регулируются, поэтому вы можете использовать их с учетом вашего роста.
  • Стабилизатор - это насадка, которая добавляется к металлоискателю для удобства использования.И, как следует из названия, он стабилизирует металлоискатель при перемещении с ним.
  • Блок управления - это то место, где находятся мозги и сила машины. Блок управления состоит из аккумулятора, микропроцессора, органов управления устройством, считывателя и динамиков.
  • Антенна - это нижняя часть извещателя, обычно круглой или эллиптической формы. Его также часто называют такими названиями, как поисковая катушка, поисковая головка и петля.Он содержит катушки, которые необходимы устройству для обнаружения металлов.

Знание компонентов и того, что каждый из них делает, действительно поможет вам, когда придет время задуматься о покупке металлоискателя для себя, своего друга, семьи или даже ребенка.

our-top-picks-1

our-top-picks-1

Ниже, пожалуйста, взгляните на некоторые из самых продаваемых металлоискателей, доступных в настоящее время на Amazon:

Как на самом деле работает детектор

Металлоискатели - сложное оборудование, но главное, что стоит за ним. как они работают, довольно просто.

Когда вы находитесь на заднем дворе или на пляже, перемещая детектор по земле, вы в какой-то момент наткнетесь на закопанный металлический объект. В этот момент ваш металлоискатель отправит вам звуковой сигнал, чтобы предупредить вас об этом факте.

Bounty Hunter Quick Silver

Bounty Hunter Quick Silver

Но как металлоискатель вообще обнаружил металлический объект под поверхностью?

Ну, металлоискатели работают, передавая магнитное поле и затем анализируя это поле, возвращаясь из окружающей среды, в которую был передан сигнал (земля, в случае обнаружения металла).

Катушка детектора действует как передатчик, а передаваемое ею магнитное поле генерируется электричеством, проходящим через катушку. Магнитное поле, которое передает ваш детектор, заставляет электричество течь в металлический объект, когда передаваемое магнитное поле вступает в контакт с ним.

Вторая катушка, расположенная в поисковой головке, действует как приемник. Он обнаружит это изменение магнитного поля, которое происходит, когда пораженный металлический объект поглощает его, и через него начинает течь электричество (он делает это путем измерения переменного напряжения). Когда пораженный металлический объект вызывает изменение магнитного поля, это намного более слабый, чем тот, который изначально прислал ваш металлоискатель.

Приемная катушка передает эту информацию блоку управления металлоискателем с помощью подключенного кабеля. Более слабый сигнал возвращающегося магнитного поля сначала усиливается, и когда он достигает блока управления, устройство отправляет отчетливые звуковые сигналы на гарнитуру, которая идет в комплекте с металлоискателем (или наушники, которые вы купили отдельно).

Кроме того, большинство металлоискателей также оснащены дисплеем со стрелочным индикатором, который также определяет изменение магнитного поля.Когда вы привыкнете к звуковым сигналам и движению стрелки, вы лучше поймете, какой именно тип металла вы обнаружили под землей. Некоторые детекторы на самом деле имеют встроенную технологию, которая помогает легко различать определенные металлы, находящиеся под землей.

Технология обнаружения металлов

Существует два основных типа технологий обнаружения металлов, которые используются в металлоискателях для любителей.Вот немного о них, а также о плюсах и минусах каждого из них:

Это, как правило, менее дорогой тип металлоискателей. У них есть две отдельные катушки в поисковой головке, которые действуют вместе для обнаружения металлов в земле.

VLF очень популярны среди опытных охотников за сокровищами, потому что они могут различать различные типы металлов, внедренные в землю. Они, как правило, очень точны и чувствительны при их показаниях. Металлоискатель с очень низкой частотой также лучше всего подходит для обнаружения драгоценных металлов, таких как золото, которые испускают чрезвычайно низкий металлический импульс.

Это новейшая из двух технологий, которые в основном используются в металлоискателях. Это также технология, которая используется в детекторах по соображениям безопасности, например, в аэропортах и ​​муниципальных судах.

Импульсная индукция может обнаруживать металлические объекты, которые находятся глубже под землей, чем детекторы СНЧ. Большинство из них работают с использованием только одной катушки. Устройства, использующие импульсную индукцию, чрезвычайно точны при обнаружении металлов под землей, но им сложно различить, какие металлы обнаруживаются.Они также имеют тенденцию быть более дорогостоящими, чем устройства СНЧ.

Тем не менее, импульсная технология идеальна для использования там, где много минералов в земле.

Почему размер и частота катушки имеют значение

Почему существуют разные размеры катушек металлоискателя?

Что ж, общее практическое правило состоит в том, что чем больше размер катушки, тем глубже она обнаруживает металлические предметы. И хотя это полезная информация, с этим также связано другое правило: катушка, которая обеспечивает большую глубину зондирования, также не будет такой точной, как металлоискатель с меньшей катушкой.

Частоты действуют очень похожим образом. Низкие частоты проникают глубже в землю, но менее чувствительны к более мелким и более проводящим металлам, таким как золото. Высокочастотные детекторы очень хороши в обнаружении даже небольших проводящих металлов, но они , а не смогут обнаружить их настолько глубоко в земле, насколько это возможно при низких частотах.

Следует также отметить, что многие металлоискатели, предназначенные для поиска золота, используют более высокие частоты.

Есть ли водонепроницаемые металлоискатели?

Да, водонепроницаемые детекторы - обычное дело, и вы чаще всего найдете их возле пляжа или других водоемов.Однако будьте осторожны - только то, что производитель заявляет, что их детектор водонепроницаем, не означает, что вы можете погружать его в воду. Существует большая разница между водонепроницаемым детектором, на который можно пролить немного воды, и детектором, с которым можно нырять на затонувшие корабли.

Главное здесь - посмотреть на номинальную глубину детектора. Если он говорит, что водонепроницаемость до 10 футов, вы не хотите погружать его надолго. С другой стороны, если модель заявляет, что она водонепроницаема на глубине до 250 футов, с ней можно заниматься дайвингом (обратите внимание, что вам потребуются специальные наушники для использования под водой).

Не забудьте

Очень важно, чтобы антенна (поисковая головка) находилась как можно более параллельной земле при использовании детектора. Чем больше угол наклона, тем больше должен пройти сигнал, чтобы обнаружить кусок металла. Это затруднит обнаружение любых металлов, находящихся в земле.

Лучшие места для поиска драгоценных металлов

Пляжи - одно из лучших мест для поиска металлических предметов, потому что меняющиеся приливы часто обнаруживают (а затем снова покрывают) их снова и снова.

Исторические места, такие как поля сражений, - это места, где детективы могут открыть для себя много историй, таких как гильзы, пули и другие безделушки, оставленные солдатами.

Многие люди теряют ценные вещи, такие как обручальные кольца и браслеты, когда они участвуют в мероприятиях в местном парке или зоне отдыха.

  • Незначительные глухие районы

В глуши в глуши обычно можно найти металлические наконечники стрел, побрякушки и другие предметы, прошедшие время (и теперь имеющие ценность).Некоторые из ваших лучших находок будут происходить там, где вы меньше всего этого ожидаете.

В прежние времена церкви были не только местом поклонения, но и местом ведения бизнеса поблизости. Многие любители металлоискателя находили ценные монеты возле старых церквей.

Мы уже упоминали, что некоторые модели извещателей предназначены для использования под водой. Если у вас есть один из них, возможно, вам повезет найти старые монеты и другие памятные вещи возле кораблекрушений.

Последние мысли

Теперь, когда вы понимаете, как работает металлоискатель, вы будете знать, на что обращать внимание, покупая тот, который соответствует вашим потребностям.Также рекомендуется прочитать или посмотреть видео о том, как люди используют свои детекторы для поиска определенных типов металлов. Знания - ключ к успеху в поиске нужных металлов. Лучший металлоискатель в мире не принесет вам никакой пользы, если вы не умеете им пользоваться.

Если вам понравилась эта статья, поставьте нам лайк на нашей новой странице Discover Detecting в Facebook!

Вам также может понравиться:
.

Как работает металлоискатель? (На простом английском)

Вы когда-нибудь задумывались, как работают металлоискатели? В этой статье вы узнаете, как эти машины находят ценные монеты, защищают солдат и делают наши аэропорты более безопасными (без математического уравнения).

Есть что-то чудесное в перспективе найти клад. У него есть врожденная привлекательность, что, вероятно, является причиной того, что поиск металлов стал таким популярным хобби. Если вы один из миллионов людей, которые используют металлоискатели для обнаружения спрятанных монет и других потенциально ценных реликвий, вы точно поймете, что я имею в виду!

Конечно, металлоискатели используются не только для развлечения.Технология имеет множество применений, в том числе для обнаружения мин, в зонах боевых действий и для предотвращения попадания людьми опасных предметов на самолеты .

Несмотря на то, что существует уже давно, подробности о том, как металлоискатели находят металл, для многих остаются загадкой. На самом деле это относительно просто - и все начинается с принципа электромагнетизма .

(Краткие) основы электромагнетизма

A coil around an iron core

Я обещал, что это будет "простой английский" справочник по металлоискателям, но важно немного понять физику того, почему эти машины работают.

Электромагнетизм звучит устрашающе, но это просто комбинация электричества и магнетизма .

Мы полагаемся на электричество практически во всех сферах нашей деятельности. Работаем ли мы в Интернете, смотрим телевизор, пользуемся феном или готовим еду, все мы знаем, насколько важно электричество для современной жизни.

Некоторые люди не понимают, что мы тоже полагаемся на магнетизм - только менее очевидным образом. Чтобы создать электричество, генератор раскручивает барабан с медной проволокой через магнитное поле.Это генерирует электричество внутри провода - магнитное поле создало электричества. Отношения также работают в обратном направлении, как работают электродвигатели.

Другими словами, электричество может создавать магнетизм, а магнетизм может создавать электричество.

То, как именно работает генератор, выходит за рамки данной статьи (вот полезное руководство, если вы хотите узнать больше). Но главное помнить, что магнетизм и электричество связаны. Каждый раз, когда вы получаете один, вы также найдете другой .

И, если вы всегда находите две вещи вместе, имеет смысл говорить о них, как если бы они были единым целым. Отсюда и название «электромагнетизм».

Есть еще одна концепция, которую важно понять. Изменение магнитного поля вызывает изменение электрического поля . То же самое и с электричеством: изменяющееся электрическое поле генерирует изменяющееся магнитное поле.Это краткая версия одного из известных уравнений Максвелла

. Что наиболее важно для этой статьи, оно также объясняет, почему металлоискатели работают.

Как в детекторе СНЧ используется электромагнетизм

Итак, мы знаем, что магнитные поля генерируют электрические поля, и что верно и обратное. Мы также знаем, что изменение электрического и магнитного полей создает изменяющиеся поля другого типа.

Но как это применимо к металлоискателям?

Существуют разные типы металлоискателей, поэтому не все они работают одинаково.Мы начнем с одного из наиболее распространенных детекторов, известного как Very Low Frequency (VLF) .

A detector in the ground

Детекторы этого типа содержат две катушки: передатчик , , катушка , и приемная катушка , .

Как следует из названия, катушка передатчика «передает» магнитное поле вокруг детектора. Это достигается подключением батареи, которая пропускает через катушку переменный электрический ток (помните, что электричество генерирует магнитные поля).«Рабочая частота» современного детектора - это то, как часто меняется направление тока.

Самое замечательное в магнитных полях то, что на них не влияет почва или грязь, поэтому они проходят сквозь них. Если детектор расположен достаточно близко к металлическому объекту, постоянно переключающееся магнитное поле действует на атомы внутри металла, , что заставляет электроны перемещаться . Это эффективно создает изменяющееся электрическое поле, , которое создает изменяющееся магнитное поле вокруг металла .

Другими словами, перемещение металлоискателя рядом с металлом вызывает новое магнитное поле, окружающее металл.

Здесь пригодится приемная катушка . Когда катушка приемника движется через новое магнитное поле, окружающее металл, в катушке генерируется электрический ток. Катушка подключена к громкоговорителю, в результате раздается звуковой сигнал или щелчок.

С технической точки зрения, провод приемника должен быть расположен так, чтобы на него не влияло магнитное поле катушки передатчика.В противном случае любой сигнал от металла будет подавлен более крупным и близким током катушки передатчика. Если вы хотите узнать больше о том, как работает схема, в Интернете есть множество схем.

Приятный бонус в том, что чем ближе вы находитесь к металлу, тем сильнее магнитное поле и, следовательно, больше электрический ток. Вот почему звуковой сигнал становится громче, когда вы приближаетесь к объекту.

Как УНЧ обнаруживает разные типы металлов

УНЧ-металлоискатели могут сделать обоснованное предположение о том, какой металл был обнаружен (алюминий, золото, железо и т. Д.).Но как они этого достигают?

Способность различать разные металлы обусловлена ​​принципом фазового сдвига .

Не вдаваясь в подробности, частота катушки передатчика отличается от частоты, обнаруживаемой катушкой приемника. Это связано с тем, что каждый тип металла имеет разное электрическое сопротивление, которое влияет на то, насколько легко через него проходит электричество.

Зная сопротивление каждого материала и, следовательно, фазовый сдвиг, детектор может определить, какой тип металла находится под землей.Это называется дискриминацией в металлоискателе.

В качестве дополнительного преимущества многие детекторы VLF также позволяют фильтровать металлы, которые вы не хотите обнаруживать. Это достигается за счет использования ручки для установки определенного порога фазового сдвига. Если вы хотите обнаружить определенный диапазон, некоторые детекторы VLF позволят вам создать меток, (или диапазоны фазового сдвига) или даже несколько меток.

Другие компоненты

Как вы можете понять, просто взглянув на них, современные металлоискатели - это гораздо больше, чем просто две катушки с проволокой и батарея.Другие важные функции включают:

  • Блок управления - Здесь хранится большая часть важных данных. Блок управления содержит аккумулятор, динамики, цифровой процессор и все элементы управления, которые может иметь детектор.
  • Вал - Чтобы сделать поиск металла более комфортным, потребительские модели имеют длинный вал, чтобы вы могли стоять прямо. Большинство валов регулируются.
  • Поисковая головка - Поисковая головка содержит катушки (или одну катушку в зависимости от типа).Обычно она имеет овальную форму и иногда называется антенной, петлей или поисковой катушкой.
  • Стабилизатор - Стабилизатор прикрепляется к верхней части устройства и помогает удерживать его в устойчивом положении при перемещении антенны по земле. Он есть не на всех моделях, но может упростить поиск при контролируемом движении.

Помимо этих компонентов, большинство металлоискателей имеют разъем для наушников и панель дисплея.

Кто изобрел металлоискатель?

Вы можете утверждать, что происхождение металлоискателя восходит к Джеймсу Максвеллу, который открыл уравнения, необходимые для их работы.Однако только в конце 19 века ученые начали использовать эти важные теории для создания машин для обнаружения металла. Первую «портативную» модель изобрел француз по имени Гюстав Трув в 1874 году, а несколько лет спустя Александр Грэм Белл изобрел машину для обнаружения пули, попавшей в президента Джеймса Гарфилда.

Однако только в 1920-х годах развитие металлоискателей начало набирать обороты. Первый патент на металлоискатель был выдан Герхарду Фишеру в 1925 году, хотя на протяжении многих лет он был улучшен различными изобретателями.Лейтенант Йозеф Станислав Косацкий, например, усовершенствовал конструкцию, сделав машину более практичной, хотя и значительно более тяжелой, чем современные машины. Сегодня топовые модели обладают такими функциями, как компьютеризированный дизайн и технология интегральных схем, позволяющие пользователю точно настраивать параметры обнаружения.

Есть разные типы?

Существуют различные типы металлоискателей, и одним из наиболее важных для хобби-детектирования является импульсный индукционный (PI) детектор .

В отличие от детекторов СНЧ, они обычно имеют только одну катушку, которая действует как передатчик и приемник. Короткие импульсы тока проходят через одиночный провод, который создает магнитное поле. Как только импульс отключается, поле схлопывается, что вызывает всплеск электричества, в результате чего возникает еще один кратковременный ток.

Если детектор находится рядом с металлическим предметом, цепь выборки детектора улавливает противоположное магнитное поле. Он может обнаруживать металл, поскольку второй импульс (называемый отраженным импульсом ) требует больше времени, чтобы исчезнуть.

Хотя технология импульсной индукции обеспечивает большую глубину и приличную чувствительность для золота, есть несколько недостатков.

Большинство детекторов PI не подходят для использования в городских условиях, поскольку они не могут идентифицировать или игнорировать железный «мусор». Это потому, что у них плохая дискриминация по сравнению с VLF. Однако они лучше подходят для охоты в сельской местности и могут обеспечить более глубокий поиск. Они также отлично подходят для пляжей и других сред, содержащих материалы с высокой проводимостью.

Есть также металлодетекторов с осциллятором частоты биений (BFO) .Это самые дешевые и наименее сложные. Они не так точны, как детекторы VLF или PI, и не обеспечивают такой же контроль.

Помимо детекторов PI, BFO и VLF, существует множество других для различных отраслей промышленности. Например, многие промышленные детекторы имеют конструкцию с тремя катушками. Эта конфигурация позволяет инструментам обнаруживать крошечные кусочки металла.

Насколько глубокими могут быть объекты?

Это сложный вопрос. Как правило, максимальная глубина составляет около 20-30 см .Максимальная глубина детектора может варьироваться в зависимости от нескольких факторов:

  • Тип и размер объекта - Чем больше объект, тем больше магнитное поле и тем глубже его можно обнаружить. Металлы, которые создают более сильные магнитные поля (например, железо), также легче обнаружить.
  • Тип детектора - Различные типы детекторов могут обнаруживать металлы на разной глубине. Даже среди детекторов одного типа используемые технология и частота могут повлиять на максимальную глубину обнаружения.
  • Помехи - Все, что может проводить электрический ток, может мешать показаниям металлоискателей. Сюда входят кабели, трубы и линии электропередач.
  • Тип почвы - Если почва содержит естественно проводящие материалы, это может затруднить обнаружение объектов.

Кроме того, некоторые металлические предметы со временем повышают проводимость окружающей почвы. Это называется ореолом .

Для чего можно использовать детекторы?

Example of an airport detector

Металлоискатели используются для различных целей и бывают разных форм.Вот некоторые из наиболее распространенных:

  • Проверка безопасности - Одно из наиболее очевидных применений металлоискателей - это безопасность в аэропортах. Все пассажиры проходят через порталы, в которых используются датчики как импульсного, так и переменного тока, в то время как портативные модели могут использоваться персоналом для обнаружения объектов. Современные детекторы не просто обнаруживают металл, они также могут предоставить приблизительные размеры. Подобные системы используются в зданиях и безопасности мероприятий.
  • Промышленные детекторы - Металлоискатели являются жизненно важным инструментом во многих отраслях промышленности, включая пищевую, пластиковую, горнодобывающую, фармацевтическую и многих других.В пищевой промышленности, например, детекторы могут предупреждать персонал о пищевых продуктах, загрязненных металлом от оборудования.
  • Археология - Археологи используют металлоискатели уже более 50 лет, так как они отлично подходят для поиска таких вещей, как линии огня на военных объектах. Однако многие археологи не любят любителей, поскольку после того, как артефакт обнаружен и раскопан, контекст теряется без более подробного исследования.
  • Любители - Любители металлоискателей ищут широкий спектр артефактов и объектов.К наиболее распространенным относятся монеты, золото, исторические предметы и ценные современные предметы (например, ожерелья). Поиск металлов превратился в популярное хобби, и по всему миру существуют клубы для изучения и сравнения находок.

Звучит весело, но не дорого ли и сложно ли использовать?

Металлоискатели могут устрашить новичка, но они не должны быть сложными или даже дорогими. Это правда, что современные детекторы становятся все более совершенными, но во многих случаях вы можете начать, зная только основы.Некоторые из лучших детекторов для начинающих относительно дешевы и позволяют охотиться за артефактами, монетами и другими объектами с большим шансом на успех.

Если вы заинтересованы в увлечении своим хобби, нажмите кнопку ниже, чтобы увидеть мой список лучших металлоискателей, или посмотрите мой список детекторов для начинающих здесь. Однако будьте осторожны - обнаружение металлов может вызвать привыкание!

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о