Принцип действия металлоискателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Металлоискатели

Комментарии к статье

Полезные определения

Динамический режим работы предусматривает непрерывное движение поисковой головки (катушки). Реакция прибора будет наблюдаться только при пронесении головки над металлом. Если головку остановить над объектом - реакция пропадет.

Статический режим работы - такой режим, при котором реакция прибора будет сохраняться, пока головка находится над объектом. При этом не важно, движется она или нет.

Псевдостатический режим работы - динамический режим с очень медленной подстройкой порога. То есть, если головку долго держать над объектом, произойдет подстройка прибора под этот объект и реакция пропадет. При удалении головки от объекта начнется обратная подстройка той же длительности. В компьютеризированных приборах процессами подстройки порога управляет микропроцессор, поэтому скорости подстройки при приближении и удалении от объекта могут быть разными. В обычных приборах с псевдостатикой для быстрого восстановления порога при удалении катушки от объекта служит кнопка RETUNE.

VCO-режим - зависимость не только громкости звука, но и его тона (частоты) от величины и глубины объекта. Обостряет реакцию человеческого уха на слабые изменения в принятом от объекта сигнале.

Порог (пороговый тон) - слабый звуковой тон, слышимый в динамике прибора или наушниках при отсутствии металлических объектов вблизи головки. Пороговый тон имеют как приборы, имеющие режим поиска всех металлов, так и приборы со статическими режимами поиска. По этому тону можно судить о работоспособности металлоискателя и изменению минерализации грунта. В большинстве приборов пороговый тон регулируется.

Режекция - отсутствие звукового сигнала (игнорирование) для определенного вида объектов.

Основные принципы построения металлодетектора: достоинства и недостатки

Принципов, по которым строят металлодетекторы, известно несколько. Вот основные три.

BFO (Beat Frequency Oscillator - генератор биений, зависимый генератор) - сложение колебаний двух высокочастотных генераторов и выделение разности их частот, лежащей в звуковом диапазоне. Если поблизости от поисковой катушки появляется металлический предмет, изменяется частота сигнала одного из генераторов, а с ней и высота слышимого звука. Т. е. работают на основе определения малых изменений индуктивности поисковой катушки под воздействием железных предметов. Характеризуются низкой чувствительностью.

TR/IB (Transmit-Receive/Induction Balance - передача, прием и баланс индукции) - в датчике устанавливают две катушки, передающую и приемную. Присутствие металла изменяет индуктивную связь между ними, что влияет на принимаемый сигнал.

PI (Pulse Induction - импульсная индукция) - передачу ведут импульсами, форма и амплитуда принимаемых сигналов зависят от наличия металлических объектов вблизи катушек детектора.

Напротив, импульсные детекторы имеют много достоинств:

• самые чувствительные среди всех детекторов, которые в современное время имеются;
• малочувствительны к влиянию земли;
• имеют простую конструкцию.

При их работе используются магнитные импульсы, способные наводить ток во всех металлических предметах, попадающих в магнитное поле. В перерывах между импульсами, приемник принимает отклик, который усиливается и обрабатывается электронной частью.

При своих неоспоримых достоинствах они имеют и недостатки:

• для их работы нужны мощные аккумуляторы;
• они крайне чувствительны к мелким железным предметам.

С середины 90-х годов многие импульсные металлодетекторы стали снабжаться дискриминатором.

Металлодетекторы с уравновешенной индукцией стали стандартными детекторами для всеобщего использования. В поисковой головке у них расположены две катушки, одна из которых наводит переменное магнитное поле. Другая катушка расположена так, что поле в нормальном состоянии вокруг нее уравновешено, а на ее выходе нет никакого электрического сигнала.

В действительности в приемной катушке имеется так называемый остаточный сигнал, обусловленный не идеальностью конструкции. Металлические предметы, которые приближаются к катушкам, изменяют конфигурацию этого поля, разбалансируют систему. В результате - на выходе приемной катушки появляется сигнал. Этот сигнал можно усилить и информировать оператора о находке.

Современные металлодетекторы, использующие этот принцип, имеют мощную электронику, обрабатывающую сигнал и дающую оператору массу дополнительной информации, например:

• относительную удельную проводимость металла;
• глубину залегания и т. д.

Каждому принципу свойственны специфические достоинства и недостатки. Поэтому в дорогих и сложных детекторах, способных определить не только наличие, но и вид металла, комбинируют все три.

Функционирование металлоискателя

При включении металлоискателя в поисковой катушке создается электромагнитное поле, которое распространяется в окружающую среду:

• земля;
• камень;
• вода;
• дерево;
• воздух.

На поверхности металлов, попавших в зону действия поисковой катушки, под действием электромагнитного поля возникают вихревые токи. Эти вихревые токи создают собственные встречные электромагнитные поля, приводящие к снижению мощности электромагнитного поля, создаваемого поисковой катушкой. Это фиксируется электронной схемой прибора.

Кроме того, вторичное поле искажает конфигурацию основного поля, что также улавливается прибором.

Электронная схема металлоискателя обрабатывает полученную информацию и сигнализирует об обнаружении металла.

Вихревые токи образуются на поверхности любых металлических объектов или электропроводящих минералов. Определение металла в объекте основано на измерении удельной электропроводности объекта.

Частотные диапазоны металлодетекторов

В технической литературе, посвященной металлодетекторам, используется много специальных терминов. Так, обозначение VLF (Very Low Frequency) означает очень низкую рабочую частоту металлодетектора.

Способность металлодетектора дискриминировать (распознавать) характер находки зависит от рабочей частоты прибора. При высоких частотах усиливается явления скин-ффекта, и качество дискриминации значительно ухудшается.

Поэтому сначала (70-е, начало 80-х годов) производители металлодетекторов использовали очень низкие частоты около 2 кГц. Это приводило к возникновению специфических проблем:

• на этих частотах, несмотря на хорошую чувствительность к меди и серебру, была снижена чувствительность к золоту и никелю;
• при конструировании катушек возникали проблемы с качеством (добротностью).

Современные детекторы металла имеют широкий разброс по рабочей частоте, это обусловлено спецификой их применения, а также по инженерно-конструкторским соображениям.

Чаще всего диапазон частот простирается от 6 до 20 кГц, но бывает и ниже. В этом частотном диапазоне приборы хорошо дискриминируют цели и не возникает серьезных проблем с конструкцией катушек.

Приборы для поиска золота используют повышенные частоты - до 15-20 кГц и выше. Это обусловлено еще и тем, что на этих частотах улучшается чувствительность к очень мелким предметам, например, к золотым самородкам, часто имеющим мизерные размеры и малый вес.

В последние годы для повышения глубины и качества дискриминации стали использовать многочастотный поиск, который при определенных условиях дает преимущества. С появлением дешевых микропроцессоров этот метод получил сильный толчок в своем развитии. Но хочется сделать два важных замечания по поводу многочастотного поиска:

• во-первых, значительного повышения глубины дискриминации по сравнению с одночастотными приборами этот метод не дает;
• во-вторых, увеличивается ассортимент находок, которые хорошо дискриминируются, но в случае сложной конфигурации последних может происходить их отсечение.
• Обозначение TR (Transmitter-receiver) означает "передатчик-приемник" и также имеет отношение к металлодетекторам, работающим по принципу индукционного баланса. Этот тип детекторов металла появился в 30-х годах. У этих приборов имеются разнесенные, ортогонально расположенные катушки. Приборы этого типа имеют рабочие частоты от 50 до 100 кГц. Серьезные недостатки этих приборов:
• большая реакция на минерализованный грунт;
• невосприимчивость к мелким предметам.

При поиске крупных объектов, размером с литровую банку и больше, в условиях слабоминерализованного и несильно замусоренного грунта эти металлодетекторы очень удобны. С середины 70-х годов практически вышли из употребления.

Сегодня типичным представителем металлодетекторов этого типа является Gemini-З фирмы Fisher. Некоторые изготовители металлодетекторов использовали это обозначение как дополнение к термину VLF видимо для того, чтобы лишний раз подчеркнуть, что в основе работы устройства лежит принцип индукционного баланса.

Корректировка системы компенсации влияния земли

Минерализация грунта - наличие в грунте электропроводящих солей и минералов, а также минералов и пород, содержащих железо. Приводит к нарушению правильной работы приборов. Устраняется введением дополнительных схемных решений и режимов.

В процессе работы на местности может меняться характер грунта, а, следовательно, и его минерализация. Для этого потребуется корректировка системы компенсации влияния земли. Это делается как вручную, так и автоматически, если в детекторе имеется такой режим работы. Он получил обозначение Ground Track. Применение этого режима не рекомендуется при установке высокой чувствительности.

Термин VCO используется для обозначения звукового режима работы металлодетектора, при котором в зависимости от величины и глубины залегания объекта изменяется не только громкость звука, но и его тон. Это обостряет восприятие слухом малейшего изменения звукового сигнала.

Современные высококлассные металлодетекторы имеют богатый сервис, позволяющий опытному оператору вести плодотворный поиск с наименьшей затратой времени. Если поисковик дополнительно имеет представление о принципе работы металлодетектора и о его реальных возможностях, это приносит дополнительные дивиденды.

О чувствительности металлодетекторов

Для получения высокой чувствительности суммарный коэффициент усиления всего приемного тракта металлодетектора может составлять десятки децибел. Безрассудное увеличение чувствительности приводит к ухудшению стабильной работы прибора, превращая, таким образом, металлодетектор в бесполезный инструмент поиска.

Чувствительность является главным, но не основным достоинством современного металлодетектора.

Понимание этого факта приходит с опытом и становится очевидным после того, когда поисковик попадает на сильно замусоренный металлическим хламом участок. Тут уже и высокая чувствительность не в радость!

Иногда погоня за суперчувствительностью у некоторых индивидуумов вырождается в болезнь, когда человек концентрирует внимание на каждом лишнем сантиметре глубины, указанном в рекламных проспектах. Фирмы- продавцы умело играют на этом факте! И последнее, глубина обнаружения, как правило, приводится по воздуху, т. е. для идеализированных условий, но в земле указанный предмет на заявленной глубине, скорее всего, обнаружить не удастся.

Автор: Дубровский С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Металлоискатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Передача голоса через Bluetooth Low Energy 11.09.2015 STMicroelectronics включил в свой набор кода для BLE-микросхемы BlueNRG готовую библиотеку передачи голоса через канал Bluetooth Low Energy. Библиотека BLUEVOICELINK1 является расширением для сборника программного обеспечения STM32Cube. ПО выполняется на микроконтроллере STM32 и включает в себя все необходимые драйверы и программное обеспечение промежуточного слоя (middleware) для работы с чипом BlueNRG и цифровым MEMS-микрофоном MP34DT01-M. Программа использует экосистему STM32Cube, поэтому может быть легко портирована на любой МК семейства STM32. Разработчикам предлагается готовый проект для модулей X-NUCLEO-IDB04A1 и X-NUCLEO-CCA02M1, которые подключаются к отладочной плате NUCLEO-F401RE. С помощью данного набора плат можно реализовать законченную систему передачи голоса с одного набора плат через беспроводной канал Bluetooth Low energy на другой набор этих же плат, подключенных к ПК через интерфейс USB. Приемный комплект выполняет декомпрессию принятых по эфиру аудиоданных и отправку потокового аудио на ПК. Коммуникационный профиль BLUEVOICE определяет BLE-сервис, включающий одну характеристику для передачи аудио и одну для синхронизации. В полудуплексной системе обе стороны (central и peripheral) в процессе коммуникации действуют как информационные серверы (источники данных). Периодическая нотификация содержит сжатые аудиоданные, которые пересылаются от одного сервера к одному клиенту в зависимости от выбранного направления - от центрального устройства к периферийному или наоборот. Предлагаемое ПО использует промежуточный слой osxBlueVoice для полудуплексной передачи голоса (OPEN.AUDIO license) и включает в себя все функции для захвата и сжатия в реальном времени цифрового потока c микрофона MP34DT01-M. Имеющийся драйвер реализует USB класс “Audio”, что позволяет видеть устройство на стороне ПК как стандартный USB-микрофон.

Другие интересные новости:

▪ Выращены первые клетки биологического кардиостимулятора

▪ Распечатать робота

▪ Пауки съедают больше мяса, чем люди

▪ Полицейские дроны вооружат

▪ Оливковое масло как обезболивающее

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электробезопасность, пожаробезопасность. Подборка статей

▪ статья Сбить с панталыку. Крылатое выражение

▪ статья Какой камень, по убеждению древних греков, предохраняет человека от опьянения? Подробный ответ

▪ статья Газодинамика резонансных выхлопных труб. Личный транспорт

▪ статья Мелодичный звонок из наручных часов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Улучшение звучания миниатюрного приемника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026