Что такое металлодетектор?

 

Теперь поговорим немного подробнее металлодетекторах.
 
Что такое «Металлоискатель (металлодетектор)»? 
Согласно Википедии – это электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счет их проводимости. Металлоискатель обнаруживает металл в грунте, воде, стенах, в древесине, под одеждой и в багаже, в пищевых продуктах, в организме человека и животных и т. д. Благодаря развитию микроэлектроники современные металлоискатели являются компактными и надежными приборами.
 
Физические принципы
Немецкий физик Хайнрих Вильхельм Дофе изобрел систему индукционного баланса,  которая вошла в металлоискатель сто лет спустя.
Различные модели металлоискателей работают на различных частотах. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели, работающие на низких частотах, могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они не в состоянии заметить металлические предметы. Если частота работы металлоискателя высокая, то приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить предметы в глубине почвы.
 
Пример частот металлоискателей по назначению:
Глубинные металлоискатели работают, напр., на частоте — 6,6 кГц. Глубина обнаружения — около 4 м.
Грунтовые металлоискатели для поиска мелких предметов — до 22,5 кГц. Глубина обнаружения, например каски — около 1-1,5 м, монеты — до 40 см.
Виды металлоискателей
По принципу работы
Приборы типа «приём-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности — приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал, излучаемый передающей катушкой, не просачивался в приёмную катушку. Когда вблизи прибора появляется металлический предмет, то сигнал передающей катушки переизлучается им во всех направлениях и попадает в приёмную катушку, усиливается и подаётся на блок индикации.
Достоинства: относительно простая схемотехника, широкие возможности для определения типа обнаруженного объекта.
Недостатки: сложность изготовления датчика, влияние минерализации грунта, относительно невысокая чувствительность.
Индукционные металлоискатели. Представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной. Основной трудностью при создании подобных приборов является выделение весьма малого отражённого (наведённого) сигнала на фоне мощного передаваемого (излучаемого).
Достоинства: простота конструкции датчика.
Приборы — измерители частоты. В их основе лежит LC-генератор. При приближении металла к контуру его частота изменяется. Это изменение фиксируется различными методами: 
o Смешивание частоты генератора с эталонной и измерение частоты биений.
o Подача сигнала с генератора на систему ФАПЧ и измерение напряжения в цепи обратной связи.
Достоинства: простота конструкции датчика, простая схемотехника.
Недостатки: худшие возможности дискриминации обнаруженных объектов, малая чуствительность.
Импульсные металлоискатели — принцип работы основан на возбуждении в зоне расположения металлического объекта импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи. В данном случае, возбуждающий сигнал передается в катушку датчика не постоянно, а периодически, в виде импульсов. В проводящих объектах наводятся затухающие вихревые токи, которые возбуждают затухающее электромагнитное поле. Поле, в свою очередь, наводит в катушке датчика затухающий ток. Соответственно, в зависимости от проводящих свойств и размера объекта, сигнал меняет свою форму и длительность.
Достоинства: нечуствительность к минерализированному грунту, простота конструкции датчика.
Недостатки: повышенное потребление энергии, слабые возможности дискриминации.
В профессиональных металлоискателях могут совмещаться несколько способов обнаружения объектов.
По выполняемым задачам
Грунтовый металлоискатель — предназначен для поиска кладов, монет и ювелирных изделий. Как правило, построен по индукционной технологии. Имеет множество настроек, DSP-процессор, дискриминатор металлов — специальную функцию для определения металла, из которого предположительно состоит объект в земле. Глубина обнаружения объектов от 20 см до 1 метра.
Военный металлоискатель (миноискатель) — предназначен для поиска преимущественно мин. Как правило, построен на принципе «приём-передача». Имеет минимум настроек. Глубина обнаружения мины от 20 см (советский миноискатель ИМП) до 1 метра (современные военные миноискатели ИМП-2).
Досмотровый металлоискатель — ручной металлоискатель предназначенный для служб безопасности. Служит для обнаружения на теле человека металлических предметов (пистолет, нож). Дальность обнаружения пистолета Макарова — до 25 см. 
o Арочный (рамочный) металлоискатель — досмотровый металлоискатель, используюемый для контроля больших потоков людей, например, в метро, на вокзалах. Представляют собой рамку, через которую проходит человек.
Глубинный металлоискатель — предназначен для поиска больших глубинных целей, таких как сундук с золотом. Имеет две разнесённые друг от друга катушки, либо одну большую рамку с катушкой. Основан на принципе «приём-передача». Отличительной особенностью данного вида металлоискателей является то, что он реагирует не только на металлы, но и на любые изменения в глубине грунта (переходы от одной почвы к другой, старые фундаменты зданий и т. д.). Глубина обнаружения объектов от 50 см до 3 метров.
Магнитометр — предназначен для поиска ферромагнитных предметов (например железо). Данный вид металлоискателей самый компактный и самый чувствительный, так как поисковая головка может поместится на ладони. Также магнитометры могут применяться и для поиска золота, меди, алюминия… Но для этого нужен дополнительно возбудитель, который будет делать из неферромагнитных металлов, образно говоря, электромагниты.
Практическое применение
Первый металлоискатель был изобретен в начале XX века в США. Первоначально прибор разрабатывался для предотвращения воровства металлических деталей с заводов. Но, впоследствии, польза металлоискателей была замечена и в других отраслях, как промышленных, так и военных. Первоначально эти аппараты были чересчур велики и неудобны для массового использования, но в начале 60-х годов были разработаны более компактные модели.
Шотландский физик, Александр Белл использовал металлоискатель чтобы попытаться обнаружить место нахождения пули в груди американского президента Джеймса Гарфилда в 1881 году хотя эта попытка и была безуспешной, поскольку тело президента находилось на металлической кровати, что вводило металлоискатель в заблуждение.
В военном деле (см. миноискатель).
Нашли широкое применение при поиске кладов и реликвий.
При поиске метеоритов:
Группа искателей применила грунтовые и глубинные металлодетекторы и металлоискатели для поиска железного метеорита «Дронино». Экспедиции состоялась в 2007—2008 годах совместно с Лабораторией метеоритики ГЕОХИ РАН. Применение современной поисковой техники принесло положительные результаты. Из земли с глубины до 2-х метров на поверхность было извлечено более 200 килограмм метеоритного железа. Немногим ранее были опробованы металлодетекторы для поиска каменных метеоритов «Царев». Мельчайшие вкрапления металла в камне были замечены металлоискателем.
— Журнал "Палео Мир", 1, 2008. стр. 22
В конце 1960-х по заказу Министерства авиации СССР на заводе (в настоящее время ОАО «ТЗИА») была проведена разработка и начато производство металлодеткторов для досмотра авиапассажиров. С 1972 по 1990 год было выпущено 12 000 стационарных металлодетекторов (МИС, МИС-2, МИС-3, МИС-4)
Компания «Garrett Metal Detectors» (США) на Олимпийских играх 1984 года впервые представила досмотровые арочные и ручные металлодетекторы. С тех пор детекторами для безопасности оснащают аэропорты США и многих других стран, в том числе и России.
Инженеры компании Nokia разработали мобильный телефон, оснащенный возможностями металлоискателя. Устройство позволит владельцу обнаружить спрятанное оружие, определить место прохождения электрических кабелей или найти потерянные автомобильные ключи. В основе устройства лежат две катушки индуктивности, одна из которых выполняет функцию приемника, другая — передатчика. При появлении вблизи мобильного телефона какого-либо металлического предмета, сигнал катушки-передатчика отражается от него и попадает в приёмную катушку, после чего раздается звуковой сигнал.[1]
 
Кладопоиск © 2017