Принцип работы импульсного металлоискателя: Принцип работы металлоискателя

Содержание

Принцип работы металлоискателя

Принцип работы металлоискателя

Принцип работы металлоискателя

Как известно, металлоискатель способен обнаруживать присутствие металлических предметов, абсолютно не контактируя с ними. Информирование оператора о наличии металла происходит с помощью специальных сигналов: звука, перемещения стрелки, изменения в показателях индикатора и т.д.

В зависимости от принципа работы можно выделить такие виды металлоискателей:

1. Металлоискатель с электронным частотомером

Принцип работы такого металлоискателя основывается на оценке электронным частотомером частоты измерительного генератора, когда сам датчик еще находится вдали от мишени. Полученное значение «запоминается»  регистром. После чего, в процессе поиска интересующих объектов, электронный частотомер занимается беспрерывным измерением частоты принимающего генератора. Из полученных данных вычитается показатель эталонной частоты, а результат выводится на экран индикации.


Схема метал детектора с электронным частотометром

2. Металлоискатель на биениях

Принцип работы металлоискателя на биениях основывается на совокупности разности частот, исходящих от двух генераторов. Один из этих генераторов имеет стабильную частоту, а в систему второго входит датчик, представляющий собой катушку индуктивности. Если металлические предметы не располагаются вблизи металлоискателя, значения частот генераторов в приборе практически совпадают. Наличие же металла возле датчика приводит к резкому изменению частоты генератора.


Схема метал детектора на биениях

Регистрация разности частот может происходить самыми различными путями. Простейшим способом является прослушивание сигнала с помощью головных телефонов или громкоговорителя. Также часто используются цифровые способы измерения колебания частот.

3. Металлоискатели с принципом работы «передача-прием»

Принцип работы такого металлоискателя заключается в регистрации сигнала, который отразился от металлического предмета. Возникновение отраженного сигнала является результатом воздействия магнитного поля с переменным потоком катушки прибора на мишень (предмет из металла). При этом, в структуру прибора входит, как минимум, две катушки, одна из которых «отвечает» за передачу сигнала, а другая – за его прием.

Работа металлоискателя «передача-прием» основывается на определенном взаимо расположении катушек, исключающем воздействие одной на другую.  Таким образом, если посторонние металлические предметы отсутствуют, излучающая катушка наводит нулевой сигнал на систему приемной. Появление же металлических предметов вблизи катушек приводит к возникновению специального сигнала.

4. Одно катушечный индукционный металлоискатель

Конструкция датчика данного прибора включает в себя только одну катушку, следящую за частотными изменениями. Если вблизи с металлоискателем появляется мишень, возникает отраженный сигнал. В катушке его «наводит»  дополнительный электрический сигнал. Оператору потребуется только выделить этот сигнал. Зарегистрировать отраженный сигнал можно методом вычисления из присутствующего в катушке электрического показателя сигнал аналогичной фазы, частоты, амплитуды, что наблюдался в условиях отсутствия металла поблизости.

В целом, одно катушечный индукционный металлоискатель сочетает в себе характеристики приборов, работающих на биении с аппаратами принципа «передачи-приема». Таким образом, одно катушечный металлоискатель отличается высокой чувствительность и простотой конструкции.

5. Импульсный металлоискатель

Импульсный металлоискатель характеризуется высокой чувствительностью и может использоваться для поиска различных предметов даже на большой глубине. В основу работы такого металлоискателя положен временной метод разделения сигналов излучения и отражения. Такой метод очень часто применяется в эхо- и радиолокации импульсного типа.

Генератором импульсов формируется импульсы тока кратковременного диапазона, которые впоследствии поступают в излучающую катушку. Здесь уже происходит их преобразование в импульсы магнитной индукции. Поскольку генератор импульсов, т.е. излучающая катушка, имеет индуктивный характер, на импульсных фронтах возникают «перегрузки» в форме перепадов в напряжении. Данные всплески могут достигать амплитудных показателей в десятки, а то и сотен вольт. Однако, все же, лучше не использовать защитные ограничители, т.к. может произойти затягивание фронта импульсного тока и магнитной индукции. В результате, усложнится процесс отделения сигнала отражающего типа.


Схема импульсного метал детектора

Следует отметить, что излучающая и приемная катушка могут располагаться в абсолютно произвольном порядке. Это обусловлено тем, что проникновение излучаемого сигнала и влияние на катушку отраженного разнесены по определенным временным промежуткам. Кроме этого, одна и та же катушка может выполнять любую из ролей: как принимать сигнал, так и отражать его.

6. Магнитометры

Магнитометры – приборы, предназначением которых является изменением показателей магнитного поля. При этом, магнитометры могут использоваться и в качестве металлоискателей. Это возможно благодаря тому, что магнитное поле Земли может искажаться различными материалами с ферромагнитными свойствами, например, железом. Обнаружение таких объектов происходит путем регистрации отклонений от исходного для определенной местности модуля магнитного поля. В результате, можно наблюдать некоторую магнитную неоднородность (аномалии), которые как раз и могут быть вызваны предметами из металла.

В отличие от рассмотренных выше металлоискателей, магнитометры охватывают больший диапазон обнаружения железных предметов. Наверное, многим приходилось слышать о нахождении с помощью магнитометра, например, автомобиля, расположенного на расстоянии 10 метров от оператора. В тоже время, главным недостатком магнитометров является их неспособность обнаруживать предметы, изготовленные из цветных металлов. К тому же, магнитометр может реагировать не только на железо, но и на так званые естественные магнитные аномалии. Это могут быть, к примеру, залежи минералов или отдельные минералы и т.д.


Схема магнитометра

7. Радиолокаторы

Принцип работы любого радиолокатора основывается на методе изучения электромагнитной энергии, ее отражения и прием от различных объектов, находящихся в воздухе, на море или земле. Отраженный сигнал принимается для дальнейшей обработки и анализа. В результате, можно безошибочно определить местонахождение интересующего объекта, его скорость  и траекторию движения.

Радиолокаторы обладают целым рядом неоспоримых преимуществ. Так, они позволяют работать с достаточно большими расстояниями. Сигнал, который был отражен можно считать таковым, что полностью подчиняется законам геометрической оптики, а его ослабления пропорционально лишь второй степени расстояния. В тоже время, серьезным недостатком радиолокатора является то, что излучая электромагнитные волны, он позволяет обнаружить свое местонахождение. Однако сейчас интенсивно ведется поиск методов, помогающих скрыть сигнатуры радиолокаторов и вполне возможно, что в скором времени удастся избавить от указанного недостатка.

Также рекомендуем ознакомиться с Лампово-полупроводниковый УМЗЧ.

Похожие статьи:

Армейский металлоискатель

принцип работы, виды и модификации

Несложно догадаться, что металлоискатель — МИ — или металлодетектор — МД — нужен для того, чтобы обнаружить металл. В грунте, под водой, в стене, на теле или даже в теле человека. Попробуем разобраться, как работает металлоискатель.

Немного истории. В 1881 году откровенный псих Шарль Гито выстрелил в спину Президента США Джеймса Гарфилда из револьвера «Бульдог». Гарфилд бы вполне пережил ранение, если бы пулю нашли и извлекли вовремя. Врачи пытались нащупать её пальцами, но безуспешно.

Небезызвестный изобретатель телефона Александр Белл приволок к постели Гарфилда свой металлоискатель. Однако, поиск пули не увенчался успехом — в суматохе никому и в голову не пришло заменить железную кровать на деревянную. Металлоискатель Белла давал постоянные сработки на большую массу чёрного металла, не замечая сравнительно маленькой револьверной пули. Гарфилда не спасли, а о металлоискателе Белла забыли.

С появлением противопехотных и противотанковых — то бишь сухопутных — мин, нужда в их обнаружении заставила военных напрячь инженеров, а те выдали на-гора приборы, которые могли бы обнаружить металлические корпуса смертоносных закладок. До этого единственным миноискателем был щуп — заточенный шомпол, привязанный к ручке от швабры. Сапёр полагался на своё чутьё и внимательность — нехарактерные неровности, следы снятия дёрна и прочие минно-взрывные хитрости.

Читай также: Подробная статья о поиске по войне, рекомендации по оборудованию, обзор находок, особенности копа

Виды металлоискателей

По назначению

В зависимости от того, где ищем металл, МД делятся на:

  • грунтовые;
  • подводные;
  • досмотровые.

Многие выделяют в отдельное назначение пинпоинтеры — металлоискатели для точного обнаружения мелких целей. Но досмотровый металлоискатель и многие подводные — и есть суть пинпоинтеры.

По способу обработки сигнала

МД делятся на аналоговые и цифровые. Вторые явно прогрессивнее, но до недавнего времени не отличались быстродействием — поисковый детектор уже прошёл над целью, а металлоискатель только что отреагировал. Современные цифровые металлоискатели такого себе не позволяют, выдают звуковой сигнал и высвечивают vDI (визуальный индикатор дискриминации) вовремя. Слава труду, и элементная база, и микропрограммное обеспечение в последнее время шагнули вперёд достаточно далеко.

Аналоговый металлоискатель по сравнению с цифровым имеет ряд недостатков. В частности, только последовательная дискриминация, бедная звуковая индикация, практически отсутствующая визуализация копаемых сигналов.

Читай также: Garrett Pro-Pointer AT: характеристики, тесты, сравнение с другими моделями, отзывы владельцев

Базовый принцип работы металлоискателя

Все металлоискатели работают примерно одинаково. Они излучают и регистрируют. Излучают они электромагнитные волны. А регистрируют либо их возмущение, либо отражённый сигнал.

Досмотровые металлоискатели создают вихревые токи и регистрируют их возмущение. А возмущение строгих вихревых токов вызывают металлические предметы. Пинпоинтеры и маленькие подводные металлоискатели работают ровно так же.

Грунтовые металлоискатели могут быть построены по нескольким схемам или принципам.

 

 

Transmitter-receiver

Первый и наиболее часто встречающийся — TR или VLF. Основан такой принцип работы металлоискателя на испускании волны определённой частоты одной антенной и приёма отражённого сигнала другой. Частота у таких металлоискателей не очень велика, что и нашло отражение в названии. VLF расшифровывается как Very Low Frequency или Очень Низкая Частота.

Принцип действия VLF/TR металлоискателя похож на принцип работы эхолота. Испустили сигнал в одной точке пространства, приняли в другой. Именно поэтому металлоискателем нужно махать.

Приёмная и передающая антенны могут располагаться, например, одна внутри другой, образуя окружности с общим центром, то есть, концентрические. И катушка тоже называется концентрической. Другой распространённый тип катушки — DoubleD. Две эллипсовидные рамки располагаются со смещением по короткой стороне.

Совершенно необязательно, что VLF-металлоискатель — это катушка. Бывают и другие конструктивы. Например, как у White’s ТМ 808 — приёмная и передающая антенны разнесены в пространстве, поэтому им можно не махать.

Такие металлоискатели умеют различать металлы под катушкой. В зависимости от целей под катушкой меняется характер «ответки». Анализируя разные характеристики ответного сигнала, металлодетекторы различают цели основании либо проводимости металлов, либо индуктивных свойств.

Поэтому, если вам встретится термин IB — это оно и есть баланс индукции — пусть он вас не смущает. Это не способ обнаружения, а способ различения. Кстати, есть приборы, которые анализируют и проводимость и индуктивность. Это, например, знаменитый «трактор» —  Minelab E-Trac.

Анализ проводимости же какой-то отдельной устоявшейся аббревиатуры не имеет.

VLF-металлоискатели видят монету — например, советский пятак — на глубине в сантиметров 20-30 в грунте. Выдающиеся модели могут обнаруживать монеты глубже. Например, польский Rutus Alter 71 гарантировано выцепляет пятак и с глубины 35 см. А бывает, что и поглубже находит.

Pulse Induction

Принцип действия металлоискателя PI или Pulse Induction — испускание одиночного импульса и анализ ответки от него. Но происходит этот анализ с частотой от сотен до десятков тысяч раз в секунду. Кстати, по-русски такая технология называется импульсной.

Антенна у импульсных МД одна — она же и приёмная, и передающая. Махать таким металлоискателем не обязательно. Но при работе с катушкой проводки дают возможность искать в более широкой полосе. А вот рамки просто носят.

Импульсники плохо различают металлы. Почти никак. Зато пробивают значительно более мощный слой грунта по сравнению с VLF.
PI — одна из схем, по которой строятся глубинные металлоискатели. Можно копать и монеты, но вот отличить монету от пивной пробки импульсник сможет навряд ли. Поэтому с импульсниками копают шурфы на полях сражений, ищут пушечные ядра, каски и прочие достаточно крупные военные реликвии на глубинах от полуметра.

Читай также: Minelab Excalibur II: особенности, возможности, тесты, примеры находок, отзывы владельцев

Radio Frequency

Ещё один металлоискатель, которым не нужно махать — это прибор, построенный на принципе RF. Устройство металлоискателя с одной стороны банально, с другой оригинально — у него всегда две антенны. Но передающая ориентирована параллельно грунту. А принимающая обязательно отстоит от передающей минимум на метр и расположена перпендикулярно грунту.

Достаточно просто взглянуть на Fisher Gemini 3, чтобы понять, насколько он не похож на тот же Garrett Ace 250. Особенно разница видна при, например, трассировании трубопроводов, которое делают вдвоём, когда приёмную и передающую антенну переносят отдельно друг от друга.

Металлоискатель RF не видит мелкий металломусор. Он не различает металлы — и железо, и золото звенит одинаково. Зато может найти водопроводную трубу на глубине в 3 метра. Или самолёт в болоте. Или металлическую печку-буржуйку в давно засыпанном блиндаже. Или колодец. Или туннель — в общем, монетки с ним не копают, у него другие задачи.

Частотный диапазон металлоискателя

У металлоискателей есть поисковая частота — на ней работает поисковый детектор. Этот вопрос редакция уже разбирала в отдельной статье. Рабочие частоты VLF-приборов начинаются буквально с 1 кГц. И заканчиваются, например, на 100 кГц.

А вот о частоте звука, который издаёт металлоискатель, были лишь отдельные упоминания. Напомним, что человеческое ухо воспринимает частоты от 20 Гц до 20 кГц плюс-минус.

Аналоговый прибор плавно меняет частоту звука в зависимости от характера цели — обычно так настраивают схему инженеры-конструкторы. У цифровых звуки прошиты по сегментам шкалы дискриминации, либо есть полифония — это когда каждый VDI звучит своим тоном.

Продвинутые цифровые приборы позволяют настраивать аудиоотклик по сегментам шкалы дискриминации. Кладоискатель может слушать только приятные звуки, избегая «бесячих». Некоторые цифровые МД позволяют отдельно настраивать отклик на железо не только по частоте, но и по громкости. Этот звук металлоискателя называется Iron Audio.

Читай также: Minelab E-trac: подробный обзор, отзывы, сравнение с конкурентами, тесты с видео

Базовая комплектация металлоискателя

Обычно базовая комплектация, что автомобиля, что металлоискателя, включает в себя только то, без чего эксплуатация невозможна. Для обычного привычного грунтового металлоискателя TR это:

  • блок управления;
  • штанга;
  • катушка с кабелем и крепежом.

Это набор, с помощью которого уже можно ходить. Подлокотники также часто включаются в базовую комплектацию, если являются конструктивной частью штанги. Могут быть МД и без подлокотников — например, Bounty Hunter Junior. Элементы питания или аккумуляторы, если они типового размера, в базовую комплектацию часто не включаются.

Базовая комплектация зависит также и от уровня и статуса модели. Например, металлоискатели Rutus это наглядно демонстрируют. У младшей модели Ultima почти нет допов, у средней — Argo — их значительно больше. А уж у старшей — Alter 71 — отсыпано щедрой рукой. Тут и чехлы, и тренчики, и сумка типа «грыжа» — в общем, укомплектовали кладоискателя.

Комплектации типа «Pro» всё-таки обычно содержат какое-то дополнительное оборудование — наушники, катушки, пинпоинтер.

Модификации металлоискателя

Прогресс не стоит на месте. И металлоискатели тоже развиваются, у них появляются новые функции.

У многих цифровых приборов есть возможность прошивки — то есть обновления микропрограммного обеспечения. Блок управления загружает в себя новую программу и улучшает свой функционал, добавляет новые программы поиска и режимы, даёт ещё большие возможности управления железом металлоискателя.

 

Часто модификациям подвергаются кустарные и самодельные металлоискатели. Особенно те, схемы которых выложены в интернет, программы тоже. Любой знающий радиолюбитель может взять их за основу и модифицировать в соответствии со своими внутренними убеждениями.

Отдельно стоит выделить тюнинг серийных моделей. Обычно он заканчивается на новых катушках, в том числе альтернативных производителей — Nel, MarsMD, Detech. Но есть и любители поковырять схему. Например, приколхозить регулятор к тем же аськам, которые верещат, как потерпевшие, на постоянной громкости.

Читай также: АКА Сорекс: особенности, возможности, тесты с видео, примеры находок и отзывы владельцев

Достоинства и недостатки металлоискателей

Нет универсальных металлоискателей. Которые одинаково хорошо ищут затонувшие в болотах самолёты и мелкие самородки золота. То, что является достоинством для одних — например, обнаружение металлической мелочи для монетника — благо, то не нужно другим. Например, глубиннику мелочь обнаруживать незачем. Он и не «видит» предметов меньше, например, консервной банки.

Вообще говоря, любой параметр металлоискателя — палка о двух концах и важно найти правильный баланс. Например, чрезмерная чувствительность оборачивается ложными срабатываниями. Повышенная глубина поиска — расходом батарей. Причём ослабление волны идёт по кубу расстояния, значит, рассуждая условно, чтобы увеличить глубину вдвое, нужно повысить мощность излучателя в 8 раз.

Но есть и недостатки, единственная компенсация которых — это цена. К таким, например, относится отсутствие отстройки от грунта. Единожды настроенный на какой-то средний грунт металлоискатель будет давать ложные сработки на высокоминерализованных почвах. И пропускать цели в низкоминерализованных.

Как настроить металлоискатель

Настройки металлоискателя зависят от целей поиска. Обычно у металлодетектора настраиваются следующие параметры:

  • дискриминация;
  • чувствительность;
  • баланс грунта;
  • пороговый звук или threshold;
  • частота — не у всех металлоискателей;
  • аудиоотклик.

Программы поиска у цифровых металлоискателей позволяют сократить время на настройки. Ибо программа — это установка ровно тех же параметров, что и вручную, нажатием одной кнопки. Настройки в программе выполнены опытными инженерами. Дополнительную тонкую настройку копарь выполняет
самостоятельно.

Отдельно остановимся на частоте. Для выбора частоты иногда нужно и поменять катушку. Например, так работают «тёрки» — знаменитая Minelab X-terra 705 и её младшие сёстры.

Другие металлоискатели, например, уже знакомый нам Rutus Alter 71 позволяет менять частоту в диапазоне от 4,4 до 18,4 кГц с шагом 0,2 кГц безо всякой замены катушки.

Читай также: Rutus Ultima: подробный обзор, сравнение с другими моделями, тесты, находки, отзывы

Что находят любители металлопоиска

Обычно кладоискатели что ищут, то и находят. Как говорят сами копари, «ищем по войне» или «копаем монеты». Но, разумеется, металлоискатель не читает мысли хозяина, а реагирует на любой металл под катушкой, кроме исключённого пользователем.

Итак, есть определённая прослойка пользователей, которая живёт за счёт сдачи лома. Металлоискатель для них — инструмент заработка. С советских времён в полях, на месте деревень, машинно-тракторных станций, других объектов народного хозяйства остались просто залежи чёрного металла.

Канал Metal Digger наглядно показывает, как накопать полтонны металлолома. Смотрим.

Многие любители приборного поиска целенаправленно охотятся за монетами и антиквариатом. Сначала раскапывают архивы, определяют места бывших поселений, ярмарок и рынков, а потом раскапывают грунт на их месте. Возникает резонный вопрос: законно ли пользоваться металлоискателем а потом присваивать поднятые из земли реликвии. Ответ — в нашей статье Закон О Металлоискателях 2020 в России.

Вот, например, видео канала В поисках раритетов и кладов. Целая пригоршня монетосов — «уставшие» советы и вполне бодрая империя — и копейки Николая и денежки Александра и много ещё чего интересного.

Нелишним будет прочесть эту статью и любителям «копа по войне». Им же порекомендуем свежее видео камрада Гельмут Вайссвальд.

Если вас не смущает некоторая напыщенность речи и морализаторство ведущего — канал очень информативный, на нём просто тонны видео военных раскопок.

По каждому направлению приборного поиска в интернете есть масса полезной и бесполезной информации, видео, гайдов — копай не хочу. Главное помнить о правовых аспектах.

Простой металлоискатель своими руками

Людям, которые только задумываются о кладоискательстве, но не хотят вкладываться в дорогостоящее оборудование, посоветуем начать с простого самодельного металлоискателя. Мы публиковали ряд статей со ссылками и на схемы, и на магазины, где можно купить набор из платы и деталей. В частности, так можно собрать довольно простые Кощей и Пират, приборы посложнее Clone PI-W, Фортуна, и, пожалуй, самую удачную самоделку Квазар ARM.

Блок управления самодельного металлоискателя состоит из генератора излучения и приёмника излучения. И может быть построен с использованием самых простых и доступных элементов из магазина «Радио».

Катушки и штанги можно также изготовить самостоятельно или купить готовые. О штангах читаем материал Штанги Для Металлоискателей: Обзор + Как Сделать Своими Руками.

Какой бы металлоискатель не выбрал любитель поиска, редакция желает ему кладоискательского фарта. Берегите себя!

↓↓↓ Обсуждайте данную статью в комментариях. Листайте вниз ↓↓↓

Читай также: XP Deus: конструкционные особенности, характеристики, тесты, сравнение с другими моделями, отзывы владельцев

Принцип работы рамки металлоискателя

  1. Стандартное устройство металлодетектора
  2. Главные принципы работы арочных металлодетекторов
  3. Метод индукционного баланса
  4. Принцип «приема-передачи» гармонического сигнала
  5. Принцип импульсной индукции с анализом амплитуды и времени затухания сигнала
  6. Принцип импульсной индукции с использованием мультичастотного сигнала и анализом характеристик металла

Сканеры для выявления металлических предметов сейчас можно встретить повсеместно. Они расположены на вокзалах, в аэропортах, в театрах, торговых центрах, в клубах и во множестве других общественных заведений. Рамка металлодетектора призвана обнаруживать запрещенные металлические предметы, чтобы минимизировать вероятность теракта или вооруженного нападения в местах массового скопления людей. Однако этот прибор вызывает много вопросов у обывателей. К тому же, на разных объектах установлены различные же модели таких устройств, поэтому можно заметить, что где-то процесс прохождения рамки существенно быстрее, где-то медленнее, а в некоторых местах граждане вынуждены не один раз проходить сканирование. Чем это вызвано? Дело в том, что принципы работы рамок металлоискателей отличаются друг от друга, за счет чего и наблюдается облегченная или усложненная процедура прохождения КПП с установленными на них рамками.

Стандартное устройство металлодетектора

Любой рамочный металлоискатель включает в себя блок управления и катушки, изготовленные из медного провода. Они выполняют функцию своеобразных антенн, на которые передается информация. Эти катушки могут располагаться либо внутри панелей и колонн, либо же за их пределами.

Все металлодетекторы созданы для того, чтобы реагировать на перемены в электромагнитном поле. Для так называемых пассивных моделей речь идет об измерениях изменений, происходящих в магнитном поле Земли. Для активных, которых большинство, в расчет принимаются изменения поля, создаваемого самим устройством. Активный металлодетектор — это и есть рамочный или арочный, прозванный так из-за своего внешнего вида. В нем две вертикальные панели, которые соединяются между собой перекладиной, в которую вмонитована панель управления. Между перекладиной и вертикальными панелями располагается туннель детектора.

Главные принципы работы арочных металлодетекторов

Работа всех современных устройств базируется на ряде принципов, каждый из которых имеет свои отличительные особенности, достоинства и недостатки. Это:

  1. Метод индукционного баланса или уравновешенной индукции;
  2. Пассивный метод магнитометрии, который основывается на выявлении незначительных аномалий в интенсивности земного магнитного поля;
  3. Принцип импульсной индукции, предполагающий использование импульсного сигнала, анализ амплитуды и времени затухания;
  4. Принцип «приема-передачи» гармонического сигнала, который предполагает анализ амплитуды и фазового сдвига за счет принимаемого сигнала;
  5. Принцип импульсной индукции, подразумевающий использование мультичастотного импульсного сигнала и анализ характеристик металла.

Чтобы определить, какой из принципов работы арочного металлодетектора можно назвать наиболее эффективным и менее затратным, стоит подробнее узнать о достоинствах и недостатков каждого из них. Пассивный метод магнитометрии

Обладает следующими достоинствами:

  • не имеет собственного электромагнитного излучения.

Имеется ряд недостатков:

  • в состоянии показывать лишь довольно крупные объекты, на 100% состоящие из железа — так называемые ферромагниты;
  • не может найти изделия из цветных металлов;
  • устройство уязвимо к воздействию помех от крупных металлических объектов, расположенных поблизости.

Метод индукционного баланса

Характеризуется следующими достоинствами:

  • миниатюрность размеров;
  • возможность обнаружения металлических предметов с обеих сторон панели.

При этом метод отличается и рядом недостатков:

  • чрезвычайно малый радиус обнаружения металлов;.
  • наличие «слепых» зон, образующихся за счет неоднородности излучения;
  • подверженность взаимному влиянию от других крупных металлических предметов, расположенных поблизости.

Принцип «приема-передачи» гармонического сигнала

Этот принцип работы рамки металлоискателя в аэропорту имеет такие преимущества перед другими принципами работы:

  • доступная стоимость;
  • простота конструкции и ее монтажа.

Но есть и ряд недостатков:

  • важно тщательно следить за размещением катушек, оберегать их от сотрясений;
  • устройство становится подвержено влиянию посторонних помех от окружающих устройств, если нет качественных фильтров;
  • процент ложных срабатываний весьма велик, поскольку устройсто будет сильно зависеть от положения объекта в пространстве;
  • наличие «слепых» зон за счет неоднородности сигнала.

Принцип импульсной индукции с анализом амплитуды и времени затухания сигнала

Системы, основанные на таком принципе, отличаются такими достоинствами:

  • стабильность работы при отсутствии «слепых» зон;
  • можно обустроить многозонные системы;
  • катушки устойчивы к сотрясениям.

Принципу присущи недостатки:

  • имеется проблема взаимного влияния нескольких устройств друг на друга;
  • конструкция подвержена влиянию помех от сторонних электрических приборов, например, обычных ламп дневного света.

Принцип импульсной индукции с использованием мультичастотного сигнала и анализом характеристик металла

Отличается следующими достоинствами:

  • высокая точность в обнаружении металлических изделий и возможность построения их математической модели;
  • стабильность работы;
  • возможность обустройства масштабных систем;
  • устойчивость катушек к сотрясениям;
  • возможность размещения нескольких детекторов в одном ряду.

Недостатки:

По вопросам приобретения подходящей конструкции, а также при необходимости консультаций по выбору, свяжитесь с нашими специалистами. Также к нам можно обратиться, если не работает арочный металлодетектор, возникает необходимость в его монтаже и настройке или имеются другие вопросы, связанные с современными металлоискателями.

  Остались вопросы?

Закажите звонок или напишите нам!

закажите звонок

Импульсные металлоискатели. Технология PI (Pulse Induction)

Updated: 2021-06-28

Характеристика и принцип работы импульсных металлоискателей


Импульсный металлоискатель (Pulse metal detector или pulse induction metal detector – англ.) самый чувствительный среди всех детекторов, реагирует на любые металлы, не отличает ферромагнетики от диамагнетиков. Поисковые особенности позволяют детектору обнаружить золото и золотые самородки в щелочных условиях и при экстремальной температуре грунта (или породы), которые слишком сложны для устройств VLF / TR. Он также позволяет обнаруживать металлические руды, содержащиеся в камнях и глине.

Импульсные металлодетекторы незаменимы при поиске на прибрежной зоне, под водой и на высоко минерализованном грунте. Работа приборов не зависит от влияния земли и воды. Они одинаково успешно работают под водой и на суше. Поэтому технология PI используется в подводных металлоискателях. Приборы имеют хорошие результаты при поиске на песчаных и мокрых пляжах. Глубина обнаружения объектов в земле и соленой воде больше по сравнению с VLF металлоискателями.

Импульсные металлоискатели лучше, чем VLF металлоискатели ведут себя вблизи линий электропередач, а также передающих антенн систем мобильной связи. Обслуживать этот тип металлоискателей довольно просто. Как правило, они оснащаются единственным регулятором чувствительности, хотя более продвинутые модели могут иметь и другие органы управления.

Приборы имеют высокое энергопотребление, для работы нужны мощные аккумуляторы. Обычных батарей хватает не более чем на 12 часов непрерывной работы. Если используются щелочные батареи, то длительность работы увеличивается.

Технология Pulse Induction не является универсальной, а недостатки импульсных металлоискателей ограничивают их возможности. В настоящее время лучшими металлоискателями для всех целей являются приборы использующие технологию VLF (очень низкие частоты). Однако технология PI может иметь дальнейшее развитие и в будущем могут быть разработаны новые детекторы с новыми возможностями.

Устройство и принцип работы импульсных металлоискателей


Импульсные металлоискатели имеют простую конструкцию. Прибор состоит из генератора импульсов, поисковой катушки, блока усиления сигнала, анализатора и блока индикации. Конструкция катушки также проста. Она является передающей и приемной одновременно. Это значительно уменьшает вес прибора.
Поисковая катушка воздействует на грунт пульсирующим электромагнитным полем. Излучение импульсов происходит с частотой 50 …400 Гц и энергией около 100 Вт. Вследствие магнитной индукции на поверхности металлического объекта, находящегося в зоне действия поля возникают вихревые токи.

Эти токи являются источником вторичного сигнала (отраженный импульс, отклик). В перерывах между импульсами, приёмник принимает отклик, который усиливается и обрабатывается анализатором и далее выводится на блок индикации.

Время затухания отраженного импульса больше времени затухания излученного импульса (вследствие явления самоиндукции). Разница во времени является параметром для анализа и регистрации. Затухание вихревых токов от грунта или воды происходит намного быстрее и не улавливается прибором. Именно поэтому импульсные металлодетекторы эффективно работают под водой, на минерализованных, соленых и влажных грунтах.

#импульсные_металлоискатели #импульсные_металлодетекторы #технология_PI #Pulse_Induction #принцип_работы_импульсных_металлоискателей #устройство_импульсных_металлоискателей #как_работает_импульсный_металлоискатель

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).


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).


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.


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».

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.


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.

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.

 

Принцип работы металлоискателя — Официальные металлоискатели Украины

Чтобы найти клад, приобрести хороший металлоискатель недостаточно. Нужно научиться им пользоваться. Для этого придется разобраться с принципом действия инструмента. Обратите внимание: не все модели — универсальны. Большинство детекторов предназначаются для обнаружения только определенных групп металлов.

Лучший друг копателя — брендовый инструмент. Предпочтение стоит отдать металлоискателю от Fisher, Garrett, Minelab или XP. Оборудование от этих фирм характеризуется высоким качеством и предназначается для поиска металлов, монет и драгоценностей в нейтральной среде.

Как работает металлоискатель

Большинство детекторов работают по одному принципу. Рассмотрим особенности металлоискателя на примере Garrett ACE 150. Основу конструкции составляют 2 штанги, блок управления, катушка, разъемы для нее, отсек для аккумуляторов. Верхняя штанга оборудована рукояткой и подлокотником.

Обнаруживать металлические изделия в земле позволяет электропроводность. Детектор работает по следующему принципу: катушка генерирует электромагнитные волны определенной частоты, которые отражаются от искомой цели. Электронный блок обрабатывает отраженную волну и сигнализирует об обнаружении металлического предмета. Помните: не все металлы имеют одинаковую электропроводность. Этот параметр позволяет понять, из какого материала изготовлен предмет, еще до выкапывания.

Виды металлодетекторов

Производители металлоискателей (например, XP, Minelab, Garrett) выпускают инструменты разных видов. Так, оборудование отличается чувствительностью, рабочей частотой, глубиной поиска. Выбору доступны как простейшие модели, предназначенные для обнаружения металлических изделий в земле, так и сложные приборы, заточенные под конкретные задачи.

В зависимости от схемы металлоискатели делятся на 4 вида:

  • Импульсные — подходят для поиска разных металлов. Оборудованы катушкой, электромагнитное поле которой создает вихревые токи на поверхности металлического изделия. Удобны для работы с засоленными грунтами.
  • Генераторные — предназначаются для обнаружения конкретного металла. Оснащаются LC-генератором.
  • Приборы типа «прием-передача» — позволяют работать с различными видами почв. Оснащаются двумя катушками — передающей и поисковой. Первая излучает сигнал, вторая — принимает. В эту группу входят в основном детекторы среднего ценового сегмента.
  • Индукционные — от предыдущего вида отличаются наличием одной катушки, которая и принимает, и посылает сигнал. Высокое содержание солей в почве может вызвать помехи в работе металлодетектора. Чтобы оборудование корректно функционировало, его нужно настраивать.

Важные технические параметры

Выбирая детектор, в первую очередь обращайте внимание на рабочую частоту, чувствительность и дискриминатор. От этих параметров зависят возможности устройства. Так, частота влияет на глубину поиска и размер искомого предмета. Чем ниже этот показатель, тем глубже можно копать. Приобрести низкочастотную модель стоит для обнаружения крупной цели. Чтобы искать мелкие изделия, выбирайте устройство с высокой частотой.

Приборы начального уровня, как правило, функционируют с одной частотой. А вот полупрофессиональные металлоискатели — например, Minelab X-Terra 705 — применяют целых 3, что позволяет обнаруживать предметы разных размеров на разной глубине. Максимальная глубина поиска также зависит от чувствительности. Дискриминатор дает прибору возможность реагировать только на определенный вид металла.

Tags: металлоискатель

Импульсный металлоискатель своими руками » Полезные самоделки

Принцип работы


На поисковую головку-излучатель (индуктивности 0.2-0.3 мкГн) импульсного детектора металлов подаются импульсы с частотой следования 40 – 200 Гц большой силы тока (до 20 А) и напряжением до 200 В. Если рядом с излучателем нет металлического предмета, то задний фронт импульса остается коротким. В случае близкого расположения трубы, кабеля или чего-нибудь токопроводящего, задний фронт затягивается.

 


Рис.1. Временная диаграмма импульсного металлодетектора

На основе анализа переходного процесса можно судить о наличии не только металлического предмета, но и о виде металла.

Структурная схема

В основу прибора положена схема, разработанная Ю.Колоколовым, с обработкой параметров импульса при помощи микроконтроллера. Это позволило упростить схемотехнику прибора без снижения технических характеристик.

Технические характеристики металлоискателя:

Напряжение питания: 7,5 – 14 В.
Потребляемый ток: 90 мА.
Глубина обнаружения:
— монета диаметром 25 мм: 0,23м;
— пистолет: 0,40 м;
— каска: 0,60 м.

Рис.2. Структурная схема металлоискателя

«Изюминкой» этой схемы является применение дифференциального усилителя во входном каскаде. Он служит для усиления сигнала, напряжение которого выше напряжения питания. Дальнейшее усиления обеспечивает приемный усилитель. Для измерения полезного сигнала предназначен первый интегратор. Во время прямого интегрирования производится накопление полезного сигнала, а во время обратного интегрирования — преобразование результата в цифровую форму. Второй интегратор имеет большую постоянную интегрирования (240 мс) и служит для балансировки усилительного тракта по постоянному току.


Принципиальная схема

Принципиальная схема импульсного металлоискателя приведена на рис. 3.

Рис.3. Принципиальная схема металлоискателя

Мощный ключ собран на полевом транзисторе VT1. Так как полевой транзистор IRF740 имеет емкость затвора более 1000пФ, для его быстрого закрытия используется предварительный каскад на транзисторе VT2. Скорость открытия мощного ключа уже не столь критична из-за того, что ток в индуктивной нагрузке нарастает постепенно. Резисторы R1,R3 предназначены для «гашения» энергии самоиндукции. Защитные диоды VD1,VD2 ограничивают перепады напряжения на входе дифференциального усилителя.

Дифференциальный усилитель собран на D1.1. Микросхема D1 представляет собой счетверенный операционный усилитель TL074. Его отличительными свойствами являются высокое быстродействие, малое потребление, низкий уровень шумов, высокое входное сопротивление, а также возможность работы при напряжениях на входах, близких к напряжению питания. Коэффициент усиления дифференциального усилителя составляет около 7 и определяется номиналами резисторов R3, R6, R9, R11.Приемный усилитель D1.2 представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 57. Во время действия высоковольтной части импульса самоиндукции этот коэффициент снижается до 1 с помощью аналогового ключа D2.1 что предотвращает перегрузку входного усилительного тракта и обеспечивает быстрое вхождение в режим для усиления слабого сигнала. Транзисторы VT3 и VT4 предназначены для согласования уровней управляющих сигналов, подаваемых с микроконтроллера на аналоговые ключи.

 

С помощью второго интегратора D1.3 производится автоматическая балансировка входного усилительного тракта по постоянному току. Постоянная интегрирования 240 мс. выбрана достаточно большой, чтобы эта обратная связь не влияла на усиление быстро изменяющегося полезного сигнала. С помощью этого интегратора на выходе усилителя D1.2 при отсутствии сигнала поддерживается уровень +5 В.

Измерительный первый интегратор выполнен на D1.4. На время интегрирования полезного сигнала открывается ключ D2.2 и соответственно закрывается ключ D2.4. На ключе D2.3 реализован логический инвертор. После завершения интегрирования сигнала ключ D2.2 закрывается и открывается ключ D2.4. Накопительный конденсатор C6 начинает разряжаться через резистор R21. Время разряда будет пропорционально напряжению, которое установилось на конденсаторе C6 к концу интегрирования полезного сигнала. Это время измеряется с помощью микроконтроллера, который осуществляет аналого-цифровое преобразование. Для измерения времени разряда конденсатора C6 используются аналоговый компаратор и таймеры, которые встроены в микроконтроллер D3.
Микроконтроллер AT90S2313 также имеет в своем составе 8-ми битный RISC процессор с быстродействием 10 MIPS, 32 рабочих регистра, 2 килобайта Flash ПЗУ, 128 байт ОЗУ, сторожевой таймер.

С помощью светодиодов VD3…VD8 производится световая индикация. Кнопка S1 предназначена для начального сброса микроконтроллера. С помощью переключателей S2 и S3 задаются режимы работы устройства. С помощью переменного резистора R29 регулируется чувствительность металлоискателя.


Алгоритм функционирования

Для разъяснения принципа работы описываемого импульсного металлоискателя ниже приведены осциллограммы сигналов в наиболее важных точках прибора (рис.4)

Рис.4. Осциллограмма прибора

На время интервала A открывается ключ VT1. Через катушку датчика начинает протекать пилообразный ток . При достижении величины тока около 2 А ключ закрывается. На стоке транзистора VT1 возникает выброс напряжения самоиндукции. Величина этого выброса более 300В и ограничивается резисторами R1, R3. Для предотвращения перегрузки усилительного тракта служат ограничительные диоды VD1, VD2. Также для этой цели на время интервала A (накопление энергии в катушке) и интервала B (выброс самоиндукции) открывается ключ D2.1. Это снижает сквозной коэффициент усиления тракта с 400 до 7. На осциллограмме 3 показан сигнал на выходе усилительного тракта (вывод 8 D1.2). Начиная с интервала C ключ D2.1 закрывается и коэффициент усиления тракта становится большим. После завершения защитного интервала C, за время которого усилительный тракт входит в режим, открывается ключ D2.2 и закрывается ключ D2.4 — начинается интегрирование полезного сигнала интервал D. По истечении этого интервала ключ D2.2 закрывается, а ключ D2.4 открывается — начинается «обратное» интегрирование. За это время (интервалы E и F ) конденсатор C6 полностью разряжается. С помощью встроенного аналогового компаратора микроконтроллер отмеряет величину интервала E, которая оказывается пропорциональной уровню входного сигнала. Для версий V1.0 и V1.1 микропрограммного обеспечения установлены следующие значения интервалов: A — 60…200 мкс, мкс, B — 12 мкс, C — 8 мкс, D — 50 мкс, А + В + С + D + E + F (период повторения).

 

Микроконтроллер обрабатывает полученные цифровые данные и индицирует с помощью светодиодов VD3…VD8 и излучателя звука Y1 степень воздействия мишени на датчик. Светодиодная индикация представляет собой аналог стрелочного индикатора — при отсутствии мишени горит светодиод VD8, далее в зависимости от уровня воздействия последовательно загораются VD7,VD6 и т.д.
Настройку прибора рекомендуется проводить в следующей последовательности:
— убедиться в правильности монтажа;

— подать питание и убедиться, что потребляемый ток не превышает 100 мА;
— вместо резистора R7 установить переменный резистор и вращая его ротор добиться такой балансировки усилительного тракта, чтобы осциллограмма на выводе 7 D1.4 соответствовала осциллограмме 4 (рис. 4). При этом необходимо следить за тем, чтобы сигнал в конце интервала D был неизменным, т.е. осциллограмма в этом месте должна быть горизонтальной. После этого переменный резистор необходимо измерить и заменить на постоянный ближайшего номинала.

 

Собрать металлодетектор можно из деталей набора NM8042, выпущенного компанией МАСТЕР КИТ и включающего в себя печатную плату, корпус, полный комплект деталей и инструкцию по сборке.

 

Рис.5. Собранный металлодетектор из набора NM8042 МАСТЕР КИТ

Поисковая головка

Поисковая головка для металлодетектора — одна из важнейших его частей. От качества ее изготовления зависит, как будет работать прибор.

Данные катушки — диаметр 19 см, количество витков 27, провод ПЭВ, ПЭЛ 0,5 мм, кабель для катушки — двухпроводной, многожильный не экранированный провод в резиновой изоляции. Данная головка обеспечивает чувствительность обнаружения монеты 5 коп (СССР) на расстоянии 19 -20 см на воздухе.

 

Рис.6. Одноконтурная головка

Одно контурная поисковая головка диаметром 19 мм не обладает достаточной чувствительностью к мелким металлическим объектам (например ювелирным украшениям), маленькая же имеет небольшую глубину поиска. Совместить глубину поиска с чувствительностью к мелким объектам можно изготовив двухконтурную поисковую головку.

 

Рис.7. Двухконтурная головка

На кусочках ДВП размечаем контуры будущей катушки (внешний диаметр 200 мм, внутренний диаметр 90 мм, толщина стенок 18 мм). Наматываем катушки. На отправке диаметром 19,2 мм – 25 витков, на оправке диаметром 84 мм – 5 витков. Пропитываем катушки лаком и укладываем их в канавки, соединяя последовательно. Заводим кабель, распаиваем концы, вставляем кабельный ввод. Кладем катушку вверх канавкой и заливаем канавку эпокисдной смолой. После полимеризации переворачиваем катушку, вклеиваем ушки и покрываем всю поверхность эпоксидкой в 2 слоя. Распаиваем штекер, кабель оборачиваем скотчем для защиты от краски и 2-3 раза окрашиваем катушку.

Конструкция катушки позволяет локализовать 1 коп (СССР) на расстоянии 100 мм. Центр объекта очень легко определяется, поскольку диаграмма чувствительности к небольшим предметам получается конусной (в центре на 1-2 см больше).


Верхняя штанга

Для изготовления верхней штанги металлодетектора потребуется отрезок дюралюминиевой, медной или латунной трубы диаметром 22 мм с толщиной стенок 2 мм. Его длина — 120-140 см. Из трубы с помощью трубогиба выгибается S-образная штанга (см рис. 8).

 


Рис.8. Чертеж штанги

Из листового металла 1,5 — 2,5 мм вырезается и изгибается подлокотник. Подлокотник крепится к штанге болтом М6. Под подлокотником находится контейнер для элементов питания. Провод питания пропущен внутри штанги и выведен через отверстие диаметром 5 мм в районе электронного блока. Пластиковая затяжная муфта взята от раздвигающейся щетки для мытья окон. Внутренний диаметр затяжного элемента муфты — 16 мм, внешний – 20 мм. Затяжной элемент вклеивается в штангу на эпоксидной смоле. Неопреновая ручка может быть заменена отрезком резинового шланга или поролоновым валиком.


Нижняя штанга

Нижняя штанга намотана на оправке диаметром 14 мм из 6 слоев стеклоткани до получения диаметра 16 мм. Длина штанги — 500-750 мм. В моем варианте штанга сделана разрезной из 2 частей по 370 мм каждая.

Общий вид прибора приведен на рис. 9.

Рис.9. Общий вид прибора

Опубликовано:
www.masterkit.ru

Как работают металлоискатели | HowStuffWorks

Менее распространенная форма металлоискателя основана на импульсной индукции (PI). В отличие от VLF, системы PI могут использовать одну катушку как передатчик и приемник, или они могут иметь две или даже три катушки, работающие вместе. Эта технология посылает мощные короткие импульсы тока через катушку с проводом. Каждый импульс создает кратковременное магнитное поле. Когда импульс заканчивается, магнитное поле меняет полярность и очень внезапно схлопывается, что приводит к резкому электрическому всплеску.Этот всплеск длится несколько микросекунд (миллионных долей секунды) и вызывает прохождение другого тока через катушку. Этот ток называется отраженным импульсом и очень короткий, длится всего около 30 микросекунд. Затем отправляется еще один импульс, и процесс повторяется. Типичный металлоискатель на основе PI посылает около 100 импульсов в секунду, но это число может сильно варьироваться в зависимости от производителя и модели, от пары десятков импульсов в секунду до более тысячи.

Если металлоискатель находится над металлическим объектом, импульс создает противоположное магнитное поле в объекте.Когда магнитное поле импульса коллапсирует, вызывая отраженный импульс, из-за магнитного поля объекта требуется больше времени для полного исчезновения отраженного импульса. Этот процесс работает как эхо: если вы кричите в комнате с несколькими твердыми поверхностями, вы, вероятно, услышите только очень короткое эхо или можете не услышать его вообще; но если вы кричите в комнате с большим количеством твердых поверхностей, эхо длится дольше. В металлоискателе PI магнитные поля от целевых объектов добавляют свое «эхо» к отраженному импульсу, делая его на долю дольше, чем без них.

Схема отбора проб в металлоискателе настроена на отслеживание длительности отраженного импульса. Сравнивая ее с ожидаемой длиной, схема может определить, вызвало ли другое магнитное поле затухание отраженного импульса дольше. Если затухание отраженного импульса длится более чем на несколько микросекунд дольше обычного, вероятно, ему мешает металлический предмет.

Схема выборки посылает крошечные слабые сигналы, которые она отслеживает, на устройство, называемое интегратором .Интегратор считывает сигналы из схемы выборки, усиливает и преобразует их в постоянный ток (DC). Напряжение постоянного тока подключается к звуковой цепи, где оно преобразуется в тональный сигнал, который металлоискатель использует, чтобы указать, что целевой объект был найден.

Детекторы на основе PI не очень хороши в распознавании, потому что длительность отраженного импульса от различных металлов нелегко разделить. Тем не менее, они полезны во многих ситуациях, в которых металлоискатели на основе ОНЧ будут иметь трудности, например, в областях, где в почве или в общей окружающей среде есть материал с высокой проводимостью.Хороший пример такой ситуации — исследование соленой воды. Кроме того, системы на основе PI часто могут обнаруживать металл намного глубже в земле, чем другие системы.

Принцип работы металлоискателя | Как работают металлоискатели

Принцип металлоискателя

что такое принцип металлоискателя?

Металлоискатели — это электронные устройства, предназначенные для обнаружения металлов в минеральной форме

или предметы из различных металлов, таких как золото, серебро и медь, например золотые монеты, бронза

статуи или мечи из стали… и т. Д.

Типы металлоискателей различаются в зависимости от технологии поиска, используемой в устройстве, и составляют

классифицируется в соответствии с использованной исследовательской технологией согласно следующему:

Подробнее о каждом типе см. В статье: Типы металлоискателей.

Технологии, представленные в этих устройствах, сильно различаются и зависят от различных физических и электронных принципов.

В каждой технологии используются определенные инструменты для поиска, например, антенны в устройствах дальнего действия

и поисковые катушки в электромагнитных детекторах.

Как правило, все устройства содержат электронную схему, состоящую из различных элементов для обработки поступающих сигналов

из инструмента поиска, а затем вывести сигнал каким-либо образом, например, в виде числа, отображаемого на экране

в устройствах электромагнитного обнаружения металлов или в виде трехмерного изображения, отображаемого на экране

или планшет, как в устройствах для обработки изображений.

Применение и использование металлоискателей

  • Обнаружение старинных и старинных монет, имеющих историческую ценность, из золота, серебра, меди или бронзы.
  • Обнаружение сырого золота (природных золотых руд) в земной коре в виде мелких зерен в некоторых регионах

, например, в Африке, или в виде металлов, смешанных с другими минералами, или в виде скоплений горных пород, называемых жилками золота.

  • Поиск металлов в их естественном виде, таких как серебро — медь — железо.
  • Поиск потерянных вещей на берегу моря или в реках, а также в парках и лесах, например, золотое кольцо — стальная цепочка — золотые украшения — серьги…
  • Раскопки древних реликвий из остатков исторических цивилизаций

, например, римский, персидский, вавилонский… и т. Д.Пример: статуя из бронзы — древний мавзолей — ящик с золотыми монетами и т. Д.

Принцип металлоискателя

Электромагнитные металлоискатели — самые распространенные и разнообразные металлоискатели благодаря простоте изготовления,

экономичные цены и низкие производственные затраты, а также их распространение среди поисковиков и старателей от любителей и профессионалов.

Есть много международных компаний, производящих электромагнитные металлоискатели, например, американская Fisher and Garrett,

австралийская Minelab и турецкая компания Nokta-Makro.

Методы исследования электромагнитных металлоискателей подразделяются на две основные технологии:

1 — Технология очень низких частот — VLF

2 — Технология импульсной индукции (PI)

В следующих параграфах мы дадим подробное объяснение того, как работают две технологии, а также преимущества и особенности каждой технологии.

Технология очень низких частот — VLF

VLF, также известный как индукционные весы, вероятно, является самой популярной технологией обнаружения, используемой сегодня среди металлоискателей, из-за ее низкой стоимости производства,

простота изготовления, а также доступность электронных компонентов и компонентов.

Принцип работы

В металлоискателе, работающем по технологии VLF, в поисковом инструменте есть

, который представляет собой так называемый поисковый файл или катушку внутри пластиковой крышки, две электрические катушки из меди:

Это катушка из медной проволоки, намотанная на несколько витков друг на друга, через которую проходит электрический ток, идущий от

. Источник питания

— обычно обычные батареи или литий-ионные батареи — передается сначала в определенном направлении, а затем в

в другом направлении или наоборот, тысячи раз в секунду.

Количество раз, когда направление электрического тока изменяется каждую секунду, отражает частоту поиска,

, который обычно измеряется в кГц, это число, которое выражает устройство, где в некоторых устройствах есть

.

— это только одна частота поиска, например 61кГц как у прибора Gold Kruzer, либо частот несколько

Доступно

(например, 5-10-20 кГц), как в Impact Pro.

В некоторых современных устройствах, как в устройстве Equinox от Minlab, можно использовать одновременно несколько частот поиска

Это называется параллельной многочастотной технологией Multi-IQ

.

См. Ссылку на устройство Equinox для получения дополнительной информации о доступных технологиях

Это катушка, аналогичная структуре передающей катушки (спиральный провод из нескольких обмоток), но здесь работает этот витой провод

в качестве антенны для захвата и усиления приходящих или отраженных сигналов от целевых объектов в земле, и именно здесь

магнитное поле, возникающее в результате прохождения тока внутри катушки, направляется к металлическому телу под землей, как монета

формируется отраженное магнитное поле, сигнал которого принимает приемная катушка.

Как металлоискатель VLF распознает различные минералы? Это зависит от явления, известного как фазовый сдвиг.

Фазовый сдвиг — это разница во времени между частотой передаваемого магнитного поля и частотой магнитного

Поле

, отраженное от металлической цели.

То есть цель с высокой индукцией будет иметь больший фазовый сдвиг, потому что для изменения ее магнитного поля требуется больше времени.

Металлический объект с высоким электрическим сопротивлением будет иметь меньший фазовый сдвиг, поэтому можно различить

металлов и знание типа металла в соответствии с этим сдвигом, поскольку полученные электрические сигналы преобразуются в цифровой сигнал

отображается на экране устройства в цифровом виде, называемом цифровым идентификатором цели (Target ID), указывающим на природу металла

, если это черный магнитный металл или цветной металл, например золото, серебро и медь, а также устройство издает звуковой сигнал.

В некоторых устройствах диапазон тонов может быть установлен в соответствии с идентификатором цели.

Пример металлоискателей VLF
Impact Pro

Детектор золота и металла Impact Pro — новый надежный прибор для любого искателя золота

и охотник за сокровищами в мире, который предлагает лучшую производительность по лучшей экономической цене.

Impact Pro — первое устройство, сочетающее современный прочный дизайн с новейшими технологиями

в области обнаружения металлов, что позволяет обнаруживать глубоко спрятанные золотые сокровища и металлы.

Impact Pro — многочастотный металлоискатель с 3 рабочими частотами для поиска

для различных целей и металлов, таких как монеты, реликвии, золотые самородки и сокровища.

Impact Pro также может работать на любой местности, включая каменистые земли, влажный пляжный песок, минерализованный грунт и т. Д.

благодаря встроенным 12 режимам поиска, позволяющим обнаруживать все типы целей.

Гарретт ACE APEX

Garrett Ace Apex — это новый инновационный металлоискатель с новой технологией Garrett Multi-Flex многочастотный

, представленная в Nokta Impact и Minelab Vanquish, но с лучшей производительностью и чувствительностью.

Технология

Multi-Flex дает изыскателям широкий выбор приложений для обнаружения различных типов черных металлов

или цветных металлов и обнаружение захороненных предметов различного размера на любой местности и типах почв.

Garrett Ace Apex сочетает в себе современный дизайн с большим экраном с отличной производительностью, отличным обнаружением

Глубина

для широкого спектра целей, а также высокая скорость восстановления цели и множество практических применений

, который удовлетворит все потребности старателей и кладоискателей.

Garrett Ace Apex — это металлоискатель, который должен быть приобретен старателем, чтобы обнаружить

драгоценных предмета и спрятанное золото по выгодной цене.

Золотой монстр 1000

Gold Monster 1000 — простой и легкий в использовании прибор для обнаружения золота, разработанный специально для обнаружения самородков природного золота на любой местности.

Gold Monster 1000 — самый простой в использовании детектор золота благодаря его простоте и уникальным функциям, таким как индикатор шанса на золото

.

и автоматический баланс грунта плюс минимальный контроль.

Несмотря на свою простоту, Gold Monster 1000 является эффективным устройством и включает в себя последние достижения в области обнаружения природного золота

, обеспечивающая высокую производительность и надежные результаты.

Gold Monster 1000 включает усиленную дискриминацию черных / цветных металлов и эффективно работает на любых типах почв

любит соленые почвы лучше, чем любой конкурирующий высокочастотный металлоискатель, что делает его наиболее подходящим устройством для максимального извлечения золотых самородков.

Gold Monster 1000 сочетает в себе супер производительность по отличной цене в одном компактном корпусе,

, и поэтому это идеальный выбор для любого золотоискателя в мире.

Импульсная индукция (PI)

Импульсно-индукционные металлодетекторы — электронные устройства, работающие по технологии импульсной индукции

, который, в свою очередь, зависит от принципа электромагнитной индукции.

В отличие от технологии СНЧ, в импульсных индукционных металлоискателях используется одна катушка i.е. одна электрическая катушка, например передатчик

и приемник, или могут быть две или даже три катушки, работающие вместе для повышения производительности и более быстрых и точных результатов.

Принцип работы

Проходящий через катушку электрический ток создает сильные короткие импульсы тока через катушки с проволокой.

Каждый импульс генерирует короткое магнитное поле. Когда импульс закончился, полярное магнитное поле отражается и внезапно схлопывается

, вызывая резкий скачок напряжения.Этот рост продолжается несколько микросекунд (миллионная доля секунды)

и заставляет другой ток проходить через катушку.

Этот ток называется отраженным импульсом, он очень короткий и длится всего около 30 микросекунд.

Затем отправляется еще один импульс, и процесс повторяется. Типичный импульсный индукционный металлоискатель излучает около 100 импульсов в секунду,

, но это число может сильно варьироваться в зависимости от производителя и модели, от двенадцати импульсов в секунду до более тысячи импульсов в секунду.

Если металлоискатель находится наверху закопанного металлического объекта, импульс создает противоположное магнитное поле в объекте. Когда магнитное поле импульса схлопывается

, вызывая отраженный импульс, магнитное поле тела заставляет отраженный импульс дольше исчезать.

Этот процесс работает как эхо: если вы кричите в комнате с несколькими твердыми поверхностями, вы можете услышать слишком короткое эхо или вообще не услышать звук;

Но если я кричу в комнате с большим количеством твердых поверхностей, эхо будет длиться дольше.В металлоискателе с импульсно-индукционной технологией магнитные поля цели

Тела

добавляют к отраженному импульсу «эхо», благодаря чему они служат дольше, чем им потребовалось бы без них.

Пример импульсных индукционных металлоискателей
Garrett ATX

GARRETT ATX самый мощный детектор природного золота с высокой чувствительностью для обнаружения мельчайших золотых самородков под землей.

Garrett ATX использует уникальную технологию импульсной индукции, которая дает наиболее точные и надежные результаты

с исключительной чувствительностью к золоту, позволяющей находить крошечные золотые самородки на любой труднопроходимой местности.

Garrett ATX — универсальное устройство, которое можно использовать для многих целей и операций по обнаружению металлов

нравится поиск золота, охота за реликвиями, добыча монет и так далее.

Garrett ATX — это прочная машина, обеспечивающая лучшую производительность изыскателей на самых сложных участках, таких как каменистые земли.

и песчаных почв благодаря прочной конструкции и расширенным функциям.

Импульсное погружение

Pulse Dive — это набор из двух устройств в одном корпусе, включающий акваланг-металлоискатель и указатель.

Pulse Dive — идеальный выбор для любого профессионального старателя, который часто работает в поисках золота или других металлов.

под водой, как в озерах, реках или океанах, это также незаменимый инструмент для любого дайвера, который хочет найти спрятанные под водой сокровища.

Детектор акваланга

Pulse Dive работает с использованием технологии импульсной индукции, которая обеспечивает наилучшие характеристики и возможности обнаружения различных металлических предметов.

Лоренц Z1

Lorenz Deep Max Z1 — самое надежное устройство обнаружения металлов в мире,

Это, вероятно, одно из самых чувствительных и стабильных металлоискателей, доступных в настоящее время.

Lorenz Deep Max Z1 — самый мощный прибор для обнаружения черных и цветных металлов под землей,

благодаря уникальной системе импульсной индукции, которая является результатом многолетних исследований и разработок.

Lorenz Deep Max Z1 включает в себя множество полезных функций для обнаружения металла, таких как автоматическая балансировка грунта.

объектов и простое управление с помощью простых кнопок.

Lorenz Deep Max Z1 отлично работает с отличными характеристиками на любой местности и в любых условиях и почти

не подвержен влиянию соленой воды, большинства типов минерализованных грунтов или температуры.

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм



Как работает металлоискатель

Работа металлоискателей основана на принципах электромагнитной индукции. Металлоискатели содержат одну или несколько катушек индуктивности, которые используются для взаимодействия с металлическими элементами на земле.Детектор с одной катушкой, показанный ниже, является упрощенной версией того, что используется в реальном металлоискателе.

На катушку подается импульсный ток, который затем индуцирует магнитное поле, показанное синим цветом. Когда магнитное поле катушки движется по металлу, например по монете на этой иллюстрации, поле индуцирует в монете электрические токи (называемые вихревыми токами). Вихревые токи создают собственное магнитное поле, показанное красным, которое генерирует в катушке противоположный ток, который вызывает сигнал, указывающий на присутствие металла.

НАЗАД К РУКОВОДСТВАМ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ И МАГНЕТИЗМУ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт обслуживается нашей службой

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: вторник, 13 сентября 2016 г., 14:10
Счетчик доступа с 6 сентября 1999 г .: 527226

Как работает металлоискатель?

Тонкости обнаружения металла

Когда вы представляете металлоискатель, вы, вероятно, представляете устройство с длинным валом, на нижнем конце которого прикреплено что-то похожее на небольшое рулевое колесо.Пользователь ходит по пляжу, перемещая конец рулевого колеса из стороны в сторону по песку, слушая через наушники.

Металлоискатели имеют такую ​​необычную форму неспроста. Когда вы узнаете, как работает металлоискатель, вы поймете, почему эта форма так важна. Вы также сможете быстро оценить общую функциональность металлоискателя с первого взгляда.

Что такое электромагнетизм?

До XIX века электричество и магнетизм считались двумя разными силами.Однако в 1905 году Альберт Эйнштейн написал серию статей, которые изменили взгляд науки на пространство, время, массу и энергию. В своих трудах он установил теорию, которая связала электричество и магнетизм, раскрывая два аспекта одного и того же явления.

Чтобы понять, как работает металлоискатель, нам нужно понять только две критические точки электромагнетизма.

  1. Когда на катушку подается электричество, создается магнитное поле.
  2. Когда магнит перемещается через катушку, генерируется напряжение.Это два ключевых принципа, на которых основана наука о металлоискателях.

Как работают металлоискатели

В форме рулевого колеса в нижней части металлоискателя расположены катушки устройства: поисковая катушка и катушка приемника. Поисковая катушка использует ток для создания магнитного поля, которое распространяется в землю для поиска металла. Поисковая катушка также индуцирует небольшой и точно откалиброванный ток в приемной катушке.

Для простоты объяснения можно сравнить металлоискатель с эхолотом.С помощью сонара издается звуковой импульс, ударяется о объект и отражается. Однако с помощью металлоискателя излучается магнитный импульс (не звуковая волна), который отражается только при встрече с проводящей целью.

Более подробное описание металлоискателей

Теперь, когда у вас есть основное представление о том, как работает металлоискатель, мы можем глубже понять, что происходит, когда металлоискатель обнаруживает металл.

Когда проводящая цель подвергается воздействию магнитного поля, она создает свое магнитное поле, отраженное на приемную катушку металлоискателя.Это поле, однако, противодействует полю, уже присутствующему в катушке приемника, и вызывает падение тока. Падение тока измеряется датчиком и может использоваться для определения типа обнаруженного металла.

Органы управления на металлоискателе

Частота

Частота металлоискателя важна для определения того, что вы можете найти. Большинство любительских моделей работают в диапазоне 6-8 килогерц, что подходит для универсального использования. Однако некоторые модели имеют диапазон от 1 до 100 кГц.

В целом, более низкие частоты легче проникают в землю, но не подходят для небольших целей или целей с низкой проводимостью. И наоборот, высокие частоты могут не проникать в землю так глубоко, но могут определять более мелкие предметы, которые модель с более низкими частотами может пропустить. Поскольку он более чувствителен, существует большая вероятность воздействия минералов грунта.

Остаток земли

Некоторые элементы в земле, такие как мелкие частицы железа, могут заставлять металлоискатель маскировать небольшие цели.Вы можете настроить металлоискатель так, чтобы он игнорировал эти более мелкие сигналы, что упрощает обнаружение настоящих сокровищ. Баланс грунта можно выполнить вручную или автоматически. Автоматическая непрерывная балансировка грунта дает наиболее точные результаты.

Дискриминация

Контроль дискриминации позволяет пользователю установить параметры того, когда металлоискатель будет подавать сигнал тревоги. Использование этой функции может сэкономить время и повысить эффективность за счет игнорирования детектором не ценных целей.

Факторы, влияющие на дальность действия металлоискателя

Хотя большинство моделей рекламируют определенный диапазон, на самом деле существует несколько факторов, которые работают вместе, чтобы определить диапазон вашего металлоискателя. В некоторых случаях диапазон может быть меньше ожидаемого, но может быть больше, чем указано в других.

Размер катушки

Чем больше размер катушки (объект в виде рулевого колеса в нижней части металлоискателя), тем глубже магнитные волны проникают в землю.

Материал мишени

Различные металлы имеют разную проводимость. Например, серебро дороже золота. Чем выше проводимость цели, тем глубже ее можно найти.

Лучшие металлоискатели

Металлоискатель Garrett ACE 300

Если вы серьезно относитесь к поиску сокровищ, этот комплексный набор от Garrett предоставит вам все необходимое. Это немного дорого, но обеспечивает такой уровень контроля и точности, которого нет в более дешевых моделях.

Где купить: Продавец Amazon

Металлоискатель серии NATIONAL GEOGRAPHIC PRO

Эта модель отлично подойдет ребенку, который интересуется поисками закопанных вещей. Он легкий, простой в эксплуатации и оснащен дисплеем, на котором вы сразу же узнаете, что вы нашли: железо, алюминий, кольца или монеты.

Где купить: Продавец Amazon

RM RICOMAX Профессиональный металлоискатель

Хотя у этой модели может быть более крутая кривая обучения, она также имеет много функций, которые обычно встречаются в более дорогих моделях.Вал регулируется, а поисковая катушка водонепроницаема. У устройства даже есть режим надреза для лучшего нацеливания на определенные материалы.

Где купить: Продавец Amazon

Металлоискатель Bounty Hunter Tracker IV

Bounty Hunter — это популярная марка металлоискателей, сочетающая доступность и функциональность. Детектор позволяет различать цели и нежелательные металлы, имеет двухтональный звуковой режим, а баланс грунта позволяет сосредоточиться на поиске сокровищ, а не на содержании минералов.

Где купить: Продавец Amazon, Home Depot и Kohl’s

Металлоискатель TACKLIFE

Этот доступный вариант лучше всего подходит для обычного пользователя. Веселая индикация позволяет быстро узнать, нашли ли вы что-то ценное, основываясь на выражении лица персонажа.

Где купить: Продавец Amazon

Аллен Фостер — автор BestReviews. BestReviews — это компания, занимающаяся обзором продуктов, с единственной миссией: помочь упростить принятие решений о покупке и сэкономить ваше время и деньги.

Copyright 2021 BestReviews, компания Nexstar. Все права защищены.

Закрыть модальное окно

Предложите исправление

Предложите исправление

Датчик обнаружения металла, использующий магнитоимпедансный магнитометр

Магнитометр с продольной чувствительной линией, использующий эффект MI, был исследован экспериментально, чтобы найти применение для замены обычных металлических датчиков на основе LVDT. Выборка второго пикового сигнала от измерительной катушки на чувствительной головке с длинной тонкой магнитомягкой лентой и управляемой серией ультракоротких импульсов с длительностью импульса 5-7 нс сформировала передний конец металлического датчика.Непревзойденные методы размагничивания и компенсации геомагнитного поля оказались эффективными не только для минимизации остаточного магнитного поля, но и для предотвращения насыщения магнитной ленты и расширения динамического диапазона. Процесс активного шумоподавления снизил собственный шум до уровня 1/3 с минимальным влиянием на сигнал обнаружения. Предложенный металлический датчик с непревзойденным размагничиванием, компенсацией геомагнитного поля и активным шумоподавлением продемонстрировал обнаружение 0.Намагниченный шарик из железа диаметром 2 мм.

1. Введение

Датчики обнаружения металла, в которых используется линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор (LVDT), широко используются для обнаружения посторонних металлических предметов в пищевой и охранной промышленности. Этот тип металлоискателя требует строгого баланса между двумя дифференциальными входами в различных условиях окружающей среды и полного экранирования от внешних электромагнитных волн. Кроме того, на чувствительность обнаружения инородного металлического предмета влияет окружающая среда.Датчику типа LVDT сложно обнаружить металлический объект в зависимости от угла установки. В случае железной сферы разрешающая способность датчика типа LVDT составляет ~ 0,7 мм в диаметре [1]. Чувствительность этого металлического датчика зависит от ориентации металлического объекта, и для обнаружения ферромагнитного металла требуется несколько датчиков, независимо от ориентации объекта [2]. Магнитометр — это альтернативный способ обнаружения намагниченного металлического объекта внутри электрической экранирующей среды [3, 4].Датчик Холла обычно используется для обнаружения магнитного поля, поскольку он имеет простую конструкцию; однако чувствительности недостаточно для обнаружения крошечного намагниченного металлического объекта [5]. Датчик магниторезистивного (MR) имеет лучшее разрешение, чем датчик Холла [6], а датчик гигантского магниторезистивного действия (GMR) имеет лучшее разрешение, чем датчик MR [7]. В целом, три указанных выше датчика имеют одинаковое энергопотребление. Датчики Fluxgate [8], магнитоимпедансные (MI) [9] и гигантские магнитоимпедансные (GMI) [10] имеют более высокое разрешение в этой группе магнитных датчиков.Инфракрасный датчик имеет более низкий уровень внутреннего шума, чем датчики MI или GMI, но он потребляет больше энергии. Таким образом, датчик GMI имеет преимущества более высокой чувствительности, более низкого энергопотребления и простой конструкции головки датчика для приложений обнаружения металлов, несмотря на его относительно более высокий уровень внутреннего шума. Датчики GMI используют магнитоиндуктивный эффект на низкой частоте в диапазоне от 1 до 10 кГц [11], скин-эффект на высокой частоте в диапазоне от 10 кГц до 1 ГГц [12] и эффект ферромагнитного резонанса на сверхвысокой частоте, которая составляет> 1 ГГц. [13].Среди них датчик GMI, использующий скин-эффект, имеет преимущество в низком энергопотреблении и высоком разрешении. Метод выборки [14] или обнаружение более высокой частоты гармоник [15] был предпринят для снижения энергопотребления или повышения чувствительности. Датчик микро-GMI высокого разрешения был получен с использованием импульсного магнитоимпедансного эффекта внутри микроаморфной проволоки [16]. Этот микросенсор показал точную чувствительность на кончике сенсора, но для покрытия продольной длины чувствительности требуется несколько сенсоров.В данной статье анализируется метод повышения чувствительности датчика GMI на основе одиночной продольной аморфной ленты и исследуется метод уменьшения шумовой составляющей.

2. Конструкция сенсорной головки MI

Сенсорный элемент магнитометра состоит из тонкой продольной аморфной ленты и окружающей намотанной измерительной катушки. Импеданс магнитной ленты складывается из сопротивления постоянному току и индуктивного сопротивления, которое определяется скин-эффектом. Сопротивление постоянному току оказывает незначительное влияние, а частота возбуждения и максимальная дифференциальная проницаемость становятся основными определяющими факторами чувствительности.Магнитоиндуктивный эффект индуцирует индуктивное напряжение на приемной катушке, которое пропорционально, где — частота возбуждения, — максимальная дифференциальная проницаемость и — внешнее магнитное поле. В случае импульсного возбуждения частота возбуждения соответствует, где — время нарастания импульса. Кроме того, перед импульсным возбуждением необходимо размагничивающее поле, чтобы предотвратить накопление магнитного поля внутри материала сердечника. Эффект магнитоимпеданса измеряется по формуле, где — импеданс материала сердечника, а — разность импеданса при приложении внешнего магнитного поля.Однако в случае управления короткими импульсами с малым рабочим циклом изменение импеданса из-за внешнего магнитного поля происходит только в течение короткой продолжительности, которая пропорциональна ширине приложенного импульса, которая находится в диапазоне нс. Таким образом, изменение импеданса из-за внешнего магнитного поля фиксируется в момент подачи короткого импульса. А отклик захваченного сигнала отражает реальную часть изменения импеданса из-за эффекта магнитоимпеданса. Таким образом, для применения датчика практично непосредственно измерять эффект магнитоимпеданса, так как, где — минимальное выходное напряжение на катушке датчика, — приложенное внешнее магнитное поле и — разность выходных напряжений, когда внешнее магнитное поле применяемый.

2.1. Конструкция головки датчика

Датчик предназначен для покрытия продольной длины срабатывания 90 мм. Магнитно-мягкий материал использовался в качестве сердечника сенсорной головки, как показано в таблице 1. Захватывающая катушка была намотана на катушку, окружающую сердечник, а компенсационная катушка также была намотана на круглую катушку, окружающую катушку считывающего устройства, чтобы нейтрализовать геомагнитный эффект. . Общие размеры материала сердечника, датчика и компенсирующей катушки показаны в таблицах 1 и 2. Форма чувствительной головки показана на рисунке 1.

903 H

Слой R L Размер (мм) Проницаемость Материал
VITROVAC 6205X (FeCo) SiB


9015 мм 9015 903 903 9017 9017 9018
2.2. Распределение чувствительности на головке датчика

Чувствительность датчика проверялась вдоль оси чувствительности. Пиковая амплитуда управляющего импульса длительностью 4,5 нс была зафиксирована равной 3.5 В. Изменение выходного напряжения в первом пиковом сигнале от приемной катушки, реагирующей на геомагнитное и внешнее магнитные поля, было измерено, как показано на рисунке 2. Общая напряженность геомагнитного поля в месте измерения составляла 51 мк Тл или 0.51 Гс (горизонтальная интенсивность 29 мкм Тл, северный компонент 29 мкм Тл, восточный компонент -4 мкм Тл и вертикальный компонент 41 мкм Тл). Выходное напряжение было получено путем выборки и удержания пикового значения.Наконечник сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса вращался вдоль магнитных полюсов Земли, чтобы оценить влияние геомагнитного поля. Редкоземельный постоянный магнит в форме куба размером 500 мкм и Тл на расстоянии 1 см перемещался в продольном направлении головки датчика. Когда кончик сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса был направлен на север и запад, один конец сенсорной головки имел максимальную чувствительность и постепенно уменьшался к другому концу, как показано на Рисунке 2 (а).Это явление было обращено вспять, когда кончик сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса был перевернут, как показано на рисунке 2 (b). Когда кончик сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса указывал на северо-восток, оба конца сенсорной головки имели чувствительность. Это означает, что чувствительность сенсорной головки достаточна для воздействия геомагнитного поля. Кроме того, сенсорная головка имеет чувствительность не только на обоих концах, но и сбоку. Считается, что слегка искаженная тенденция на Рисунке 2 связана с магнитным полем от расположенного поблизости электронного оборудования.

2.3. Биполярное возбуждение

Мягкий магнит в сердечнике намагничивается в одном направлении, если он непрерывно приводится в движение последовательностью униполярных импульсов, как показано на рисунке 3 (а). В случае датчика MI он накапливает магнитное поле и приводит либо к вычитанию, либо к добавлению к измеряемому магнитному полю. Одним из способов решения этого ошибочного результата является альтернативное управление согласованной парой импульсов с одинаковой амплитудой, но противоположной полярностью, как показано на рисунке 3 (b). Эта схема подходит для целей размагничивания, но ответ одного управляющего импульса частично зависит от другого, следующего за импульсом размагничивания, если два импульса не разделены на достаточный временной интервал в пределах приемлемого уровня влияния, потому что импульс размагничивания также вызывает эффект MI. в отрицательном направлении.Недостаток этой схемы можно уменьшить, запрограммировав два разных импульса: управляющий импульс с большим эффектом MI и импульс размагничивания с небольшим эффектом MI, как показано на рисунке 3 (c). Физическая регулировка заключается в установке длительности управляющего импульса, которая вызывает максимальный эффект MI, и длительности размагничивающего импульса, более чем в 10 раз превышающей длительность управляющего импульса. Длительность управляющего импульса от 4,5 до 7 нс была протестирована, чтобы найти оптимальную длительность импульса для этого эксперимента.

2.4. Чувствительность приема

Сердечник сенсорной головки возбуждается импульсом положительной полярности длительностью 4,5 нс, причем импульс размагничивания имеет полярность, противоположную ширине, как показано на Рисунке 3 (c). Пиковая величина управляющего импульса была измерена как 3,5 В. Ответный сигнал был измерен с катушки приема сигнала и имел форму колебаний с более чем 10 затухающими пиками. Среди них первые четыре пика имели значительный отклик на изменение внешнего магнитного поля.Типичная форма волны принимаемого сигнала показана на рисунке 4.


Тот же редкоземельный прессованный магнит с 500 μ Тл на расстоянии 1 см был перемещен к центру головки датчика, и изменение принимаемого сигнала форма волны была измерена, как показано на рисунках 5 (a) и 5 ​​(b). Форма волны в канале 1 показывает опорный импульс, а форма волны в канале 2 показывает форму волны сигнала на считывающей катушке. Эталонный импульс на Рисунке 5 указывает начальную точку формы сигнала от измерительной катушки.В тех случаях, когда присутствовало геомагнитное поле и кончик сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса был ориентирован на запад, выходное напряжение от измерительной катушки было отмечено как минимальное выходное напряжение, как показано на рисунке 5 (а). Когда приближалось внешнее магнитное поле, выходное напряжение с катушки датчика увеличивалось до максимального выходного напряжения, как показано на рисунке 5 (b). Влияние на действительную часть магнитоимпеданса было рассчитано как 600% для формы волны первого пика и 1180% для формы сигнала второго пика с использованием формулы в (1).Это означает, что второй пик имеет наибольший эффект МИ для точечного источника магнитного поля в продольной геометрии датчика.

Был проведен еще один эксперимент по исследованию влияния однородного магнитного поля, такого как геомагнитное поле. Пиковая величина управляющего импульса была зафиксирована на уровне 3,5 В, а кончик сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса был расположен так, чтобы указывать на восток, а затем повернут на юг. Изменение выходного напряжения в каждой форме волны пикового сигнала на катушке датчика измерялось путем изменения ширины импульса от 5 нс до 7 нс, как показано на рисунке 6.Полная напряженность магнитного поля геомагнитного поля в месте измерения была такой же, как 51 мк Тл или 0,51 Гс. Результаты измерения показали, что второй пик имеет наибольшее изменение выходного сигнала, а управляющий импульс имеет ширину на полувысоте 6,5 нс. имел наибольшую чувствительность. Для управляющего импульса длительностью 6,5 нс на полувысоте эффект магнитоимпеданса был рассчитан как 2900% для первого пика и 1700% для сигналов второго пика. Это указывает на то, что эффект MI является самым большим для первого пика, даже несмотря на то, что изменение напряжения выходного сигнала является самым большим для второго пика в однородном геомагнитном поле в продольной геометрии датчика.


Пиковая величина управляющего импульса была увеличена до 5,2 В с целью исследования влияния амплитуды управляющего импульса, и ответный выходной сигнал показал аналогичную форму волны, но с возрастающей амплитудой. Тот же магнит, прессованный из редкоземельных элементов, перемещали в центр сенсорной головки, и измеряли форму выходного сигнала с внешним магнитным полем и без него. Наконечник сенсорной головки для ввода положительного управляющего импульса был ориентирован на запад, а выходное напряжение отмечалось как минимальная амплитуда,.Магнит для образца перемещали на расстояние 10 мм от центра сенсорной головки, и выходное напряжение отмечалось как максимальная амплитуда,. Максимальное выходное напряжение, и минимальное выходное напряжение, сравнивались, и эффект магнитоимпеданса был рассчитан как 1160% для первого пика и 2100% для сигналов второго пика. Это означает, что эффект магнитоимпеданса почти пропорционален квадрату напряжения управляющего импульса.

Напряжение выходного сигнала на измерительной катушке контролировалось путем непрерывного изменения напряжения импульса возбуждения, подаваемого на мягкий магнит.Было обнаружено, что первый пиковый выходной сигнал соответствует времени пика управляющего импульса, и каждое пиковое значение имело тенденцию увеличиваться пропорционально квадрату напряжения управляющего импульса, как показано на рисунке 7. Это означает, что Напряжение выходного сигнала является функцией мощности управляющего импульса.


Влияние напряжения управляющего импульса на индекс MI было измерено путем изменения напряжения управляющего импульса, подаваемого на мягкий магнит. Индекс MI имел тенденцию увеличиваться пропорционально квадрату напряжения управляющего импульса, как показано на рисунке 8.Таким образом, чем выше управляющее напряжение, тем лучше показатель магнитоимпеданса. Однако внешнее магнитное поле, выходящее далеко за пределы 500 мк Тл на расстоянии 1 см, привело к тому же или меньшему напряжению выходного сигнала из-за насыщения мягкого магнита.


Вождение с согласованным импульсом размагничивания, как показано на рисунке 9 (a), сравнивалось с несогласованным импульсом размагничивания, как показано на рисунке 9 (b), в постоянном геомагнитном поле. Ширина управляющего импульса была установлена ​​равной 5 нс, и произведение ширины импульса на величину импульса между управляющими импульсами и импульсами размагничивания оставалось равным.Результаты измерений, как показано на рисунке 10, показали, что отклик первого пикового сигнала был больше, чем отклик второго пикового сигнала в случае согласованного размагничивания. Напротив, второй пиковый сигнал был больше, чем первый пиковый сигнал в случае несогласованного размагничивания. Было обнаружено, что динамический диапазон выходного сигнала больше в случае несогласованного размагничивания как для первого, так и для второго пиковых сигналов. Это указывает на то, что движение с несогласованным импульсом размагничивания вызывает большую реакцию на изменение внешнего магнитного поля.

Эффект изменения количества мягких магнитных слоев был исследован с использованием той же конструкции сенсорной головки. Напряжение управляющего импульса поддерживалось на уровне 3,5 В, а ширина управляющего импульса была установлена ​​равной 5 нс на полувысоте в однородном геомагнитном поле. За несогласованным импульсом размагничивания следовал управляющий импульс для сравнения в тех же условиях эксперимента. Диапазон размаха выходного сигнала был уменьшен до половины в случае двух слоев для первого пикового сигнала. Для второго пикового сигнала эта скорость уменьшения была снижена до одной трети по сравнению с одним слоем мягкого магнита, как показано на рисунке 11 (а).В следующем эксперименте напряжение управляющего импульса было увеличено до 5,2 В, а образец магнита был перемещен на расстояние 10 мм от центра сенсорной головки. В этой экспериментальной установке влияние на индекс MI было исследовано путем изменения количества мягких магнитных слоев. Индекс MI был снижен до 30% в случае двух слоев для первого пикового сигнала. Для второго пикового сигнала это уменьшение индекса было сокращено до одной десятой по сравнению с одним слоем мягкого магнита, как показано на рисунке 11 (b).Это указывает на то, что увеличение количества мягких магнитных слоев приводит к снижению чувствительности.

3. Датчик обнаружения металла
3.1. Цепь металлического датчика

Изготовлен датчик обнаружения металла, использующий магнитоимпедансный эффект. Магнитно-мягкая полоса сенсорной головки пропускалась через привод мягкого магнита с помощью генератора последовательности импульсов, который состоит из управляющего импульса и несогласованного импульса размагничивания. Драйвер мягкого магнита — это электронный усилитель, который подает больший ток на мягкий магнит с низким импедансом за счет согласования импеданса.Ширина импульса составляла 6.5 нс и 60 нс соответственно. Эффект от геомагнитного поля был нейтрализован добавлением нулевого тока к компенсирующей катушке сенсорной головки. Сигнал выборки был задержан для выборки желаемой пиковой амплитуды со считывающей катушки с использованием схемы с переменной задержкой. Блок-схема возбудителя магнитно-мягкой ленты показана на рисунке 12. Приемный сигнал был дискретизирован и удерживался, чтобы эффективно восстанавливать изменение второй пиковой амплитуды от считывающей катушки.Произведение амплитуды импульса на ширину импульса между управляющим импульсом и импульсом размагничивания сохранялось равным. Сигнал обратной связи от приемника использовался для минимизации влияния остаточного магнитного поля путем регулировки амплитуды размагничивающего импульса.

Буфер с высоким импедансом использовался для сохранения формы волны от измерительной катушки, а конденсатор с малой утечкой использовался для хранения сигнала выборки. Уровень постоянного тока сигнала выборки и хранения был измерен и преобразован для возбуждения компенсационной катушки с целью компенсации геомагнитного поля.Для ослабления внешней шумовой составляющей использовался пассивный шумовой фильтр Бесселя 8-го порядка с переменной частотой среза. Затем следовало усиление, обычно 20 000 раз, но с переменным диапазоном от 40 до 50 000 раз. Составляющая остаточного шума, присущая датчику MI, была уменьшена с помощью активного шумового фильтра. Наконец, присутствие металла определяли путем регулировки порогового уровня в цепи обнаружения. Блок-схема приемной части показана на рисунке 13.


3.2. Активное шумоподавление

Приемный сигнал от головки датчика MI содержит нерегулярный фоновый шум с широким частотным спектром, который трудно уменьшить с помощью обычного пассивного фильтра. Характеристикой этого шума является не простой частотный компонент ряда Фурье, а смесь нескольких частотных и фазовых составляющих. Кроме того, если мы уменьшим пороговую точку до уровня, достаточного для обнаружения крошечных металлических объектов в микронном масштабе, величина шума будет содержать импульсную составляющую, которая может быть больше, чем сигнал обнаружения, и находится в более высокой полосе частот.Движение металлических объектов, подлежащих обнаружению, происходит в более низком частотном диапазоне фонового шума, но медленнее, чем период смешанных частот. Если металлический объект запускает сигнал амплитуды, превышающий уровень шума, но более широкий по периоду времени, сигнал обнаружения содержит большую волну в более низкой полосе частот и небольшие шумовые волны со смешанной частотой. Метод активного шумоподавления (ANR) подавляет шумовой сигнал со смешанной частотой и еще большим пакетным компонентом, но восстанавливает сигнал обнаружения в более низкой полосе частот и даже меньшей амплитуде, чем шумовой пакет.Схема, показывающая методологию ANR, показана на рисунке 14 (a), а контроллер — на рисунке 14 (b). Внутри контроллера медленно меняющийся компонент удаляется, а быстро меняющийся компонент восстанавливается с помощью дифференциатора. Этот метод эффективен при удалении низкочастотных составляющих шума со смешанной частотой, в то время как сигнал обнаружения с более длительным интервалом времени также отфильтровывается с помощью обычного фильтра. После усиления и выпрямления с последующим запуском генератора он преобразуется в сигнал с импульсной позиционной модуляцией (PPM).Используя этот сигнал PPM, микропроцессор определяет присутствие металлического объекта, подсчитывая интервал между импульсами. Пример, показывающий эффект активного шумоподавления, показан на рисунке 15.


3.3. Обнаружение металла

Датчик обнаружения металла с продольной геометрией датчика имеет изменяющийся отклик по постоянному току в зависимости от продольного положения головки датчика и угла наклона головки датчика к оси геомагнитного поля. Однако реакция на слабый сигнал переменного тока имеет чувствительность, не зависящую от продольного положения на головке датчика и угла положения относительно оси геомагнитного поля, поскольку он определяет разницу в изменении сигнала.Отклик по постоянному току поддерживался нулевым значением за счет протекания тока в компенсационной катушке; таким образом, это предотвратило насыщение мягкого магнита и позволило расширить динамический диапазон. Отклик слабого сигнала переменного тока может быть усилен в пределах отношения сигнал / шум (SNR), и для увеличения этого SNR может применяться метод ANR. Сигнал обнаружения, реагирующий на намагниченный шарик из железа диаметром 0,2 мм, показан на рисунке 16. Первый пик представляет присутствие намагниченного металлического объекта, а второй небольшой пик обусловлен нефильтрованным шумом после ANR, что ограничивает минимальное разрешение этого магнитометр.Захваченная форма аналогового сигнала до цифровой обработки сигнала показала различимую реакцию на намагниченный металлический объект.


4. Заключение

Магнитометр с продольной чувствительной линией, использующей эффект MI, был исследован экспериментально, чтобы найти применение для замены обычных металлических датчиков на основе LVDT. Чувствительная головка состояла из тонкой ленты шириной 90 мм и окружающей обмотки считывающей катушки и приводилась в действие серией ультракоротких импульсов с длительностью импульса 5 ~ 7 нс.Непревзойденные методы размагничивания использовались для минимизации остаточного магнитного поля, а компенсационная катушка в сенсорной головке предотвращала насыщение сенсорной головки и способствовала расширению динамического диапазона до изменения внешнего магнитного поля. Процесс уменьшения шума с использованием алгоритма ANR оказался эффективным при удалении шума со смешанными частотными компонентами без влияния на сигнал обнаружения с более длительным интервалом времени. Для проверки способности обнаружения металла использовался намагниченный шарик из железа.Металлический датчик в этом эксперименте показал заметные отклики для обнаружения намагниченного металлического объекта диаметром 0,2 мм.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.

Благодарности

Работа поддержана исследовательским грантом Инчхонского национального университета в 2017 г.

Междисциплинарный анализ металлоискателей в частотной области для гуманитарного разминирования

% PDF-1.7 % 1 0 объект > / Metadata 2 0 R / Names 5 0 R / Outlines 6 0 R / Pages 3 0 R / StructTreeRoot 7 0 R / Type / Catalog / ViewerPreferences >>> эндобдж 2 0 obj > поток application / pdf

  • Клаудио Брускини
  • Междисциплинарный анализ металлоискателей в частотной области для гуманитарного разминирования
  • Принц 12.5 (www.princexml.com) AppendPDF Pro 6.3 Linux 64 бит 30 августа 2019 Библиотека 15.0.4Appligent AppendPDF Pro 6.32020-05-01T12: 42: 25-07: 002020-05-01T12: 42: 25-07: 002020-05-01T12: 42: 25 -07: 001uuid: 03a6766e-ae48-11b2-0a00-5066d6010000uuid: 03a6766f-ae48-11b2-0a00-a089ea2cff7f конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > 1] / P 21 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 22 0 объект > 2] / P 7 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 23 0 объект >> 3 4] / P 7 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 36 0 объект > 11] / P 27 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 38 0 объект > 15] / P 28 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 39 0 объект > 17] / P 28 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 40 0 объект >> 19 20] / P 28 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 41 0 объект > 22] / P 28 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 43 0 объект > 28] / P 30 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 44 0 объект > 32] / P 31 0 R / Pg 46 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 31 0 объект > эндобдж 46 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родитель 63 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / StructParents 0 / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 60 0 объект [45 0 R 48 0 R 50 0 R 51 0 R 52 0 R 53 0 R 54 0 R 55 0 R 56 0 R 57 0 R 58 0 R 59 0 R] эндобдж 61 0 объект > поток xXɎ6Waw1 @ o8 N% + Z ({9ņnĪzG ^ ~ xnmw ߾ ^ _ waUЬ; $ {4txwo7Ƨ4O ^ 6W / ώM, l ݾ \ PGuw-Ef> 7V% | v3h [n ܐ f 엗 lxGIc = Cxh} V6 $ 9:? @ R; ‘1 [U -1 ~: В yPgKX1Y’d1 $$, C! Sr_) STNl.rgF’aB% &

    Подводные металлоискатели — Обзор лучших вариантов

    Майкл Бернцвейг

    Итак, вы готовы сделать решительный шаг и потратить свои кровно заработанные деньги на подводный металлоискатель. В этой статье мы рассмотрим варианты, которые помогут вам выбрать лучший водостойкий металлоискатель для ваших нужд.

    Есть два основных типа технологий водонепроницаемых металлодетекторов для использования под водой.

    Их можно разбить следующим образом:

    • Импульсно-индукционные металлоискатели
    • Очень низкочастотные металлоискатели (VLF) и

    Выбор дизайна, наиболее подходящего для вашего стиля охоты за сокровищами, — это первый шаг в выборе лучшего снаряжения для подводной охоты за сокровищами.

    Типы подводных металлоискателей:

    Импульсно-индукционные металлоискатели передают серию быстрых электронных импульсов на землю. На эти электронные токи не влияют влажный солевой песок и минералы, но они очень чувствительны к драгоценным металлам. Детектор пульса лучше всего подходит для пляжей с соленой водой и дайвинга. Цепь Pulse предназначена для очень глубокого поиска и отлично подходит для тяжелых минеральных условий. Схема PI имеет ограниченные возможности распознавания, поэтому вам нужно будет выкопать больше мусора, если вы хотите найти максимальное количество драгоценных предметов.Вот список ссылок на лучшие импульсные индукционные металлоискатели под водой. Вы также найдете обзоры каждой модели по ссылкам ниже:

    Металлоискатели с очень низкой частотой (VLF) обычно работают в диапазоне частот от 3 до 30 кГц и весьма чувствительны к монетам, реликвиям и драгоценностям. Детекторы VLF обладают способностью распознавать нежелательные цели, но при этом принимать хорошие предметы. В отличие от схемы PI, на схему VLF влияет минерализация земли.Большинство детекторов VLF имеют регулировку чувствительности, а иногда и регулировку баланса грунта. Регулируя чувствительность или регулировку баланса грунта, вы можете минимизировать сигналы, вызванные минералами грунта. Вот список ссылок на лучшие подводные металлоискатели VLF. Вы также найдете обзор подводного металлоискателя для каждой модели по ссылкам ниже:

    Где вы будете использовать металлоискатель?

    Теперь, когда у нас есть базовое представление о типах доступных подводных металлоискателей, давайте посмотрим, где можно использовать вашу новую машину.Вы можете спросить себя, как мне узнать, где я хочу использовать свой новый детектор? Для начала взгляните на другие ваши хобби и развлечения. Самыми популярными местами использования водонепроницаемого детектора являются: прогулка по пляжу, ныряние или погружение в воду по пояс. Если вы дайвер, возможно, вам понравится искать затонувшие корабли или другие интересные места.

    Какой подводный металлоискатель вам больше всего подходит?

    Очень важно выбрать лучший тип подводного металлоискателя.Теперь, когда мы знаем, где вы будете использовать свой отряд, давайте посмотрим на другие элементы, которые вам необходимо рассмотреть. Вы будете охотиться в пресной или соленой воде? Будет ли это первичный детектор или в дополнение к отдельному блоку для обнаружения металла на суше? Если вы собираетесь охотиться в соленой воде, вам лучше всего подойдет импульсная индукция. Однако, если вы все же решите использовать подводный металлоискатель VLF, убедитесь, что у него есть режим соленой воды. Если вы собираетесь нырять, подумайте, насколько глубокими будут ваши погружения. Проверьте номинальную глубину детектора, которую вы рассматриваете, чтобы убедиться, что она подходит.Рейтинг глубины заключается не в том, насколько глубоко он проникает в землю, а в том, насколько глубоко под водой вы можете его использовать. Если вы занимаетесь дайвингом или сноркелингом, убедитесь, что ваша модель поставляется с короткой палкой для дайвинга. Это сделает его использование более удобным.

    Какие аксессуары мне понадобятся, чтобы добиться успеха?

    Ниже приведены наши рекомендации по базовому снаряжению, которое должно быть у каждого хорошо оснащенного подводного кладоискателя. Позже вы всегда можете потратить больше денег на дополнительные предметы, но это основа того, что у вас должно быть.Наушники позволят вам услышать самые старые и самые глубокие цели и заблокировать внешние шумы. Все подводные детекторы стандартно поставляются в комплекте с водонепроницаемыми наушниками. Сумка для переноски — отличный способ защитить ваш новый детектор и упрощает транспортировку. Во время охоты на пляже вам понадобится Мастерок. Вам также понадобится один или несколько совков для песка для металлоискателей. Совок для просеивания пляжного песка значительно ускорит ваше выздоровление.

    Давайте найдем сокровище!

    При использовании металлоискателя под водой нет ничего более захватывающего, чем вытаскивать блестящий кусок золота из воды.Фактически, малоизвестный факт, что в земле больше потерянных монет и драгоценностей, чем их в обращении. Независимо от того, какова ваша цель, поиск сокровищ с помощью металлоискателя обязательно доставит вам бесчисленное количество часов веселья, хороших упражнений и расслабления.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    R L

    Датчик сигнала 200 0.15 мм 3,1 Ом 247 μ H
    Компенсирующий 100 0,15 мм 3,0 Ом 143 μ H