Об’єднання - Батьківщина - Республіки Татарстан

ПРИНЦИПИ ДІЇ МЕТАЛОШУКАЧІВ.

Що ж таке металошукач і як йому вдається розрізняти метали? Металошукач — це електронний пристрій, який виявляє присутність металу не контактуючи з ним (завдяки випромінюванню радіохвиль та уловлюванню вторинних сигналів), і, виявивши, інформує про цей факт оператора (звуковим сигналом, переміщенням стрілки тощо).

При включенні приладу в пошуковій головці створюється електромагнітне поле, яке поширюється в навколишнє середовище, будь то земля, камінь, вода, дерево, повітря. На поверхні металів, що потрапили в зону дії пошукової котушки під дією електромагнітного поля, виникають так звані вихрові струми. Ці вихрові струми створюють власні зустрічні електромагнітні поля, що призводять до зниження потужності електромагнітного поля, що створюється пошуковою котушкою, що фіксується електронною схемою приладу. Крім того, це вторинне поле спотворює конфігурацію основного поля, що також уловлюється приладом. Електронна схема металошукача обробляє отриману інформацію та сигналізує про виявлення металу. Вихрові струми утворюються на поверхні будь-яких металевих об'єктів або електропровідних мінералів. Такі метали як золото, срібло, мідь мають високу електропровідність порівняно із залізом, тонкою алюмінієвою фольгою, нікелем та мінералами. Визначення металу в об'єкті ґрунтується на вимірі питомої електропровідності об'єкта.

Різниця між дешевими і дорогими моделями полягає лише в методах випромінювання радіохвиль та методах уловлювання та обробки та інтерпретації вторинних сигналів. Більш дорогий прилад може визначати з певним ступенем ймовірності вид виявленого металу до його вилучення, визначатиглибину його залягання може відбудовуватися від мінералів ґрунту, а також мати багато різних додаткових функцій, що збільшують продуктивність і ефективність пошуку, які відсутні у дешевих приладів.

У літературі розрізняють такі основні підходи до побудови схемотехніки металошукачів: 1) BFO - beat frequency oscillation (метод биття). Вимірюваним параметром є частота LC-генератора, що включає котушку пошукової головки. Частота порівнюється з еталонною та отримана різницева частота биття виводиться на звукову індикацію. Схемотехніка приладів досить проста, котушка не вимагає прецизійного виконання. Робоча частота 40 – 500 кГц. Чутливість BFO-приладів невисока за низької стабільності роботи та слабкої можливості відбудовуватися від вологого та мінералізованого фунта. Метод BFO застосовувався у серійних іноземних приладах у 60-70 роки. Нині цей метод популярний у радіоаматорів та зустрічається у недорогих приладах українських виробників.

2) TR/VLF - trabsmitter-reciver/very low frequency (передавач-приймач дуже низька частота). Пошукову головку утворюють дві котушки, розташованих в одній площині і збалансованих так, що при подачі сигналу в котушку, що передає, на виходах приймальні присутній мінімальний сигнал. Передавальна котушка включається до контуру LC-генератора. Вимірюваним параметром є амплітуда сигналу на приймальні котушці і фазовий зсув між переданим і прийнятим синусоїдальними сигналами. VLF - різновид цього, коли робоча частота зменшена до 1 - 10 Кгц при звичайній -20 Кгц.

VLF - метод дозволяє побудувати високочутливі прилади з добрим розрізненням металів за рахунок аналізу фазових характеристик. Схемотехніка приладів досить складна,котушки вимагають прецизійного балансування. За цим методом зараз будується більшість серійних приладів, у тому числі комп'ютеризованих. Дискримінація об'єктів та відбудова від ґрунту в таких приладах робиться порівняно просто за допомогою фазозсувних ланцюгів.

Принцип TR (або його різновид TR/VLF) передбачає аналіз фазових характеристик сигналу, тому всі вони легко розрізняють чорні та кольорові метали, що відбудовуються від сміття та ґрунту. Ці прилади мають високу чутливість і роздільну здатність, яка залежить від діаметра головки - чим головка більше, тим глибше виявлення, але важче шукати дрібні предмети.

3) RF - radio frequency (радіо частота) - високочастотний варіант ТК, де передавальна і приймальна котушки утворюють не плоский трансформатор, а рознесені у просторі та розташовані перпендикулярно один до одного. Приймальна котушка приймає відбитий від металевої поверхні сигнал, що випромінюється передавальної котушкою. Діапазон робочих частот 70 – 500 Кгц. Цей метод використовується в глибинних приладах і характеризується нечутливістю до дрібних об'єктів та відсутністю розрізнення металів.

4) PI - pulse induction (імпульсна індукція). У приладах цього типу котушка пошукової головки не є частиною коливального контуру. У неї від генератора, що запускає, подається імпульсний сигнал. Аналізованим параметром є час закінчення перехідного процесу (становище заднього фронту імпульсу напруги). До конструкції котушки не висувається особливих вимог. Відмінними рисами цього методу є: низька робоча частота проходження імпульсів (50 - 400 Гц), велике споживання енергії, нечутливість до ґрунту, не дуже добре розпізнавання металів, прилади не вимагають періодичного підстроювання. PI-метод частовикористовується у підводних приладах для ослаблення впливу води.

5) OR - off resonance (зрив резонансу). Аналізованим параметром є амплітуда сигналу на котушці коливального контуру, налаштованого близько до резонансу з сигналом, що подається на нього від генератора. Поява металу в полі котушки викликає або досягнення резонансу або відхід від нього, залежно від виду металу, що призводить до збільшення або зменшення амплітуди коливань на котушці. Цей метод також як і BFO розроблявся радіоаматорами, але відомостей про його використання в серійних приладах для пошуку скарбів не виявлено.

У міру ускладнення конструкції приладу та збільшення його вартості покращується здатність приладу розпізнавати металевий предмет без викопування. За відмінності вартості в кілька разів чутливість детекторів збільшується незначно (найчастіше вона становить 20 - 35 см для монет і близько 1 - 1.5 м для великих знахідок). Однак складніші прилади, оснащені процесорами, можуть дати висновок не тільки про склад металу та глибину знахідки, але й визначити гідність монети.

У найзагальнішому вигляді металошукачі можна розділити такі групи:

  • універсальні - для пошуку дрібних предметів (монет, прикрас, самородків) на глибині до 40 см у ґрунті та великих (розміром з чайник і більше) на глибині до 1 - 1,5 м. Як правило, це прилади, що працюють на принципі «передавач» -приймач» з індукційним балансом. Передавальна та приймальна котушки розташовані в одній площині та утворюють пошукову головку. Діаметр головки 10-40 см (найбільш ходовий – 21 см).
  • глибинні - для пошуку тільки великих предметів на глибині 2 - 6 м. Прилади використовують принцип КР і котушки розташовані на великій відстані один від одного (50 - 100 см)перпендикулярних площин. Для цього використовуються і імпульсні прилади з діаметром котушки метр і більше. Цими приладами добре шукати скрині, сейфи, втрачену техніку тощо, але вони не чутливі до монет та інших дрібних предметів і не розрізняють метали.
  • підводні – герметичні прилади зі специфічною індикацією для пошуку під водою з аквалангом. У більшості цих приладів використовують імпульсний індукційний принцип, що суттєво зменшує вплив води як електропровідного середовища на пошук. Глибина виявлення імпульсного приладу (як підводного) зазвичай більше, ніж в TR/VLF. Ці прилади не потребують ручного підстроювання, але відчувають труднощі у розрізненні металів.
  • старательські – для переважного пошуку окремих об'єктів із дорогоцінних металів (самородного золота, срібла). Зазвичай це TR/VLF прилади для пошуку золота, оптимізовані для пошуку дрібних самородків, що потребує іншої робочої частоти, ніж універсальні прилади.
  • будівельні - для пошуку трубопроводів, кабелів та інших підземних комунікацій. Сюди можна віднести магнітометри для пошуку заліза. Їх принцип дії дещо відмінний від індукційних металошукачів.
  • охоронні прилади можна поділити на оглядові прилади, стаціонарні детектори: т.з. "Ворота" прилади для перевірки поштової кореспонденції.