Основные типы металлоискателей. Виды металлодетекторов. Как выбрать металлоискатель: характеристики, оценка, сравнение

Металлодетекторы-металлоискатели ныне становятся незаменимым оборудованием при реконструкции старинных домов, именно с их помощью работники разыскивают проложенные трубы, электрокабеля и т.п.

Поиск металлических предметов под землёй, в воде, стенах здания и т.п. является не только методом заработка или хобби для некоторых людей. Археологи, дайверы, военные давно пользуются специальными приборами для поиска различных предметов в нейтральной среде.

Устройство металлодетекторов

Металлодетектор (МД) является специальным электроприбором, обнаруживающим металлические предметы за счёт их проводимости в любой среде (воде, земле, организме живого существа, стенах зданий). Обнаруживая металл, приборы подают особый звуковой либо светозвуковой сигнал, некоторые модели способны даже чётко определить найденную вещь.

Существует уйма металлодетекторов, все они различаются своим конструктивным исполнением, эти отличия обусловлены разным назначением приборов. Конструкция устройств для поиска металлов довольно сложная, но любой прибор состоит из нескольких основных частей, присутствующих в основном в каждой модели.

Типовая конструкция металлоискателя:

• Катушка . Этот элемент металлодетектора представляет короб, в котором расположен приемник сигналов и передатчик. Обычно катушка круглой либо эллиптической формы, а в её изготовлении используется пластик. К ней присоединяется кабель, который проходит к блоку управления. Соединение кабеля и катушки обязательно должно быть выполнено герметично. По этому кабелю передаются сигналы от приемника к блоку. А сам приемник получает сигнал от передатчика, как только тот обнаружит вблизи металл. Сама катушка закреплена в нижней штанге.
• Нижняя штанга . Эта металлическая часть устройства выполняется из металла, предназначена для фиксирования катушки и регулировки угла её наклона, благодаря чему происходит более точное исследование. В некоторых моделях штанга регулирует высоту металлоискателя и телескопическое соединение со средней штангой.
• Средняя штанга . Обычно этот элемент представляет промежуточную часть между нижней и верхней штангой. На этой штанге крепятся специальные приспособления для изменения высоты устройства. Некоторые приборы состоят только из двух штанг.
• Верхняя штанга . Форма этой штанги обычно S-образная. Эта форма признана, как более удобная для применения приборов МД. Верхняя штанга оборудована подлокотником, блоком управления и рукояткой.
• Подлокотник . Чаще всего этот элемент изготавливают из полимерного материала. Предназначен он для того, чтобы прибор было удобнее держать, делая на подлокотник упор локтем.
• Рукоятка . Этот элемент изготавливают из пористого материала и устанавливают на верхней штанге МД. Рукоятка обеспечивает надёжность держания и удобство эксплуатации.
• Блок управления . Благодаря блоку управления происходит обработка информации, полученной от катушки. После преобразования данных, пользователь получает в ясном виде сигналы от передатчика. Также с помощью блока происходит настройка режимов прибора. Кабель от поисковой катушки подключается к блоку управления путём быстросъёмного разъёма.

Блок управления бывает фиксированным и съёмным. Профессиональные модели оснащены батарейным отсеком, располагающимся от блока управления отдельно.

Много новых моделей металлодетекторов имеют очень компактные габариты и исполнение, а также высокую надёжность.

Принцип работы металлодетекторов

Все МД-МИ определяют присутствие металлических предметов и информируют об этом. Металл, где бы он ни находился, не способен сам по себе что-то излучать, тем самым выдавая своё присутствие. Но облучая предмет радиоволнами, его можно обнаружить, улавливая вторичный сигнал. На этом принципе работают все металлоискатели.

При включении МД, переменный электроток протекает в поисковой катушке и создаёт вокруг неё электромагнитное поле, которое способно проходить в окружающую среду. При сталкивании с металлом на поверхности поля появляются вихревые токи, которые образовывают своё электромагнитное поле, ослабляющее поле катушки. Электронная схема устройства улавливает ослабление поля и информирует об этом, благодаря катушке.

Вихревые токи появляются на поверхности разных металлов либо минералов, имеющих электропроводность. Более электропроводны цветные металлы, из-за этого создающиеся токи затухают дольше на них. Приборы ощущают, насколько затухают вихревые токи, благодаря чему определяют цветной или чёрный металл под катушкой.

Лучше улавливать слабые вторичные сигналы и точнее их обрабатывать, способны электронные схемы, отличающиеся сложностью. Приборы с такими схемами стоят дороже, потому что их изготовление довольно трудоёмкое. Но такие металлодетекторы находят металлические объекты на большой глубине. Препятствием для обнаружения металла в грунте, может быть наличие электропроводных минералов в почве (соли калия, натрия, магнетит и пр.). Они способны маскировать металл, снижая глубину его поиска. Снизить влияние подобных минералов помогают различные фильтры и разные другие приспособления, которым наделяют производители некоторые модели МД. К примеру, некоторые устройства оснащены автоматической отстройкой от почвы, в других эту отстройку можно выполнять вручную.

Разновидности металлодетекторов по принципу работы

Все металлодетекторы-металлоискатели можно классифицировать по принципу работы, а также по назначению (выполняемым задачам).

МД по специфике действия:

• МД типа «прием-передача» . Приборов этого типа довольно много можно встретить на рынке. Простая специфика действия устройств, базируется на приеме и передаче электромагнитного излучения. Главными элементами прибора служат две катушки. Приёмная катушка индуктивности принимает сигналы, её также принято называть поисковой. Передающая – излучает электромагнитные волны, попадающие в поисковую катушку. Волны легко проходят через нейтральную среду, и отражаются от металла, когда на их пути стоит металлический объект. Из-за этого МД получает отражённую волну, после чего срабатывает сигнал, информирующий о находке.

Достоинствами этих приборов являются следующие моменты:

Простая конструкция;
широкие возможности для поиска и определения металла.

Недостатки:

Чувствительность к минерализации почвы;
сложность производства датчика.
Соли и прочие минералы, находящиеся в грунте, представляют большие преграды в нахождении и определении металла, поэтому устройства этого типа следует предварительно настраивать, указывая тип почвы, в которой будет происходить поиск.

• Индукционные металлодетекторы . Этот тип металлоискателей спецификой поиска объектов практически не отличается от МД вида «прием-передача», поэтому индукционные приборы приписывают к разновидностям первых. Они отличаются от них конструкцией, так как имеют только одну катушку, способную посылать и принимать сигналы. Приборы имеют простой конструкции датчик, но слабый отражённый сигнал в сравнении с мощным излучаемым.
  На индукционные металлоискатели также очень влияет минерализация грунта.
• Импульсные металлодетекторы . Основой приборов является катушка, формирующая в месте размещения металла вихревые токи, которые ловит устройство. Возникающий сигнал передаётся в катушку датчика в виде импульсов. Длительность сигнала может быть разной, как и его форма. Эти отличия обусловлены разными размерами и проводящими свойствами предмета, с которым столкнулся прибор.

Эти устройства для поиска металлических предметов имеют следующие плюсы:

Простота конструкции датчика;
нечувствительность к минерализации почвы.
Но импульсные металлодетекторы имеют и своеобразные минусы, они много потребляют энергии и низкие возможности дискриминации, что влияет негативно на работу с одним типом металла.
Генераторные металлоискатели:
МД измерители частоты;
МД определяющие изменение добротности колебательного контура.
Основой этих устройств является LC-генератор. Приборами этого типа ищут чаще металл только определённого вида.

В одних генераторных приборах меняется частота, если вблизи находиться металлический объект. Эти устройства называют измерителями частоты, и их работа может основываться на разных методах:

• Подачи сигнала на систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с LC-генератор и измерении напряжения в цепи обратной связи.
• Фиксировании частоты биений и совмещении генераторной частоты с эталонной.
  Измерители частоты отличаются простой схемотехникой и конструкцией датчика, но у них низкая чувствительность и возможности дискриминации найденных предметов.
  Другой тип генераторных приборов основан на изменении добротности контура, сталкиваясь с металлом на пути. Колебательный контур является частью LC-генератор, когда катушка приближается к зоне размещения металлических предметов, добротность и амплитуда колебаний снижается.

Приборы, находящие металл таким способом, имеют небольшую потребляемую мощность и простую конструкцию, эти особенности можно отнести к их достоинствам. Но такие МД довольно неустойчивые к варьированию температур.

Профессиональные приборы имеют несколько способов одновременно для поиска и определения типа металлов.

Металлодетекторы-металлоискатели виды и применение

Рынок постоянно пополняется новыми моделями МД, которые имеют улучшенные показатели качества, точности и практичности эксплуатации. Устройства, обнаруживающие металл в разных средах, применяются во многих отраслях, их используют любители кладоискательства, археологи в экспедициях и даже строители. Во всевозможных сферах применяют разного рода металлодетекторы-металлоискатели, поэтому их и разделяют по предназначению.

Виды МД по предназначению:

• Грунтовые. Металлоискатель, с помощью которого ищут металлолом, ювелирные изделия, монеты и прочий клад.
• Глубинные. С использованием этой категории приборов разыскиваются на большой глубине крупные объекты.
• Подводные. Предназначены для дайверов, этими устройствами ищут артефакты, клады на больших глубинах в воде.
• Золотоискательские. Этими устройствами ищут золото в разных средах.
• Досмотровые металлодетекторы (охранные). Этими МД пользуются службы безопасности для обнаружения металлических предметов на теле человека.

• К охранным МД относятся рамочные детекторы, которые устанавливаются в виде арки в аэропортах, метро и прочих местах с большим потоком людей.

• Промышленные. Этими детекторами оборудованы конвейеры и другое оборудование на производствах с целью выявления металла в других материалах.
• Военные. В основном эта группа МД применяется для поиска мин, поэтому их называют миноискателями.
• Магнитометр. Этот вид детекторов используют для поиска железа и прочих ферромагнитных металлов.

В основном нынешние металлодетекторы и металлоискатели считаются высокоточными приборами. Они имеют эргономичный дизайн, простые в эксплуатации и весят совсем немного.

Технические средства поиска оружия, боеприпасов, металлических изделий.

Подзадача поиска и обнаружения оружия, боеприпасов, взрывных устройств, металли­ческих предметов и изделий как в ручной клади, багаже и одежде контролируемых лиц, в международных почтовых отправлениях, так и в металлонесодержащих сы­пучих и пакетированных грузах может решаться с помощью различного типа металлоискателей (в зарубежной терминологии – «металлодетекторы»). Работа современ­ного металлоискателя основана на следующем принципе. Два импульсных генера­тора, настроенных на одну частоту, постоянно излучают электромагнитные колеба­ния. У одного из них в качестве передающего контура используется специальная поисковая рамка, выполненная в виде дуги или кольца. При отсутствии в электри­ческом поле этой рамки металлических предметов сигналы обоих генераторов оди­наковы и на выходе схемы сравнения прибора сигнал индикации отсутствует. При попадании в зону поисковой рамки металлического предмета происходит изменение частоты этого генератора и на схеме сравнения двух частот выделяется сигнал раз­ностной частоты, который и преобразуется в световой и звуковой сигналы, свиде­тельствующие о нахождении металлических предметов в контролируемой зоне. Спо­собность прибора воспринимать мелкие металлические предметы с достаточно боль­ших расстояний или при наличии затрудняющих поиск преград определяет его чув­ствительность. Как правило, ручные металлодетекторы могут определять наличие мелких (5-ти копеечных монет) металлических предметов с расстояния 6-15см, что достаточно для проведения поисковых действий при контроле ручной клади, багажа, одежды контролируемых лиц, а также международных почтовых отправлений.

Характерно, что металлодетектор однозначно определяет наличие металлических предметов при расположении плоскости поисковой рамки параллельно плоскости сокрытого предмета, но если последний (лезвие ножа, кольцо, монета) расположены в одной с ней плоскости, то срабатывания сигнализации может не про­изойти. В связи с этим, осуществляя контроль, недостаточно один раз провести при­бором вдоль контролируемого объекта. Необходимо исследовать ту же сторону его под другим углом расположения поисковой рамки, либо сориентировать ее перпен­дикулярно уже исследованной стороне. При контроле одежды пассажира особенно необходимо обследовать все участки дважды, изменяя угол, под которым перемеща­ется металлоискатель

В настоящее время в практике работы таможенных служб применяются ручные металлодетекторы "Metor 28" и арочные металодетекторы Metor 200

Ручной металлодетектор Metor 28 не только унаследовал лучшие характеристики предыдущей модели Metor 22, но и превзошел своего предшественника. Теперь время зарядки аккумулятора стало меньше, а время работы больше.

Особенности:

Чувствительность - регулируемая, переключатель расположен в отсеке с батареями.

Сигнал тревоги - пропорциональный, звуковой и световой. Есть выход на наушники.

Источник питания - стандартная батарея 9В или никель-кадмиевый аккумулятор.

Стимуляторы и магнитофонные ленты - Metor 28 не влияет на них. Величина магнитного поля не превосходит предела, установленного стандартом NILECJ-0602.

Арочный металлодетектор METOR 200 - представляет новое поколение металлодетекторов. В одной раме METOR 200 скомбинировано 8 отдельных металлодетекторов с перекрывающимися полями.

METOR 200 оборудован предельно простым пультом дистанционного управления. Пульт находится внутри поперечной перекладины и может извлекаться во время изменения параметров или инсталляции металлодетектора. Также он может быть настроен для работы с одним или несколькими металлодетекторами.

Пульт дистанционного управления работает через пароли, что позволяет избежать изменения параметров другим человеком или использования другого дистанционного пульта управления.

Пульт может быть заперт в поперечине, либо находиться у авторизованного персонала, что предотвращает возможность изменения параметров металлодетектора посторонними лицами.

METOR 200 оборудован буквенно-цифровым дисплеем, который показывает результаты самодиагностики, количество проходов, а также дружественный пользователю подробный текст изменению программы, которому легко следовать.

Программное обеспечение включает предустановленные программы, как того требуют международные организации в сфере безопасности, а также программы обнаружения различных материалов.

При выходе новых версий программного обеспечения обновление производится легко.

31. Подделка документов: виды и способы подделки банкнот и документов. Основные способы защиты документов и банкнот. Виды подделок: - Частичная подделка – это незаконное внесение в реквизиты подлинного бланка документа изменений и дополнений, замена какой - либо части. - Полная подделка – это изготовление или подбор всех составных частей документа: бумаги, бланка, текста итд.

Способы подделки: - подчистка (удаление текста или его части путем стирания резинкой, травлением, соскабливания лезвием бритвы и) - химическое травление текста (при травление первоначальный текст или его часть удаляются химическим путем за счет обесцвечивания красителя химическими реактивами итд) ;

Дописка, допечатки, исправление текста (изменение первоначального содержания документов путем внесения в текст новых записей, цифр итд) ;

Замены частей документа (признаками замены листов являются различия в нумерации страниц, в степени их загрязнения, в размерах листа итд); - подделка подписей, оттисков печатей и штампов (копирования подписи, срисовывание, итд) .

Виды защиты: - технологические – применение специальной бумаги (водяные знаки, защитные волокна);

Полиграфические – создание рисунка на бумаги методами печати (высокая печать, глубокая металлографическая печать итд);

Физика – химические – добавка в состав материала химических веществ (микроперфорация, магнитные краски, люминесцирующие краски итд) .

1.1. Принципы работы

Металлоискатель по принципу "передача-прием"

Термины "передача-прием" и "отраженный сигнал" в различных поисковых приборах обычно ассоциируются с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что является источником заблуждений, когда речь заходит о ме-таллоискателях. В отличие от различного рода локаторов, в металлоискателях рассматриваемого типа как передаваемый (излучаемый), так и принимаемый (отраженный) сигналы являются непрерывными, они существуют одновременно и совпадают по частоте.

Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью), см. , стр. 225-228. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки ме-таллоискателя. Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приемной.

Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек). Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной электродвижущей силы (э.д.с.) в приемной катушке.

Поначалу может показаться, что в природе существуют всего два варианта взаимного расположения катушек, при котором не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую (см. рис. 1, а и б) - катушки с перпендикулярными и со скрещивающимися осями.

Рис. 1. Варианты взаимного расположения катушек датчика металлоискателя по принципу "передача-прием"

Более тщательное изучение проблемы показывает, что подобных различных систем датчиков металлоискате-лей может быть сколь угодно много. Но это - более сложные системы с количеством катушек больше двух, соответствующим образом включенных электрически. Например, на рис. 1, в изображена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким образом, сигнал на выходе системы приемных катушек в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с. взаимно компенсируются.

Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металлоискателей обычно проводят поиск предметов, находящихся в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли возможно только в том случае, если его катушки компланарны. Кроме того, такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа "блина" или "летающей тарелки".

Основные варианты взаимного расположения компланарных катушек приведены на рис. 2, а и б. В схеме на рис. 2, а взаимное расположение катушек выбрано таким, чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся нулю. В схеме рис. 2, б одна из катушек (приемная) скручена в виде "восьмерки", так что суммарная э.д.с, наводимая на половинки витков приемной катушки, расположенные в одном крыле "восьмерки", компенсирует аналогичную суммарную э.д.с, наводимую в другом крыле "восьмерки". Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков с компланарными катушками, например рис. 2, е.

Рис. 2. Компланарные варианты взаимного расположения катушек металлоискателя по принципу "передача-прием"

Приемная катушка расположена внутри излучающей. Наводимая в приемной катушке э.д.с. компенсируется специальным трансформаторным устройством, отбирающим часть сигнала излучающей катушки.

Металлоискатель на биениях

Название "металлоискатель на биениях" является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время она уже не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях. И там, и там - на смену амплитудным детекторам пришли синхронные детекторы, но термин "на биениях" остался до сих пор.

Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - 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 его параметров и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило, очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.

Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты. Чувствительность металлоискателя на биениях зависит, кроме всего прочего, от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту.

Обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10 Гц. Визуально, по миганию светодио-да, можно зарегистрировать уход частоты не менее 1 Гц. Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако, эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоис-кателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.

Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной, проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.

Металлоискатель по принципу электронного частотомера

Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоис-кателей на биениях и по принципу частотомера. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не "просматривать" громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.

Однокатушечный металлоискатель индукционного типа

Слово "индукционный" в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал -электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.

Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу "передача-прием" - сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обусловливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора.

Рис. 3. Структурная схема входного узла индукционного металлоискателя

Если задаться целью исключить у приборов по принципу "передача-прием" этот недостаток путем устранения самой его причины, то можно прийти к необычному выводу - излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.

Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. *Как это можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.

Генератор вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой. Преобразователь "напряжение-ток" (ПНТ) преобразует напряжение генератора Ur в ток Iг, который задается в колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная частота равна частоте генератора. Коэффициент преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Ur (в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на сумматоре происходит вычитание двух сигналов одинаковой амплитуды, а выходной сигнал - результат вычитания -равен нулю. При появлении металла вблизи датчика возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются параметры катушки датчика), и это приводит к изменению напряжения колебательного контура 11д. На выходе появляется сигнал, отличный от нуля.

На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной из схем входной части металлоискателей рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно использование токозадающего резистора. Могут быть использованы различные мостовые схемы для включения катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, частичное включение колебательного контура и т.д.

В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Ur и 11д (контур настроен на резонанс). Можно отказаться от колебательного контура с необходимостью точной настройки его на резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного характера нагрузки ПНТ.

Импульсный металлоискатель

В рассмотренных ранее типах электронных металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого либо геометрически - за счет взаимного расположения приемной и излучающей катушки, либо с помощью специальных схем компенсации. Очевидно, что может существовать и временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов. Такой способ широко используется, например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации механизм задержки отраженного сигнала обусловлен значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно.

Применительно к металлоискателям, таким механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем объекте. Как использовать это на практике? После воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отраженный сигнал. Он и несет полезную информацию, его и надо регистрировать.

Таким образом, может быть предложена другая схема построения металлоискателя, принципиально отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения сигналов. Такой металлоискатель получил название импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, которые могут быть совмещены в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала.

Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка - нагрузка генератора импульсов - имеет ярко выраженный индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие всплески могут достигать по амплитуде десятков-сотен (!) вольт, однако использование защитных ограничителей недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете, к усложнению отделения отраженного сигнала.

Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в этом случае гораздо сложнее будет развязать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи.

Устройство коммутации призвано произвести упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на определенное время, которое определяется временем действия импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки катушки и временем, в течение которого возможно появление коротких откликов прибора от массивных слабопрово-дящих объектов типа грунта. По истечении же этого времени устройство коммутации должно обеспечить передачу сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.

Блок обработки сигнала предназначен для преобразования входного электрического сигнала в удобную для восприятия человеком форму. Он может быть сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях других типов. К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех.

Магнитометры

Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для изменения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью говорить о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.

По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Очень впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1 м, а легковой автомобиль - на расстоянии 10 м! Такая большая дальность обнаружения объясняется следующим. Аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное (в масштабах поиска) магнитное поле Земли. Поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а всего лишь третьей степени расстояния.

Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с их помощью предметов из цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует только железо, применение магнитометров для поиска затруднительно - в природе существует большое разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.). Однако при поиске затонувших танков и кораблей такие приборы вне конкуренции!

Радиолокаторы

Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели современная электроника не позволяет создать компактное устройство, позволяющее обнаруживать интересующее нас предметы хотя бы на расстоянии нескольких метров9 Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства описаны.

Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того, большие габаритные размеры пока не позволяют их широко применять в полевых условиях.

К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения -отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния.

Поисковое дело — увлекательное занятие, позволяющее не только отвести душу, но и немного подзаработать. Здесь никак не обойтись без поискового оборудования, особенно без металлоискателя. Ведь этот прибор как раз и позволяет найти самые непредсказуемые вещи из металла. Разберемся, что представляет собой металлодетектор и как он работает.

Так выглядит металлоискатель

Что такое металлоискатель

Металлоискателем называется прибор, дающий возможность находить предметы из различных металлов в разных средах. Например, такого рода средами могут быть почва, стены построек, толща воды, тело живого существа и многое другое. Имеются несколько различных типов детекторов, которые ориентированы на поиск целей из определенной разновидности металлов. Для умения правильно им пользоваться необходимо ознакомиться с его устройством и знать принцип работы металлоискателя.

Комплектующие и их назначение

Классический металлоискатель состоит из катушки, штанги, блока управления.

Катушка

Эта комплектующая состоит из заключенных в корпус двух видов антенн – принимающей и передающей. Чаще всего имеет вид пластиковой конструкции в форме круга или эллипса. Она соединяется с блоком управления при помощи кабеля. На конце кабеля имеется специальный разъем для возможности присоединения к блоку управления. Крепление ее на штанге выполнено через проушины при помощи винтов. Особое внимание уделяют герметичности как самой катушки, так и ее соединений с кабелем. Делается это во избежание попадания воды, грязи.

Подключение к блоку управления не герметично, поэтому требуется осторожность при работе.

Нижняя штанга

Чаще всего имеет вид пустотелой трубки, сделанной из металла, либо пластика. Она служит для крепления катушки для поиска, дает возможность регулировать угол наклона над поверхностью земли для более тщательного поиска. Также на ней есть специальное устройство для изменения высоты прибора и крепление для соединения с еще одной штангой.

Конструкция металлоискателя

Средняя штанга

Используется для соединения с нижней штангой, на которой находится катушка, и с верхней с управляющим блоком. Некоторые виды металлоискателей предусматривают наличие двух штанг. На этом типе штанги также имеется возможность изменения высоты устройства.

Верхняя штанга

Зачастую выполняется в форме S для удобства использования прибора, но есть модели с полностью прямой штангой. На ней закреплены приборы управления, подлокотник с рукояткой.

Подлокотник

Используется для упора локтя оператора. Сделан из пластика и комплектуется липкой лентой для лучшей фиксации при длительной работе.

Разобранный металлодетектор

Управляющий блок

Обеспечивает выполнение всех функций устройства, обработку получаемых сигналов. К нему при помощи резьбового соединения подключается поисковая катушка. В профессиональных моделях в нем расположен отсек для батарей.

Рукоятка

Выполнена из материала с пористой структурой, уменьшающей скольжение рук и увеличивающей удобство захвата и удержания.

Принцип действия любого металлоискателя заключается в следующем.

1. Используемый в нем переменный ток создает вокруг катушки непостоянное магнитное поле, которое подвержено изменениям.
2. Данное поле производит собственный изменяемый магнитный поток в найденном на доступном расстоянии металлическом предмете.
3. В результате найденный объект приобретает свое магнитное поле, которое регистрируется катушкой приема и усиливается электронными устройствами.
4. По типу сигнала прибор определяет вид найденного объекта и сообщает оператору путем подачи звукового сигнала, либо при помощи вибрации или цифровых значений на дисплее.

Какие бывают металлоискатели

Классифицировать металлодетекторы можно следующим образом:

• Простейшие модели, осуществляющие поиск при помощи приема и передачи.
• Использующие импульс.
• Использующие принцип индукции.
• Генераторные металлодетекторы.

Прием-передача

Наиболее популярная и доступная категория относится к первому типу. Принцип действия такого металлоискателя очень прост: поиск производится посредством приема и передачи электромагнитного излучения. Основным компонентом является пара катушек для передачи и приема волн. Выпущенная направленная электромагнитная волна попадает в необходимую нейтральную среду. При появлении на ее пути препятствия из металла, она отражается от него, возвращается к металлодетектору, где регистрируется принимающей катушкой. При этом в наушниках у оператора раздается сигнал.

Как работает металлоискатель индуктивного типа?

Его принцип работы аналогичный предыдущему варианту. Разница в том, что в его конструкции имеется только одна катушка с возможностью работы в двух режимах – прием и передача.

При поиске металлических предметов с помощью такого прибора, необходимо учитывать несколько его особенностей. Он чрезвычайно чувствителен к наличию в обыскиваемой среде, особенно на почве с высокой минерализацией.

При этом создается ряд помех, которые вызывают реакцию на себя детектора. Для того, чтобы этого избежать, перед началом работы проводят настройку прибора с указанием типа грунта на определенной местности.

Импульсный

Данный тип металлоискателей отличается от предыдущих практически полной нечувствительностью к минеральным солям в составе грунта. В их основе также лежит электромагнитная катушка. Ее применение основывается на создании электромагнитного поля, вихревых токов на металлическом предмете. Именно они регистрируются прибором. Такой способ работы имеет существенные недостатки при поиске одного вида металла.

Что можно найти при помощи металлоискателя

Металлодетектор — прибор, способный найти абсолютно любые изделия из цветных и черных металлов. Поисковики встречают такие находки, как монеты Царских времен или СССР (многие из них из серебра), ювелирные украшения из серебра и золота, военные артефакты, различный металлолом, посуда, личные вещи и многое другое. Такие находки станут для вас ценным напоминанием об удачном копе или возможностью немного пополнить свой бюджет.

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

Аналоговые и процессорные металлоискатели

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

Пример аналогового металлоискателя- Golden Mask 4WD PRO .

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

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

Общий принцип действия металлоискателя

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

PI-металлоискатель (импульсный)

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

TR-металлоискатели

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

VLF/TR - металлоискатели

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

RF-металлоискатели

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

BFO-металлоискатели

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

Достоинства и недостатки различных принципов работы металлоискателей

• BFO-металлоискатели - не высокая чувствительность, низкая стабильность, проблемная работа на минерализованных и влажных грунтах.
• TR-металлоискатели - высокая чувствительность, хорошее различение металлов, хорошая балансировка по грунту. Недостаток - при увеличении глубины теряется чувствительность к мелким целям.
• RF- металлоискатели - крайне слаба чувствительность к мелким целям. Применяется в глубинных металлоискателях.
• PI-металлоискатели - нечувствительны к грунту, плохое распознавание целей, высокая энергозатратность.

Таким образом из всех перечисленных методов наиболее прогрессивным и современным является VLF.
Соответственно металлоискатели VLF могут быть, как процессорными, так и аналоговыми.