Принцип работы металлоискателя для поиска цветного металла

Принцип работы металлоискателя

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 работы металлоискателя

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.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделки своими руками для автолюбителей

Принцип работы металлоискателей и их простые схемы.

Металлоискатель (металлодетектор) — электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счет их проводимости.

Металлоискатели появились в прошлом веке. Первые модели в ходе опытов засекали металлический объект на глубине 5… 10 см. Сегодня металлоискатели способны:

♦ определить тип металла;

♦ обнаруживать металл на глубине до 8 м (глубинные металлоискатели);

♦ определять размер объекта.

Существуют несколько видов металлоискателей:

♦ глубинные используют для ведения поисковых работ на большой глубине;

♦ подводные используют для поиска на сильно увлажненном грунте или под водой;

♦ арочные используют на массовых мероприятиях и в общественно значимых местах;

♦ ручные — при таможенном досмотре и так далее.

Примечание. Из примеров видно, что металлоискатели нашли широкое применения во многих отраслях гражданской промышленности, хотя первоначально использовались только военными.

Различают следующие основные принципы работы металлоискателей:

♦ метод биений — BFO (Beat Frequency Oscillation);

♦ метод индукционного баланса — IB/TR (Induction Balance/ Transmitter-Reciver);

♦ метод индукционного баланса с использованием очень низких рабочих частот — VLF/TR (Very Low Frequency/Transmitter-Reciver);

♦ метод индукционного баланса с разнесенными катушками — RF (Radio Frequency);

♦ импульсный метод — PI (Pulse Induction);

♦ метод срыва резонанса — OR (OfTResonance).

Какие задачи может решать металлоискатель. Первое его назначение — обнаруживать металлы на глубине. Современные металлоискатели могут также определить точное расположение металлического предмета в грунте, определить тип металла. Металлоискатели имеют несколько режимов поиска: серебро, золото, монеты. Режим монеты подразумевает поиск мелких предметов.

Примечание... Изменение режима поиска это, прежде всего, смена частот, на которых прибор сканирует грунт.

Еще одно важное усовершенствование: возможность отстройки от грунта. Практически все современные металлоискатели могут вести поиски на сильно замусоренной территории.

Металлоискатель на микросхеме К561ЛЕ5

Действие металлоискателя основано на сравнении частот двух генераторов, одна из которых неизменна, а вторая зависит от индуктивности измерительной катушки, поднесенной к металлическому предмету.

рис 7.11

Принцип действия. Металлоискатель, рис. 7.11, содержит генератор стабильной частоты на элементе DD1.1 на частоту 100 кГц. Форма колебаний на контуре синусоидальная, а на выходе DD1.1 прямоугольная.

Второй генератор (DD1.2) аналогичен первому, но в качестве контурной катушки используется выносная экранированная катушка, заключенная в алюминиевую трубку. На выходе DD1.2 формируются прямоугольные импульсы с частотой, близкой к частоте первого генератора.

Сигналы двух генераторов поступают на элемент DD1.3, который работает как смеситель. Низкочастотный сигнал разностной частоты выделяется НЧ фильтром R3C6 и с потенциометра R4 поступает на высокоомный телефон.

Элементная база. Конденсатор С2 — КП-180 — максимальной емкостью 150 пФ; С1 и СЗ-С5 должны иметь ТКЕ не хуже М750. L1 наматывают на трехсекционном каркасе (от ПЧ контура транзисторного приемника) с подстроечным сердечником и помещают в броневой магни-топровод диаметром 8,8 мм из феррита 600НН. Катушка содержит 200 витков ПЭВ-2 0,08…0,09. Контурная катушка L2 заключена в алюминиевую тонкостенную трубку диаметром 6…9 мм и длиной 950 мм. Для ее намотки в трубку продевают 18 отрезков провода в надежной изоляции, далее трубку сгибают на оправке диаметром 15 см, а отрезки провода соединяют между собой последовательно. Индуктивность катушки примерно 350 мкГн. Концы трубки должны быть разомкнуты, и один из ее концов должен быть соединен с общим проводом.

Читайте также  Как работать с резаком по металлу?

Печатную плату помещают в не намагниченном металлическом корпусе.

Настройка. Для настройки конденсатор С2 устанавливают так, чтобы была наименьшая частота биений, чем она меньше, тем больше чувствительность прибора. При приближении L2 к металлическому предмету ее индуктивность, а, значит, и частота второго генератора изменится, изменится и разностная частота, и, соответственно, тональность сигнала.

Примечание… Металлоискатель, рис. 7.11, не может работать, когда частота биений составляет несколько Гц, поскольку такую частоту не воспринимают головные телефоны. Данный прибор можно использовать на частоте не ниже 100…200 Гц, что снижает его чувствительность.

Металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Примечание. Схема металлоискателя на двух микросхемах К561ЛА7, рис. 7.12, лишена недостатков, которые присутствуют в схеме металлоискателя, рис. 7.11.

Принцип действия. Эталонный генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2. Перестраиваемый генератор собран на элементах DD2.1, DD2.2. Микросхемы генераторов имеют развязку по питанию.

После смесителя DD3.1 установлен фильтр нижних частот на R3C8. Для прослушивания биений на низких частотах в схеме присутствует преобразователь прямоугольного сигнала в синусоидальный (DD3.2-DD3.4). Конструкции контурных катушек такая же, как в варианте, рассмотренном выше.

Малогабаритный металлоискатель на микросхемах К561ЛЕ5

Назначение. Малогабаритный металлоискатель, рис. 7.13, может обнаруживать скрытые в стенах гвозди, шурупы, металлическую арматуру на расстоянии нескольких см.

В металлоискателе использован традиционный метод обнаружения, основанный на работе двух генераторов, частота одного из которых изменяется при приближении прибора к металлическому предмету.

Примечание. Отличительная особенность конструкции — отсутствие самодельных намоточных деталей. В качестве катушки индуктивности использована обмотка электромагнитного реле.

Принцип действия. Металлоискатель содержит:

♦ LC-генератор на элементе DD2.1;

♦ RC-генератор на элементах DD1.1 и DD1.2;

♦ буферный каскад на DD2.2; смеситель на DD1.3;

♦ компаратор напряжения на DD1.4, DD2.3;

♦ выходной каскад на DD2.4.

Работает схема (рис. 7.13) так. Частоту RC-генератора нужно устанавливать близкой к частоте LC-генератора. При этом на выходе смесителя будут присутствовать сигналы не только с частотами обоих генераторов, но и с разностной частотой.

Фильтр низкой частоты R3C3 выделяет сигналы разностной частоты, которые поступают на вход компаратора. На его выходе формируются прямоугольные импульсы такой же частоты.

С выхода элемента DD2.4 они поступают через конденсатор С5 на головные телефоны сопротивлением около 100 Ом.

Конденсатор и телефоны образуют дифференцирующую цепочку, поэтому в телефонах будут раздаваться щелчки с появлением каждого фронта и спада импульсов, т. е. с удвоенной частотой сигнала. По изменению частоты щелчков можно судить о появлении вблизи прибора металлических предметов.

Примечание. Вместо указанных на схеме микросхем K561/IE5 допустимо использовать микросхемы: К561ЛА7; К564ЛА7; К564ЛЕ5.

Источник питания — батарея «Крона», «Корунд», «Ника» или аналогичный им аккумулятор.

Моточные изделия. Катушку L1 можно взять, например, из электромагнитного реле РЭС9, паспорт PC4.S24.200 или РС4.524.201 с обмоткой сопротивлением около 500 Ом. Для этого реле нужно разобрать и удалить подвижные элементы с контактами.

Магнитная система реле содержит две катушки, намотанные на отдельных магнитопроводах и включенные последовательно.

Общие выводы катушек нужно соединить с конденсатором С1, а магнитопровод также, как и корпус переменного резистора, — с общим проводом металлоискателя.

Наладка металлоискателя. Налаживание устройства следует начинать с установки частоты LC-генератора в пределах 60…90 кГц подбором емкости конденсатора С1.

Затем нужно переместить движок переменного резистора R1 примерно в среднее положение и подбором емкости конденсатора С2 добиться появления в телефонах звукового сигнала. При перемещении движка резистора в ту или иную сторону частота сигнала должна изменяться.

Совет… Для обнаружения металлических предметов переменным резистором предварительно нужно установить возможно меньшую частоту звукового сигнала.

С приближением к предмету частота начнет изменяться. В зависимости от настройки, выше или ниже нулевых биений (равенства частот генераторов), или вида металла, частота изменится в большую или меньшую сторону.

Чувствительный металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Назначение. Металлоискатель предназначен для поиска мелких металлических предметов. Металлоискатель, рис. 7.14 способен обнаружить копеечную монету на глубине до 1 метра. В нем использованы микросхемы K561ЛA7:

♦ на DD1 выполнен поисковый генератор и выходной усилитель;

♦ на DD2 выполнен опорный генератор с кварцевым резонатором.

Принцип действия. Большинство металлоискателей построены по схеме нулевых биений — когда имеется два генератора с постоянной и поисковой частотой, причем частота поискового генератора зависит от индуктивности поисковой катушки.

Совет. Повысить чувствительность такого металлоискателя можно за счет повышения опорной частоты примерно в 10 раз выше частоты поискового генератора.

В поисковом генераторе (DD1.1 и DD1.2) частота генерации задается контуром, состоящим из поисковой катушки L1 и емкостей С1-С5, VD1. Варикап VD1 служит для подстройки частоты в небольших пределах. Подстройка производиться потенциометром R3.

Частота второго генератора на элементах DD2.1 и DD2.2 стабилизирована кварцевым резонатором.

С выходов обоих генераторов импульсы поступают на элемент DD2.4, на котором выполнен смеситель. На его выходе появляется сигнал разностной частоты. Этот сигнал поступает на усилитель мощности на элементе DD1.4 и далее на звукоизлучатель (головные телефоны). Регулировка громкости производится потенциометром R6.

Электронная часть схемы смонтирована в корпусе из фольгиро-ванного текстолита. В корпусе должна быть металлическая перегородка между микросхемами генераторов, соединенная с общим проводом.

Моточные изделия. Поисковая катушка намотана на кольце диаметром 200 мм из кембрика диаметром 15 мм. Можно использовать трубку из пластмассы или штырь такого диаметра из пластмассы. На кольцо наматывают 50 витков ПЭЛШО 0,27 или ПЭЛ 0,27-0,35. После обмотку обматывают изолентой, а катушку экранируют алюминиевой фольгой.

Настройка. Контур L1(C1-C5) настраивают на частоту 100 кГц при среднем положении движка потенциометра R3 (контроль частоты на выводе 10 DD1.3).

Простой металлоискатель на микросхемах К561ЛА7

Назначение. Предназначен для поиска мелких металлических предметов.

Принцип действия. Металлоискатель, рис. 7.15, выполнен на двух микросхемах типа К561ЛА7.

Генераторы (рис. 7.15) выполнены по схеме «емкостной трехточки». Сигналы с генераторов поступают на смеситель. Сигнал разностной частоты подается на высокоомный головной телефон (ТОН-1, ТОН-2). Опорный (эталонный) генератор перестраивают в небольших пределах схемой электронной перестройкой частоты с использованием варикапа (Rl, R2, VD1, С2).

В качестве варикапа VD1 возможно использование стабилитронов серии Д814, например, Д814Д.

В качестве колебательного контура L1C5 используют контур фильтра промежуточной частоты радиоприемника (465 кГц). В качестве второго (поискового) колебательного контура L2C9 используют:

♦ такой же контур, размещенный в пластмассовом корпусе металлоискателя либо вынесенный кабелем за его пределы;

♦ поисковую катушку, выполненную в виде незамкнутого кольца диаметром 200 мм из медной трубки диаметром 12 мм, внутри которой уложено 30 витков провода МГТФ.

Поисковая катушка соединена с металлоискателем кабелем, оплетка которого присоединена к торцу медной трубки, одновременно к этой точке присоединен один из концов обмотки. Второй конец обмотки соединен с центральной жилой кабеля.

Возможности. Металлоискатель позволяет определять местоположение мелкой монеты на расстоянии 5…7 см.

Вот такие простые схемы металлоискателей можно изготовить своими руками.

Металлоискатель. Виды и работа. Применение и особенности

Металлоискатель – это электронное устройство, предназначенное для обнаружения скрытых металлических предметов за счет обнаружения их проводимости. С его помощью можно найти изделия из металла глубоко в грунте, дереве, под одеждой, в теле человека, пищевых продуктах и т.д. Эти приборы нашли свое применение в различных отраслях промышленности и повседневной жизни.

Где используется металлоискатель
Существует масса разновидностей металлоискателей, корпус которых адаптирован под определенные условия работы. В различных модификациях данные приборы применяются в следующих направлениях:
  • Поиск металла в грунте.
  • Обнаружение археологических ценностей.
  • Досмотр людей для допуска их на ответственные объекты.
  • Контроль качества пищевых продуктов на наличие в них металлической стружки.
  • В медицине для поиска стальных протезов и штифтов у больных, прибывающих в бессознательном состоянии, перед исследованием в МРТ.
  • В военном деле для обнаружения мин и скрытых боеприпасов.

С развитием технологий себестоимость производства металлоискателей существенно снизилась, поэтому данное оборудование стало более доступным для покупателей. Это посодействовало применению металлоискателей в развлекательных целях. Десятки тысяч людей во всем мире используют их для поиска в грунте ценных исторических предметов, таких как монеты, старинные изделия быта, а также остатков военной техники и боеприпасов, потерянных в боях. Также металлоискатели используют для поиска находящегося под землей металла с целью его дальнейшей сдачи на переплавку.

Читайте также  Как посеребрить металл в домашних условиях?

Принцип работы

Для обнаружения металлических предметов используются различные физические принципы, поэтому неудивительно, что металлоискатели по этому критерию разделяются на виды.

Они бывают следующими:
  • Индукционные.
  • Импульсные.
  • Частотные.
  • Реагирующие на изменение добротности.

Индукционный металлоискатель работает по принципу приема-передачи. В устройстве может быть одна или две катушки индуктивности. Одна работает как излучатель, а вторая служит приемником. В отдельных случаях обе роли выполняет одна катушка. Излучаемый сигнал проходит сквозь нейтральные предметы (почва, древесина и пр.) и при попадании на металл отбивается обратно, после чего фиксируется чувствительным элементом металлоискателя. Данное оборудование является относительно простым и зачастую может ремонтироваться в домашних условиях. Такие устройства обладают плохой чувствительности на определенных типах грунтов, поэтому эффективно далеко не во всех условиях.

Импульсные металлоискатели возбуждают в зоне поиска импульсные вихревые токи, после чего измеряют вторичное электромагнитное поле. Вихревые токи реагируют на затухающие электромагнитные поля, что обеспечивает более высокую чувствительность, чем у индукционного оборудования. Мощность индикации прибора отличается в зависимости от длины и массы обнаруженного предмета. Такие устройства нечувствительные к сложным грунтам с большой минерализацией. Их главным недостатком является большое потребление энергии, поэтому на одном заряде батареи добиться продолжительной автономной работы невозможно.

Частотный металлоискатель имеет в основе LC-генератор. Он выдает сигналы с различной частотой, которая меняется при приближении к металлическим объектам. Изменения в его работе фиксируются чувствительным оборудованием металлоискателя. Такие устройства имеют простую схему и часто собираются своими руками из недорогих покупных деталей. Их недостатком является малая чувствительность, поэтому оборудования работающего по данному принципу лучше избегать, если требуются сложные поиски.

Металлоискатели, которые фиксируют добротность колебательного контура, работают тоже от LC-генератора. Добротность контура снижается при уменьшении расстояния между катушкой и металлическим предметом. То же самое касается и амплитуды колебаний на самом генераторе. Подобные устройства очень экономичные в плане потребления заряда, поэтому отличаются большой автономностью.

Классификация по выполняемым задачам
По выполняемым задачам металлоискатели принято классифицировать на следующие виды:
  • Грунтовые.
  • Военные.
  • Досмотровые.
  • Глубинные.
  • Магнитометры.

Каждая разновидность адаптирована под определенные условия применения и отличается разной чувствительностью. В связи с этим сравнивать эффективность каждой разновидности между собой неправильно, поскольку их предназначение между собой не пересекается.

Грунтовые

Грунтовые являются самыми распространенными. Они применяются для поиска закрытых в почве кладов, металлолома, старинных монет и потерянных ювелирных изделий. Обычно они работают по индукционной технологии. Данное оборудование может настраиваться для реакции на определенный металл. Самые простые устройства имеют глубину чувствительности в твердых грунтах около 20 см. Более дорогостоящие профессиональные устройства реагируют на объекты находящиеся под слоем грунта высотой в 1 м. Такими устройствами пользуются как профессиональные археологи, так и любители. Довольно часто подобные металлоискатели можно встретить на морских пляжах, поскольку их применяют для поиска потерянных отдыхающими монеток и ювелирных изделий. Специально для этих целей существует влагонепроницаемая модификация металлоискателя, которая может работать под водой, ища предметы на дне.

Военные

Военный металлоискатель также называют миноискатель. Его предназначение заключается в поиске закрытых в грунте мин. Обычно данное оборудование работает по принципу приема-передачи и оснащается двумя катушками. Одна излучает сигнал, а вторая реагирует на колебания, которые получаются в случае его отображения от металлических предметов. Данное оборудование обладает высокой надежностью, но малым диапазоном настройки. Глубина чувствительности такого оборудования аналогична обычным металлоискателям, которые используют археологи и любители. При этом миноискатель не может реагировать на специфические металлы, которые не используются для производства мин. Они чувствительны к стали и никак не отреагируют на находящиеся в грунте золотое кольцо.

Досмотровые

Досмотровые металлоискатели используются службами безопасности для обнаружения на теле человека или в его вещах металлических предметов. Эти устройства можно встретить в аэропортах, при входе в суд, метро и т.д. Данное оборудование зачастую настроено для реакции на крупные металлические предметы. Оно пропускает легкий металл, такой как пряжка поясного ремня или ключи, издавая слабый тихий звуковой сигнал. В том же случае если на досматриваемом имеются тяжелые изделия из металла, прибор дает громкое предупреждение. После этого осуществляется досмотр человека уполномоченным лицом. Главная цель данного оборудования – это обнаружение холодного и огнестрельного оружия.

Самым распространенным досмотровым металлоискателем является оборудование арочного типа. Оно представляет собой металлическую рамку, размером с дверной проем, сквозь которую проходит человек. Рамка реагирует на крупные металлические предметы и предупреждает дежурного.

Кроме арок к группе досмотровых металлоискателей относятся ручные приборы. Они являются довольно компактными и по размеру идентичный обычным бытовым фенам для высушивания волос. С помощью данного оборудования осуществляется поиск предметов на теле или в багаже. Для этого нужно провести по всей поверхности тела или по вещам чувствительной стороной корпуса прибора осуществляя сканирование без пропусков. Чувствительность оборудования обычно не превышает больше 25 см от предмета. Ручной досмотровый металлоискатель требует больше времени на проверку, поэтому используется только при индивидуальном досмотре, поскольку потоковая проходимость людей при применении подобного оборудования будет снижена.

Глубинные

Глубинный металлоискатель обнаруживает объекты на глубине до 3 м. Это довольно массивное оборудование, представляющее собой широкую рамку, на краях которой установлены катушки. Данное оборудование работает по принципу приема-передачи. Первая катушка создает мощный сигнал с большой проникающей способностью, который способен достигнуть изделия из металла сквозь высокий столб грунта, песка, глины или другой породы. Поскольку катушки располагается далеко друг от друга, то принимающая не реагирует на издаваемый направленный сигнал вниз, но при этом может воспринимать отбитые волны.

Подобное оборудования редко применяется любителями поиска металлолома, поскольку вряд ли кто-то захочет откапывать изделие весом 0,5 кг, которое находится на глубине 2 м. Глубинные металлоискатели используются спасателями и профессиональными археологами. Особенность данного оборудования в том, что оно может реагировать не только на металл, но и находящиеся под землей объекты строительства. В частности это фундаменты, поскольку они обычно сделаны из камня. Также металлоискатель глубинного типа способен зафиксировать уплотнение почвы или переход с одной породы на другую.

Магнитометр

Магнитометр представляет собой самую компактную разновидность металлоискателей. Это очень маленькие и чувствительные приборы, которые имеют сканирующую головку меньше ладони. Такие устройства применяются для поиска цветных и драгоценных металлов, таких как золото, алюминий, медь и пр.

Общие принципы работы металлоискателя

Для успешного поиска ценностей желательно хотя бы в общих чертах понимать как работает металлоискатель и как он устроен. Толкового материала на эту тему мне найти не удалось; попадается либо пересказ одноименной статьи из Википедии, либо слишком заумные тексты и видео, которые совершенно непонятны неспециалисту. Поэтому постараюсь максимально просто и доступно изложить принцип работы металлоискателя, основываясь на скудной имеющейся информации. Итак, приступим.

Виды металлоискателей

В принципе нам этот пункт не особо интересен, т.к. нас интересуют только грунтовые металлодетекторы, предназначенные для поиска монет, кладов и прочих ценностей. Но помимо грунтовых существуют еще военные металлоискатели — миноискатели, а также досмотровые — ручные (у сотрудников охраны в аэропортах и вокзалах) и арочные (через которые мы проходим в тех же аэропортах и вокзалах). Как правило, военные и досмотровые металлодетекторы проще по конструкции, т.к. предназначены для поиска любых металлических предметов и дискриминация для них не важна. Поэтому не будем на них останавливаться.

Арочный и ручной досмотровый металлодетекторы

К грунтовым условно также можно причислить т.н. подводные приборы, отличающиеся полностью герметичной конструкцией. В качестве примера можно привести любые приборы, допускающие полное погружение под воду: Minelab Excalibur 2, Garrett AT GOLD, Minelab CTX 3030, Garrett Sea Hunter Mark II и другие.

Minelab Excalibur 2, Garrett AT GOLD, Minelab CTX 3030, Garrett Sea Hunter Mark II

Также стоит упомянуть про глубинные металлоискатели, предназначенные для поиска крупных металлических предметов на глубине несколько метров. Обычно они весьма массивные и имеют две катушки: приемную и передающую. Часто эти приборы не реагируют на мелкие цели вроде монеты и не обладают дискриминацией. Однако они способны реагировать не только на металл, но и на некоторые неоднородности в земле: пустоты, фундаменты и подобные, что при поиске, скажем клада, весьма полезно.

Читайте также  Как сделать усеченный конус из металла?

Глубинный металлодетектор

И еще такой немаловажный момент: металлодетектор может быть аналоговым или цифровым. Цифровые более распространены. Различаются подходом к обработке сигнала. Если в цифровом приборе сигнал от катушки обрабатывается процессором и после этого выводится на экран и в виде звука, то в аналоговом сигнал сразу выводится на динамик без сложной обработки. Соответственно, время отклика у аналогового прибора меньше, однако функциональность заметно слабее. Вообще вопрос выбора цифрового или аналогового металлоискателя заслуживает отдельного внимания, но сейчас не об этом.

Аналоговый металлоискатель

Устройство металлоискателя

Тут все достаточно просто, если не углубляться в технические дебри. Взять к примеру простейший Garrett ACE 150, который состоит из: верхней штанги с подлокотником и рукоятью, пластиковой нижней штанги, электронного блока с экраном, органами управления, отделением для батареек и разъемами под катушку и наушники, и собственно катушки со шнуром. Конечно, конструкция других приборов может отличаться, но большинство металлодетекторов устроено похожим образом.

Конструкция Гарретт АСЕ150

Принцип действия металлоискателя

Работа металлодетектора основана на поиске металлических предметов в относительно нейтральной среде благодаря наличию у металла электропроводности. В качестве нейтральной среды в нашем случае является земля. Принцип работы достаточно прост: катушка излучает сигнал определенной частоты, этот сигнал отражается от металлического предмета, что фиксируется этой же катушкой. Далее отраженный сигнал обрабатывается электроникой и выводится на дисплей и динамик.

При этом разные металлы обладают разной электропроводностью. Это свойство позволяет прибору «понимать» какой именно металл находится под катушкой. Т.е. на этом основана дискриминация — важнейшая функция металлодетектора.

Частота работы металлоискателя

Достаточно важный показатель любого прибора. Ее значение напрямую влияет на глубину поиска и размер искомых целей. Обычно чем ниже частота, тем глубже цепляет металлоискатель, но относительно крупные предметы. И наоборот, чем выше частота, тем более мелкие цели способен обнаружить прибор, но на сравнительно небольшой глубине. При прочих равных условиях конечно. Приборы начального уровня обычно работают на одной частоте. Например тот же Garrett ACE 150 использует частоту 6,5 кГц. А вот другой популярный прибор полупрофессиональног уровня — Minelab X-Terra 705 — уже использует 3 частоты: 3 кГц, 7,5 кГц и 18,75 кГц.

Minelab x-terra705

Вывод

Принцип работы металлоискателя достаточно прост и понятен, если особо не вдаваться в технические тонкости. Я постарался изложить все максимально просто и доступно. Возможно где-то я допустил неточность или в чем-то ошибся. Если так, буду рад поправкам и дополнениям в комментариях.

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.