Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В современном мире безопасность играет огромную роль во всех сферах деятельности, будь то экономика или политика, наука или военная промышленность. В условиях действий криминальных и радикальных группировок, активизации террористической деятельности на территории РФ, актуальность выявления огнестрельного оружия, гранат, холодного оружия, замаскированных под одеждой или в багаже определяется необходимостью решения задачи обеспечения безопасности населения. Довольно часто мы наблюдаем картину досмотра сотрудниками органов безопасности граждан их вещей с целью поиска предметов являющихся источником повышенной опасности для населения. Для проведения досмотров используются различные технические устройства. Одним из наиболее распространенных, предназначенных для проведения досмотров в местах массового скопления людей, являются проходные металлодетекторы.

Цель реферата - ознакомление с описанием, общими характеристиками, устройством и принципами работы металлодетекторов а также сфера их применения.

1. Общие сведения

Первый металлоискатель был изобретен в начале XX века в США, эти аппараты были чересчур велики и неудобны для массового использования, но в начале 60-х годов были разработаны более компактные модели. Первоначально прибор разрабатывался для предотвращения воровства металлических деталей с заводов, но, впоследствии, польза металлоискателей была замечена и в других отраслях, как промышленных, так и военных.

1.1 Термины и определения

Металлодетектор (металлообнаружитель) - техническое средство обнаружения запрещенных к несанкционированному проносу металлических предметов, скрываемых под одеждой людей или в их ручной клади.

Металлодетектор (металлоискатель) - устройство, позволяющее регистрировать запрещенные и опасные металлические предметы в непроводящей среде.

Контрольная зона обнаружения (далее КЗ) - зона, характеризуемая высотой, шириной и глубиной свободного пространства, в которой металлодетектором обеспечивается обнаружение заданного объекта или селелективное необнаружение заданного предмета.

Объект обнаружения - металлосодержащие предметы, запрещенные к несанкционированному проносу.

ОП - объект поиска.

ПЛП - предмет личного пользования.

Селективное обнаружение - способность устанавливать факт наличия ОП на фоне одновременного присутствия ПЛП и не давать ложных тревог от ПЛП при отсутствии объектов поиска.

Сигнал срабатывания - реакция металлодетектора световой и/или звуковой индикацией (и/или в виде изображения на экране дисплея) на внесение в его КЗ объекта обнаружения.

Ложное срабатывание - реакция металлодетектора сигналом срабатывания при отсутствии внесения в его КЗ объекта обнаружения или при внесении в его КЗ допустимого предмета необнаружения.

1.2 Область применения

Металлодетекторы применяются в следующих областях:

Военное дело;

Контроль систем;

Службы безопасности;

Дефектоскопия;

Поиск метеоритов;

Кладоискатели и поиск реликвий, археология.

Поиск полезных ископаемых;

Пищевая сфера;

Строительство;

1.3 Назначение

Металлодетекторы - это индукционно-электронные приборы, предназначенные для обнаружения металлических предметов в различных средах: воде, грунте, древесине и т.д.

Так в военной промышленности металлодетекторы (миноискатели) предназначены преимущественно для поиска мин.

В сфере безопасности и управлении контролем доступа металлодетекторы играют роль обнаруживающего устройства переноса оружия, взрывных устройств и запрещенных предметов злоумышленниками и террористами, а также для управления потоком людей, например, в зданиях банков, аэропортов, метро и ж/вокзалов;

В сфере пищевой промышленности металлодетекторы используют как средство обнаружения нежелательных предметов, случайно или умышленно, попавших в пищевое изделие;

Широко распространено использование металлодетекторов для поиска полезных ископаемых, ценных цветных металлов, важных исторических реликвий, ценных кладов и т.д.;

В области строительства металлодетектор выполняют всю ту же поисковую роль. С его помощью выполняется обнаружение скрытых кабелей в грунте или стенах при реконструкциях зданий.

2. Классификация металлодетекторов

Согласно ГОСТу Р 53705-2009 металлодетекторы классифицируются по:

Функциональному назначению;

Условиям применения;

Конструкции;

Размерам контрольной зоны.

По функциональному назначению металлодетекторы подразделяют на предназначенные для досмотра:

Человека;

Ручной клади.

По условиям применения металлодетекторы подразделяют как на стационарные, так и на переносные/передвижные.

По конструктивному исполнению металлодетекторы подразделяют на:

Арочные;

Стоечные (с механически не связанными панелями обнаружения, выполненными в виде вертикальных стоек или колонн);

Имеющие один проход через контрольную зону;

Имеющие два прохода и более через контрольную зону.

По размерам контрольной зоны металлодетекторы для досмотра человека подразделяют на:

С полной контрольной зоной;

С ограниченной контрольной зоной.

Классификации металлодетекторов других свободных источников

Грунтовый: предназначен для сканирования грунта на предмет наличия металлосодержащих предметов, сканирования стен зданий;

Арочный металлодетектор (бывает стационарным и мобильным): предназначен для обеспечения общественного порядка (сканирует людей);

Компактный ручной металлодетектор: используется для проверки людей и их ручной клади или багажа.

Грунтовый металлодетектор (как самый популярный среди кладоискателей) в свою очередь можно разделить по бюджетной стоимости на три группы:

Бюджетные модели: обладают минимумом регулировок и настроек. Используются новичками для обучения и для поиска любых металлических объектов.

Средний класс: оборудуются электронным блоком с широким диапазоном настроек и продвинутых программ. Такие металлодетекторы приобретают уже продвинутые операторы, профессионалы и любители с целью поиска интересных предметов на глубине.

Профессиональное оборудование: предназначается для использования в профессиональных целях, потому что набор функций компьютера может поразить воображение новичка и отпугнуть любителя. Цена на такие аппараты от 1000$ до бесконечности.

3. Устройство и принципы работы металлодетектора

3.1 Устройство металлодетектора

В настоящее время существует множество различных видов металлоискателей: от больших и неподъемных, до сравнительно маленьких и едва заметных. На примере компактного ручного и грунтового металлодетекторов рассмотрим их «архитектуру».

Компактный ручной металлодетектор.

Рисунок 3.1 - Устройство ручного металлодетектора

Стандартный грунтовой металлодетектор

Рисунок 3.2 - Строение грунтового металлодетектора

1. «Катушка». Данная часть прибора включает в себя две антенны (передатчик и приемник сигналов), конструктивно соединенные в одном корпусе. Обычно катушка представляет собой круглую или эллиптическую решетчатую конструкцию, выполненную из пластика. Сигнал от катушки к блоку управления прибора передается по кабелю, выполненному заодно с катушкой. На конце кабеля имеется резьбовой электрический соединитель для подключения к блоку управления. Катушка крепится винтами к нижней штанге прибора с помощью проушин на корпусе. Катушка и ее соединение с кабелем выполняются герметичными во избежание попадания влаги и грязи на антенны прибора. Негерметичным является соединение кабеля с блоком управления(кроме приборов для подводного, реже - для пляжного поиска). Будьте внимательны при работе в сильный дождь или на пляже! Практически каждый прибор позволяет заменять катушки, что позволяет оператору подстраиваться при необходимости под конкретные условия поиска. Различия видов катушек мы рассмотрим в статье «Виды поисковых катушек».

2. Нижняя штанга. Штанга представляет собой полую пластиковую или металлическую трубку. Нижняя штанга МД предназначена для фиксации поисковой катушки и позволяет пользователю регулировать угол наклона катушки для более точной проводки над землей. В большинстве моделей приборов, штанга имеет приспособление для регулировки высоты прибора и телескопическое соединение со следующей штангой.

3. Средняя штанга. Для примера, в металлодетекторе Garrett Ace 250 средняя штанга является промежуточным звеном между нижней штангой, на которой расположена поисковая катушка, и верхней штангой с блоком управления. Существуют также конструкции МД, которые состоят из двух штанг. Средняя штанга также имеет приспособления для крепления и изменения высоты прибора.

4. Верхняя штанга. Обычно имеет S-образную форму для удобства работы с прибором. На верхней штанге прибора обычно расположены - подлокотник, блок управления, рукоятка.

5. Подлокотник. Служит для упора локтя пользователя. Обычно выполняется из пластика и имеет ленту с «липучкой» для фиксации локтевого сустава во время долгой работы. Также подлокотником прибор опирается о землю во избежание попадания грязи при выкапывании находок.

6. Блок управления. Блок управления предназначен для обработки поступающей от катушки информации, преобразования ее в удобный для пользователя вид, а также для настройки режимов прибора. Блок управления может быть как съемным, так и жестко фиксированным к штанге прибора. К блоку управления подключается кабель от поисковой катушки с помощью быстросъемного резьбового разъема. В некоторых (особенно профессиональных, требующих большой энергии для питания) приборах отдельно от блока управления может располагаться батарейный отсек (6А). Более детально блок управления рассматривается в статье «Начало работы».

7. Рукоятка. Расположена на верхней штанге выполняется из пористого материала и служит для удобства удержания прибора пользователем.

3.2 Принципы работы

По принципу работы выделяют следующие виды металлодетекторов:

Устройства с зависимым генератором (BFO - излучающий генераторный детектор);

Металлодетекторы работающие на индукционном балансе (уравновешенная индукция);

Металлодетекторы с импульсно-индуктивным методом поиска;

Металлодетекторы работающие на принципе расстройки;

Магнитометры;

Приборы типа «приём-передача»;

Приборы -- измерители частоты;

Индукционные металлоискатели;

Приборы, фиксирующие изменение добротности колебательного контура, входящего в состав LC-генератора;

Импульсные металлодетекторы.

Приборы типа «прием-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности -- приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал, излучаемый передающей катушкой, не просачивался в приёмную катушку. Когда вблизи прибора появляется металлический предмет, то сигнал передающей катушки переизлучается им во всех направлениях и попадает в приёмную катушку, усиливается и подаётся на блок индикации.

В основе приборов-измерителей частоты лежит LC-генератор. При приближении металла к контуру его частота изменяется. Это изменение фиксируется различными методами:

Смешивание частоты генератора с эталонной и измерение частоты биений;

Подача сигнала с генератора на систему ФАПЧ и измерение напряжения в цепи обратной связи.

Индукционные металлодетекторы представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной.

При приближении металлического предмета к катушке добротность контура уменьшается и амплитуда колебаний на выходе LC-генератора также уменьшается.

Принцип работы импульсных металлодетекторов основан на возбуждении в зоне расположения металлического объекта импульсных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи. В данном случае, возбуждающий сигнал передается в катушку датчика не постоянно, а периодически, в виде импульсов. В проводящих объектах наводятся затухающие вихревые токи, которые возбуждают затухающее электромагнитное поле. Поле, в свою очередь, наводит в катушке датчика затухающий ток. Соответственно, в зависимости от проводящих свойств и размера объекта, сигнал меняет свою форму и длительность.

4. Промышленные образцы

Арочный металлодетектор общего назначения CEIA Classic

Classic -- стационарный арочный металлодетектор, разработанный для применения в общественных учреждениях, таких как аэропорты, школы, гостиницы, развлекательные центры и государственные учреждения.

Металлодетектор Сlassic позволяет обеспечить максимальный уровень безопасности в сочетании с высокой эффективностью работы.

Применение передовых технологий даёт возможность добиться высокой скорости прохода людей через металлодетектор с минимальным количеством ложных сигналов тревоги от предметов личного пользования, таких как монеты, ключи и пряжки ремней.

Характеристики.

Соответствие требованиям всех международных стандартов безопасности в сочетании с высокой эффективностью;

Легкость и быстрота установки;

Простота эксплуатации;

Отсутствие требований к специальному техническому обслуживанию;

Ширина прохода до 820 мм;

Наличие специального влагозащищённого исполнения для установки вне помещений;

Рисунок 4.1 - Арочный металлодетектор CEIA Classic

Особенности.

Цифровая регулировка чувствительности в широком диапазоне;

Микропроцессорное управление всеми функциями;

Автоматическая синхронизация между двумя или более металлодетекторами, установленными на расстоянии до 5 см друг от друга, без применения дополнительных кабелей;

Высокая степень интеграции и надежности электронных компонентов;

Электронный блок интегрирован непосредственно в конструкцию антенн металлодетектора;

Не требуется начальная и периодическая калибровка;

Простота в обслуживании и ремонте;

Цвет: светло-серый RAL 7040;

Установочные данные.

Электропитание: ~230 В +10%/-20%, 45 ... 60 Гц, макс. 20 ВА.

Диапазон рабочих температур: -20°С...+70°С.

Температура хранения: от -35°С до +70°С.

Относительная влажность: от 0 до 95% (без конденсации).

Режимы сигнализации тревоги.

Визуальная сигнализация :

Высококонтрастный дисплей;

Зеленая и красная зоны для отображения уровня сигнала, пропорционального массе металлов;

Заключение

металлодетектор индукционный опасный

В рамках данного реферата была поставлена цель ознакомиться с теоретическими сведениями, характеристиками, описаниями, классификациями и функциями металлодетекторов; ознакомиться с устройством металлодетекторов и проанализировать принципы их действия. Данная цель достигнута.

Исследования в работе над данным рефератом показали, как много сфер деятельности охватывают металлодетекторы и насколько они важны. Также анализ механизмов работы этих устройств показал, что они являются важным элементом в создании систем контроля доступа.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53705-2009 Системы безопасности комплексные. Металлообнаружители стационарные для помещений.

2. Зайцев А.П., Шелупанов А.А. Техническая защита информации. Учеб. пособие. - М.: «Горячая линия Телеком», 2007 г.

3. Щербаков Г.Н. Обнаружение скрытых объектов - для гуманитарного разминирования, криминалистики, археологии, строительства и борьбы с терроризмом. - М.: Арбат-Информ, 2004 г.

4. Корякин-Черняк С.Л., Семьян А.П. Металлоискатели своими руками.: НиТ, 2009 г.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Основные принципы построения металлодетекторов, обзор аналогичных технических решений, патентный поиск. Анализ электрической функциональной и принципиальной схемы устройства. Расчет функциональных узлов. Выбор материалов, конструкции, комплектующих.

дипломная работа , добавлен 26.11.2013


Характеристика системы беспроводного удаленного доступа в телефонную сеть (WLL): функциональная схема радиосвязи, устройство и принцип работы станционного полукомплекта. Технические характеристики и схемотехника передающего устройства абонентской станции.

дипломная работа , добавлен 08.06.2012


Техника безопасности и охраны труда на предприятии. Общие сведения о диспетчерском радиолокаторе, его технические характеристики, принцип работы и структура. Устройство и принцип работы прибора передатчик-приемник, электрические параметры ячейки Д2ХК251.

отчет по практике , добавлен 21.12.2010


Устройство и принцип работы лампы бегущей волны типа М. Путь построения теории лампы: продольная и переменная составляющие, решение характеристического уравнения. Амплитудно-частотная характеристика лампы. Устройство и принцип работы лампы обратной волны.

реферат , добавлен 20.08.2015


Принцип устройства и работа интегральной микросхемы. Пробник для проверки цифровых микросхем. Устройство и принцип работы светодиода. Общие сведения об управлении автоматизации и метрологии. Функции и задачи центральной лаборатории измерительной техники.

аттестационная работа , добавлен 19.06.2010


Электрокардиограф как переносное устройство, позволяющее оперативно и качественно снимать электрокардиограмму: состав его стандартной комплектации и функциональные особенности. Принцип действия прибора, схема устройства, порядок поверки по стандарту.

контрольная работа , добавлен 19.12.2012


Плоские электромагнитные волны в однородной изотропной среде, их поляризация. Поток энергии в плоской волне. Закон сохранения электромагнитной энергии для однородной линейной непроводящей среды. Отражение и преломление волн на плоской границе раздела.

реферат , добавлен 20.08.2015


Генератор звуковой частоты ГЗЧ-2500: предназначение, основные технические характеристики, масса, габариты, устройство и принцип работы. Гарантийные обязательства, сведения о рекламациях. Меры предосторожности при обращении с техническими устройствами.

курсовая работа , добавлен 22.01.2016


Угроза безопасности – потенциальное нарушение безопасности, любое обстоятельство, которое может явиться причиной нанесения ущерба предприятию. Нарушитель – лицо, предпринявшее попытку выполнения запрещенных операций при помощи различных методов.

реферат , добавлен 15.12.2008


Цифровая веб-камера как сетевое устройство и его основные составляющие: видеокамера (ПЗС-матрица), процессор компрессии и встроенный веб-сервер. Устройство и принцип работы веб-камеры, ее подключение и установка, программное обеспечение и функции.

Как следует из названия, назначение металлоискателей – искать металлические предметы; и первый металл, который многими вспоминается при упоминании металлоискателя, конечно же, золото. Поиск кладов, когда бывший уделом немногих авантюристов, сегодня, благодаря совершенствованию и удешевлению металлоискателей, превратился в целую индустрию. Но поиск закопанных сокровищ – не единственная сфера применения металлоискателей:

- миниатюрные металлоискатели (металлодетекторы) используются для поиска в стенах и строительных конструкциях проводов, арматурных прутков и других металлических деталей;
- с помощью досмотровых металлоискателей сотрудники служб охраны и полицейские могут быстро и просто найти под одеждой спрятанное оружие;
- на пищевых производствах специализированные металлоискатели проверяют продукт на содержание в нем металлических предметов – с повсеместным внедрением автоматических фасовочных линий, вероятность попадания деталей (или их обломков) в продукт стала весьма высокой;

- военные начали использовать металлоискатели раньше всех остальных – для поиска мин. Продолжающийся по сей день бум поиска кладов начался в США после второй мировой войны, когда армия начала распродавать ставшие ненужными миноискатели.

- поисковые группы используют металлоискатели для поиска незахороненных тел бойцов, погибших в Великую Отечественную войну (сами тела, конечно, металлоискателем не обнаружить, а вот каски, оружие и прочие металлические предметы - вполне).
- строительные организации используют металлоискатели для поиска или уточнения линий прокладки подземных кабелей и металлических трубопроводов.

- экспаты, туристы и сами жители теплых стран используют металлоискатели для поиска потерянных украшений на пляжах. В популярных местах отдыха фигура человека с металлоискателем на пляже во время отлива уже ни у кого не вызывает удивления.

Принцип действия металлоискателя.

Все перечисленные выше приборы используют один и тот же принцип поиска – улавливание магнитного поля, возникающего вокруг металлических предметов, попадающих в магнитное поле, излучаемое прибором.

Но это только общий принцип – во всех конкретных случаях производится поиск предметов различного размера, различного металла, в различных средах и на разных глубинах. Для досмотрового металлоискателя важно обнаружить любой металлический предмет, а глубина поиска значения не имеет; для кладоискателя важно, чтобы прибор мог отличить золотую монету от ржавой гайки. Кому-то достаточно самого факта обнаружения металлического предмета, а кому-то необходимо знать примерные размеры, точное место и глубину залегания. В разных случаях применяются разные технологии, и, как правило, чем больше его избирательность металлоискателя (способность отличать одни металлы от других) и чем на большую глубину он может «заглянуть», тем он дороже.

Дискриминация (избирательность) металлоискателя обеспечивается тем, что наведенное в металлическом предмете магнитное поле имеет тем меньшую амплитуду, чем дальше он находится от передатчика; а фаза наведенного магнитного поля зависит от проводимости металла.
Передающая катушка металлоискателя излучает сигнал постоянной амплитуды и частоты, а электронная схема анализирует сигнал с приемной катушки и вычисляет разницу амплитуд и сдвиг фазы. По первому параметру определяется расстояние до предмета, по второму – металл. Благодаря простоте реализации и легкой дискриминации этот метод стал наиболее популярным и применяется в большинстве металлоискателей.

Важно понимать, что дорогой профессиональный металлоискатель отличается от дешевого любительского не столько количественными характеристиками (глубиной обнаружения, рабочей частотой и т.п.), сколько качественными. Дорогие приборы отличаются качеством дискриминатора, обеспечивают лучшее разделение различных металлов и лучшее оповещение оператора. Лучшая элементная база и развитое программное обеспечение позволяют дорогим металлоискателям получать больше информации о предмете, а многтональный звук, отображение характеристик сигнала на экране ВДИ (визуального индикатора дискриминации), подсчет рейтинга цели (чем выше рейтинг цели, тем более достоверно дискриминатор определил металл) позволяют передать эту информацию оператору.

Сравнивая три металлоискателя различного ценового уровня, работающих на одной частоте, предмет размером с монету на глубине обнаружения монеты определят все три. Но:
- дешевый металлоискатель оповестит о наличии предмета только писком в наушниках;
- металлоискатель среднего уровня даст более точную информацию о месте залегания, материале предмета и позволит отказаться от явно бесполезных находок;
- дорогой металлоискатель позволит судить о материале и размерах предмета более точно.
Черного металла разной степени ржавости в земле лежит в разы больше, чем цветного, и, тем более, драгоценного - с дешевым металлоискателем копать придется намного больше. Но, в то же время, дорогой металлоискатель не дает гарантий немедленной находки клада - правильно выбранное место поиска, в большинстве случаев, намного важнее класса металлоискателя.

Характеристики металлоискателей.

Вид определяет область применения металлоискателя.

Досмотровый , как следует из названия, применяется для поиска, спрятанного под одеждой, оружия и других металлических предметов. Досмотровый металлоискатель может применяться и в иных, не требующих большой глубины и точности обнаружения, случаях. Возможности по определению размера и материала обнаруженного предмета отсутствуют, и вообще, досмотровые металлоискатели являются наиболее простыми и дешевыми представителями этого типа приборов.

Пин-пойнтеры близки по своим возможностям к досмотровым и стоят ненамного дороже. Они имеют небольшую глубину обнаружения и способны «заметить» металл в пределах небольшой площади. Обследовать с помощью такого прибора сколь-нибудь большие площади нереально, зато он может помочь локализовать уже найденный грунтовым металлоискателем предмет. Поэтому пин-пойнтеры обычно применяются в паре с основным металлоискателем.

Грунтовой металлоискатель наиболее распространен в среде поисковиков и кладоискателей. Эти приборы, как следует из названия, предназначены для поиска металлических предметов под землей. Разброс возможностей и цен в этом виде очень высок – базовые модели недороги, но обладают низкой точностью и небольшой глубиной обнаружения, да и отличить один металл от другого они тоже не смогут. Дорогие способны обнаруживать небольшие крупинки золота (или иного выбранного металла) на глубинах до нескольких метров, игнорируя прочие металлы.

Подводный металлоискатель выполняет те же функции, что и грунтовой, но при этом он еще и не боится полного погружения под воду. Различные модели допускают погружение на разную глубину – некоторые подойдут максимум для поиска украшений в местах купания, другие можно использовать для подводного кладоискательства. Как правило, подводные металлоискатели можно применять и на поверхности, как обычный грунтовый металлоискатель. Подводный металлоискатель может оказаться неудобным для использования на поверхности, но многие подводные металлоискатели являются универсальными – длину штанги и расположение упора можно менять в зависимости от того где прибор используется – на поверхности или под водой.

Максимальная глубина обнаружения – один из основных параметров металлоискателя, во многом определяющий его возможности и цену. Но чем меньше металлическая деталь, тем меньше глубина, на которой она еще может быть обнаружена. Любой металлоискатель на максимальной глубине обнаружения «увидит» только очень большие металлические предметы. Поэтому в характеристиках металлоискателя обычно приводится еще и глубина обнаружения монет , указывающая, на какой максимальной глубине может быть обнаружена небольшая металлическая деталь (размером с монету).

Дискриминатор , без сомнения, является важнейшим элементом металлоискателя – он позволяет определить, из какого металла изготовлен обнаруженный предмет и отсеять "ненужные" металлы. При отсутствии этого элементиа металлоискатель будет реагировать на любой металлический предмет. Хотя покупка модели без дискриминатора тоже может быть целесообразна – для определения линий прокладки кабелей и труб дискриминатор не нужен, а модели без него стоят намного дешевле.
Дискриминаторы также разделяются по возможностям – самый простой из них представляет собой регулятор чувствительности , который отсеивает все найденные предметы с проводимостью ниже некоторого заданного значения. Более удобные в работе дискриминаторы имеют возможность выделения некоторого диапазона проводимостей и сигнал будет подаваться только при попадании характеристик принятого сигнала в указанный диапазон. Наиболее продвинутые дискриминаторы в дорогих металлоискателях поддерживают несколько таких диапазонов и используют при дискриминации не одну только проводимость, а целый набор параметров – это позволяет с более высокой достоверностью определять все интересующие поисковика предметы, а остальные металлические предметы игнорировать. Такие наборы параметров для удобства пользователя могут быть подготовлены производителем заранее (например, "Монеты/реликвии", "Мелкое золото" и т.п.)

Следует иметь в виду, что проводимость металла вовсе не однозначно соответствует материалу находки. Мелкие, поврежденные и окислившиеся металлические предметы дадут проводимость намного меньше, чем крупный цельный кусок того же металла. Поэтому большую надпись GOLD на шкале ВДИ многих металлоискателей следует рассматривать как рекламную - проводимость окажется в этом диапазоне, только если под катушкой будет слиток золота или крупный самородок, в крайнем случае - крупное кольцо. Золотые цепочки и мелкие украшения дают низкую проводимость, сравнимую с проводимостью цветных металлов или даже железа.

Удобно, если дискриминатор выдает не только звуковой сигнал, но и выводит информацию на дисплей ВДИ или стрелочный прибор – это дает шанс не упустить ценную находку, даже если дискриминатор её «забраковал». Для этой же цели используется тональная идентификация – когда тон издаваемого прибором сигнала зависит от проводимости найденного предмета (чем выше тон, тем лучше проводимость металла, и выше вероятность, что под катушкой находится что-то ценное).

Метод обнаружения.
VLF , VLF/TR (Very Low Frequency / Transmitter-Receiver – «Очень низкая частота /Передатчик-Приемник») - классический метод, использующийся на большинстве металлоискателей. Во времена появления первых металлоискателей, было замечено, что на низкой частоте влияние грунта меньше, чем на высокой - от этого метод и получил название.

PI (Pulse Induction – «Импульсная индукция») метод использует для поиска металлических предметов импульсный сигнал. Наведенное магнитное поле при исчезновении индуцирующего поля затихает не сразу, а через некоторое время, зависящее от размеров предмета и материала, из которого он сделан. Прибор определяет наличие металлических предметов по наличию и характеристикам магнитного «эха», улавливаемого после импульса. Этот метод показывает лучшие результаты на минерализованных грунтах и часто используется для ослабления влияния воды, в том числе, соленой. Соответственно, PI метод часто применяется на подводных металлоискателях. Недостатком этого метода является сложность дискриминации и, следовательно, худшее, чем у предыдущего метода, распознавание металлов.

RF (Radio Frequency – «Радиочастота») метод использует для поиска предметов две катушки, расположенные в перпендикулярных плоскостях и разнесенные друг от друга на некоторое расстояние. RF-металлоискатель - узкоспециализированный прибор, предназначенный для поиска крупных металлических предметов на больших глубинах. Работая на высоких частотах, он подвержен влиянию грунта, особенно минерализованного. Нечувствителен к мелким предметам.

VFLEX – развитие метода VLF, разработанное компанией Minelab. VFLEX подразумевает цифровую генерацию излучаемого сигнала и цифровую же обработку полученного сигнала. Цифровой генератор импульсов встроен в катушку и (в многочастотных металлоискателях) может быть сменен вместе с катушкой.

Конкретная частота обнаружения (рабочая частота) металлоискателя может облегчить поиск тех или иных предметов. Чем ниже частота, тем меньше влияние грунта и, соответственно, больше глубина обнаружения. Но в то же время, чем меньше частота, тем хуже прибор определяет мелкие предметы. Так, низкие частоты (3-5 кГц) хорошо подходят для поиска достаточно крупных металлических деталей на средней и большой глубине, но мелкие монеты прибор на такой частоте уже может не заметить.
Средние частоты (6-8 кГц) являются "золотой серединой" и наиболее универсальны для поиска большинства предметов.
Высокие частоты (14-20 кГц) обеспечивают высокую чувствительность и хорошо подходят для поиска мелких металлических предметов на небольших глубинах.

Для увеличения универсальности, у некоторых приборов количество рабочих частот больше 1. Такие приборы могут вести поиск на нескольких частотах, давая пользователю максимум шансов на обнаружение чего-нибудь ценного. Единственный (кроме высокой цены) минус многочастотных металлоискателей - для работы на разных частотах может потребоваться набор сменных катушек.

Конструкция катушки определяет форму зоны обнаружения.

В концентрических катушках принимающая катушка расположена внутри передающей. Это формирует довольно узкую конусообразную зону обнаружения. Такой вид зоны обнаружения обеспечивает хорошую точность локализации находки, но снижает производительность – обследование таким металлоискателем большой площади может занять немалое время.

Монопетлевые катушки используются на приборах типа PI и имеют сужающуюся книзу конусовидную зону обнаружения. Обычно их зона обнаружения шире, чем у аналогичного размера концентрических, что увеличивает производительность, но снижает точность локализации.

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.

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.

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.

В любительской и профессиональной поисковой практике большое значение придаётся используемому в процессе работы оборудованию, представленному металлоискателем того или иного класса. Всем тем, кто мечтает собрать этот прибор своими руками, будет полезно понять принцип действия металлоискателя, а также узнать, из каких основных деталей он состоит.

Что такое металлоискатель

Металлоискателем принято называть специальное электронное устройство, посредством которого удаётся находить металлические вещи и изделия, скрытые в непрозрачных средах. Последними могут быть:

• Грунты любого качества и состава;
• Стены зданий и сооружений из материалов различного типа;
• Толща жидких и водных сред, а также тела живых существ и многое другое.

Известно множество разновидностей детекторов металла, различающихся своей конструкцией и методом формирования чувствительного электромагнитного поля. С их помощью удаётся организовать поиск невидимых в грунте изделий из самых различных металлов, включая медь, алюминий и ржавое железо. Для освоения технических приёмов обращения с этим прибором, в первую очередь, необходимо ознакомиться с его устройством и понять принцип работы металлоискателей.

Комплектующие изделия и их назначение

Для того чтобы понять, как работают металлоискатели, прежде всего, следует ознакомиться с теми узлами и деталями, которые обеспечивают их работоспособность.

Классические приборы для поиска металлоизделий включают в свой состав следующие основные узлы:

• Электронная схема с чувствительными индуктивными датчиками (катушками);
• Ручка-держатель, состоящая из комплекта штанг, на одной из которых монтируется чувствительный датчик в виде рамки;
• Блок управления с усилительным модулем и элементами индикации (формирования звукового сигнала), крепящийся на ответном конце держателя.

Рассмотрим каждую из перечисленных выше составляющих более подробно.

Электронный чувствительный контур

Эта часть металлодетектора состоит из двух типов катушек, используемых в качестве чувствительных датчиков: приёмной и передающей. Она выполняется в виде пластиковой конструкции, по своей форме напоминающей эллипс или овал, соединяющийся с помощью сигнального кабеля непосредственно с блоком управления.

Обратите внимание! Для обустройства такого соединения, как правило, используется специальный разъем, который легко размыкается при необходимости (для ремонта усилителя или системы датчиков, например).

Крепление контура на корпусе штанги осуществляется посредством проушин, по своему виду напоминающих хомуты с фиксирующими болтами. Во избежание попадания внутрь катушек влаги и грязи они (как и их сочленение с кабелем) делаются полностью герметичными.

Штанги держателя изготавливаются из металлических или пластиковых пустотелых трубок, предназначенных для крепления поисковой катушки с возможностью регулировки угла наклона по отношению к исследуемой поверхности. На нижней штанге имеется специальный механизм, позволяющий регулировать положение пульта по высоте (за счёт изменения длины перекрытия со средней трубкой).

Средняя штанга играет роль промежуточного звена, связывающего две крайние части ручки-держателя. Она обеспечивает стыковку нижней трубы с поисковой рамкой и верхнего участка трубы с закреплённым на ней управляющим блоком. В некоторых моделях металлоискателей применяется держатель, в комплект которого входят только две штанги.

Верхняя часть изделия для удобства переноски и обращения с прибором иногда выполняется в виде изогнутого в форме S держателя, используемого в качестве удобного подлокотника.

Управляющий узел

Эта часть металлоискателя располагается в непосредственной близости от оператора и содержит модуль, обеспечивающий работу всего устройства в целом. С его помощью осуществляется функциональная обработка поступающих с датчиков сигналов, а также их вывод на специальный дисплей.

Дополнительная информация. В простейших и устаревших моделях металлоискателей в качестве отображающего табло используется обычный стрелочный индикатор.

В большинстве современных изделий в этом же модуле находится батарейный отсек с размещёнными в нём элементами питания.

Типы металлоискателей, принцип работы

Все известные образцы металлодетекторов по особенностям устройства электронного чувствительного датчика подразделяются на следующие типы:

• Детекторы, работающие по схеме «приём-передача»;
• Устройства индукционного типа;
• Приборы с импульсной обработкой полезной информации.

Большинство известных моделей детекторов, относящихся к изделиям средней ценовой категории, – это приборы, работающие по схеме «приём-передача». Принцип действия их поисковых устройств основан на генерации и приёме электромагнитного излучения определённой частоты. Основа чувствительной рамки такого прибора – две индуктивные катушки, одна из которых является передающей, а другая – приёмной (она же называется поисковой).

Первая из них излучает э/м волны, пронизывающие нейтральную среду и отражающиеся от появляющихся на пути распространения металлических предметов. Чувствительная поисковая (приёмная) катушка улавливает отражённый сигнал, который затем усиливается и подаётся на исполнительную часть схемы. Размещённый в пульте управления модуль преобразует поступивший сигнал и выводит результаты измерений на ж/к дисплей.

Принцип действия устройств с детектором индукционного типа схож с уже описанным выше алгоритмом, но имеет одно существенное отличие от него. Оно заключается в том, что в этом случае функцию приёмного и передающего контура выполняет одна и та же катушка.

Обратите внимание! Особенностью функционирования рассмотренных моделей является зависимость их чувствительности от состояния грунта. Значительное содержание в нём различных примесей (солей, например) вызывает ослабление отражённого сигнала и его маскировку на фоне помех.

Именно по этой причине устройства такого типа перед началом работы тщательно настраиваются путём выбора режима измерений с поправкой на качество исследуемого участка почвы.

В отличие от рассмотренных ранее образцов, импульсные металлоискатели не столь чувствительны к составу (минерализации) самого грунта. В основу конструкции поисковой рамки заложен тот же принцип, что и в индуктивной катушке. Однако в этом случае с её помощью вырабатываются импульсные воздействия, создающие на поверхностях изделий из металла так называемые «вихревые токи».

Именно эти электромагнитные образования являются откликом для приёмной катушки, улавливающей отражённый сигнал.

Важно! Такой принцип обнаружения металлических предметов не позволяет эффективно идентифицировать различные типы металлов, что существенно ограничивает возможности детектора.

Таким образом, по используемому в чувствительном датчике принципу обнаружения металлов все известные виды детекторов могут заметно отличаться один от другого. При выборе подходящего для решения конкретных задач изделия обязательно нужно учитывать эти различия.

Подготовка к работе (отстройка)

Основным моментом подготовки любого прибора к работе является так называемая «отстройка от земли», позволяющая поддерживать чувствительность прибора на нужном уровне (независимо от состояния и качества грунта). Такая процедура обязательна для моделей с аналоговыми характеристиками поискового сигнала, работающими по схеме «приём-передача». Для импульсных устройств она имеет определённую специфику, связанную с выбором способа отстройки.

Необходимость в её проведении объяснятся особенностями исследуемых грунтов, которые в подавляющем большинстве случаев являются железосодержащими, то есть вызывающими реакцию прибора. В связи с этим отражённый от таких почв сигнал может иметь амплитуду в сотни раз большую полезного импульса, так что обнаружить металл в обычном режиме практически невозможно.

Для устранения этого эффекта разработчиками используется фазовая составляющая, которая не меняется в процессе проведения писка (сдвиг фаз всегда остаётся постоянным). При правильной её отстройке можно добиться состояния, при котором никакие манипуляции с индуктивной рамкой, включая её подъём и опускание, не вызовут изменения показаний на пульте прибора. О таком детекторе металлов можно будет сказать, что он хорошо отстроен от земли.

По способу проведения этой операции все известные образцы детекторов делятся на модели с ручной и автоматической отстройкой.

Ручная

Большинство импульсных поисковых приборов имеет встроенную систему ручной отстройки по грунту. Это значит, что при выборе режима работы оператор должен самостоятельно вращать специальную ручку до появления в наушниках характерного щелчка или зуммера. Пользоваться ручным режимом очень сложно, если постоянная времени интегратора (ПВИ) электронной схемы очень мала, вследствие чего во многих цифровых устройствах он намеренно увеличивается.

Обратите внимание! Того же эффекта удаётся добиться, если при поиске металлов рамку перемещать очень медленно.

Не возникает проблем с выбором требуемого режима в ситуациях, когда импульсный принцип используется в условиях подводного поиска, так как быстро перемещать катушку в плотной среде невозможно физически. Примерно тот же эффект, но с небольшой поправкой на чувствительность, наблюдается при работах, проводимых в прибрежной зоне.

Автоматическая

Этот вид отстройки чувствительности аппарата даёт определённые преимущества в ситуациях, когда поиск осуществляется на морском берегу или почве с большой концентрацией солей. Он позволяет эксплуатировать детектор на максимальном пределе его чувствительности без необходимости её корректировки.

Использование автоматического режима способствует повышению стабильности работы устройства и улучшает его помехозащищенность (за счёт больших значений коэффициента усиления, встроенного в схему операционного усилителя). Для того чтобы при обращении с таким металлоискателем не наблюдалось сбоев настройки, следует перемещать его рамку без задержек, то есть непрерывно.

В завершении обзора несколько слов о применении устройств с импульсным методом формирования поискового сигнала. Многие относят эти приборы к поисковому инструменту с ограниченными возможностями, поскольку они не годятся для работы в городских условиях (из-за больших количеств содержащего железо мусора). Основная сфера их применения – это поиски археологических артефактов в загородных условиях, характеризующихся отсутствием больших скоплений ферромагнитных составляющих.

Видео