Forside

Nævn ordene metaldetektor og du får helt forskellige reaktioner fra forskellige mennesker. For eksempel, nogle mennesker tror på kæmning en strand på jagt efter mønter eller begravet skat. Andre mennesker tænker på sikkerhed i lufthavnen, eller de håndholdte scannere til en koncert eller sportsbegivenhed.
Faktum er, at alle disse scenarier er gyldige. Metal-detektor teknologi er en stor del af vores liv, med en vifte af anvendelser, der spænder fra fritid til at arbejde i sikkerhed. Metaldetektorer i lufthavne, kontorbygninger, skoler, offentlige institutioner og fængsler til at sikre, at ingen bringer et våben onto lokaler. Forbruger-orienteret metaldetektorer give millioner af mennesker over hele verden mulighed for at opdage skjulte skatte (sammen med masser af junk).
I denne artikel vil du lære om metaldetektorer og de ​​forskellige teknologier, de bruger. Vil være vores fokus på forbrugernes metaldetektorer, men de fleste af de oplysninger, gælder også for monteret detektionssystemer, som dem der anvendes i lufthavne, samt håndholdte securityscannere.

metaldetektor
metaldetektor

Anatomy of a metaldetektor

En typisk metaldetektor er let og består kun af nogle få dele:
Stabilisator (ekstraudstyr) – bruges til at holde fast på telefaxen, som du feje det frem og tilbage
Styreboks – indeholder kredsløb, kontrol, højttaler, batterier og mikroprocessor
Shaft – forbinder kontrolboks og spolen; ofte justeres så du kan sætte det på et komfortabelt niveau, for din højde
Søg spole – den del, der faktisk registrerer metal; også kendt som “search hovedet,” “loop” eller “antenne”
De fleste systemer har også et stik til hovedtelefoner, og nogle har styreboksen under akslen og en lille skærm enhed over.
Betjening af en metaldetektor er enkel. Når du tænder for enheden, du bevæger dig langsomt hen over det område, du ønsker at søge. I de fleste tilfælde du feje spolen (søg hoved) frem og tilbage over jorden foran dig. Når du passerer det over en target objekt, opstår der et akustisk signal. Mere avancerede metaldetektorer levere skærme, der indkredser type metal det har opdaget, og hvor dybt i jorden målet objektet er placeret.
Metaldetektorer bruge en af ​​tre teknologier:
Meget lav frekvens (VLF)
Puls induktion (PI)
Beat-frekvens svingning (BFO)
I de følgende afsnit, vil vi se på hver af disse teknologier, for at se, hvordan de virker.

VLF Technology

Meget lav frekvens (VLF), også kendt som induktion balance, er sandsynligvis det mest populære detektor teknologi i brug i dag. I en VLF metaldetektor, er der to forskellige spoler:
Senderspolen – Dette er den ydre spole loop. Inden det er en spole af tråd. Elektricitet er sendt langs denne ledning, først i den ene retning og derefter i den anden, tusindvis af gange hvert sekund. Det antal gange, at den nuværende retning skifter hvert sekund fastlægger hyppigheden af ​​enheden.
Receiver spole – Denne indre spole loop indeholder et andet spole af tråd. Denne ledning fungerer som en antenne til at samle op og forstærke frekvenser, der kommer fra mål-objekter i jorden.
Den aktuelle bevægelse gennem senderspolen skaber et elektromagnetisk felt, som er ligesom hvad der sker i en elektromotor. Polariteten af magnetfeltet er vinkelret på spolen af tråd. Hver gang den aktuelle skifter retning, polariteten af ​​den magnetiske felt ændres. Dette betyder, at hvis spolen af tråd er parallelt med jorden, er det magnetiske felt konstant presser ned i jorden og derefter trække tilbage ud af det.
Da magnetfeltet pulserer frem og tilbage i jorden, det interagerer med eventuelle ledende genstande den møder, der forårsager dem til at generere svage magnetfelter af deres egne. Polariteten af objektet magnetfelt er direkte modsat senderspolen magnetfelt. Hvis senderen spolens felt pulsere nedad, er objektets felt pulserende opad.

Animationen ovenfor viser VLF teknologi.
Modtagerspolen er helt afskærmet fra det magnetiske felt genereret af senderspolen. Det er imidlertid ikke beskyttet mod magnetiske felter fra objekter i jorden. Derfor, når modtagerspolen passerer over et objekt afgiver et magnetfelt, en lille elektrisk strøm bevæger sig gennem spolen. Denne strøm oscillerer ved den samme frekvens som objekt magnetfelt. Spolen forstærker frekvens og sender den til controllerskab metaldetektor, hvor sensorer analyserer signalet.
Metaldetektor kan bestemme omtrent hvor dybt objektet er begravet baseret på styrken af det magnetiske felt, den skaber. Jo tættere til overfladen et objekt er, jo stærkere det magnetiske felt opfanget af modtagerspolen og stærkere den elektriske strøm, der genereres. Jo længere under overfladen, jo svagere marken. Ud over en vis dybde, objektets område er så svag på overfladen, at det ikke kan påvises ved modtagerspolen.
I det næste afsnit, vil vi se, hvordan en VLF metaldetektor skelner mellem forskellige typer af metaller.

VLF faseskift

Hvordan en VLF metaldetektor skelne mellem forskellige metaller? Den er afhængig af et fænomen kendt som faseskift. Faseskift er forskellen i timing mellem senderspolen frekvens og hyppigheden af ​​målobjektet. Denne forskel kan skyldes et par ting:
Inductance – Et objekt, der leder elektricitet nemt (er induktiv) er langsom til at reagere på ændringer i de nuværende. Du kan tænke på induktans som en dyb flod: Skift mængden af ​​vand, der flyder i floden, og det tager noget tid før du kan se en forskel.
Resistance – Et objekt, der ikke leder elektricitet nemt (er resistiv) er hurtig til at reagere på ændringer i de nuværende. Ved hjælp af vores vand analogi, ville modstanden være en lille, lavvandet å: Skift den mængde vand, der flyder ind i åen, og du bemærker et fald i vandstanden meget hurtigt.
Grundlæggende betyder dette, at et objekt med høj induktans vil have et større faseforskydning, fordi det tager længere tid at ændre dens magnetfelt. Et formål med høj modstand vil have en mindre faseforskydning.
Faseskift giver VLF-baserede metaldetektorer med en evne kaldet diskrimination. Da de fleste metaller varierer i både induktans og modstand, en VLF metaldetektor undersøger mængden af ​​fase skift, ved hjælp af et par af elektroniske kredsløb kaldet fase demodulatorer, og sammenligner det med gennemsnittet for en bestemt type af metal. Detektoren derefter underretter dig med en hørbar tone eller visuel indikator for, hvad vifte af metaller objektet sandsynligvis vil være i.
Mange metaldetektorer endda give dig mulighed for at bortfiltrere (diskriminere) objekter over en vis faseforskydning niveau. Normalt kan du indstille niveauet af fase skift, der filtreres, generelt ved at justere en knop, der øger eller reducerer tærsklen. En anden funktion i VLF detektorer diskrimination kaldes udhugning. Væsentlige, et hak er et filter til et bestemt segment af fase skift diskrimination. Detektoren vil ikke kun gøre dig opmærksom på objekter over dette segment, som normalt diskrimination ville, men også til objekter under den.
Avancerede detektorer endda giver dig mulighed for at programmere flere hak. For eksempel kan du indstille detektoren til at se bort fra genstande, der har en faseforskydning kan sammenlignes med en sodavand-dåse fane eller et lille søm. Ulempen ved diskrimination og udhugning er, at mange værdifulde genstande kan blive filtreret ud, fordi deres faseskift svarer til den af “junk”. Men hvis du ved, at du er på udkig efter en bestemt type objekt, kan disse funktioner være særdeles nyttig.

PI Technology

En mindre almindelig form for metal detektor er baseret på puls induktion (PI). I modsætning til VLF, kan PI-systemer bruger en enkelt spole som både sender og modtager, eller de kan have to eller endda tre spoler arbejder sammen. Denne teknologi sender stærke, korte stød (pulser) af strøm gennem en spole af tråd. Hver impuls genererer en kort magnetfelt. Når pulsen ender, det magnetiske felt vender polaritet og kollapser meget pludseligt, hvilket resulterer i en kraftig elektrisk spike. Dette spike varer et par mikrosekunder (milliontedele af et sekund) og forårsager en anden strøm til at løbe gennem spolen. Denne strøm kaldes den reflekterede puls og er meget kort, der kun varede omkring 30 mikrosekunder. En anden puls sendes derefter, og processen gentager. En typisk PI-baseret metaldetektor sender omkring 100 pulser pr sekund, men antallet kan variere meget på grundlag af producentens og model, lige fra et par dusin pulser pr sekund til over tusind.
Hvis metaldetektor er over en metalgenstand pulsen skaber en modsat magnetfelt i objektet. Når pulsen magnetfelt kollapser, hvilket reflekterede puls, det magnetiske felt af objektet gør det tage længere tid for den reflekterede puls forsvinder helt. Denne proces fungerer noget lignende ekkoer: Hvis du råber i et rum med kun et par hårde overflader, du sikkert høre kun en meget kort ekko, eller du kan ikke høre en på alle; men hvis man råber i et rum med en masse hårde overflader, ekkoet varer længere. I en PI metaldetektor, de magnetiske felter fra target objekter tilføje deres “echo” til det reflekterede puls, hvilket gør det vare en brøkdel længere tid end det ville uden dem.
En samplingskredsløb i metaldetektor er indstillet til at overvåge længden af den reflekterede puls. Ved at sammenligne det forventede varighed, kan kredsløbet afgøre, om et andet magnetfelt har forårsaget den reflekterede impuls til at tage længere tid at forfald. Hvis henfald af det reflekterede puls tager mere end et par mikrosekunder længere end normalt, er der sandsynligvis en metalgenstand forstyrre det.

Animationen ovenfor viser PI-teknologi.
Kredsløbet prøvetagning sender de små, ​​svage signaler, som det overvåger til en enhed opkald en integrator. Integratoren læser signalerne fra samplingskredsløbet, forstærkning og konvertere dem til jævnstrøm (DC). Jævnstrøm spænding er tilsluttet en audio-kredsløb, hvor det ændres til en tone, som metaldetektor bruger til at indikere, at der er fundet en målobjekt.
PI-baserede detektorer er ikke særlig god til diskrimination, fordi den reflekterede puls længde af forskellige metaller ikke let adskilles. Men de er nyttige i mange situationer, hvor VLF-baserede metaldetektorer ville have svært ved, såsom i områder, der har stærkt ledende materiale i jorden eller generelle miljø. Et godt eksempel på en sådan situation er udforskning salt-vand. Desuden kan PI-baserede systemer ofte opdage metal meget dybere i jorden end andre systemer.