金属探测器的工作原理。方案、说明

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有用的定义

动态操作模式 提供搜索头（线圈）的连续移动。仅当头部经过金属时才能观察到装置的反应。如果头部停在某个物体上，反应就会消失。

静态操作模式 -当头部位于物体上方时将保持设备的反应的这种模式。动与不动都没关系。

伪静态操作模式 - 阈值调整非常慢的动态模式。也就是说，如果头部长时间保持在某个物体上，设备就会适应该物体，反应就会消失。当头部远离物体时，将开始相同持续时间的反向调整。在计算机化设备中，阈值调整过程由微处理器控制，因此接近和远离物体时的调整速度可能不同。在具有伪静电的传统设备中，RETUNE按钮用于在线圈远离物体时快速恢复阈值。

压控振荡器模式 - 声音的大小和音调（频率）不仅取决于物体的大小和深度。增强人耳对从物体接收到的信号的轻微变化的反应。

阈值（阈值音） - 在头部附近没有金属物体的情况下，设备或耳机的扬声器中会听到微弱的声音。阈值音适用于具有所有金属搜索模式的设备和具有静态搜索模式的设备。通过这种声音，可以判断金属探测器的性能以及土壤矿化度的变化。在大多数设备中，阈值音调是可调的。

拒绝 - 某种类型的物体没有声音信号（忽略）。

构建金属探测器的基本原则：优点和缺点

金属探测器的制造遵循多种原则。这是主要的三个。

BFO（节拍频率振荡器 - 节拍发生器，相关振荡器） - 添加两个高频发生器的振动并选择它们的频率之间的差异，该差异位于声音范围内。如果搜索线圈附近出现金属物体，其中一个发生器的信号频率就会发生变化，可听声音的音调也会发生变化。也就是说，它们的工作原理是确定搜索线圈的电感在铁质物体的影响下的微小变化。它们的特点是灵敏度低。

TR / IB (Transmit-Receive / Induction Balance - 发射、接收和感应平衡) - 传感器中安装有两个线圈，分别是发射线圈和接收线圈。金属的存在会改变它们之间的电感耦合，从而影响接收到的信号。

PI（脉冲感应） - 传输通过脉冲进行，接收信号的形状和幅度取决于探测器线圈附近是否存在金属物体。

相反，脉冲检测器有很多优点：

现代可用的所有探测器中最灵敏的；
对地球的影响不敏感；
有一个简单的结构。

当它们工作时，使用磁脉冲可以在落入磁场的所有金属物体中感应出电流。在脉冲之间，接收器接收响应，该响应由电子设备放大和处理。

凭借其不可否认的优势，它们也有缺点：

他们需要强大的电池才能工作；
它们对小的铁质物体极为敏感。

自 90 年代中期以来，许多脉冲金属探测器都配备了鉴别器。

平衡感应金属探测器 成为通用的标准探测器。它们的搜索头中有两个线圈，其中一个线圈会产生交变磁场。另一个线圈的位置应使其周围的磁场正常平衡，并且其输出处没有电信号。

事实上，接收线圈中存在所谓的残留信号，这并不是理想设计造成的。接近线圈的金属物体会改变该磁场的配置并使系统失去平衡。结果，接收线圈的输出处出现信号。该信号可以被放大并通知操作员有关发现的信息。

采用这一原理的现代金属探测器具有强大的电子设备，可以处理信号并为操作员提供大量附加信息，例如：

金属的相对比电导率；
发生深度等

每个原则都有特定的优点和缺点。因此，在昂贵且复杂的探测器中，不仅可以确定金属的存在，还可以确定金属的类型，这三者结合在一起。

金属探测器的功能

当金属探测器打开时，搜索线圈中会产生电磁场，该电磁场传播到环境中：

地球;
石;
水;
树;
空气。

在电磁场的影响下，落入搜索线圈作用区域的金属表面会产生涡流。这些涡流产生它们自己的反电磁场，导致搜索线圈产生的电磁场的功率降低。这是由设备的电子电路固定的。

此外，次级场会扭曲主场的配置，这也会被设备捕获。

金属探测器的电子电路处理接收到的信息并发出金属检测信号。

任何金属物体或导电矿物的表面都会形成涡流。物体中金属的测定是基于物体电导率的测量。

金属探测器的频率范围

在金属探测器的技术文献中，使用了许多技术术语。因此，VLF（甚低频）一词意味着金属探测器的工作频率非常低。

金属探测器区分（识别）发现物性质的能力取决于设备的工作频率。在高频下，集肤效应增强，辨别质量显着恶化。

因此，最初（70 年代、80 年代初），金属探测器制造商使用约 2 kHz 的极低频率。这导致了具体的问题：

在这些频率下，尽管对铜和银的敏感性良好，但对金和镍的敏感性降低；
在设计线圈时，存在质量问题（品质因数）。

现代金属探测器的工作频率范围很广，这是由于其应用的具体情况以及工程和设计方面的考虑。

大多数情况下，频率范围从 6 kHz 延伸到 20 kHz，但有时会更低。在此频率范围内，设备可以很好地识别目标，并且线圈的设计不存在严重问题。

寻找黄金的设备使用更高的频率 - 高达 15-20 kHz 及以上。这也是由于以下事实：在这些频率下，对非常小的物体（例如金块）的敏感性提高，金块通常尺寸较小且重量较轻。

近年来，为了提高辨别的深度和质量，已经使用多频搜索，这在一定条件下具有优势。随着廉价微处理器的出现，这种方法的发展受到了强劲的推动。但我想对多频搜索提出两点重要的意见：

首先，与单频设备相比，该方法并没有显着提高辨别深度；
其次，良好区分的发现范围增加，但在后者配置复杂的情况下，它们可能会被切断。
TR（发射器-接收器）一词的意思是“发射器-接收器”，也与基于感应平衡原理工作的金属探测器有关。这种类型的金属探测器出现在30世纪50年代。这些仪器具有间隔的正交线圈。此类设备的工作频率为 100 至 XNUMX kHz。这些设备的严重缺点：
对矿化土壤的大反应；
对小物体的免疫力。

当在轻微矿化和轻微散落的土壤中寻找大型物体（一升罐子或更大）时，这些金属探测器非常方便。自 70 年代中期以来，它们实际上已不再使用。

如今，此类金属探测器的典型代表是 Fisher 的 Gemini-XNUMX。一些金属探测器制造商使用此名称作为 VLF 术语的补充，显然是为了再次强调该设备基于感应平衡原理。

对地补偿系统的调整

土壤矿化 - 土壤中存在导电盐和矿物质，以及含铁矿物质和岩石。它会导致违反设备的正确操作。通过引入额外的电路解决方案和模式来消除它。

在地面工作的过程中，土壤的性质可能会发生变化，从而导致其矿化作用发生变化。这将需要对地球补偿系统进行调整。如果检测器具有这样的操作模式，则可以手动和自动完成此操作。它被称为“地面轨道”。对于高灵敏度设置，不建议使用此模式。

术语“VCO”用于表示金属探测器的声音模式，其中，根据物体的大小和深度，不仅声音的音量会变化，而且音调也会变化。这会增强对声音信号最轻微变化的听觉感知。

现代高端金属探测器具有丰富的服务，可以让经验丰富的操作员用最少的时间进行富有成效的搜索。如果搜索引擎还了解金属探测器的工作原理及其实际功能，这会带来额外的好处。

关于金属探测器的灵敏度

为了获得高灵敏度，金属探测器整个接收路径的总增益可以达到数十分贝。鲁莽地提高灵敏度会导致设备的稳定运行恶化，从而使金属探测器变成无用的搜索工具。

灵敏度是现代金属探测器的主要优势，但不是主要优势。

对这一事实的理解需要经验的积累，并且在搜索者到达遍布金属垃圾的区域后变得显而易见。在这里，高灵敏度已经不是一种乐趣了！

有时，当一个人专注于手册中指示的每一厘米深度时，某些人对超敏感的追求就会退化为一种疾病。公司卖家巧妙地利用了这一事实！最后，检测深度通常是在空气中给出的，即理想条件下的，但在地面上，在声明的深度处的指示物体很可能无法被检测到。

作者：杜布罗夫斯基 S.L.

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