Різні види металошукачів та їх принцип дії. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Різні види металошукачів та їх принцип дії. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Металошукачі

Коментарі до статті

Для успішного пошуку металевих предметів у землі немає потреби розуміти наукові принципи металошукача. Однак корисно знати загалом, як металошукач працює.

Металошукач - це електронний прилад, який визначає наявність металу та інформує нас про це. Металевий предмет, скажімо монета, що у землі, сам собою нічого не випромінює і видає своєї присутності. Щоб його виявити, необхідно опромінити його радіохвилями та вловити вторинний сигнал. Всі металошукачі засновані на цьому принципі Відмінність між дешевими і дорогими моделями полягає в методах випромінювання цих радіохвиль, методах уловлювання вторинних сигналів, а також в способах інформування вас про наявність металу.

Різні види металошукачів та їх принцип дії
Рис. 12. Електромагнітне поле пошукової котушки

Різні види металошукачів та їх принцип дії

Мал. 13. Виникнення вихрових струмів на поверхні металевих предметів, що опинилися в електромагнітному полі пошукової котушки

Коли ви включаєте металошукач, у пошуковій котушці протікає змінний електричний струм, що створює навколо котушки електромагнітне поле. Це поле проходить у навколишнє середовище, будь то повітря, ґрунт, вода, камінь, дерево тощо. Якщо шляху цього поля виявляється металевий предмет, то його поверхні виникають звані вихрові струми. Ці струми утворюють своє електромагнітне поле, яке послаблює поле передавальної котушки. Електронна схема приладу за допомогою котушки вловлює це ослаблення поля, викликане присутністю під котушкою металу, та інформує вас про це тим чи іншим способом. Більш складні електронні схеми забезпечують краще вловлювання слабкіших вторинних сигналів, точніше їх обробляють. Тому такі прилади трудомісткі у виготовленні і коштують дорожче. Однак вони, як правило, здатні знаходити об'єкти у найбільшій глибині.

Різні види металошукачів та їх принцип дії
Рис. 14. Вплив мінералізації ґрунту на глибину виявлення

Вихрові струми утворюються на поверхні будь-яких електропровідних матеріалів – металів, мінералів тощо. Кольорові метали більш електропровідні, ніж чорні метали та мінерали. Тому вихрові струми на них згасають довше. Металошукач відчуває, в якому разі вихрові струми загасають швидше, і на цій підставі може "сказати" вам, який з металів - чорний або кольоровий - знаходиться під котушкою.

На жаль, у деяких місцях ґрунт містить велику кількість електропровідних мінералів (магнетит, солі натрію та калію), які вкрай небажані, оскільки маскують присутність металу, зменшуючи глибину його виявлення. Мінерали заліза та солі становлять велику проблему для виробників та користувачів металошукачів. Використовуючи різні фільтри, можна значно знизити вплив фунта. Деякі прилади мають автоматичне відбудову від ґрунту, в інших це досягається вручну оператором, що точніше, якщо правильно виконано.

У літературі розрізняють такі основні підходи до побудови схемотехніки металошукачів:

1. Метод биття - BFO (Bcat Frequency Oscillation).

2. Метод індукційного балансу – IB/TR (Induction Balance/Transmitter-Reciver).

3. Метод індукційного балансу з допомогою дуже низьких робочих частот - VLF/TR (Very Low Frequency/ Transmitter- Reciver).

4. Метод індукційного балансу з рознесеними котушками – RF (Radio Frequency).

5. Імпульсний метод – PI (Pulse Induction).

6. Метод зриву резонансу – OR (OfTResonance).

Метод биття - BFO

Вимірюваним параметром є частота LC-генератора, що включає котушку пошукової головки. Частота порівнюється з еталонною і отримана різницева частота биття виводиться на звукову індикацію. Схемотехніка приладів достатня проста, котушка не вимагає прецизійного виконання. Робоча частота 40-500 кгц. Чутливість BFO-приладів невисока за низької стабільності роботи та слабкої можливості відбудовуватися від вологого та мінералізованого фунта. Метод BFO застосовувався в міношукачах та серійних іноземних приладах у 60-70 рр. минулого століття. В даний час цей метод популярний у радіоаматорів і зустрічається в недорогих приладах вітчизняних виробників. Сюди можна віднести прилади з прямим виміром частоти, добре реалізовані на мікропроцесорах.

Метод індукційного балансу – IB/TR

Пошукову головку утворюють дві котушки, розташовані в одній площині і збалансовані так, що при подачі сигналу в котушку, що передає, на виходах приймальні присутній мінімальний сигнал. Котушка, що передає, часто включається в контур LC-генератора. Вимірюваним параметром є амплітуда сигналу на приймальні котушці і фазовий зсув між переданим і прийнятим синусоїдальними сигналами. Такі металошукачі мають робочу частоту 80-100 кГц. Вони можуть виявляти невеликі об'єкти на порівняно великій глибині (30-35 см), проте марні при пошуку на сильно мінералізованих фунтах і морських пляжах.

Метод індукційного балансу із використанням дуже низьких робочих частот - VLF/TR

Було виявлено, що при зниженні робочої частоти нижче 20 kHz можна відбудуватися від впливу фунта, глибина дії приладу при цьому дещо знижується, проте різко зростає стабільність роботи і зникають помилкові сигнали. Такі прилади отримали назву VLF/TR, що розшифровується як металошукач типу передавач-приймач, який працює на дуже низьких частотах.

VLF – метод дозволяє побудувати високочутливі прилади з гарним розрізненням металів за рахунок аналізу фазових характеристик. Схемотехніка приладів досить складна, котушки вимагають прецизійного балансування. На основі цього методу зараз будується більшість серійних приладів, у тому числі комп'ютеризованих. Дискримінація об'єктів та відбудова від ґрунту в таких приладах здійснюється порівняно просто за допомогою фазозсувних ланцюгів.

Принцип TR (або його різновид VLF/TR) передбачає аналіз фазових характеристик сигналу, тому ці прилади легко розрізняють чорні та кольорові метали, що відбудовуються від сміття та ґрунту. Вони мають високу чутливість і роздільну здатність, яка залежить від діаметра пошукової котушки - чим вона більша, тим глибше виявлення, але важче шукати дрібні предмети.

Недолік таких приладів полягав у тому, що відбудову від ґрунту не можна було виконувати одночасно з дискримінацією і оператор за допомогою перемикача повинен вибирати або той чи інший режим. Такі прилади випускалися у США та Англії протягом 10 років аж до 1980 р., коли їх замінили на так звані динамічні металошукачі.

Наприкінці 70-х років. XX ст. американець Дж.Пейн розробив схему, що дозволяє проводити одночасно і дискримінацію та відбудову від ґрунту.

Перші прилади такого типу необхідно дуже швидко переміщати для досягнення прийнятної глибини їх дії, що було для оператора дуже стомлююче. Біліші пізні моделі (за рахунок ускладнення схеми) дозволяли працювати вже з меншими швидкостями переміщення котушки без втрати глибини.

На початку 80-х років. металошукачі стали важкими та складними в налаштуванні. По суті, один прилад включав чотири металошукачі різних типів. Американська фірма Fisher Researh Laboratory своєчасно відреагувала на прохання шукачів скарбів зробити простіший, але не менш чутливий прилад і на основі останніх досягнень мікроелектроніки розробила металошукач 1260-х з автопідстроюванням порога, який працює на дуже низькій частоті. Він мав лише кілька органів управління і не вимагав жодного ручного налаштування. Це легкий, зручний у роботі та чутливий до дрібних об'єктів прилад, що успішно діє на поганих мінералізованих ґрунтах. Його модифікація 1266-х випускалася до 2003 року.

Цей металошукач став називатися динамічним, хоча, по суті, він відноситься до типу VLF/TR. Попередні статичні металошукачі типу VLF/TR практично перестали вироблятися, і всі провідні фірми швидко перейшли на виробництво приладів, що використовують вказаний динамічний принцип. Численні дрібні компанії, які не встигли це зробити, були змушені припинити своє існування. З того часу у світі залишилося лише близько десятка фірм, які виробляють металошукачі.

Метод індукційного балансу з рознесеними котушками - RF

Це високочастотний варіант TR, де передавальна та приймальна котушки утворюють не плоский трансформатор, а рознесені у просторі та розташовані перпендикулярно один до одного. Приймальна котушка приймає відбитий від металевої поверхні сигнал, що випромінюється передавальної котушкою. Цей метод використовується в глибинних приладах і характеризується нечутливістю до дрібних об'єктів та неможливістю розрізняти чорні та кольорові метали.

Імпульсний метод - IP

Вперше розроблені США для археологів, ці прилади набули найбільшого поширення серед любителів Англії наприкінці 60-х гг. Як і в приладах, заснованих на принципі індукційного балансу, імпульсні прилади створюють електромагнітне поле, що впливає на об'єкт, проте це поле діє не весь час, а періодично то включається, то вимикається (пульсує) багаторазово протягом однієї секунди.

При включенні поля на поверхні об'єкта наводяться вихрові струми. При вимиканні поля вихрові струми поступово згасають, хоча протягом дуже короткого проміжку часу. У цей момент котушка діє як приймальна антена, що вловлює цей загасаючий сигнал. При цьому граничне тло приладу посилюється, свідчивши про наявність металу в грунті. Оскільки вихрові струми ґрунту загасають набагато швидше і не вловлюються приладом, імпульсні металошукачі ефектно працюють на поганих мінералізованих ґрунтах і особливо на вологих солоних ґрунтах морських узбереж.

Недоліком імпульсних металошукачів є висока чутливість до чорних металів та труднощі з дискримінацією. Однак у ряді випадків (наприклад, при пошуку металу на дні моря) вони перевершують інші типи металошукачів.

Метод зриву резонансу - OR

Аналізованим параметром є амплітуда сигналу на котушці коливального контуру, налаштованого близько до резонансу з сигналом, що подається на нього від генератора. Поява металу в полі котушки викликає або досягнення резонансу або відхід від нього, залежно від виду металу, що призводить до збільшення або зменшення амплітуди коливань на котушці. Цей метод, як і і BFO розроблявся радіоаматорами.

Автор: Булгак Л.В.

Дивіться інші статті розділу Металошукачі.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Часовий пояс для Місяця 10.03.2023

21 липня 1969 року Ніл Армстронг зробив перший доленосний крок на Місяць. Це сталося саме тоді, коли стандартний всесвітній час на нашій планеті досяг 2:56 ранку. Але котра година була для Нілу? Поки що відповіді на це питання немає, але, враховуючи плани заселення Місяця, це може змінитися. На нещодавній зустрічі в Нідерландах представники космічних організацій з усього світу погодилися, що нам потрібно запровадити належний місячний часовий пояс – міжнародно визнаний загальний місячний поясний час, який усі майбутні місії зможуть легко використати для зв'язку та навігації. Нещодавня зустріч у Нідерландах була організована та проведена дослідниками ЄКА, але дискусія була спільною.

Ціль полягає в тому, щоб створити взаємоузгоджену структуру під назвою LunaNet, яка забезпечить спільний інтерфейс для всіх майбутніх місячних місій, оптимізуючи їх мережу, навігацію, виявлення, інформування та комунікацію. Час буде ключовим для майбутніх операцій.

У найближчі кілька років на Місяць буде відправлено кілька роботизованих посадочних апаратів від різних космічних організацій та приватних компаній. Крім того, ЕКА, НАСА, Японське агентство аерокосмічних досліджень (JAXA) та Канадське космічне агентство (CSA) працюють спільно над створенням орбітальної місячної станції під назвою Gateway, звідки можуть стартувати майбутні експедиції.

"Ці місії будуть не лише перебувати на Місяці або навколо нього одночасно, а й часто взаємодіяти між собою - потенційно передаючи один одному повідомлення, проводячи спільні спостереження або здійснюючи операції зі зближення", - йдеться у прес-релізі Європейського космічного агентства.

Історично склалося, що кожна місія, яка вирушала на Місяць, використовувала атомний годинник Землі для відстеження свого прогресу, синхронізуючи свій час у космосі згодом Землі. Для цього потрібно було "вийти на зв'язок" і запитати людей на Землі, яку годину, а також врахувати час, необхідний для того, щоб здійснити цей дзвінок. Звичайний старий годинник на борту космічного корабля просто не впорається з цим завданням. Сили гравітації та швидкості на Місяці інші, а отже, вони впливають на якийсь час інакше, ніж сили, що діють на нашій планеті.

На практиці це означає, що якщо місячний астронавт візьме з собою годинник із Землі, вони будуть йти швидше звичайного на десятки мікросекунд на добу. Наскільки швидше залежить від того, чи знаходиться астронавт на орбіті, чи стоїть на Місяці. У цих умовах буде складно встановити стабільний відлік часу спеціально для Місяця, але він може бути точнішим і швидшим, ніж синхронізація із земним часом. Саме це зараз обговорюють вчені. Чи дотримуватися нам земного часу або переходити на місячний часовий пояс?

Останній сценарій вимагатиме створення робочої системи місячного часу та загальної системи координат на поверхні Місяця, подібної до тієї, яку ми використовуємо на Землі для відстеження орбітальних супутників. Це може зайняти більше енергії та зусиль, але в результаті може призвести до створення набагато більш точної системи, яку потім можна буде застосувати і до інших планет.

Інші цікаві новини:

▪ Гени та любов до кави

▪ Навушники попередять про втрату свідомості

▪ Модуль інфрачервоних світлодіодів Lextar PR88

▪ PHILIPS DVP 630: бюджетний DVD-програвач для російського ринку

▪ Смарт-пристрій MIJIA для керування шторами

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Регулятори тембру, гучності. Добірка статей

▪ стаття Духа не вгасайте. Крилатий вислів

▪ стаття Як ростуть омари? Детальна відповідь

▪ стаття Бактеріолог. Посадова інструкція

▪ стаття Мастика для ремонту гумових виробів Прості рецепти та поради

▪ стаття Запуск асинхронних двигунів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт