Металлоискатели.

И как они работают?
Физические принципы
Немецкий физик Хайнрих Вильхельм Дофе изобрел систему индукционного баланса (импеданса), которая вошла в металлоискатель сто лет спустя.
Различные модели металлоискателей работают на различных частотах. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели, работающие на низких частотах, могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они не в состоянии заметить металлические предметы. Если частота работы металлоискателя высокая, то приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить предметы в глубине почвы.
Пример частот металлоискателей по назначению:
Глубинные металлоискатели работают, например, на частоте — 6,6 кГц. Глубина обнаружения — около 4 м.
Грунтовые металлоискатели для поиска мелких предметов — до 22,5 кГц. Глубина обнаружения, например, каски — около 1-1,5 м, монеты — до 40 см.
По принципу работы
Приборы типа «приём-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.
Достоинства: относительно простая схемотехника, широкие возможности для определения типа обнаруженного объекта.
Недостатки: сложность изготовления датчика, влияние минерализации грунта, относительно невысокая чувствительность.
Индукционные металлоискатели. 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. Основной трудностью при создании подобных приборов является выделение весьма малого отражённого (наведённого) сигнала на фоне мощного передаваемого (излучаемого).
Достоинства: простота конструкции датчика.
Приборы — измерители частоты. В их основе 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.
Достоинства: простота конструкции датчика, простая схемотехника.
Недостатки: худшие возможности дискриминации обнаруженных объектов, малая чувствительность.
Приборы, фиксирующие изменение добротности колебательного контура, входящего в состав LC-генератора. При приближении металлического предмета к катушке добротность контура уменьшается и амплитуда колебаний на выходе LC-генератора также уменьшается.
Достоинства: простота конструкции, малая потребляемая мощность.
Недостатки: низкая температурная стабильность.
Импульсные металлоискатели — принцип работы 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.
Достоинства: нечувствительность к минерализированному грунту, простота конструкции датчика.
Недостатки: повышенное потребление энергии, слабые возможности дискриминации.
В профессиональных металлоискателях могут совмещаться несколько способов обнаружения объектов.