Принципы работы металлоискателей.

Индуктивный баланс. (балансники)
Наиболее обширная группа металлоискателей. Современные монетники почти все работают по этому принципу.
Перечислять их нет смысла. Это всем известные модели с определением металла черный – цветной (магнитный-немагнитный). Катушка представляет из себя сбалансированный объёмный трансформатор. Передающая катушка излучает в пространство магнитное поле. Трансформатор сбалансирован, по этому в приёмной катушке в отсутсвии рядом металла ничего не наводится и напряжение на ней близко к нулю. При появлении металла в приёмной катушке появляется сигнал амплитуда и фаза которого зависит от размера объекта, его формы и рассстояния до катушки. Если брать одинаковые по форме объёкты, на одном и том же расстоянии от катушки, фаза наводимого сигнала будет смещаться в положительную сторону и отрицательную на определённую величину (амплитуда тоже). По этому сдвигу фазы и определяют черный металл или цветной. Ситуация меняется когда объект плоской формы, например плоская железная жесть. Любой монетник покажет её как цветной металл. Для этого стали применять годографы и др. средства отображения сдвига фазы. По числу определяют примерно что за объект под катушкой. Например водочные пробки будут в основном одним числом показаны. Медные монетки другим. Во всяком случае гвозди и всякие железные предметы копать уже не придётся, если в этом нет необходимости. В любом случае решает оператор копать ему или пропустить. Индуктивный баланс отличается высокой чуствительностью к мелким предметам и возможностью дискриминации металлов. Трудности это сложный датчик, необходимость борьбы с влиянием грунта и сложные способы обработки информации, для более точной идентификации объектов.
Принцип импульсной индукции. (имульсники)
Тоже обширная группа приборов. Популярность этого метода заключается в простоте изготовления датчика.
Датчик содержит всего несколько витков провода. Любого, хоть сетевого от домашнего пылесоса. Принцип следующий: Катушка подключается к источнику напряжения с помощью полупроводникового ключа. В катушке начинает расти ток по экспоненте, при этом магнитное поле так же по экспоненте излучается в пространство. Через какое то время ключ разрывается. Катушка обесточивается. А от источника катушка подключается к приёмному усилителю. Если рядом находился металлический объект, при резком изменении магнитного поля (при снятии напряжения), объект будет препятствовать этому изменению. На практике это проявляется в затягивании хвоста снятого сигнала. Вот этот хвост и выхватывает усилитель и усиливает его. Плюсы: простой датчик, достаточно хорошая чуствительность, слабое влияние грунта, лучшее определение черных и хорошо проводящих ток металлов. Минусы: большое потребление и самый главный недостаток невозможность дискриминации. (хотя некоторые работы и ведутся в этом направлении, но пока результаты не очень радуют)
На основе импульсника достаточно просто сделать глубинный прибор. Достаточно намотать пару витков любого провода по периметру пусть 5х5 метров и пустить по проводу достаточно мощный импульс. Вопрос лишь в энергопотреблении и в мощности ключа.
Принцип передача-приём. (приемник-передатчик)
Тоже сбалансированный датчик, только не учитывается фаза отражённого сигнала. Регистрируется только его уровень. На этом принципе построен известный глубинник Джемини. Передающая катушка излучает в пространство магнитное поле частотой 90 кгц. Приемник в приемной катушке и сама катушка настраиваются (винтом) по минимуму сигнала. Попадание металла вызывает разбаланс сбалансированной системы катушек и в приёмнике появляется сигнал.
Плюсы – схема попроще чем в балансниках (нет необходимости в регистрации фазы). Минусы: нет дискриминации, сильное влияние грунта и невозможность от него избавиться.
Гибридные приборы. (импульсники и балансники одновременно)
Балансник излучает поле и регистрирует его одновременно. Импульсник сначала излучает потом регистрирует, с разделением во времени. Но есть класс приборов которые работают как импульсник, сохраняя все его достоинства и как балансник. Т.е. обрабатывают сигнал не только после снятия поля, но и во время излучения, проявляя свойства балансников. Работы в этом направлении особо не афишируются фирмами, но есть болшие подозрения и не только у меня, что данным способом работают приборы Минилаба. А как известно у этих приборов самый четкий пока дискрим.О достоинствах и недостатках не стОит говорить, они описаны выше.
Ещё есть класс это гибрид магнитометра и импульсника. Магнитометр не видит цветные металлы, а импульсник видит все подряд, вот вам и дискриминация, причём 100% -ая. И никаких плоских железок! Следует отметить что у магнитометра глубина обнаружения (точнее здесь дальность) ещё больше.
Магнитометры.
Измеряют магнитное поле обычно в числовой величине. У земли оно в данной местности одинаковое и более-менее однородное. Любой магнитный объект или пустота под землёй изменят это поле. Серьёзный поиск с магнитометром представляет из себя прочёсывание выбранного квадрата местности два или несколько раз, с нанесением на карту магнитной составляющей в определённых точках. И анализом полученной информации и составлением графиков. Данный метод применяется в геологоразведке полезных ископаемых. Чуствительность зависит от модели аппарата и его разрешающей способности. Старый добрый ММП-203 (по словам поисковиков) ловит легковой автомобиль 2108 примерно с 12-ти метров. Естественно никаких карт не составляется, просто свободное брожение с включенным прибором. Минусы: не определяет цв. металлы и необходимость переиодической заправки рабочим веществом.
Ещё один метод – срыва генерации.
Берётся LC генератор в режиме, близком к срыву генерации. Режим этот стабилизируется. И как только на катушку оказывается воздействие генерация срывается. Этот момент можно регистрировать. Прибор обладает лучшей чуствительностью чем простые приборы описанные ниже, а так же мало потребляет энергии от питания, потому что энергия тратится только на работу самого генератора. Излучать в пространство ничего не надо. Поле от его катушки минимальное, следовательно влияние грунта тоже минимально. Но конечно с импульсником или балансником ему не потягаться, а вот в различных досмотровых детекторах такой метод с успехом используется. Такой прибор выпускает один инженер из Петрозаводска, называется прибор РМ-детектор.
Q-метры.
Измеряется добротность контура, образованного поисковой катушкой и постоянным конденсатором. Тоже используется в основном в ручных досмотровых приборах.
А начиналось всё…
А начиналось всё с L-метров. Регистрировалось изменение индуктивности катушки при приближении её к металлическому объекту. Из радитехники известно что магнитные материалы (железо, ферриты) увеличивают индуктивность, а немагнитные (латунь, медь, алюминий…) понижают. На этом методе строились первые металлоискатели. Делалось два генератора один постоянный, второй перестраиваемый. Перестраивался генератор резонансным контуром, в котоый входила поисковая катушка и переменный конденсатор. Частоты генераторов были близки. После генераторов стоял смеситель и усилитель НЧ или наушники. Переменным конденсатором выбиралась такая частота переменного генератора, что бы в наушниках прослушивался определённый тон, получившийся от смешения частот, разностный сигнал. Любое воздействие на индуктивность катушки вызывало перестройку частоты генератора, а следовательно и разностного тона. Причем воздействие магнитной мишени вызывало уменьшение тона, а немагнитной увеличение. Хотя можно настроить и наоборот. Недостатки очевидны: низкая чуствительность, нестабильность генераторов. Но зато уже был дискрим! (Однажды был найден немецкий миноискатель. На двух лампах-триодах, с поисковой квадратной катушкой на толстом гетинаксе.) Дальнейшие усовершенствования данного метода делались путём например умножения частоты перестраиваемого генератора в несколько раз, тогда изменение тона было более заметнее, но вместе с тем возрастала нестабильность самой катушки и всего связанного с нею (помехи, грунт…). Ещё делали принцип частотомера. Вместо сложения частот просто измеряли частоту или период генератора. (Такой метод используется в Тракере_ФМ.) Но как известно этого мало что бы равняться например с индуктивным балансом.