Принципы работы современных металлодетекторов

// // Интересное в сети //

Металлодетектор - это прибор для обнаружения скрытых металлических предметов. Прибор этот, конечно, электронный. Иначе и быть не может. Обнаружение металлов делается на определенном расстоянии. Без физики здесь не обойтись. Единственный способ засечь металл - это использование картины электромагнитного поля, которое существует вблизи металлического предмета.

У человека нет таких органов чувств. Но зато у него есть разум, при помощи которого он додумался до косвенных способов решения этой задачи. В основном, эти способы можно поделить на две ветви. Для больших расстояний используют радиолокацию, а для малых - изменения индуктивности катушек.

Принцип работы радиолокатора прост. В нем используется поочередное переключение передатчика и приемника, соединенных с одной и той же направленной антенной. Сначала передатчик посылает короткий импульс. Затем его отражения от препятствия, ожидает приемник. Если препятствия (цели) нет, то нет и отраженного сигнала.

Наилучшим препятствием, зеркалом для отражения радиоволн, является металл. Таким способом удается определять металлические предметы на расстоянии сотен километров. Обычно эти предметы - самолеты. Хороший, но дороговатый способ. Радары могут обнаруживать не только металлы, но вообще, любые проводящие предметы, даже отдельную птицу.

Однако металлоискателем, как таковым, называют прибор для ближнего обнаружения металла. Например, ключей, упавших в густую траву. Монет, мин, снарядов и т.д. Строители ищут металлоискателем арматуру в бетоне, кладоискатели - золото, в земле и стенах. Основой прибора является катушка индуктивности. Чтобы увеличить чувствительность, стремятся увеличить магнитный поток проходящий через катушку. Для этого увеличивают площадь витка.

В результате, датчик прибора становится похож на скорее на баранку или моток пряжи, чем на катушку. Упомянутая катушка включается в электронную схему, цель которой - обнаружить изменение индуктивности. Это изменение на практике оказывается очень малым, и дает слабый отклик, который надо усилить.

Здесь есть два подхода. Один из них, достаточно древний, состоит в том, что катушка включается в цепь моста, питаемого переменным током. Мост балансируется при отсутствии металла, и на выходе дает нулевой сигнал. При появлении металла где-то поблизости, баланс моста нарушается и слабый сигнал, благодаря усилению, обнаруживается. Более чувствительный способ состоит в том, что катушка металлоискателя является частью колебательного контура ВЧ-генератора.

В приборе имеется еще один генератор, работающий на такой же частоте, но жестко стабилизированный при помощи кварца. Это, так называемый, опорный генератор. Сигналы от этих двух генераторов подаются на нелинейную схему, называемую смесителем. Если частоты генераторов не совпадают, то на выходе смесителя образуется тональный сигнал разностной частоты, который очень легко может быть обнаружен после небольшого усиления, обычными наушниками. Этот метод называется "нулевыми биениями".

Чувствительность последнего способа очень высока. Чем ближе металл, тем выше высота тона, обнаруживаемого металлоискателем. Даже ничтожное изменение индуктивности поисковой катушки даст заметный сдвиг по частоте в первом генераторе. Достаточно слегка покрутить ручку установки частоты, чтобы добиться пропадания звука при отсутствии металла, и можно приступать к поиску. В современных приборах с микропроцессорами, для настройки достаточно нажать кнопку сброса или калибровки. Современные приборы могут даже попытаться сделать предположение о природе металла, размерах и расстоянии до предмета. Но это всего лишь автоматизация описанного выше общего принципа.