История металлоискателей и их применения, кратко про принцип действия


Краткая история появления и применения металлоискателей, принцип работы, а также варианты форм и расположения поисковых катушек.

История металлоискателей

В 20-е годы в США были разработаны приборы, обнаруживающие инструменты и готовые изделия, с целью предотвращения их выноса рабочими с заводов. Приборы назывались металлодетекторы (metal detector дословно - металлообнаружитель).

Металлодетекторами или, по-русски, "металлоискателями" заинтересовались также и военные. Во время Второй мировой войны быстро развивалась техника обнаружения металлов, и было разработано специальное оборудование для поиска мин.

После войны такие приборы дешево распродавалось в США, и многие люди быстро оценили возможности миноискателей при поиске различных металлов, в том числе и ценных.

Послевоенные металлоискатели работали на вакуумных лампах, поэтому они были громоздки и потребляли очень много энергии.

Лишь в середине 60-х годов были созданы малогабаритные, стабильные и чувствительные приборы, которые могли различать металлы и позволяли отстраиваться от влияния окружающей среды.

С каждым годом расширяется область использования металлоискателей в самых различных сферах.

Для военных метоллоискатель - это прежде всего миноискатель. Здесь не требуется способность прибора различать металлы. До недавнего времени не требовалась и высокая чувствительность, однако с появлением пластиковых мин ситуация изменилась: в пластиковой или керамической мине осталась одна незаменимая металлическая деталь - маленькая пружина во взрывателе. Обнаружить ее способен только высокочувствительный прибор.

В последнее время, по разным причинам, миноискателей собственного производства стало резко не хватать, и в телевизионных репортажах из горячих точек бывшего Союза то и дело мелькают наши солдаты с иностранными приборами в руках.

В охранных структурах и криминалистике металлоискатель применяется сейчас шире, чем где-либо. Любой человек сталкивался с подобными приборами при входе в банк, аэропорт или ночной клуб. Прежде всего - это "ворота", при проходе через которые можно обнаружить даже незначительные металлические предметы.

Бывает, в человеке после хирургической операции остается металлический объект (например титановые стержни при переломах костей). Тогда на помощь секьюрити приходит небольшой металлоискатель для личного досмотра.

Им без труда и с высокой точностью локализуется подозрительный предмет. Подобными приборами обязательно оснащены подразделения внутренних войск, охраняющие места лишения свободы.

В целях личной безопасности, крупные учреждения имеют специальные приборы для проверки входящей почтовой корреспонденции для определения нет ли там чего-то опасного.

Ни одно по настоящему уважающее себя предприятие по производству пищевых продуктов, будь то кондитерская фабрика, или колбасный цех, не обходится без металлоискателя.

Сейчас несоблюдение этого правила может повлечь судебное разбирательство, а в странах с более развитыми структурами потребительского рынка попадание, скажем, гвоздя в колбасу - верный путь к банкротству мясоперерабатывающего комбината (придать такой факт огласке позаботятся его конкуренты) и судебной ответственности персонала. Естественно, что лучше потратить несколько сотен долларов на прибор, чем оплачивать потом судебные издержки.

Незаменимы металлоискатели в строительстве и в процессе ремонтных работ. Подумайте, как обойтись без этого прибора, если Вам нужно составить проект реконструкции старого здания, на которое отсутствуют чертежи расположения балок и других несущих конструкций (нельзя ведь долбить памятник архитектуры где попало); а если необходимо проследить как проходит в земле трубопровод или электрический кабель (не перекапывать же все вокруг) или просто Вы хотите просверлить электрической дрелью отверстие в стене своего дома, то незнание расположения проводки может стоить Вам жизни. Спасти Вашу жизнь или избавить от ненужной работы поможет металлоискатель.

В процессе обработки древесины, особенно поступающей из пригородных лесов, в стволах попадаются гвозди и другие металлические предметы.

Избежать поломки пилы или другого оборудования можно только, проверив древесину металлоискателем. Специальная рамка, установленная перед циркулярной пилой, автоматически остановит транспортер при обнаружении металла в древесине.

При сортировке мусора на мусороперерабатывающих предприятиях возникает необходимость избавить, например, макулатуру от металлических предметов. Хорошо, если предметы - железные, и их можно удалить магнитом. Обнаружить и удалить немагнитные металлические объекты можно только индукционным металлоискателем.

При добыче полезных ископаемых, особенно самородного золота, металлоискатель просто незаменим. Многие прииски в Америке, Австралии и других странах пережили второе рождение, когда при помощи металлоискателей производительность труда старателей увеличилась в десятки раз.

Для квалифицированных специалистов, изучающих историю, металлоискатель поможет определить наиболее перспективное место для детальных раскопок, даст возможность извлечь интересные находки там, где сплошные раскопки просто невозможны по разным причинам.

Также металлоискатели заинтересовали и энтузиастов, любителей поисков разных предметов содержащих металл. Именно при разработке оборудования для них приборы достигли наибольшего совершенства в чувствительности и дискриминации (отсеивании нежелательных находок).

Поиск потерянных людьми предметов в Америке достиг больших размахов. Существуют клубы поисковиков, коллекционеров находок, например, пряжек от ремней или запонок. Это стало хобби. Издаются специальные журналы. За рубежом, работают десятки фирм, производящих оборудование для обнаружения металлических предметов.

В соответствии с назначением и кругом решаемых задач металлодетекторы подразделяются на:

  • приборы начального уровня - дешевые, обладающие 1-2 органами управления и имеющие чаще всего 1 режим работы - динамическую дискриминацию;
  • универсальные приборы - ориентированные на решение широкого круга задач. Для работы с такими приборами требуется некоторая подготовка; приборы имеют несколько режимов работы, среди которых обязательно есть статический режим точного обнаружения;
  • компьютеризированные приборы - предназначенные для подготовленных пользователей, позволяют осуществлять детальный анализ скрытых объектов по размеру, металлу и глубине; их настройка осуществляется обычно с помощью небольшой клавиатуры и ЖКИ дисплея;
  • глубинные - приборы для поиска, больших объектов на большой глубине (2-6 м);
  • подводные - герметичные приборы для поиска на дне водоема.

Кратко про принцип действия металлоискателей

Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью).

Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки металлоискателя.

Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая приемной.

Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек).

Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной э.д.с. в приемной катушке.

Схемы датчиков

Поначалу может показаться, что в природе существует всего два варианта взаимного расположения катушек, при котором не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую (см. рис.1а и 16) - катушки с перпендикулярными и со скрещивающимися осями.

Варианты взаимного расположения катушек датика металлоискателя по принципу передача-прием

Рис. 1. Варианты взаимного расположения катушек датика металлоискателя по принципу "передача-прием".

Более тщательное изучение проблемы показывает, что подобных различных систем датчиков металлоискателей может быть сколь угодно много, однако они будут содержать более сложные системы с количеством катушек больше двух, соответствующим образом включенных электрически.

Например, на рис.1 в изображена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким образом, сигнал на выходе системы приемных катушек в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с. взаимно компенсируются.

Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металлоискателей обычно проводят поиск предметов, находящихся в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли возможно только в том случае, если его катушки компланарны.

Кроме того такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа "блина" или "летающей тарелки".

Основные варианты взаимного расположения компланарных катушек приведены на рис.2а и 26. В схеме на рис.2а взаимное расположение катушек выбрано таким, чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся нулю.

В схеме рис.2 одна из катушек (приемная) скручена в виде "восьмерки", так что суммарная э.д.с., наводимая на половинки витков приемной катушки, расположенные в одном крыле "восьмерки", компенсирует аналогичную суммарную э.д.с., наводимую в другом крыле "восьмерки".

Компланарные варианты взаимного расположения катушек металлоискателя по принципу передача-прием

Рис. 2. Компланарные варианты взаимного расположения катушек металлоискателя по принципу "передача-прием".

Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков с компланарньми катушками, например рис.2в. Приемная катушка расположена внутри излучающей.

Наводимая в приемной катушке э.д.с. компенсируется специальным трансформаторным устройством, отбирающим часть сигнала излучающей катушки.

Литература: 1. А. Щедрин, И. Осипов. - МРБ-1232.


1 732 Все о металлоискателях
металлоискатель начинающим информация
Оставить комментарий:

cashback