Металлоискатель: принцип работы, виды и модификации

Что такое металлоискатель

Металлоискатель — это устройство, позволяющее находить предметы из разных металлов в разных средах. Например, такими средами могут быть почва, стены зданий, толща воды, тело живого существа и многое другое.

Существует несколько различных типов детекторов, ориентированных на поиск целей из определенного диапазона металлов. Для того чтобы им правильно пользоваться, необходимо ознакомиться с устройством и знать принцип работы металлоискателя.

Прием и передача радиосигналов

Большую часть своей жизни вы уже использовали какой-то полуметаллоискатель, возможно, даже не осознавая этого — обычное радио. Обнаружение металлических предметов достигается путем отправки и приема радиоволн. Основные элементы типичного металлоискателя проиллюстрированы блок-схемой:

На этой блок-схеме приемо-передающего металлоискателя показаны основные компоненты металлодетектора. На этой блок-схеме приемо-передающего металлоискателя показаны основные компоненты металлодетектора.

Аккумулятор выступает в роли источника питания. Электронный генератор передатчика генерирует сигнал.

Сигнал от передатчика проходит по кабелю (катушке) на обмотку катушки передатчика (антенны). Антенна передатчика состоит из нескольких витков провода, обычно намотанных в круглой форме.

Средний класс металлоискателей

Устройства этого класса отличаются высокой чувствительностью и хорошим разрешением. В их комплект входит несколько сменных поисковых головок разного диаметра круглой или овальной формы. В состав управления может входить до 8 органов с различными функциями. Настройка происходит за считанные минуты при определенных навыках.

В процессе ручной балансировки грунта нужный регулятор вращается до тех пор, пока в поднятой и опущенной на землю головке не появится одинаковый стартовый сигнал. Эти устройства имеют многоступенчатую дискриминацию, что позволяет искать все металлы.

Орган управления может иметь дополнительную кнопку, обеспечивающую быструю настройку. Большое количество органов управления обусловлено отсутствием микропроцессоров в конструкциях металлоискателей этого типа.

Комплектующие и их назначение

Классический металлоискатель состоит из катушки, стержня и блока управления.

Катушка

Этот компонент состоит из двух типов антенн, заключенных в корпус – приемной и передающей. Чаще всего он представляет собой пластическую конструкцию в виде круга или эллипса. Он соединен с блоком управления кабелем. На конце кабеля есть специальный разъем для подключения к блоку управления.

Крепление к стержню осуществляется через шпильки с помощью винтов. Особое внимание уделяется герметичности как самой катушки, так и ее соединений с кабелем. Это делается для предотвращения попадания внутрь воды и грязи.

Соединение с блоком управления негерметичное, поэтому при работе необходимо соблюдать осторожность.

Нижняя штанга

Чаще всего он выглядит как полая трубка из металла или пластика. Служит для крепления поисковой катушки, дает возможность регулировать угол наклона над землей для более тщательного поиска. Он также имеет специальное устройство для изменения высоты устройства и крепление для подключения к другому столбу.

Средняя штанга

Служит для соединения нижнего штока, на котором расположена катушка, и верхнего с блоком управления. Некоторые типы металлоискателей предусматривают наличие двух полосок. Этот тип стрелы также имеет возможность изменения высоты устройства.

Верхняя штанга

Часто изготавливаются в форме S для удобства использования устройства, но есть модели и с полностью прямым штоком. Приборы управления, к нему крепится подлокотник с ручкой.

Подлокотник

Используется для поддержки локтя оператора. Изготовлен из пластика и оснащен лентой для лучшей фиксации при длительном использовании.

Управляющий блок

Обеспечивает выполнение всех функций прибора, обработку принимаемых сигналов. К нему при помощи резьбового соединения подключается поисковая катушка. В профессиональных моделях в нем находится батарейный отсек.

Рукоятка

Изготовлен из материала с пористой структурой, что снижает проскальзывание рук и повышает удобство при захвате и удержании.

Формирование электромагнитного поля

Когда ток проходит через обмотку антенны, он создает невидимое электромагнитное поле, которое излучается в воздух (или любую окружающую среду, т е дерево, камни, почвенные минералы, воду и т д.). Если бы электромагнитное поле можно было увидеть, оно выглядело бы как гигантский трехмерный бублик с антенной, расположенной в центре.

Теория электромагнитного поля утверждает, что линии в этом поле не могут пересекаться. Поэтому они концентрируются в районе антенны, а вне антенны плотность ниже. Такая концентрация очень удачна, так как напряженность поля (плотность линий) — явление, позволяющее обнаруживать металлические предметы вблизи антенны. Обратите внимание на область, показанную как зона обнаружения на рисунке ниже:

Когда сигнал передатчика, поступающий в антенну, генерирует электромагнитное поле, формируется зона обнаружения (штриховые линии), где обнаруживаются металлические предметы. Зона обнаружения над катушкой не используется.

Когда сигнал передатчика, поступающий в антенну, генерирует электромагнитное поле, формируется зона обнаружения (пунктирные линии) там, где обнаруживаются металлические предметы. Зона обнаружения над катушкой не используется.

Это зона максимальной концентрации поля. Именно здесь обнаружение металлических предметов происходит в результате двух основных явлений — генерации вихревых токов и искажения электромагнитного поля. (Обратите внимание на зеркально-симметричную конфигурацию области обнаружения над катушкой.)

Типичная схема обнаружения под катушкой для металлоискателя показывает, как электромагнитное поле, создаваемое рамочной антенной, «подсвечивает» каждый металлический объект в зоне, через которую он проходит, «освещает» каждый металлический объект в зоне, через которую он проходит зоне витки катушки разбалансированы в точках А и В и линии электромагнитного поля перераспределены, как показано на этом рисунке линии электромагнитного поля перераспределяются, как показано на этом рисунке.

Виды металлоискателей

По назначению

В зависимости от того, где мы ищем металл, МД делится на:

• земля;
• под водой;
• экспертиза.

Многие выбирают в качестве отдельного назначения пинпоинтеры — металлоискатели для точного обнаружения малоразмерных целей. А вот инспекционный металлоискатель и множество подводных детекторов — это суть пинпоинтеров.

По способу обработки сигнала

МД делится на аналоговые и цифровые. Последние явно более прогрессивны, но до недавнего времени не отличались скоростью — поисковый детектор уже прошел над целью, а металлоискатель только среагировал.

Современные цифровые металлоискатели не позволяют себе этого, они издают звуковой сигнал и вовремя отображают vDI (визуальный индикатор дискриминации). Благодаря труду и элементная база, и прошивка за последнее время продвинулись совсем немного.

Аналоговый металлоискатель имеет ряд недостатков по сравнению с цифровым. В частности, только последовательная дискриминация, плохая звуковая индикация, почти полное отсутствие визуализации скрытых сигналов.

Базовый принцип работы металлоискателя

Все металлоискатели работают примерно одинаково. Они излучают и регистрируют. Они излучают электромагнитные волны. И регистрируют либо возмущение, либо отраженный сигнал.

Досмотровые металлодетекторы создают вихревые токи и регистрируют их возмущения. А возмущение строгих вихревых токов вызывается металлическими предметами. Точно так же работают пинпоинтеры и небольшие подводные металлоискатели.

Земляные металлоискатели могут быть построены по нескольким схемам или принципам.

Transmitter-receiver

Первым и наиболее распространенным является TR или VLF. Этот принцип работы металлоискателя основан на излучении волны с определенной частотой одной антенной и приеме отраженного сигнала другой. Частотность таких металлоискателей не очень высока, что и отражено в названии. VLF означает очень низкую частоту или очень низкую частоту.

Принцип работы металлоискателя VLF/TR аналогичен принципу действия гидролокатора. Они излучали сигнал в одной точке пространства, получали его в другой. Вот поэтому и нужно махать металлоискателем.

Приемная и передающая антенны могут, например, располагаться друг внутри друга и образовывать круги с общим центром, то есть концентрическими. А катушку еще называют концентрической. Другой распространенный тип катушки — DoubleD. Две эллиптические рамы смещены по короткой стороне.

Металлоискатель СНЧ не обязательно должен быть катушкой. Есть и другие конструкции. Например, как и в TM 808 Уайта, приемная и передающая антенны разнесены в пространстве, поэтому вам не нужно махать ими.

Такие металлоискатели способны различать металлы под катушкой. В зависимости от целей под катушкой меняется характер «отклика». Анализируя различные характеристики ответного сигнала, металлоискатели различают цели либо по проводимости металлов, либо по индуктивным свойствам.

Поэтому, если вы встретите термин ИБ — это баланс индукции — пусть вас это не смущает. Это не способ обнаружения, а способ различения. Кстати, есть приборы, которые анализируют и проводимость, и индуктивность. Это, например, всем известный «трактор» — Minelab E-Trac .

Анализ проводимости, с другой стороны, не имеет собственной, устоявшейся аббревиатуры.

Металлоискатели СНЧ видят монету — например советскую копейку — на глубине сантиметров 20-30 в земле. Выдающиеся модели могут обнаруживать монеты глубже. Например, польский Rutus Alter 71 гарантированно извлекает коронку с глубины 35 см. А бывает, что находит и еще глубже.

Pulse Induction

Принцип работы металлоискателя PI или Pulse Induction заключается в излучении одиночного импульса и анализе отклика от него. Но этот анализ происходит с частотой от сотен до десятков тысяч раз в секунду. Кстати, по-русски эта технология называется импульсной.

Импульсный МД имеет одну антенну — она ​​и принимает и передает. Нет необходимости махать таким металлоискателем. Но когда вы работаете с катушкой провода, они позволяют вам искать в более широком диапазоне. Но рамы просто изношены.

Импульсные генераторы плохо разделяют металлы. Почти ничего. Но они пробивают гораздо более прочный слой грунта по сравнению с ОНЧ.

ПИ — одна из схем, по которой строятся глубинные металлоискатели. Также можно майнить монеты, но вряд ли пульсер сможет отличить монету от пивной крышки. Поэтому они импульсивно роют ямы на полях сражений, выискивая ядра, каски и прочие немаленькие военные реликвии на полуметровой глубине.

Radio Frequency

Еще один металлоискатель, не требующий завивки, — это устройство, построенное по ВЧ-принципу. С одной стороны устройство металлоискателя банально, с другой — оригинально — у него всегда две антенны. Но передатчик ориентирован параллельно земле. Приемник должен находиться на расстоянии не менее одного метра от отправителя и располагаться перпендикулярно земле.

Достаточно взглянуть на Fisher Gemini 3, чтобы понять, насколько он отличается от того же Garrett Ace 250. Особенно разница видна, когда, например, слежение за трубопроводами, которое делается вместе, когда антенны приемника и передатчика передаются отдельно друг от друга.

Металлоискатель RF не видит мелких остатков металла. Он не различает металлы — и железо, и золото звенят одинаково. Но может найти водопровод глубиной 3 метра. Или самолет в болоте. Или металлическая печь в раскопе, которую давно засыпали. Или колодец. Или туннель — им вообще монеты не копают, у него другие задачи.

Частотный диапазон металлоискателя

Металлоискатели имеют поисковую частоту — на ней работает поисковый детектор. Редакция уже посвятила этому вопросу отдельную статью. Рабочие частоты приборов СНЧ буквально начинаются с 1 кГц. И заканчиваются они, например, на 100 кГц.

А вот о частоте звука, который издает металлоискатель, было всего несколько упоминаний. Помните, что человеческое ухо воспринимает частоты от 20 Гц до 20 кГц плюс-минус.

Аналоговое устройство плавно меняет частоту звука в зависимости от характера цели — так обычно настраивают схему инженеры-конструкторы. Цифровые звуки зашиты в сегменты шкалы дискриминации, или это полифония — это когда каждый ВДИ звучит своим тоном.

Усовершенствованные цифровые инструменты позволяют регулировать звуковой отклик по сегментам шкалы дискриминации. Охотник за сокровищами может слушать только приятные звуки, избегая «жестоких». Некоторые цифровые МД позволяют отдельно настроить АЧХ на железо не только по частоте, но и по громкости. Этот звук металлоискателя называется Iron Audio.

Напряженность электромагнитного поля

Как далеко распространяется электромагнитное поле в окружающей среде? Теоретически — бесконечно далеко.. но там он становится крайне слабым! Уже на расстоянии нескольких метров от катушки сила электромагнитного поля сильно снижается. Падение напряжения из-за затухания (поглощение почвы, минералов и т д.) и расстояния.

С учетом всех факторов чувствительность металлоискателя на глубине двух метров может быть в несколько тысяч раз меньше, чем на глубине полметра. Теперь вы понимаете, почему глубина поиска металлоискателей ограничена.

Размер объекта

Объекты могут быть определены лучше и глубже просто из-за их размера. Более крупные объекты легче обнаружить, потому что они генерируют больше вихревых токов. Сигнал обнаружения от объекта с удвоенной площадью поверхности в два раза мощнее, но это не значит, что он будет обнаружен на удвоенном расстоянии.

Точно так же более крупный объект будет производить сигнал с той же амплитудой, что и меньший объект на большем расстоянии от катушки. Размер играет важную роль в различении объектов, важном параметре металлоискателя, который мы обсудим позже в этой книге.

Обнаружение площади поверхности

Металлоискатели реагируют на поверхность. Они не являются объемными (массовыми) детекторами. Чем больше поверхность металла, на которую смотрит нижняя сторона катушки, тем лучше условия для обнаружения такого объекта. Фактическая объемная масса металла в объекте мало влияет на обнаружение.

Вы можете убедиться сами.

Включите металлоискатель и установите пороговую чувствительность. Поднесите к нему монетку рукой, чтобы плоскость смотрела на катушку. Обратите внимание, как далеко металлоискатель нашел монету. Пусть это будет, скажем, двадцать сантиметров.

Теперь извлеките монету и поверните ее на 90 градусов так, чтобы она была обращена к катушке. Снова отнесите монету к металлоискателю. Вы увидите, что на расстоянии 20 см монета не обнаружена. На самом деле его можно обнаружить только на расстоянии десяти сантиметров или даже меньше.

Еще один способ доказать обнаружение по площади поверхности — измерить расстояние, на котором может быть обнаружена одна монета. Затем подложите под эту монету еще несколько стопок и снова измерьте расстояние, на котором будет найдена стопка монет. Вы увидите, что куча монет находится чуть дальше. Это иллюстрация того, что увеличение объема металла мало влияет на глубину обнаружения.

Обнаружение краевой зоной

Обнаружение краев — это явление, которое, если его понять, поможет вам найти объекты на максимальной глубине для данного инструмента. Предположим, что дальность обнаружения монеты может достигать прибл. 30 см от катушки

Зона обнаружения небольшого ящика для монет может достигать, например, двух футов, как показано на рисунке выше. В зоне обнаружения генерируется сигнал, который безошибочно распознается.

А что происходит вне зоны обнаружения? Возможно ли найти его там? Да, но сигнал будет очень слабым для различения оператором, за исключением краевой зоны вокруг внешнего края зоны обнаружения, как показано на рисунке ниже.

На этом рисунке показано расположение и приблизительный относительный размер зоны обнаружения краев, в которой можно услышать слабый сигнал от объекта. На этом рисунке показано расположение и приблизительный относительный размер зоны обнаружения краев, в которой может быть слышен слабый сигнал от объекта.

Если вы хотите слышать сигналы из краевой зоны, то хорошие наушники просто необходимы. Требуется развитие умения различать едва слышимые отголоски звука, соответствующие краевой зоне. Мастерство в обнаружении краев может быть развито с практикой, обучением и концентрацией.

Завершите свою способность пограничной зоны, и у вас будут удивительные открытия, мимо которых пройдут другие операторы. Способность различать сигналы краевых зон означает более высокую производительность металлодетектора и успех поиска.

Читайте также: Предохранитель ваз 2114 на стартер — где находится, как поменять

Базовая комплектация металлоискателя

Обычно в базовую комплектацию автомобиля или металлоискателя входит только то, что без него невозможно. Для стандартного обычного металлоискателя TR это:

• блок управления;
• штанга;
• катушка с кабелем и креплениями.

Это набор, который вы уже можете использовать. Подлокотники также часто входят в базовую комплектацию, если они являются конструктивной частью бара. Это может быть МД без подлокотников — например Bounty Hunter Junior. Батарейки или аккумуляторы, если они стандартного размера, часто не входят в базовую комплектацию.

Базовая комплектация также зависит от уровня и статуса модели. Например, металлоискатели Rutu наглядно это демонстрируют. У младшей модели Ultima почти нет допов, у средней — Argo — их намного больше. А старший — Алтарь 71 — был набит щедрой рукой. Тут и пуловеры, и тренчи, и сумка типа «грыжа» — в общем, кладоискательство завершили.

Модификации металлоискателя

Прогресс не стоит на месте. И металлоискатели тоже развиваются, у них появляются новые функции.

Многие цифровые инструменты имеют возможность прошивки, то есть обновления прошивки. Контроллер загружает в себя новую программу и улучшает функционал, добавляет новые поисковые программы и режимы, дает еще больший контроль над железом металлоискателя.

Часто поделки и самодельные металлоискатели подлежат смене. Особенно те, чьи схемы выложены в интернете, программы тоже. Любой знающий радиолюбитель может взять их за основу и модифицировать по своим внутренним убеждениям.

Отдельно стоит выделить настройку серийных моделей. Обычно он оказывается на новых катушках, в том числе альтернативных производителей — Nel, MarsMD, Detech. Но есть и любители повозиться со схемой. Например, приделать регулятор к той же аське, которая кричит как жертвы на постоянной громкости.

Достоинства и недостатки металлоискателей

Универсальных металлоискателей не бывает. Которые так же хороши в поиске затонувших в болотах самолетов и мелких золотых самородков. Что для одних является добродетелью — например, обнаружение мелких металлических монет за монету — для других благо, то ненужное. Например, глубоководному ныряльщику незачем открывать мелочь. Он не «видит» более мелкие предметы, например консервную банку.

В общем, любой параметр металлоискателя — палка о двух концах, и важно соблюдать правильный баланс. Например, чрезмерная чувствительность приводит к ложным срабатываниям. Увеличение глубины поиска — расход батареи. При этом затухание волны идет по кубу расстояния, а значит, рассуждая условно, для удвоения глубины необходимо увеличить мощность излучателя в 8 раз.

Но есть и недостатки, единственной компенсацией которых является цена. К ним относится, например, отсутствие координации с земли. Когда металлоискатель настроен на средний грунт, он будет давать ложные срабатывания на сильно минерализованном грунте. И промахиваться по целям в слабоминерализованных районах.

Как настроить металлоискатель

Настройки металлоискателя зависят от цели поиска. Обычно металлоискатель имеет следующие настройки:

• дискриминация;
• чувствительность;
• баланс грунта;
• пороговый звук или порог;
• частота — не для всех металлоискателей;
• звуковой ответ.

Поисковые программы цифрового металлоискателя позволяют сократить время настройки. Для программы установка точно такие же параметры, как и вручную, нажатием кнопки. Настройки в программе производятся опытными инженерами. Копир выполняет дополнительную точную настройку
самостоятельно.

Остановимся на частоте. Для подбора частоты иногда приходится менять катушку. Например, так работают «терки» — знаменитая Minelab X-terra 705 и ее младшие сестры.

Другие металлоискатели, например уже известный нам Rutus Alter 71, позволяют изменять частоту в диапазоне от 4,4 до 18,4 кГц с шагом 0,2 кГц без замены катушки.

Что находят любители металлопоиска

Охотники за сокровищами обычно находят то, что ищут. Как говорят сами копатели, «ищем войну» или «копаем монеты». Но металлоискатель, конечно же, не читает мысли владельца, а реагирует на любой металл под катушкой, кроме того, который исключен пользователем.

Так что есть определенная прослойка пользователей, которые зарабатывают на скрапе. Металлоискатель для них — инструмент заработка. С советских времен на полях вместо деревень, МТС и других объектов народного хозяйства были просто залежи черного металла.

Многие любители инструментального поиска целенаправленно охотятся за монетами и антиквариатом. Сначала раскапываются архивы, определяются места бывших поселений, ярмарок и рынков, а затем на их месте выкапывается земля.

Возникает резонный вопрос: правомерно ли использовать металлоискатель, а потом присваивать реликвии, поднятые из-под земли. Ответ в нашей статье Закон о металлодетекторах 2020 в России .

Вот, например, видео для канала В поисках раритетов и сокровищ. Целая горсть монет — «уставшие» советы и довольно мощная империя — и николаевские кроны и александровские деньги и много чего еще интересного.

Если вас не смущает небольшая напыщенность и нравоучения ведущего, то канал очень информативный, на нем просто тонны видео военных раскопок.

По каждому направлению инструментального поиска в интернете много полезной и бесполезной информации, видео, гайдов — копать не буду. Самое главное, что нужно помнить, это юридические аспекты.

Простой металлоискатель своими руками

Людям, которые думают только о поиске сокровищ, но не хотят вкладываться в дорогостоящее оборудование, советуем начать с простого самодельного металлоискателя. Мы опубликовали ряд статей со ссылками как на схемы, так и на магазины, где можно купить набор плат и деталей.

В частности, таким образом можно собрать совсем простые Кощей и Пират, устройства посложнее, чем Клон PI-W, Фортуна и, пожалуй, самый удачный самодельный Квазар ARM .

Блок управления самодельного металлоискателя состоит из генератора излучения и приемника излучения. И построить его можно из самых простых и дешевых элементов из магазина «Радио».