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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Il principio di funzionamento di un metal detector. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / metal detector Definizioni utili Modalità di funzionamento dinamico prevede il movimento continuo della testa di ricerca (bobina). La reazione del dispositivo si osserverà solo quando la testa verrà passata sul metallo. Se la testa viene fermata sopra l'oggetto, la reazione scomparirà. Modalità di funzionamento statica - una modalità in cui la risposta del dispositivo verrà mantenuta finché la testa si trova sopra l'oggetto. Non importa se si muove o no. Modalità di funzionamento pseudo-statico - modalità dinamica con regolazione della soglia molto lenta. Cioè, se tieni la testa sopra un oggetto per lungo tempo, il dispositivo si adatterà a questo oggetto e la reazione scomparirà. Quando la testa si allontana dall'oggetto, inizierà una regolazione inversa della stessa durata. Nei dispositivi computerizzati, i processi di regolazione della soglia sono controllati da un microprocessore, quindi le velocità di regolazione in avvicinamento e allontanamento dall'oggetto possono essere diverse. Nei dispositivi convenzionali con pseudostatica, il pulsante RETUNE viene utilizzato per ripristinare rapidamente la soglia quando la bobina si allontana dall'oggetto. Modalità VCO - la dipendenza non solo del volume del suono, ma anche del suo tono (frequenza) dalle dimensioni e dalla profondità dell'oggetto. Acuisce la risposta dell'orecchio umano ai sottili cambiamenti nel segnale ricevuto da un oggetto. Soglia (tono soglia) - un suono debole nell'altoparlante o nelle cuffie del dispositivo in assenza di oggetti metallici vicino alla testa. Sia i dispositivi con modalità di ricerca per tutti i metalli che i dispositivi con modalità di ricerca statica hanno un tono di soglia. Questo tono può essere utilizzato per giudicare le prestazioni del metal detector e i cambiamenti nella mineralizzazione del suolo. Nella maggior parte dei dispositivi, il tono di soglia è regolabile. Rifiuto - assenza di segnale sonoro (ignoring) per un certo tipo di oggetto. Principi di base per la costruzione di un metal detector: vantaggi e svantaggi Esistono diversi principi noti in base ai quali vengono costruiti i metal detector. Ecco i tre principali. BFO (Beat Frequency Oscillator - generatore di battiti, oscillatore dipendente) - sommando le oscillazioni di due generatori di alta frequenza e separando la differenza tra le loro frequenze, che si trova nella gamma audio. Se un oggetto metallico appare vicino alla bobina di ricerca, la frequenza del segnale proveniente da uno dei generatori cambia e con essa l'altezza del suono udibile. Cioè, funzionano sulla base della determinazione di piccoli cambiamenti nell'induttanza della bobina di ricerca sotto l'influenza di oggetti di ferro. Caratterizzato da bassa sensibilità. TR / IB (Transmit-Receive / Induction Balance - trasmissione, ricezione e bilanciamento di induzione) - Nel sensore sono installate due bobine, trasmittente e ricevente. La presenza del metallo modifica l'accoppiamento induttivo tra loro, che influenza il segnale ricevuto. PI (Induzione di Impulsi) - la trasmissione viene effettuata ad impulsi, la forma e l'ampiezza dei segnali ricevuti dipendono dalla presenza di oggetti metallici vicino alle bobine del rilevatore. Al contrario, i rilevatori di impulsi hanno molti vantaggi:
Il loro funzionamento utilizza impulsi magnetici che possono indurre corrente in tutti gli oggetti metallici che cadono in un campo magnetico. Tra un impulso e l'altro il ricevitore riceve una risposta che viene amplificata ed elaborata elettronicamente. Con i loro innegabili vantaggi, hanno anche degli svantaggi:
Dalla metà degli anni '90 molti metal detector a impulsi iniziarono ad essere dotati di un discriminatore. Metal detector a induzione bilanciati sono diventati rilevatori standard per uso generale. Hanno due bobine nella testa di ricerca, una delle quali induce un campo magnetico alternato. L'altra bobina è posizionata in modo che il campo attorno ad essa sia normalmente bilanciato e non vi sia alcun segnale elettrico alla sua uscita. Nella bobina ricevente, infatti, è presente un cosiddetto segnale residuo, dovuto alla progettazione imperfetta. Gli oggetti metallici che si avvicinano alle bobine modificano la configurazione di questo campo e sbilanciano il sistema. Di conseguenza, un segnale appare all'uscita della bobina ricevente. Questo segnale può essere amplificato ed informare l'operatore del ritrovamento. I moderni metal detector che utilizzano questo principio sono dotati di un'elettronica potente che elabora il segnale e fornisce all'operatore molte informazioni aggiuntive, ad esempio:
Ciascun principio presenta vantaggi e svantaggi specifici. Pertanto, nei rilevatori costosi e complessi in grado di determinare non solo la presenza, ma anche il tipo di metallo, tutti e tre sono combinati. Funzionamento del metal detector Quando il metal detector è acceso, nella bobina di ricerca si crea un campo elettromagnetico che si diffonde nell'ambiente:
Le correnti parassite si formano sulla superficie dei metalli all'interno dell'area di copertura della bobina di ricerca sotto l'influenza di un campo elettromagnetico. Queste correnti parassite creano i propri campi controelettromagnetici, con conseguente riduzione della forza del campo elettromagnetico prodotto dalla bobina di ricerca. Questo viene registrato dal circuito elettronico del dispositivo. Inoltre il campo secondario distorce la configurazione del campo principale, che viene rilevata anch'essa dall'apparecchio. Il circuito elettronico del metal detector elabora le informazioni ricevute e segnala che il metallo è stato rilevato. Le correnti parassite si formano sulla superficie di qualsiasi oggetto metallico o minerale elettricamente conduttivo. La determinazione del metallo in un oggetto si basa sulla misurazione della conduttività elettrica specifica dell'oggetto. Intervalli di frequenza dei metal detector Nella letteratura tecnica sui metal detector vengono utilizzati molti termini tecnici. Pertanto la denominazione VLF (Very Low Frequency) indica una frequenza operativa molto bassa del metal detector. La capacità di un metal detector di discriminare (riconoscere) la natura di un ritrovamento dipende dalla frequenza operativa del dispositivo. Alle alte frequenze l'effetto pelle si intensifica e la qualità della discriminazione peggiora notevolmente. Pertanto, all'inizio (anni '70, primi anni '80) i produttori di metal detector utilizzavano frequenze molto basse intorno a 2 kHz. Ciò ha portato a problemi specifici:
I moderni rilevatori di metalli hanno un'ampia diffusione della frequenza operativa, ciò è dovuto alle specificità della loro applicazione, nonché per motivi di progettazione ingegneristica. Molto spesso la gamma di frequenza va da 6 a 20 kHz, ma può anche essere inferiore. In questa gamma di frequenza, i dispositivi discriminano bene i bersagli e non ci sono problemi seri con la progettazione delle bobine. I dispositivi per la ricerca dell'oro utilizzano frequenze più elevate, fino a 15-20 kHz e oltre. Ciò è dovuto anche al fatto che a queste frequenze la sensibilità verso oggetti molto piccoli, ad esempio le pepite d'oro, che spesso hanno dimensioni minuscole e peso ridotto, migliora. Negli ultimi anni, per migliorare la profondità e la qualità della discriminazione, si è cominciato ad utilizzare la ricerca multifrequenza, che in determinate condizioni offre dei vantaggi. Con l'avvento dei microprocessori economici, questo metodo ha ricevuto un forte impulso nel suo sviluppo. Ma vorrei fare due osservazioni importanti sulla ricerca multifrequenza:
Quando si ricercano oggetti di grandi dimensioni, delle dimensioni di un barattolo da un litro o più, in condizioni di terreno debolmente mineralizzato e poco disseminato, questi metal detector sono molto convenienti. Dalla metà degli anni '70 sono praticamente andati in disuso. Oggi, un tipico rappresentante di questo tipo di metal detector è Fisher Gemini-XNUMX. Alcuni produttori di metal detector hanno utilizzato questa designazione come aggiunta al termine VLF, apparentemente per sottolineare ancora una volta che il funzionamento del dispositivo si basa sul principio del bilanciamento dell'induzione. Adeguamento del sistema di compensazione della terra La mineralizzazione del suolo è la presenza nel suolo di sali e minerali elettricamente conduttivi, nonché di minerali e rocce contenenti ferro. Porta all'interruzione del corretto funzionamento dei dispositivi. Eliminato introducendo soluzioni e modalità circuitali aggiuntive. Nel processo di lavorazione del terreno, la natura del terreno può cambiare e, di conseguenza, la sua mineralizzazione. Ciò richiederà adeguamenti al sistema di compensazione del terreno. Ciò avviene sia manualmente che automaticamente se il rilevatore dispone di tale modalità operativa. È stato designato Ground Track. Questa modalità non è consigliata quando la sensibilità è impostata su un valore elevato. Il termine VCO viene utilizzato per riferirsi alla modalità di funzionamento sonora di un metal detector, in cui, a seconda delle dimensioni e della profondità dell'oggetto, non cambia solo il volume del suono, ma anche il suo tono. Ciò acuisce la percezione dell'udito del minimo cambiamento nel segnale sonoro. I moderni metal detector di alta qualità dispongono di un ricco servizio che consente a un operatore esperto di condurre una ricerca fruttuosa nel minor tempo possibile. Se il ricercatore comprende inoltre il principio di funzionamento del metal detector e le sue reali capacità, ciò comporta ulteriori dividendi. Sulla sensibilità dei metal detector Per ottenere un'elevata sensibilità, il guadagno totale dell'intero percorso di ricezione del metal detector può essere di decine di decibel. L'aumento sconsiderato della sensibilità porta al deterioramento del funzionamento stabile del dispositivo, trasformando così il metal detector in uno strumento di ricerca inutile. La sensibilità è il vantaggio principale, ma non il principale, di un moderno metal detector. Comprendere questo fatto viene con l'esperienza e diventa evidente quando il motore di ricerca si trova in un'area pesantemente ricoperta di rifiuti metallici. Ecco, l'alta sensibilità non è una gioia! A volte la ricerca della super sensibilità in alcuni individui degenera in una malattia quando una persona concentra l'attenzione su ogni centimetro in più di profondità indicato negli opuscoli pubblicitari. I venditori giocano abilmente su questo fatto! Infine, la profondità di rilevamento viene solitamente indicata in aria, cioè in condizioni ideali, ma nel terreno l'oggetto indicato alla profondità indicata molto probabilmente non verrà rilevato. Autore: Dubrovsky SL
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