Detector de metale
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de
versiunea revizuită pe 22 martie 2020; verificările necesită
40 de modificări .
Un detector de metale ( detector de metale, detector de mine ) este un dispozitiv electronic care vă permite să detectați obiecte metalice într-un mediu neutru sau slab conductiv datorită conductivității lor . Detectorul de metale detectează metal în sol , apă, pereți, lemn, sub haine și bagaje, în produse alimentare, în corpul uman și animal, etc. Datorită dezvoltării microelectronicii , detectoarele de metale moderne sunt dispozitive compacte și fiabile.
Principii fizice
La sfârșitul secolului al V-lea, Bao Zhao menționează magneți care contracarează un inamic înarmat, care au fost instalați la porțile orașului antic Guangling , în „Oda unui oraș plin de buruieni” ( exercițiul chinezesc芜城赋) [ 1] .
Fizicianul german Heinrich Wilhelm Dove ( germană: Heinrich Wilhelm Dove ) a inventat[ când? ] sistem de echilibru de inducție ( impedanță ), care a intrat în detectorul de metale o sută de ani mai târziu.
Baza echilibrului de inducție sunt mai multe inductori , unul de transmisie și unul sau doi de recepție, formând un senzor inductiv. Toate bobinele sunt plasate în spațiu în așa fel încât semnalul de la bobina emițătoare, în absența obiectelor metalice în apropiere, să nu fie indus la cele receptoare (sau indus, dar semnalul indus într-o bobină să fie scăzut din bobina). semnalul celeilalte bobine), adică întregul sistem ar fi echilibrat și semnalul de ieșire ar fi zero. Dacă acum apare un obiect metalic lângă senzor, balanța va fi perturbată și la ieșire va apărea un semnal de eroare, care poate fi amplificat. [2]
Diferite modele de detectoare de metale funcționează la frecvențe diferite . Acest lucru se datorează fizicii fenomenului de propagare a undelor electromagnetice . Deci, detectoarele de metale care funcționează la frecvențe joase pot găsi obiecte adânci, dar mari. În același timp, ei nu sunt capabili să observe obiecte metalice pe suprafața pământului. Dacă frecvența detectorului de metale este mare , atunci dispozitivele detectează bine obiectele mici, dar nu pot găsi obiecte adânci în sol. Există modele cu frecvență reglabilă. [3]
Un exemplu de frecvențe pentru detectoarele de metale în funcție de scop:
- Detectoarele de metale de adâncime funcționează, de exemplu, la o frecvență de 6,6 kHz. Adâncimea de detectare este de aproximativ 4 m.
- Detectoare de metale la pământ pentru căutarea obiectelor mici - până la 22,5 kHz. Adâncimea de detectare, de exemplu, căștile este de aproximativ 1-1,5 m, monede - până la 40 cm.
Tipuri de detectoare de metale
Conform principiului muncii
- Dispozitive de tip „recepție-transmisie” . Acestea se bazează pe două inductori - de recepție și de transmisie, amplasate astfel încât semnalul emis de bobina de transmisie să nu se scurgă în bobina de recepție. Atunci când un obiect metalic apare în apropierea dispozitivului, semnalul de la bobina de transmisie este reemis de acesta în toate direcțiile și intră în bobina de recepție, este amplificat și transmis unității de afișare.
Avantaje: circuite relativ simple, posibilități largi de determinare a tipului de obiect detectat.
Dezavantaje: complexitatea fabricării senzorului, influența mineralizării solului , sensibilitate relativ scăzută.
- Detectoare de metale cu inducție . Sunt un fel de dispozitive de tip „recepție-transmisie”, însă, spre deosebire de acestea din urmă, ele conțin nu două, ci o singură bobină, care este atât de transmisie, cât și de recepție. Principala dificultate în crearea unor astfel de dispozitive este selectarea unui semnal foarte mic reflectat (indus) pe fundalul unui semnal puternic transmis (radiat).
Avantaje: design simplu al senzorului.
- Dispozitive - frecvenţemetre . Ele se bazează pe un oscilator LC . Pe măsură ce metalul se apropie de contur, frecvența acestuia se schimbă. Această modificare este remediată în mai multe moduri:
- Amestecarea frecvenței generatorului cu referința și măsurarea frecvenței bătăii.
- Aplicarea unui semnal de la generator la sistemul PLL și măsurarea tensiunii în circuitul de feedback .
Avantaje: design simplu al senzorului, circuite simple.
Dezavantaje: cea mai proastă discriminare posibilă a obiectelor detectate, sensibilitate scăzută.
- Dispozitive care fixează modificarea factorului de calitate a circuitului oscilator, care face parte din generatorul LC. Când un obiect metalic se apropie de bobină, factorul de calitate al circuitului scade și amplitudinea oscilațiilor la ieșirea generatorului LC scade și ea.
Avantaje: design simplu, consum redus de energie.
Dezavantaje: stabilitate la temperaturi scăzute.
- Detectoare de metal cu impulsuri - principiul de funcționare se bazează pe excitarea curenților turbionari pulsați în zona locației unui obiect metalic și măsurarea câmpului electromagnetic secundar pe care acești curenți îl induc. În acest caz, semnalul de excitare este transmis la bobina senzorului nu în mod constant, ci periodic, sub formă de impulsuri . În obiectele conducătoare, sunt induși curenți turbionari amortizați, care excită un câmp electromagnetic amortizat. Câmpul, la rândul său, induce un curent de descompunere în bobina senzorului. În consecință, în funcție de proprietățile conductoare și de dimensiunea obiectului, semnalul își schimbă forma și durata.
Avantaje: insensibilitate la solul mineralizat, simplitatea designului senzorului.
Dezavantaje: consum crescut de energie, capacități slabe de discriminare.
În detectoarele profesionale de metale pot fi combinate mai multe metode de detectare a obiectelor.
După sarcini
- Detector de metale la sol - conceput pentru a căuta comori , monede și bijuterii , fier vechi. De regulă, este construit folosind tehnologia de inducție. Are multe setări, DSP - procesor, discriminator de metal - o funcție specială pentru determinarea metalului din care se presupune că este format un obiect din pământ. Adâncimea de detectare a obiectelor de la 20 cm la 1 metru.
- Detector militar de metale (detector de mine) - conceput pentru a căuta în principal mine . De regulă, se construiește pe principiul „recepție-transmisie”. Are un minim de setari. Adâncimea detectării minei este de la 20 cm ( detectorul de mine sovietic IMP ) la 1 metru (detectoarele de mine militare moderne IMP-2 ).
- Detector de metale de inspecție - un detector de metale portabil conceput pentru serviciile de securitate . Servește la detectarea obiectelor metalice de pe corpul uman (pistol, cuțit). Raza de detectare a pistolului Makarov este de până la 25 cm.
- Detector de metale arcuit (cadru) - un detector de metale de inspecție utilizat pentru a controla fluxuri mari de oameni, de exemplu, în metrou , în gări . Ele reprezintă un cadru prin care trece o persoană.
- Detector de metale adânci - conceput pentru a căuta ținte mari adânci, cum ar fi un cufăr de aur . Are două bobine distanțate una de cealaltă sau un cadru mare cu o bobină. Se bazează pe principiul „recepție-transmisie”. O caracteristică distinctivă a acestui tip de detector de metale este că reacționează nu numai la metale , ci și la orice modificări ale adâncimii solului (tranziții de la un sol la altul, fundații vechi ale clădirilor etc.). Adâncimea de detectare a obiectelor de la 50 cm la 3 metri.
- Magnetometru - conceput pentru a căuta obiecte feromagnetice (de exemplu, fier ). Acest tip de detector de metale este cel mai compact și mai sensibil, deoarece capul de căutare poate încăpea în palma mâinii tale. Magnetometrele pot fi folosite și pentru a căuta aur , cupru , aluminiu ... Dar acest lucru necesită un excitator suplimentar care va face, la figurat vorbind, electromagneți din metale neferomagnetice.
Aplicație practică
Primul brevet pentru invenția unui detector de metale a fost depus de Gerard Fisher în 1925 [4] în SUA . Inițial, dispozitivul a fost dezvoltat pentru a preveni furtul pieselor metalice din fabrici. Dar, ulterior, beneficiile detectoarelor de metale au fost observate și în alte industrii, atât industriale, cât și militare. Inițial, aceste dispozitive erau prea mari și incomode pentru utilizare în masă, dar la începutul anilor 60 au fost dezvoltate modele mai compacte.
- Fizicianul scoțian Alexander Bell a folosit un detector de metale pentru a încerca să găsească locația unui glonț în pieptul președintelui american James Garfield în 1881 [4] , deși această încercare a eșuat deoarece corpul președintelui se afla pe un pat de metal, ceea ce a indus în eroare metalul. detector.
- În afaceri militare (vezi detectorul de mine ).
- Au găsit o largă aplicație în căutarea comorilor și a relicvelor .
- Când căutați meteoriți :
Un grup de cercetători a folosit detectoare de metale la sol și adâncime și detectoare de metale pentru a căuta meteoritul de fier Dronino . Expediția a avut loc în 2007-2008 în cooperare cu Laboratorul de Meteoritică al Institutului Geochimic al Academiei Ruse de Științe. Utilizarea tehnologiei moderne de căutare a adus rezultate pozitive. Peste 200 de kilograme de fier meteoric au fost extrase din pământ de la o adâncime de până la 2 metri până la suprafață. Puțin mai devreme, detectoarele de metale au fost testate pentru a căuta meteoriți de piatră „Tsarev” . Cele mai mici incluziuni de metal în piatră au fost observate de un detector de metale.
- revista Paleo World, 1, 2008. p. 22
- La sfârșitul anilor 1960, prin ordin al Ministerului Aviației al URSS , fabrica (acum OJSC TZIA) a dezvoltat și a început producția de detectoare de metale pentru screening-ul pasagerilor aerieni. Din 1972 până în 1990, au fost produse 12.000 de detectoare de metale staționare (MIS, MIS-2, MIS-3, MIS-4).
- CEIA (Construzioni Elettroniche Industriali Automatismi), Italia, a fost fondată în 1968 ca fondator și principal motor al progresului în dezvoltarea detectoarelor de metale. În 2018, compania și-a sărbătorit cea de-a 50-a aniversare a funcționării cu succes pe piața securității prin livrarea a peste 500.000 de detectoare de metale în întreaga lume și câștigând încrederea celor mai buni specialiști.
- În 1979, ea a brevetat primul detector de metale cu o unitate de control bazată pe microprocesor. În 1982, a produs pentru prima dată un detector de metale cu antene de tip coloană și înfășurări elicoidale.
- Compania Garrett Metal Detectors (SUA) la Jocurile Olimpice din 1984 a introdus pentru prima dată detectoare de metale arcuite și portabile de inspecție. De atunci, aeroporturile din Statele Unite și multe alte țări, inclusiv Rusia, au fost echipate cu detectoare de securitate.
- În 1996, CEIA a brevetat un detector de metal cu arc cu coloane eliptice . Acest dispozitiv de înaltă performanță, datorită aspectului său estetic și original, poate fi instalat în instituții guvernamentale de nivel înalt și corporații private, integrându-se cu ușurință și fără a perturba armonia mediului. Detectorul de metale cu antene eliptice a fost ales pentru a asigura siguranța cunoscutei campanii Jubilee 2000.
- În 1997, CEIA dezvoltă tehnologie pentru deminare umanitară și militară la solicitarea mai multor agenții internaționale.
- În 2002, CEIA a fost selectată de Națiunile Unite ca furnizor de detectoare de metale subterane pentru programul de deminare din Afganistan .
- Inginerii Nokia s-au dezvoltat[ când? ] telefon mobil , Nokia nr. 97 echipat cu capabilități de detector de metale. Dispozitivul va permite purtătorului să găsească arme ascunse, să găsească cabluri electrice sau să găsească cheile mașinii pierdute. Dispozitivul se bazează pe două inductori, dintre care unul acționează ca un receptor, celălalt ca un transmițător. Atunci când în apropierea telefonului mobil apare un obiect metalic, semnalul bobinei emițătorului este reflectat din acesta și intră în bobina receptoare, după care se aude un semnal sonor [5] .
Principalii producători
Australia
Bulgaria
- Detectoare de metale Golden Mask
Germania
- Sisteme de detectare Lorenz [6]
Polonia
- Detectoare de metale Rutus
Rusia
- AKA detectoare de metale
- SRL „OPKB Explomet”
Statele Unite ale Americii
- Detectoare de metale Bounty Hunter
- Detectoare de metale Detech
- Detectoare de metale Fisher
- Detectoare de metale Garrett
- Detectoare de metale Teknetics
- Detectoare de metale Tesoro
- Detectoare de metale Quest
- Detectoarele de metale ale lui White
Turcia
- Detectoare de metale Nokta & Makro
Ucraina
- Detectoare de metale Marte
- Nel detectoare de metale
Franța
Vezi și
Note
- ↑ Note // Antologie de poezie chineză / Traducere din chineză sub conducerea generală a lui Guo Mo-Zho și N. T. Fedorenko . - M . : Editura de stat de ficțiune , 1957. - T. 1. - S. 413. (Rusă)
- ↑ Cum funcționează un detector de mine cu inducție IMP . zpostbox.ru Preluat la 8 decembrie 2018. Arhivat din original pe 9 decembrie 2018. (nedefinit)
- ↑ Cum să alegi un detector de metale (rusă) (16 mai 2018). Arhivat din original pe 14 noiembrie 2018. Consultat la 13 noiembrie 2018.
- ↑ 1 2 Detector de metale - istoria invenției. Istoria originii detectorului de metale. . kladoiskatel.net . Preluat la 8 iunie 2022. Arhivat din original pe 18 februarie 2020. (nedefinit)
- ↑ vezi New Scientist Weekly
- ↑ Sisteme de detectare LORENZ . Preluat la 31 iulie 2021. Arhivat din original la 31 iulie 2021. (nedefinit)
Link -uri