Виды металлоискателей по принципу работы

Какой принцип работы металлоискателя

Металлоискатель применяется для поисков различных типов металла. Но мало кто знает, как же он устроен. Разберемся, какие принципы лежат в работе металлоискателя, в чем его отличие от металлодетектора и какие типы металлоискателей известны.  

Металлоискатель и металлодетектор: есть ли разница?

Строго говоря, оба эти понятия обозначают одно и то же. Зачастую, их используют как синонимы.

Правда, в сознании говорящего и слушающего при произнесении слова «металлоискатель» чаще возникает картинка человека, ищущего клад в лесу с длинным инструментом с датчиком на конце.

А в случае с «металлодетектором» сразу представляются магнитные рамки в аэропорту и люди со специальными ручными датчиками, реагирующими на металл. Как видим, для обывателя различие заключается только в представлении. 

Если же обратиться к истокам, то будет ясно, что металлоискатель — это просто русский эквивалент английского термина «metal detector», а «металлодетектор», в таком случае» – всего лишь транслитерированный перевод.  

Однако, в профессиональной среде русскоязычных людей, которые часто пользуются этими приборами существует представление о четком различии между ними. Металлодетектором называют недорогой прибор, способный лишь обнаружить наличие или же отсутствие металла в определенной среде.

Соответственно, металлоискатель — это прибор похожего назначения, но его преимущество заключается в том, что с помощью него дополнительно возможно определить тип металлического объекта. Цена такого инструмента на несколько порядков выше.

По целям эти приборы совпадают, однако характер их выполнения различен.

Поэтому на вопрос «чем отличается металлоискатель от металлодетектора» можно ответить с полной уверенностью, что это различие лежит в сфере дополнительного функционала, оставляя при этом неизменными цели и задачи, относящиеся к такой технике.

Но для удобства будем придерживаться всем понятной точки зрения. Обозначим аппарат, использующийся для поиска в грунте или под водой термином «металлоискатель», а «металлодетекторами» будем называть ручные досмотровые и специальные арочные устройства, применяющиеся в работе различными охранными службами.

Как работает металлоискатель

Однозначно ответить на этот вопрос довольно сложно. Существует масса различных вариантов устройства этого прибора. И найти «свой» среди всего многообразия потенциальному покупателю бывает непросто.

Самый распространенный — электронный прибор, функционирующий на определенных частотах, способен обнаруживать металлические объекты соответственно заданным параметрам в так называемой нейтральной или же слабопроводящей среде. Понятно, что он реагирует на проводимость материалов, из которых изготовлены предметы.

Прибор такой конструкции называется импульсным. Это когда излучаемый прибором и отраженный предметом сигналы передаются через некоторые доли секунд. Именно они и фиксируется техникой.

Кратко описать принцип работы импульсного металлоискателя можно так: импульсы генератора тока, как правило, за миллисекунды поступают в излучающую катушку, где трансформируются в импульсы магнитной индукции. На импульсных составляющих генератора образуются резкие скачки напряжения.

Они отражаются в приемной катушке (в более сложных типах устройств у одной катушки есть способность выполнять обе функции) за определенные промежутки времени. Потом сигналы поступают по каналу связи на блок обработки и понятными символами выводятся для последующего восприятия их человеком.

Но нужно быть внимательным, ведь у такого популярного типа техники существует ряд недостатков:

1. Трудность дифференциации обнаруженных объектов по типу металла;
2. Большая амплитуда напряжения;
3. Техническая сложность коммутации и генерации;
4. Наличие радиопомех.

Другие типы металлоискателей по принципу работы

Такие приборы состоят из большинства известных моделей. Некоторые из них уже сняты с производства, однако до сих пор применяются на практике.

1. BFO (Beat Frequency Oscillation). В основе — подсчет и фиксация разницы частоты колебаний. В зависимости от типа металла (черного или цветного) частота то повышается, то понижается. Такие приборы теперь не выпускаются, они устарели. Но произведенные ранее модели все еще работают. Характеристики такого металлоискателя оставляют желать лучшего. У него небольшая глубина обнаружения, сильная зависимость результатов поиска от типа грунта (малоэффективен на кислых, минерализованных почвах), низкая чувствительность.
2. TR (Transmitter Reciver). Оборудование типа «прием-передача». Также относится к устаревшим. Проблемы такие же, как и у предыдущего типа (не работает на минерализованных грунтах) за исключением глубины обнаружения. Она является довольно большой.
3. VLF (Very Low Frequency). Зачастую такой аппарат сочетает две схемы действия: «прием-передачу» и низкочастотное исследование. В ходе работы прибор анализирует сигнал по фазам. Его преимущества в высокой чувствительности, способности искать черные и цветные металлы на глубине. Но вот объекты, залегающие у поверхности ему обнаружить значительно труднее.
4. PI (Pulse Induction). В основе — процесс индукции. Принцип работы металлоискателя заключен в катушке. Она — это сердце датчика. Появление внутри электромагнитного поля посторонних токов от металлических предметов активизирует отраженный импульс. Он достигает катушки в виде электрического сигнала. При этом аппарат четко воспринимает минерализованную и соленую почву с металлами. Токи, от солей достигают датчика гораздо быстрее и не отображаются графически или звуковом. Такой металлоискатель считается наиболее чувствительным из всех. Для ведения поисков на морском дне — это самый эффективный вариант устройства.
5. RF (Radio Frequency / RF two-box). Представляет собой прибор «прием-передача», только работающий на высоких частотах. Имеет две катушки (катушка приема и соответственно, катушка передачи). В основе работы этого металлоискателя лежит нарушение индукционного баланса: катушка, работающая на прием, фиксирует сигнал, который отражается от объекта. Изначально этот сигнал был послан катушкой-передачи. Характеристики такого металлоискателя делают возможным его применение с целью поиска неглубоко находящихся месторождений руд, полезных ископаемых на больших глубинах или же обнаружения крупных предметов. По глубине пробивания не имеет себе равных (от 1 до 9 метров в зависимости от типа почвы). Часто используется в промышленности. Копатели и кладоискатели не оставляют его без внимания. Существенный минус такого прибора — это его неспособность к обнаружению мелких предметов типа монет.

Принцип работы металлоискателя для поиска цветного металла особо не отличается от остальных. Он также зависит от типа и конструкции аппарата. При правильной настройке можно обнаружить цветной металл. Различия между ним и черным состоят лишь в том, что вихревые токи, отражающиеся от предмета из цветного металла, затухают дольше.      

Чем еще отличаются металлоискатели?

Помимо внутренней «начинки» различия между металлоискателями имеются и в других моментах. Во-первых, они представлены в разных ценовых категориях. Есть приборы более дешевые и массовые, есть и те, которые можно отнести к премиум-классу.

Также уже в описании металлоискателей видна разница в выводе информации для доступа к ней пользователя.

Аппараты могут быть запрограммированные на отображение графического информирования (выводится на специальном дисплее), звуковыми устройствами, сообщающими об обнаружении или отсутствии объекта (отличаются тем, что издают разные частоты). В более дорогих моделях могут быть представлены дисплеи с целыми шкалами дискриминационных значений.

Отличается и сама информация. Например, самые недорогие модели просто сообщают пользователю о том, есть металл или нет. Аппараты чуть подороже определяют какой это металл — черный или цветной. Самые дорогие модели могут предоставить полную информацию: сведения о глубине предмета, вероятностное отношение в процентах относительно металла, тип объекта.   

Все виды металлоискателей

Приборы различаются по: принципу работы, выполняемым задачам, примененным элементам. О принципах уже написано выше, поэтому посмотрим, какими они бывают по задачам:

1.     Глубинный;

2.     Грунтовой;

3.     Магнитометр;

4.     Миноискатель.

По элементам могут быть микропроцессорными и аналоговыми.

Про характеристики

Различные аппараты характеризуются вариативностью параметров.

 Принцип действия металлоискателя и его рабочая частота — классифицирующие параметры. Определяют тип прибора, например, профессиональный или грунтовой.  Чувствительностью определяется глубина.

Целеуказание позволяет настраивать прибор на заданный размер цели. Тип металла вычисляет дискриминатор. Вес, тут все просто: тяжелым прибором неудобно пользоваться длительное время.

Тип почвы указывается при балансировке показателей грунта.

Работа с металлоискателем. Особенности

Нужно предварительно изучить свой прибор, его слабые места. Не следует гнаться за самыми последними моделями. Если у пользователя нет элементарных навыков и понимания того, как аппарат устроен, то ему не поможет никакой даже самый «навороченный» металлоискатель.

В каждой ценовой категории есть свои лидеры. Их и нужно выбирать, так как это модели, проверенные поколениями кладоискателей. Умение работать с прибором достигается только практикой. Пробуя раз за разом, человек начинает правильно расшифровывать те сигналы, которые подает ему техника. А от правильной расшифровки зависит основной вопрос: копать или не копать?

Например, зная какие элементы установлены внутри вашего металлоискателя, можно точно понять как работать с металлоискателем. Если это катушка-моно, то ее электромагнитное излучение выглядит конусообразным.

Следовательно, при поисках есть «слепые зоны». Чтобы их устранить, нужно следить за тем, чтобы каждый проход с прибором перекрывал на 50 % предыдущий.

Зная такие мелочи, можно наиболее эффективно применять металлоискатель. 

Работа с металлоискателем предполагает получение определенного результата. Для этого необходимо, чтобы металлоискатель отвечал некоторым простым, но совершенно необходимым требованиям:

1. Принцип работы металлоискателя должен позволять ему чувствовать металлические предметы на максимальной глубине;
2. Обязательно должно быть разделение на черный и цветной металл;
3. На приборе должен быть установлен оперативный процессор, обеспечивающий быструю работу. Это важно для распознания двух близлежащих объектов.

Как же правильно работать с металлоискателем? Начать необходимо с настройки прибора. Как правило, если мы хотим найти какой-то определенный объект, то и настройки нужно устанавливать соответствующие. Но есть 2 общих правила, соблюдение которых точно будет полезно новичкам.

1. Снизить пороговое значение по параметру чувствительности. Так как повышение этого показателя зачастую приводит к усилению помех, то новичкам лучше пожертвовать способностью прибора обнаруживать предметы, лежащие рядом, чтобы точнее локализовать какую-то одну цель.
2. Использовать параметр дискриминации «все металлы».

Это были указаны только некоторые общие сведения относительно того, как правильно пользоваться металлоискателем. Остановимся на этом подробнее. Самое главное –никогда не спешить! Площадь поисков разбивается на зоны, участки. Каждый из них следует медленно, внимательно проходить.

Улавливатель необходимо держать как можно ближе к земле; работа металлоискателем должна быть плавной, без рывков. Аккуратно водите прибором из стороны в сторону.

Если в земле обнаружен металл, то, как правило, вы услышите звуковой сигнал: четкий — свидетельство обнаружения небольшого предмета правильной формы, нечеткий, прерывистый –  форма обнаруженного объекта неправильная. Научиться определять размеры находки и глубину ее залегания по звуку можно только опытным путем.

Тип найденного металла классифицируется по шкале (аппарат отражает электрический импульс, а процессор исходя из этих данных вычисляет плотность материала, из которого изготовлен предмет).

 Есть два режима: динамический (основной) и статический, они влияют на то, как правильно работать металлоискателем Статический — это независимое перемещение катушки над объектом; применяется для точного определения центра цели. Исследование территории происходит по определенной схеме:

1. Катушка должна быть параллельна земле;
2. Важно сохранять постоянное расстояние между землей и катушкой;
3. Делать маленькие шаги. Не пропускать участки!
4. Скорость движения должна составлять около полуметра в секунду;
5. Высота прибора над землей — 3 или 4 см.

Поиски ведутся в динамическом режиме. При обнаружении стабильного сигнала переключайте аппарат в статический режим: крестообразными движениями водите над предполагаемым местом; там, где сигнал приобретает максимальную громкость и копайте. Обратно переключите металлоискатель в динамический режим.

Копайте на половину штыка, подрезая ровный квадратный или круглый ком. Если объект все еще находится в яме, копайте дальше. Из дерна извлекать находку лучше методом половинного деления.

После завершения поисков обязательно укладывайте дерн обратно в яму! Теперь вы точно знаете, как пользоваться металлоискателем.     

Немного о металлодетекторах

Принципы работы металлодетекторов абсолютно такие же, как и у металлоискателей, различия имеются только в средах использования и мощности катушки. Из-за этого эффективность металлодетекторов меньше, в грунте они бы ничего не смогли обнаружить. Основными видами металлодетекторов являются: ручной досмотровый (дальность обнаружения до 25 метров) и арочный (рамочный).

Металлоискатель. Виды и работа. Применение и особенности

Металлоискатель – это электронное устройство, предназначенное для обнаружения скрытых металлических предметов за счет обнаружения их проводимости. С его помощью можно найти изделия из металла глубоко в грунте, дереве, под одеждой, в теле человека, пищевых продуктах и т.д. Эти приборы нашли свое применение в различных отраслях промышленности и повседневной жизни.

Существует масса разновидностей металлоискателей, корпус которых адаптирован под определенные условия работы. В различных модификациях данные приборы применяются в следующих направлениях:

• Поиск металла в грунте.
• Обнаружение археологических ценностей.
• Досмотр людей для допуска их на ответственные объекты.
• Контроль качества пищевых продуктов на наличие в них металлической стружки.
• В медицине для поиска стальных протезов и штифтов у больных, прибывающих в бессознательном состоянии, перед исследованием в МРТ.
• В военном деле для обнаружения мин и скрытых боеприпасов.

С развитием технологий себестоимость производства металлоискателей существенно снизилась, поэтому данное оборудование стало более доступным для покупателей. Это посодействовало применению металлоискателей в развлекательных целях.

Десятки тысяч людей во всем мире используют их для поиска в грунте ценных исторических предметов, таких как монеты, старинные изделия быта, а также остатков военной техники и боеприпасов, потерянных в боях. Также металлоискатели используют для поиска находящегося под землей металла с целью его дальнейшей сдачи на переплавку.

Принцип работы

Для обнаружения металлических предметов используются различные физические принципы, поэтому неудивительно, что металлоискатели по этому критерию разделяются на виды.

Они бывают следующими:

• Индукционные.
• Импульсные.
• Частотные.
• Реагирующие на изменение добротности.

Индукционный металлоискатель работает по принципу приема-передачи. В устройстве может быть одна или две катушки индуктивности.

Одна работает как излучатель, а вторая служит приемником. В отдельных случаях обе роли выполняет одна катушка. Излучаемый сигнал проходит сквозь нейтральные предметы (почва, древесина и пр.

) и при попадании на металл отбивается обратно, после чего фиксируется чувствительным элементом металлоискателя. Данное оборудование является относительно простым и зачастую может ремонтироваться в домашних условиях.

Такие устройства обладают плохой чувствительности на определенных типах грунтов, поэтому эффективно далеко не во всех условиях.

Импульсные металлоискатели возбуждают в зоне поиска импульсные вихревые токи, после чего измеряют вторичное электромагнитное поле. Вихревые токи реагируют на затухающие электромагнитные поля, что обеспечивает более высокую чувствительность, чем у индукционного оборудования.

Мощность индикации прибора отличается в зависимости от длины и массы обнаруженного предмета. Такие устройства нечувствительные к сложным грунтам с большой минерализацией.

Их главным недостатком является большое потребление энергии, поэтому на одном заряде батареи добиться продолжительной автономной работы невозможно.

Частотный металлоискатель имеет в основе LC-генератор. Он выдает сигналы с различной частотой, которая меняется при приближении к металлическим объектам. Изменения в его работе фиксируются чувствительным оборудованием металлоискателя.

Такие устройства имеют простую схему и часто собираются своими руками из недорогих покупных деталей. Их недостатком является малая чувствительность, поэтому оборудования работающего по данному принципу лучше избегать, если требуются сложные поиски.

Металлоискатели, которые фиксируют добротность колебательного контура, работают тоже от LC-генератора. Добротность контура снижается при уменьшении расстояния между катушкой и металлическим предметом. То же самое касается и амплитуды колебаний на самом генераторе. Подобные устройства очень экономичные в плане потребления заряда, поэтому отличаются большой автономностью.

По выполняемым задачам металлоискатели принято классифицировать на следующие виды:

• Грунтовые.
• Военные.
• Досмотровые.
• Глубинные.
• Магнитометры.

Каждая разновидность адаптирована под определенные условия применения и отличается разной чувствительностью. В связи с этим сравнивать эффективность каждой разновидности между собой неправильно, поскольку их предназначение между собой не пересекается.

Грунтовые

Грунтовые являются самыми распространенными. Они применяются для поиска закрытых в почве кладов, металлолома, старинных монет и потерянных ювелирных изделий. Обычно они работают по индукционной технологии. Данное оборудование может настраиваться для реакции на определенный металл.

Самые простые устройства имеют глубину чувствительности в твердых грунтах около 20 см. Более дорогостоящие профессиональные устройства реагируют на объекты находящиеся под слоем грунта высотой в 1 м. Такими устройствами пользуются как профессиональные археологи, так и любители.

Довольно часто подобные металлоискатели можно встретить на морских пляжах, поскольку их применяют для поиска потерянных отдыхающими монеток и ювелирных изделий.

Специально для этих целей существует влагонепроницаемая модификация металлоискателя, которая может работать под водой, ища предметы на дне.

Военные

Военный металлоискатель также называют миноискатель. Его предназначение заключается в поиске закрытых в грунте мин. Обычно данное оборудование работает по принципу приема-передачи и оснащается двумя катушками. Одна излучает сигнал, а вторая реагирует на колебания, которые получаются в случае его отображения от металлических предметов.

Данное оборудование обладает высокой надежностью, но малым диапазоном настройки. Глубина чувствительности такого оборудования аналогична обычным металлоискателям, которые используют археологи и любители. При этом миноискатель не может реагировать на специфические металлы, которые не используются для производства мин.

Они чувствительны к стали и никак не отреагируют на находящиеся в грунте золотое кольцо.

Досмотровые

Досмотровые металлоискатели используются службами безопасности для обнаружения на теле человека или в его вещах металлических предметов. Эти устройства можно встретить в аэропортах, при входе в суд, метро и т.д. Данное оборудование зачастую настроено для реакции на крупные металлические предметы.

Оно пропускает легкий металл, такой как пряжка поясного ремня или ключи, издавая слабый тихий звуковой сигнал. В том же случае если на досматриваемом имеются тяжелые изделия из металла, прибор дает громкое предупреждение. После этого осуществляется досмотр человека уполномоченным лицом.

цель данного оборудования – это обнаружение холодного и огнестрельного оружия.

Самым распространенным досмотровым металлоискателем является оборудование арочного типа. Оно представляет собой металлическую рамку, размером с дверной проем, сквозь которую проходит человек. Рамка реагирует на крупные металлические предметы и предупреждает дежурного.

Кроме арок к группе досмотровых металлоискателей относятся ручные приборы. Они являются довольно компактными и по размеру идентичный обычным бытовым фенам для высушивания волос. С помощью данного оборудования осуществляется поиск предметов на теле или в багаже.

Для этого нужно провести по всей поверхности тела или по вещам чувствительной стороной корпуса прибора осуществляя сканирование без пропусков. Чувствительность оборудования обычно не превышает больше 25 см от предмета.

Ручной досмотровый металлоискатель требует больше времени на проверку, поэтому используется только при индивидуальном досмотре, поскольку потоковая проходимость людей при применении подобного оборудования будет снижена.

Глубинные

Глубинный металлоискатель обнаруживает объекты на глубине до 3 м. Это довольно массивное оборудование, представляющее собой широкую рамку, на краях которой установлены катушки. Данное оборудование работает по принципу приема-передачи.

Первая катушка создает мощный сигнал с большой проникающей способностью, который способен достигнуть изделия из металла сквозь высокий столб грунта, песка, глины или другой породы.

Поскольку катушки располагается далеко друг от друга, то принимающая не реагирует на издаваемый направленный сигнал вниз, но при этом может воспринимать отбитые волны.

Подобное оборудования редко применяется любителями поиска металлолома, поскольку вряд ли кто-то захочет откапывать изделие весом 0,5 кг, которое находится на глубине 2 м. Глубинные металлоискатели используются спасателями и профессиональными археологами.

Особенность данного оборудования в том, что оно может реагировать не только на металл, но и находящиеся под землей объекты строительства. В частности это фундаменты, поскольку они обычно сделаны из камня.

Также металлоискатель глубинного типа способен зафиксировать уплотнение почвы или переход с одной породы на другую.

Магнитометр

Магнитометр представляет собой самую компактную разновидность металлоискателей. Это очень маленькие и чувствительные приборы, которые имеют сканирующую головку меньше ладони. Такие устройства применяются для поиска цветных и драгоценных металлов, таких как золото, алюминий, медь и пр.

Принцип работы металлоискателя

Металлоискателями или металлодетекторами (от англ. Metal Detector) принято называть электронные устройства для обнаружения металлических предметов, находящихся в воде, почве, стенах зданий и других средах. На рис. ниже показан момент работы с металлоискателем под водой.

Работа с металлоискателем под водой

В качестве поискового оборудования различные модификации металлоискателей (далее по тексту – МИ) задействованы во многих сферах человеческой деятельности, например:

• для поиска в земле металлолома, монет и ювелирных украшений, корректировки мест пролегания в почве скрытой кабельной проводки или инженерных коммуникаций привлекаются грунтовые МИ, эффективно работающие на глубине до 1 метра, либо глубинные детекторы с глубиной обнаружения более 3 метров;
• для обнаружения взрывных устройств применяются армейские МИ, называемые миноискателями;
• ручной досмотровый МИ взят на вооружение службами безопасности для выявления спрятанных на теле человека или в его багаже металлических предметов.

Базовый принцип работы МИ

Функционирование металлодетекторов основывается на практической реализации явления возникновения вихревых токов при изменении электромагнитного поля в процессе его распространения в физически неоднородной среде. По своей сути, МИ является электронным прибором, при включении которого создается направленный первичный сигнал, распространяющий в окружающей среде свое электромагнитное поле.

Принцип действия металлоискателя состоит в том, что при прохождении через предметы, обладающие токопроводящими свойствами (куски металла, минералы, элементы инженерных коммуникаций и т.п.), магнитное поле передаваемого (первичного) сигнала возбуждает на их поверхностях вихревые токи, создающие собственные поля.

В результате искажаются конфигурация и параметры поля первичного сигнала, что фиксирует и обрабатывает принимающая аппаратура МИ. Параметры отраженного сигнала информируют о присутствии металлического предмета в зоне действия металлодетектора и его особенностях.

В зависимости от уровня сложности схемотехники различных моделей МИ удается определять глубину залегания обнаруженного металлического предмета и его вид (золото, ферромагнитный сплав, цветной или черный металл).

Обратите внимание! Металлы не способны сами по себе испускать электромагнитные волны, чтобы каким-то образом «выдать» свое присутствие в грунте или в толще бетона. Только облучение направленным сигналом, исходящим от МИ, сможет возбудить вторичный сигнал от металлической мишени, который нередко называют отраженным или переизлученным сигналом.

На рис. ниже показана условная схема генерации магнитного поля вторичного сигнала, наглядно поясняющая, как работает металлоискатель.

Схема генерации электромагнитного поля в процессе работы МИ

Вышеизложенный принцип работы металлоискателя, требующий облучения радиоволнами исследуемой среды/объекта и расшифровку принятых отраженных сигналов, является базовым для всех современных серийных МИ. Компактный ручной металлодетектор сотрудника безопасности крупного торгового центра и арочный металлоискатель в международном аэропорту, высота рамки которого превышает 2 метра, работают по одинаковому принципу.

Частотный диапазон МИ

Что такое диод — принцип работы и устройство

Диапазон рабочих частот современных металлодетекторов составляет от 1 кГц до 30 МГц.

Разбивка частотных параметров серийных МИ на основные диапазоны работы поисковых катушек с указанием принятых обозначений в зарубежной и российской классификации

Диапазон рабочих частотАнгл. обозначениеРусск. обозначение

От 3 кГц до30 кГц	VLF – Very Low Frequency	СНЧ – сверхнизкие частоты
От 30 кГц до 300 кГц	LF – Low Frequency	НЧ – низкие частоты
От 300 кГц до 3 МГц	MF – Medium Frequency	СЧ – средние частоты
От 3 МГц до 30 МГц	HF – High Frequency	ВЧ – высокие частоты

В практике поисковых работ с использованием МИ рабочие частоты первичного сигнала подбирают следующим образом:

1. Низкочастотные радиоволны более чувствительны, по сравнению с ВЧ-излучением к мишеням из металлов, обладающих высокой электрической проводимостью (золото, серебро, медь и их сплавы). НЧ-сигналы глубоко проникают в землю, поэтому глубинные МИ, способные выявлять металлические предметы на глубине до 4 метров, работают на частотах в пределах 2,5-6,6 кГц. При этом чувствительность прибора к мелким мишеням снижается.
2. Высокочастотные радиоволны имеют повышенную чувствительность к металлическим целям с низкой электропроводностью, изготовленным из алюминия, никеля и т.п., однако проникающая способность ВЧ-излучения в почву довольно низкая. Зато высокие частоты способны обнаруживать мелкие мишени размерами до 1 мм.
3. Излучение среднечастотного интервала представляет собой своеобразный компромисс между vlf (СВЧ) и hf (ВЧ) сигналами и считается подходящим для поиска находок любого типа.

Базовая комплектация МИ

Практически все модификации серийных и самодельных металлодетекторов состоят из функционально однотипных элементов. На рис. ниже приведена конструкция типового МИ с указанием основных деталей и модульных блоков.

В состав МИ входят следующие элементы:

1. Поисковая катушка, выполняющая функции радиопередатчика и приемника отраженных сигналов. Конструктивно катушка поисковая представляет собой пластиковый корпус (в большинстве моделей МИ – круглой или эллиптической конфигурации), внутри которого размещены витки многожильного провода. В целях герметизации после укладки проводов внутренняя полость корпуса заливается компаундом.

Важно! Принято считать, что поисковые катушки МИ не ремонтируются, поскольку процедура вскрытия монолитного корпуса для ремонта и обратной заливки – довольно трудоемкий процесс. Чаще всего при выходе катушки МИ из строя ее просто заменяют на новую.

1. Нижняя штанга, предназначенная для:

• регулировки угла наклона катушки поисковой в целях обеспечения более точного исследования местности;
• жесткой фиксации катушки после корректировки ее пространственного положения.

1. Средняя штанга, используемая для соединения верхней и нижней штанги. Средней штанге приданы функции регулировки длины МИ при подгонке под рост оператора.
2. Верхняя штанга, на которой размещается блок управления. Наиболее удобными для пользования считаются изделия с S-образной верхней штангой, дополнительно оснащенные:

• подлокотником, используемым для упора локтя оператора;
• рукояткой, обеспечивающей удобный захват и удержание МИ в процессе поисковых работ.

1. Блок управления, обрабатывающий информацию, получаемую от поисковой катушки, и выдающий оператору-пользователю результаты обработки в виде звуковых сигналов и цифровых данных на дисплее. Используется для:

• визуального и акустического контроля поискового процесса;
• управления работой аппаратуры МИ;
• настройки рабочих режимов аппаратуры.

На рис. ниже показаны блок управления отдельно и металлоискатель в комплекте с этим блоком.

Металлоискатель и блок управления

Модификации МИ

Принцип работы синхронного генератора

Конструкции современных металлоискателей зависят от методик построения схемотехники поискового аппарата. В соответствии с применяемым методом построения схемы выделяют следующие модификации металлодетекторов:

1. Импульсные МИ, называемые также PI-металлоискателями (от англ. pulse induction – импульсная индукция). Принцип работы импульсного устройства заключается в подаче на катушку поисковой головки импульсных сигналов, которые создают электромагнитное поле, пульсирующее с определенной частотой. Включенное поле наводит вихревые токи на поверхности обнаруженного объекта. Сразу после выключения индуцирующего поля эти токи затухают, но не мгновенно, а в течение короткого временного промежутка, создавая затухающий сигнал, который улавливается катушкой. Анализ параметров затухающего магнитного «эха» позволяет судить о наличии или отсутствии металлических предметов.
2. Балансные МИ, по зарубежной классификации – TR-металлоискатели (от transmitter-reciver – передатчик-приемник), работающие по методу индукционного баланса. Головка прибора оснащена двумя катушками, тщательно сбалансированными до нулевого значения взаимной индукции. Анализируемыми параметрами являются:

• амплитуда принятого сигнала;
• сдвиг фазы между отправленным и полученным сигналами.

Дополнительная информация. TR-методика в чистом виде практически не встречается из-за сложностей с балансировкой системы катушек. В основном она применяется в сочетании с другими методами, из которых наиболее распространенным является метод VLF/TR.

1. VLF/TR – металлоискатели, схема которых работает на низких рабочих частотах.
2. RF-металлоискатели (от radio frequency – радиочастота), работающие в высокочастотном волновом диапазоне с перпендикулярно расположенными относительно друг друга передающей и приемной катушками.
3. BFO-металлоискатели, называемые также генераторными металлодетекторами. Схема прибора строится по методу биений. В процессе работы измеряется частота LC-генератора, включающего поисковую катушку. Показания сравниваются с эталонными частотными параметрами, после чего полученную разностную частоту биений выводят на акустическую индикацию (динамик).

На рис. ниже показан грунтовый МИ с VLF-схемой, использующей катушку типа DD (DoubleD).

Достоинства и недостатки металлоискателей

Любая модификация МИ имеет свои достоинства и недостатки, характерные для примененной методики построения схемы аппаратуры. Типовые достоинства и недостатки вышерассмотренных методов:

• PI-металлоискатели эффективны для выявления металлов в засоленных грунтах и морской воде, однако плохо распознают цели и весьма энергозатратны;
• TR-металлоискатели обладают высокой чувствительностью и хорошо различают разные типы металлов, однако при нарастании глубины чувствительность на мелкие мишени утрачивается;
• VLF/TR – металлоискатели способны отличать цветные металлы от черных, у них высокая разрешающая способность, однако достаточно сложная схемотехника затрудняет настройку прибора до нужного качества работы;
• RF-металлоискатели достаточно универсальны при их использовании в качестве глубинных МИ. Они не «отвлекаются» на мелкий металлический мусор, могут обнаруживать трубы и даже рудные жилы на глубине 5-6 метров. Недостаток – отсутствие чувствительности к мелким целям на малой глубине;
• BFO-металлоискатели отличаются сравнительно простой конструкцией, для поисковой катушки не требуется прецизионного исполнения. Из минусов применения – низкая чувствительность, нестабильная работа на минерализованных грунтах и во влажной почве.

Что находят любители металлопоиска

Земляной грунт выступает своеобразным консервантом, в котором старые вещи сохраняются достаточно долго. Поисковое занятие позволяет не только отдохнуть душой на природе, но и подзаработать на реализации найденного в толще земли или под водой металла.

При помощи МИ поисковикам удается находить клады, ценные вещи и военные бронзовые артефакты, золотые ювелирные украшения и цветной металлолом, монеты времен Древней Руси и старинные нательные крестики XVI-XVIII вв. Известны случаи обнаружения золотых самородков и железных метеоритов.

Использование МИ в любительских изысканиях предполагает определенные ограничения, не допускающие целенаправленных поисков на территориях памятников археологического наследия либо повреждений культурного слоя.

Важно! Предметы, обладающие исторической ценностью, старинные украшения, оружие, найденные в местах боевых действий, и археологические раритеты подлежат сдаче в госорганы. Не следует превращать хобби в криминальный бизнес.

На рис. ниже показана монетка, обнаруженная при помощи МИ.

Находка любителя металлопоиска

Простой металлоискатель своими руками

Сборку простого МИ можно выполнить собственноручно, воспользовавшись доступными радиодеталями выпуска советских времен. На рис. ниже показана структура схемы МИ генераторного типа, построенной по методике биений (BFO-металлоискатель).

Структура схемы простого МИ на транзисторах

Схема строится из пяти основных модулей:

• задающего генератора, создающего эталонную частоту;
• поискового генератора, частота которого изменяется при обнаружении металлической мишени;
• низкочастотного усилителя, увеличивающего разность сигнала генераторов;
• звуковоспроизводящего устройства (динамика);
• источника питания.

На страницах Интернета можно найти десятки схем полноценных металлодетекторов, для сборки которых пригодятся резисторы, конденсаторы и транзисторы, которые производились еще в советские времена.

Эксперты уверяют, что на руках у населения России имеется не менее двух миллионов МИ, позволяющих вести активный металлопоиск. Наряду с самоделками, имеющими ограниченную сферу деятельности, поисковиками, используются изделия ведущих мировых брендов. На рис.

ниже показан металлоискатель модели Garrett AT MAX, считающийся одним из лидеров продаж 2018 года в своем классе.

Изделие относится к категории подводных и грунтовых МИ, работает на частоте 13,6 кГц и способно распознавать даже под водой на глубине 3 метров мелкие монеты разного диаметра.

Металлоискатель Garrett AT MAX

Металлодетекторы-металлоискатели. Виды и работа. Применение

Металлодетекторы-металлоискатели ныне становятся незаменимым оборудованием при реконструкции старинных домов, именно с их помощью работники разыскивают проложенные трубы, электрокабеля и т.п.

Поиск металлических предметов под землёй, в воде, стенах здания и т.п. является не только методом заработка или хобби для некоторых людей. Археологи, дайверы, военные давно пользуются специальными приборами для поиска различных предметов в нейтральной среде.

Устройство металлодетекторов

Металлодетектор (МД) является специальным электроприбором, обнаруживающим металлические предметы за счёт их проводимости в любой среде (воде, земле, организме живого существа, стенах зданий). Обнаруживая металл, приборы подают особый звуковой либо светозвуковой сигнал, некоторые модели способны даже чётко определить найденную вещь.

Существует уйма металлодетекторов, все они различаются своим конструктивным исполнением, эти отличия обусловлены разным назначением приборов. Конструкция устройств для поиска металлов довольно сложная, но любой прибор состоит из нескольких основных частей, присутствующих в основном в каждой модели.

Типовая конструкция металлоискателя:

• Катушка. Этот элемент металлодетектора представляет короб, в котором расположен приемник сигналов и передатчик. Обычно катушка круглой либо эллиптической формы, а в её изготовлении используется пластик. К ней присоединяется кабель, который проходит к блоку управления. Соединение кабеля и катушки обязательно должно быть выполнено герметично.

  По этому кабелю передаются сигналы от приемника к блоку. А сам приемник получает сигнал от передатчика, как только тот обнаружит вблизи металл. Сама катушка закреплена в нижней штанге.

• Нижняя штанга.

  Эта металлическая часть устройства выполняется из металла, предназначена для фиксирования катушки и регулировки угла её наклона, благодаря чему происходит более точное исследование. В некоторых моделях штанга регулирует высоту металлоискателя и телескопическое соединение со средней штангой.

• Средняя штанга.

  Обычно этот элемент представляет промежуточную часть между нижней и верхней штангой. На этой штанге крепятся специальные приспособления для изменения высоты устройства. Некоторые приборы состоят только из двух штанг.

• Верхняя штанга. Форма этой штанги обычно S-образная. Эта форма признана, как более удобная для применения приборов МД.

  Верхняя штанга оборудована подлокотником, блоком управления и рукояткой.

• Подлокотник. Чаще всего этот элемент изготавливают из полимерного материала. Предназначен он для того, чтобы прибор было удобнее держать, делая на подлокотник упор локтем.
• Рукоятка.

  Этот элемент изготавливают из пористого материала и устанавливают на верхней штанге МД. Рукоятка обеспечивает надёжность держания и удобство эксплуатации.

• Блок управления. Благодаря блоку управления происходит обработка информации, полученной от катушки. После преобразования данных, пользователь получает в ясном виде сигналы от передатчика.

  Также с помощью блока происходит настройка режимов прибора. Кабель от поисковой катушки подключается к блоку управления путём быстросъёмного разъёма.

Блок управления бывает фиксированным и съёмным. Профессиональные модели оснащены батарейным отсеком, располагающимся от блока управления отдельно.

Много новых моделей металлодетекторов имеют очень компактные габариты и исполнение, а также высокую надёжность.

Принцип работы металлодетекторов

Все МД-МИ определяют присутствие металлических предметов и информируют об этом. Металл, где бы он ни находился, не способен сам по себе что-то излучать, тем самым выдавая своё присутствие. Но облучая предмет радиоволнами, его можно обнаружить, улавливая вторичный сигнал. На этом принципе работают все металлоискатели.

При включении МД, переменный электроток протекает в поисковой катушке и создаёт вокруг неё электромагнитное поле, которое способно проходить в окружающую среду.

При сталкивании с металлом на поверхности поля появляются вихревые токи, которые образовывают своё электромагнитное поле, ослабляющее поле катушки.

Электронная схема устройства улавливает ослабление поля и информирует об этом, благодаря катушке.

Вихревые токи появляются на поверхности разных металлов либо минералов, имеющих электропроводность. Более электропроводны цветные металлы, из-за этого создающиеся токи затухают дольше на них. Приборы ощущают, насколько затухают вихревые токи, благодаря чему определяют цветной или чёрный металл под катушкой.

Лучше улавливать слабые вторичные сигналы и точнее их обрабатывать, способны электронные схемы, отличающиеся сложностью. Приборы с такими схемами стоят дороже, потому что их изготовление довольно трудоёмкое. Но такие металлодетекторы находят металлические объекты на большой глубине.

Препятствием для обнаружения металла в грунте, может быть наличие электропроводных минералов в почве (соли калия, натрия, магнетит и пр.). Они способны маскировать металл, снижая глубину его поиска. Снизить влияние подобных минералов помогают различные фильтры и разные другие приспособления, которым наделяют производители некоторые модели МД.

К примеру, некоторые устройства оснащены автоматической отстройкой от почвы, в других эту отстройку можно выполнять вручную.

Разновидности металлодетекторов по принципу работы

Все металлодетекторы-металлоискатели можно классифицировать по принципу работы, а также по назначению (выполняемым задачам).

Мд по специфике действия:

• МД типа «прием-передача». Приборов этого типа довольно много можно встретить на рынке. Простая специфика действия устройств, базируется на приеме и передаче электромагнитного излучения. Главными элементами прибора служат две катушки.

  Приёмная катушка индуктивности принимает сигналы, её также принято называть поисковой. Передающая – излучает электромагнитные волны, попадающие в поисковую катушку. Волны легко проходят через нейтральную среду, и отражаются от металла, когда на их пути стоит металлический объект.

  Из-за этого МД получает отражённую волну, после чего срабатывает сигнал, информирующий о находке.

Достоинствами этих приборов являются следующие моменты:

— простая конструкция;
— широкие возможности для поиска и определения металла.

Недостатки:

— чувствительность к минерализации почвы; — сложность производства датчика.

Соли и прочие минералы, находящиеся в грунте, представляют большие преграды в нахождении и определении металла, поэтому устройства этого типа следует предварительно настраивать, указывая тип почвы, в которой будет происходить поиск.

• Индукционные металлодетекторы. Этот тип металлоискателей спецификой поиска объектов практически не отличается от МД вида «прием-передача», поэтому индукционные приборы приписывают к разновидностям первых. Они отличаются от них конструкцией, так как имеют только одну катушку, способную посылать и принимать сигналы. Приборы имеют простой конструкции датчик, но слабый отражённый сигнал в сравнении с мощным излучаемым.
  На индукционные металлоискатели также очень влияет минерализация грунта.
• Импульсные металлодетекторы. Основой приборов является катушка, формирующая в месте размещения металла вихревые токи, которые ловит устройство. Возникающий сигнал передаётся в катушку датчика в виде импульсов. Длительность сигнала может быть разной, как и его форма. Эти отличия обусловлены разными размерами и проводящими свойствами предмета, с которым столкнулся прибор.

Плюсы:

— простота конструкции датчика; — нечувствительность к минерализации почвы.

Но импульсные металлодетекторы имеют и своеобразные минусы, они много потребляют энергии и низкие возможности дискриминации, что влияет негативно на работу с одним типом металла.

• Генераторные металлоискатели:
  — МД измерители частоты;
  — МД определяющие изменение добротности колебательного контура.
  Основой этих устройств является LC-генератор. Приборами этого типа ищут чаще металл только определённого вида.

В одних генераторных приборах меняется частота, если вблизи находиться металлический объект. эти устройства называют измерителями частоты, и их работа может основываться на разных методах:

— Подачи сигнала на систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с LC-генератор и измерении напряжения в цепи обратной связи.
— Фиксировании частоты биений и совмещении генераторной частоты с эталонной. Измерители частоты отличаются простой схемотехникой и конструкцией датчика, но у них низкая чувствительность и возможности дискриминации найденных предметов

Другой тип генераторных приборов основан на изменении добротности контура, сталкиваясь с металлом на пути. Колебательный контур является частью LC-генератор, когда катушка приближается к зоне размещения металлических предметов, добротность и амплитуда колебаний снижается.

Приборы, находящие металл таким способом, имеют небольшую потребляемую мощность и простую конструкцию, эти особенности можно отнести к их достоинствам. Но такие МД довольно неустойчивые к варьированию температур.

Профессиональные приборы имеют несколько способов одновременно для поиска и определения типа металлов.

Металлодетекторы-металлоискатели виды и применение

Рынок постоянно пополняется новыми моделями МД, которые имеют улучшенные показатели качества, точности и практичности эксплуатации.

Устройства, обнаруживающие металл в разных средах, применяются во многих отраслях, их используют любители кладоискательства, археологи в экспедициях и даже строители.

Во всевозможных сферах применяют разного рода металлодетекторы-металлоискатели, поэтому их и разделяют по предназначению.

Виды МД по предназначению:

• Грунтовые. Металлоискатель, с помощью которого ищут металлолом, ювелирные изделия, монеты и прочий клад.
• Глубинные. С использованием этой категории приборов разыскиваются на большой глубине крупные объекты.
• Подводные.

  Предназначены для дайверов, этими устройствами ищут артефакты, клады на больших глубинах в воде.

• Золотоискательские. Этими устройствами ищут золото в разных средах.
• Досмотровые металлодетекторы (охранные).

  Этими МД пользуются службы безопасности для обнаружения металлических предметов на теле человека.

• К охранным МД относятся рамочные детекторы, которые устанавливаются в виде арки в аэропортах, метро и прочих местах с большим потоком людей.

• Промышленные.

  Этими детекторами оборудованы конвейеры и другое оборудование на производствах с целью выявления металла в других материалах.

• Военные. В основном эта группа МД применяется для поиска мин, поэтому их называют миноискателями.
• Магнитометр.

  Этот вид детекторов используют для поиска железа и прочих ферромагнитных металлов.

В основном нынешние металлодетекторы и металлоискатели считаются высокоточными приборами. Они имеют эргономичный дизайн, простые в эксплуатации и весят совсем немного.