Технические характеристики металлодетекторов. Описание схем работы металлодетекторов PI и VLF

Ничего не значащие названия для непосвященного человека: бабочка, эллипс, «снайперка» - всегда привлекают внимание искателя ценных металлов. Катушки металлоискателей могут целиком испортить поездку на раскопки или наделить своего обладателя положительными эмоциями и ценными находками.

Катушка - это перископ, только все наблюдения происходят под землей. У каждого металлоискателя имеется своя штатная катушка, и начинающему копальщику на первое время ее достаточно. Но потом, для получения лучшего результата поиска, потребуется иметь несколько видов разных катушек в своем арсенале.

Поисковые катушки

Не существует универсальной катушки для металлоискателя. Для каждого конкретного места выезда необходимо особое устройство, чтобы поиск был успешным. Всегда следует помнить, что немалое количество кладоискателей ходит по тем же районам, что и вы, и найти укромное место становится трудно. Необходима такая катушка, которая смогла бы заметить то, что не сумели найти конкуренты. При ее выборе следует учитывать:

• расположение места, где будет производиться поиск;
• вероятные находки;
• наличие мусора;
• минерализация почвы.

Катушки металлоискателя больших размеров, покрывающие обширную зону, в местах с множеством мусора не принесут удовольствия в поиске. А маленькими «снайперками» работать в таком месте удобно. Критериями катушек для поиска являются:

• величина размера - маленькая, средняя, большая;
• вид формы - бабочка, эллипс, круг;
• частота (число волн, которые посылаются в грунт для нахождения металла) - высокая для нахождения маленьких целей, низкая - для крупных.

Какую катушку купить?

Приобретение катушки, как и самого металлодетектора - дело ответственное. Типовые модели, которые идут в комплекте с металлоискателем, прекрасно подходят для начала, но в дальнейшем, чтобы работать на разной местности, потребуются их вариации. Необходимо определиться с местом поиска, чтобы выбрать соответствующий размер и форму катушки.

В идеальном случае следует иметь несколько разных, чтобы всегда быть в полной готовности, так как за день возможно поменять несколько мест поиска. Устаревший детектор необязательно заменять на новый, дешевле приобрести катушку для него. Надежнее купить изделие той же марки, что и металлоискатель, или у того производителя-партнера, который рекомендован поставщиком. При покупке не забудьте обратить внимание на гарантийное обслуживание.

Металлоискатель Garrett ACE 250

Этот металлоискатель является безусловным лидером на российском рынке. У прибора надежная схема, качественное исполнение, отличное сочетание цены с поисковыми характеристиками. Он прекрасно проявил себя среди широкого круга поисковиков. Выпускает детектор американская компания Garrett, которая является ведущей фирмой. Следующие дополнительные функции отличают его от ранее выпущенного :

• Пинпойнтер. Он дает наиболее верную информацию о нахождении находки под землей. А это помогает избежать рытья больших котлованов и сберечь силы и время.
• Широкая шкала дискриминации. Металлоискатель содержит 12 секторов независимых друг от друга для определения металла. В зависимости от алгоритмов в них поступает информация о форме, материале, проводимости предмета. Для сравнения: предыдущий детектор Garrett ACE 150 содержал всего 5 секторов. Это означает, что каждый сигнал нового прибора более информативен.

Принцип действия простого металлоискателя Garrett ACE 250 дает возможность любому человеку, не имеющему никакого опыта, быстро научиться им пользоваться и получать наслаждение от хобби. Именно этот детектор, как самый простой в использовании, среди поисковиков получил большую популярность.

Описание прибора Garrett ACE 250

Прибор изготовлен по современным технологиям, аналогичным тем, которые используются в более дорогих моделях. Он просто настраивается и управляется, имеет высокую чувствительность, быстро реагирует на цель. Металлоискатель Garrett обладает возможностью искать в режиме «все металлы» и «дискриминации», которая позволяет выбрать тип нужного металла (серебро, медь, золото), а не вырывать мусор из железа. Вес прибора немного больше килограмма, он комфортно лежит в руке, и с ним удобно работать. Металлоискатель содержит следующие режимы:

• любые металлы;
• только ювелирные изделия;
• реликвии;
• все монеты;
• пользовательский.

Используя режимы простого металлоискателя, пользователь может быстро и удобно вести поиск определенных предметов, отсеивая ненужные сигналы. Кроме этого, оператор может указать свой режим работы.

Виды катушек

Катушка для металлоискателя имеет две петли:

• Передающая - производит электромагнитное поле.
• Принимающая - следит за изменениями поля. Поле начинает деформироваться, когда металлический предмет попадает под катушку. Возникшие искажения позволяют оператору начинать поиск предмета.

Катушки бывают следующих видов:

1. Концентрическая. Петли (принимающая и передающая) разносятся как можно дальше друг от друга. В результате этого создается симметричное поле, что позволяет лучше разделить находки, которые лежат рядом, за одну проводку. Поле имеет форму конуса. Концентрическая катушка металлоискателя рассчитана на всю совокупность существующих находок. Они подвержены влиянию повышенной минерализации грунта.
2. Моно. Ее используют на импульсном металлоискателе. Принимающая и передающая петли расположены рядом. Обладает теми же свойствами, что и концентрическая.
3. Imaging. Особенность этой катушки - дополнительная принимающая петля. Это позволяет детектору наиболее точно определить находку.
4. DD. Катушка используется для поиска цветных металлов. Она обладает хорошей чувствительность на небольшие находки. Поле катушки имеет форму плоского ведра, что обеспечивает одинаковую видимость на разной глубине. Неподвластна воздействию высокой минерализации почвы.

Форма катушек

Катушки металлоискателя по форме различаются на:

• Эллипсоидные. Они хорошо разделяют цели, расположенные рядом. Точность режима пинпоинт на катушках в форме эллипса выше, и они позволяют искать предметы на загрязненных участках.
• Круглые. Эти катушки позволяют определить предмет на большей глубине, чем эллипсоидные.

Катушка для металлоискателя своими руками

Сделать катушку самостоятельно не составляет большого труда, так как не требуется большой точности при изготовлении.

1. Для намотки катушки потребуется оправка. Для этого берут дощечку и рисуют на ее поверхности круг или латинскую букву D. По периметру фигуры набивают небольшие гвоздики.
2. Для передающей катушки взять небольшой длины медную проволоку, диаметр которой 0,45-0,6 мм, и обмотать оправку 25 раз. Приемную катушку для делают аналогично, только медную проволоку берут диаметром 0,2 мм.
3. Витки перевязать ниткой через каждые полтора сантиметра и снять с оправки.
4. Сделать пропитку витков, используя эпоксидную смолу или лак.
5. Изделие хорошо просушить в течение суток.
6. Катушки обмотать изолентой или лентой ФУМ.
7. Сделать экранирование изделий, обмотав их тонкой фольгой.
8. Сверху фольги намотать провод без изоляции, желательно луженый для улучшения электропроводности.
9. Корпус катушки металлоискателя можно изготовить из пенопласта или пенополистирола. Для прочности его внешнюю и внутреннюю поверхность армируют.
10. Сделать канавки катушки, используя шарошку. Глубина канавок должна быть такой, чтобы после их погружения сверху была возможность залить катушки эпоксидной смолой.

Итак, самодельная катушка для металлоискателя готова и помещена в корпус.

Быстрая починка катушки

Иногда, неудачно махнув прибором, можно ударить катушкой по камню или корням деревьев. Металлоискатель начинает «кричать», а на катушке появляется скол. Такой дефект необходимо залить эпоксидной смолой, и детектор еще будет исправно работать. Бывалые поисковики советуют в строительном магазине купить эпоксидную смолу в виде карандаша или двух шприцев и всегда носить с собой. При появлении скола залить его клеем и через несколько часов продолжить поиск. Самое важное, надо выждать определенное время, чтобы смола застыла. Лучше всего ремонт катушки металлоискателя произвести вечером, а утром место скола обмотать изолентой для дополнительной защиты, и можно работать.

Для более быстрого ремонта можно использовать суперклей. Он застывает значительно быстрее. В рюкзаке у искателя кладов всегда должен быть тюбик суперклея, полоски от велосипедной камеры (несколько штук) и медицинский жгут. Заметив скол, надо аккуратно извлечь из него грязь, капнуть несколько капелек клея, минуты через две данное место туго затянуть жгутом, захватив и неповрежденные места катушки, и наклеить полоску камеры на этот же клей. Это, конечно, временный ремонт, но он позволяет пользоваться металлоискателем еще дня два. Дома катушку можно отремонтировать более тщательно. Для сохранения изделия в надлежащем виде можно купить защиту на катушку металлоискателя или сделать ее самостоятельно из подручных средств, например, обмотать ее изолентой или плотной тканью, прикрепить к наружной поверхности дно пластмассового ведра.

Заключение

Не следует спешить менять металлоискатель, если он еще не устарел технически, располагает несколькими частотами обнаружения и есть настройка на почву.

Незначительные дополнения дадут возможность увеличить его чувствительность и глубину обнаружения предметов.

Виды металлоискателей

По принципу работы

• Приборы типа «приём-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности - приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал излучаемый передающей катушкой не просачивался в приёмную катушку. Когда вблизи прибора появляется металлический предмет, то сигнал передающей катушки переизлучается им во всех направлениях и попадает в приёмную катушку, усиливается и подаётся на блок индикации.

• Индукционные металлоискатели. Представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной. Основной трудностью при создании подобных приборов является выделение весьма малого отражённого (наведённого) сигнала на фоне мощного передаваемого (излучаемого).

• Приборы - измерители частоты . В их основе лежит LC-генератор. При приближении металла к контуру его частота изменяется. Это изменение фиксируется различными методами:
  • Смешивание частоты генератора с эталонной и измерение частоты биений.
  • Подача сигнала с генератора на систему ФАПЧ и измерение напряжения в цепи обратной связи.

По выполняемым задачам

• Грунтовый металлоискатель - предназначен поиска кладов , монет и ювелирных изделий . Как правило, построен по индукционной технологии. Имеет множество настроек, металла из которого предположительно состоит объект в земле. Цена данных металлоискателей от 100 до 1500 долларов. Глубина обнаружения объектов от 20 см до 1 метра.

• Военный металлоискатель (миноискатель) - предназначен для поиска преимущественно мин . Как правило, построен на принципе «приём-передача». Имеет минимум настроек. Глубина обнаружения мины от 20 см (Советский миноискатель ИМП) до 1 метра (Современные военные миноискатели).

• Досмотровый металлоискатель (ручной) - предназначен для служб безопасности. Служит для обнаружения на теле человека металлических предметов (пистолет, нож). Дальность обнаружения пистолета Макарова - до 25 см.

• Глубинный металлоискатель - предназначен для поиска больших глубинных целей, таких как сундук с золотом . Имеет две разнесенные друг от друга катушки, либо одну большую рамку с катушкой. Основан на принципе «приём-передача». Отличительной особенностью данного вида металлоискателей является то, что он реагирует не только на металлы, но и на любые изменения в глубине грунта (переходы от одной почвы к другой, старые фундаменты зданий и т. д.). Цена данных металлоискателей от 500 до 2500 долларов. Глубина обнаружения объектов от 50 см до 3 метров.

• Магнитометры - предназначены для поиска ферромагнитных целей, например железо. Данный вид металлоискателей самый компактный и самый чувствительный, так как поисковая головка может поместится на ладони. Также магнитометры могут применятся и для поиска золота, меди, алюминия... но для этого нужен дополнительно возбудитель, который будет делать из неферромагнитных металлов образно говоря электромагниты.

Физика явления

• Различные модели металлоискателей работают на различных частотах. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели, работающие на маленьких частотах, могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они как бы не замечают металлических предметов. Если частота работы металлоискателя высокая, то приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить цели глубоко.

• Пример частот металлоискателей по назначению:
  • Глубинные металлоискатели, например, работают на частоте - 6,6 кГц. Глубина обнаружения - около 4м.
  • Грунтовые металлоискатели для поиска монет - до 18,5кГц. Глубина обнаружения - около 1-2м.

Современные направления развития технологий металлоискателей

• Современное направление развития металлоискателей идет по пути одновременного применения и обработки нескольких частот.

Практическое применение

• "Группа "ИскателИ" (www.kladpoisk.ru) применили грунтовые и глубинные металлодетекторы и металлоискатели для поиска железного метеорита «Дронино» . Экспедиции состоялась в 2007-2008 годах совместно с Лабораторией метеоритики ГЕОХИ РАН (www.meteorites.ru). Применение современной поисковой техники принесло положительные результаты. Из земли с глубины до 2-х метров на поверхность было извлечено более 200 килограмм метеоритного железа. Немногим ранее были опробованы металлодетекторы для поиска каменных метеоритов

1.1. Принципы работы

Металлоискатель по принципу "передача-прием"

Термины "передача-прием" и "отраженный сигнал" в различных поисковых приборах обычно ассоциируются с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что является источником заблуждений, когда речь заходит о ме-таллоискателях. В отличие от различного рода локаторов, в металлоискателях рассматриваемого типа как передаваемый (излучаемый), так и принимаемый (отраженный) сигналы являются непрерывными, они существуют одновременно и совпадают по частоте.

Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью), см. , стр. 225-228. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки ме-таллоискателя. Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приемной.

Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек). Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной электродвижущей силы (э.д.с.) в приемной катушке.

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

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

Более тщательное изучение проблемы показывает, что подобных различных систем датчиков металлоискате-лей может быть сколь угодно много. Но это - более сложные системы с количеством катушек больше двух, соответствующим образом включенных электрически. Например, на рис. 1, в изображена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким образом, сигнал на выходе системы приемных катушек в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с. взаимно компенсируются.

Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металлоискателей обычно проводят поиск предметов, находящихся в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли возможно только в том случае, если его катушки компланарны. Кроме того, такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа "блина" или "летающей тарелки".

Основные варианты взаимного расположения компланарных катушек приведены на рис. 2, а и б. В схеме на рис. 2, а взаимное расположение катушек выбрано таким, чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся нулю. В схеме рис. 2, б одна из катушек (приемная) скручена в виде "восьмерки", так что суммарная э.д.с, наводимая на половинки витков приемной катушки, расположенные в одном крыле "восьмерки", компенсирует аналогичную суммарную э.д.с, наводимую в другом крыле "восьмерки". Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков с компланарными катушками, например рис. 2, е.

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

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

Металлоискатель на биениях

Название "металлоискатель на биениях" является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время она уже не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях. И там, и там - на смену амплитудным детекторам пришли синхронные детекторы, но термин "на биениях" остался до сих пор.

Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению его параметров и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило, очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.

Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты. Чувствительность металлоискателя на биениях зависит, кроме всего прочего, от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту.

Обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10 Гц. Визуально, по миганию светодио-да, можно зарегистрировать уход частоты не менее 1 Гц. Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако, эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоис-кателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.

Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной, проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.

Металлоискатель по принципу электронного частотомера

Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоис-кателей на биениях и по принципу частотомера. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не "просматривать" громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.

Однокатушечный металлоискатель индукционного типа

Слово "индукционный" в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал -электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.

Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу "передача-прием" - сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обусловливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора.

Рис. 3. Структурная схема входного узла индукционного металлоискателя

Если задаться целью исключить у приборов по принципу "передача-прием" этот недостаток путем устранения самой его причины, то можно прийти к необычному выводу - излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.

Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. *Как это можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.

Генератор вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой. Преобразователь "напряжение-ток" (ПНТ) преобразует напряжение генератора Ur в ток Iг, который задается в колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная частота равна частоте генератора. Коэффициент преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Ur (в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на сумматоре происходит вычитание двух сигналов одинаковой амплитуды, а выходной сигнал - результат вычитания -равен нулю. При появлении металла вблизи датчика возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются параметры катушки датчика), и это приводит к изменению напряжения колебательного контура 11д. На выходе появляется сигнал, отличный от нуля.

На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной из схем входной части металлоискателей рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно использование токозадающего резистора. Могут быть использованы различные мостовые схемы для включения катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, частичное включение колебательного контура и т.д.

В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Ur и 11д (контур настроен на резонанс). Можно отказаться от колебательного контура с необходимостью точной настройки его на резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного характера нагрузки ПНТ.

Импульсный металлоискатель

В рассмотренных ранее типах электронных металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого либо геометрически - за счет взаимного расположения приемной и излучающей катушки, либо с помощью специальных схем компенсации. Очевидно, что может существовать и временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов. Такой способ широко используется, например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации механизм задержки отраженного сигнала обусловлен значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно.

Применительно к металлоискателям, таким механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем объекте. Как использовать это на практике? После воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отраженный сигнал. Он и несет полезную информацию, его и надо регистрировать.

Таким образом, может быть предложена другая схема построения металлоискателя, принципиально отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения сигналов. Такой металлоискатель получил название импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, которые могут быть совмещены в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала.

Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка - нагрузка генератора импульсов - имеет ярко выраженный индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие всплески могут достигать по амплитуде десятков-сотен (!) вольт, однако использование защитных ограничителей недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете, к усложнению отделения отраженного сигнала.

Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в этом случае гораздо сложнее будет развязать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи.

Устройство коммутации призвано произвести упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на определенное время, которое определяется временем действия импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки катушки и временем, в течение которого возможно появление коротких откликов прибора от массивных слабопрово-дящих объектов типа грунта. По истечении же этого времени устройство коммутации должно обеспечить передачу сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.

Блок обработки сигнала предназначен для преобразования входного электрического сигнала в удобную для восприятия человеком форму. Он может быть сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях других типов. К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех.

Магнитометры

Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для изменения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью говорить о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.

По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Очень впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1 м, а легковой автомобиль - на расстоянии 10 м! Такая большая дальность обнаружения объясняется следующим. Аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное (в масштабах поиска) магнитное поле Земли. Поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а всего лишь третьей степени расстояния.

Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с их помощью предметов из цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует только железо, применение магнитометров для поиска затруднительно - в природе существует большое разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.). Однако при поиске затонувших танков и кораблей такие приборы вне конкуренции!

Радиолокаторы

Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели современная электроника не позволяет создать компактное устройство, позволяющее обнаруживать интересующее нас предметы хотя бы на расстоянии нескольких метров9 Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства описаны.

Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того, большие габаритные размеры пока не позволяют их широко применять в полевых условиях.

К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения -отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния.

Современный металлоискатель – это узкоспециализированный прибор, предназначенный для бесконтактного обнаружения металла и изделий из него с помощью улавливания вторичных сигналов радиоволнами. При включении прибора создается в определенном диапазоне электромагнитное поле, распространяемое в окружающую среду: землю, камень, воду, дерево, воздух. На металлах, которые попадают в зону действия катушки металлоискателя, под воздействием электромагнитного поля появляются вихревые токи, создающие собственные вторичные поля, искажающие конфигурацию и сигналы основного поля, что быстро улавливается прибором. Электронное устройство металлоискателя обрабатывает информацию и сигнализирует о нахождении металла.

В первую очередь перед приобретением этого сложного, функционального аппарата необходимо определиться со следующим рядом вопросов:

• Основными целями и задачами, которые придется решать металлоискателю
• Типом прибора
• Ценовой категорией

Совет! Разница между дорогими и более дешевыми моделями состоит лишь в излучении радиоволн, способности улавливания и обработки вторичных сигналов. Более дорогие приборы обладают более высокой степенью обнаружения металла до его извлечения, могут сразу выявить глубину его залегания и другую дополнительную информацию.

Основные виды и особенности металлоискателей

По сфере применения, функциональному назначению и уровню нагрузки все современные металлоискатели делятся на следующие виды:

Универсальные приборы. Предназначаются для поиска небольших предметов (монет, самородков и украшений) в грунте на глубине до 50 см и крупных находок на глубине до 1,5 м.

Специализированные приборы. Каждый вид устройства предназначается для проведения узкоспециализированных работ, обладает своими конструктивными особенностями и функциональным назначением, по которому все специализированные металлоискатели делятся на:

• глубинные
• подводные
• старательские
• строительные
• охранные приборы

Универсальные приборы

Наиболее востребованная группа металлоискателей – это универсальные приборы, которые в зависимости от набора функций и стоимости подразделяются на следующие группы:

Для начинающих . Приборы этого класса предназначены для решения несложных задач. Это динамические варианты моделей TR/VLF, т.е. металлоискателей, требующих непрерывного движения головки. Динамический принцип действия этих приборов обеспечивает следующие преимущества:

• Автоматическую отстройку от «среднего» грунта
• Простоту в использовании по принципу «включил и пошел»
• Высокую надежность, связанную с простотой устройства

Недостатки металлоискателей для начинающих:

• Невысокая чувствительность
• Не точность локализации объекта
• Снижение чувствительности или ложные срабатывания при работе на «сложных грунтах».

Среднего класса . Настраиваются на статический и динамический режим работы. Обладают высокой чувствительностью и отличной разрешающей способностью. Комплектуются несколькими поисковыми головками сменного типа и разного диаметра. Количество функций управления может доходить до 8. Поэтому настройка и работа с таким устройством требует определенных навыков и времени.

Компьютеризированные. Самостоятельно могут принимать решение о характере находки с помощью мощного встроенного микропроцессора. Оснащены удобным и многофункциональным жидкокристаллическим экраном (или стрелочным индикатором) и минимальным количеством сенсорных клавиш для программ.

Основные характеристики специализированных металлоискателей

Глубинные приборы

Метод поиска глубинными металлоискателями отличаются от других устройств следующими особенностями:

• Сканирование грунта проводится не колебательными движениями головки, а проведением металлоискателя параллельно грунту, с покрытием полосы поиска равной ширине катушки (25 см).
• Этот вид металлоискателей нельзя проверять в помещениях из-за отражения от стен и бытовых приборов электромагнитных волн
• Приборы этого типа хорошо работают над поверхностью земли, однако, поиск в выкопанных траншеях, ямах, гротах, пещерах затрудняются сложными сигналами.
• Глубинные приборы не реагируют на маленькие предметы, расположенные на незначительной глубине, и не различают металлы.

Подводные приборы

Могут выдерживать погружение на значительную глубину (около 90 м), в пресную или соленую воду.

Совет! Для периодического погружения на небольшую глубину (мелководье) подойдут практически все виды вышеописанных металлоискателей. Однако для постоянной работе в водной среде и погружении на значительную глубину необходимо использовать только специализированное устройство.

Старательские приборы

Этот тип металлоискателей в основном предназначен для поиска золота. Широкую популярность приобрели модифицированные приборы импульсного типа, позволяющие результативно искать мельчайшие золотые изделия на пляжах и мелководьях.

Строительные коммуникационные устройства

Эти специальные металлоискатели, сконструированные для решения определенных задач, выполнение которых посредством традиционных приборов невозможно. Применяются для поиска кабеля, трубопроводов и других подземных коммуникаций. В эту группу относят приборы для поиска железа, которые отличаются от индукционных металлоискателей. К числу специальных приборов можно отнести магнитометры для поиска железа.

Приборы для службы безопасности

Охранные металлоискатели подразделяются на ручные досмотровые устройства, стационарные детекторы и приборы для проверки почты.

• Ручные досмотровые устройства предназначаются для поиска скрытого в багаже или под одеждой оружия и различных запрещенных предметов.
• Стационарные детекторы – устройства арочного типа, устанавливаемые во входных или проходных зонах для пропуска посетителей с одновременным контролем скрытого металла.
• Детекторы для почты – автоматические приборы конвейерного типа, предназначенные для поиска неразрешенных вложений и деталей взрывчатки в письма и бандероли.

Сегодня купить металлоискатель любого назначения не проблема. Многие специалисты советуют приобретать прибор известных марок, утверждая, что в дальнейшем проще будет работать с устройством согласно инструкции и легче подобрать комплектующие и запчасти. В рейтинге самых популярных моделей металлоискателей следующие бренды: АКА, Garrett, Minelab, Fisher и Whites.

Для новичка металлоискатель - это специальный прибор, способный найти металлические предметы под землей. Однако, на самом деле, не все так просто. Земля таит в себе массу железосодержащего мусора. Как найти в нем на самом деле ценную вещь? Прочитав эту статью, вы узнаете все о металлоискателях и сможете подобрать устройство, которое станет незаменимым помощником в поиске спрятанных сокровищ.

Общая характеристика

Металлоискатель - это прибор, который обнаруживает металлические предметы в нейтральной среде. Под нейтральной средой подразумевается земля, вода, стены здания, организм живого существа и т.д. Современные металлоискатели не только сигнализируют о найденном металле, но и способны классифицировать его.

Именно поэтому, правильное название прибора - металлодетектор.

Существуют металлодетекторы, которые ориентированы на обнаружение только цветных, черных или драгоценных металлов. Способности современных металлодетекторов практически безграничны. В умелых руках - этот инструмент настоящий помощник, в неумелых - практически бесполезная вещь. Для того, чтобы новичку научится эффективно использовать это устройство, необходимо разобраться с принципами его работы.

Металлодетекторы — принцип действия

Все металлодетекторы можно разделить на несколько типов:

• устройства типа «прием-передача»
• импульсные
• индукционные
• генераторные

Большинство моделей средней ценовой категории являются приборами «прием-передача». Принцип работы металлоискателя такого типа достаточно прост, он основывается на передаче и приеме электромагнитного излучения. Главной частью устройства этого типа являются две катушки. Передающая катушка излучает волну, поисковая - принимает.

Передающая катушка излучает электромагнитные волны, которые свободно проходят сквозь нейтральную среду. В случаях, когда на пути электромагнитной волны встречается металлический предмет, они отражаются от него, и прибор получает отраженную волну. Срабатывает сигнал, который информирует оператора о нахождении цели.

Принцип действия металлоискателя индукционного типа идентичен устройствам типа «прием-передача». Главное отличие - в конструкции присутствует только одна катушка, которая одновременно и посылает, и принимает сигнал.

Особенностью металлодетекторов этих двух типов является чувствительность к минерализации грунта. Высокое содержание солей создает помехи, на которые реагирует детектор. Поэтому прибор перед работой необходимо настроить, указав тип грунта окружающей среды.

В отличии от предыдущих, импульсные металлоискатели нечувствительны к минерализации грунта. В основе своей конструкции они также имеют катушку. Ее электромагнитное поле создает на поверхности металлического предмета вихревые токи. Именно их и улавливает прибор. Однако такой принцип работы, понижает возможности детектора к дискриминации, что может стать существенным недостатком при работе с одним типом металла.

Генераторные металлодетекторы бывают разных видов. Но у всех них в основе конструкции находится LC-генератор. Такие устройства являются мало чувствительными, также зачастую они предназначены для поиска металла только одного вида.

Особенности технических характеристиках

При выборе металлодетектора необходимо четко понимать в какой среде он будет работать. Также важно учитывать, какой размер предмета и на какой глубине он будет искать. Металлодетекторы, технические характеристики которых позволяют легко обнаружить монету под трехметровым слоем грунта могут не увидеть ее на поверхности, и наоборот.

Рассмотрим основные технические характеристики, на которые следует обратить внимание при покупке:

• принцип действия
• рабочая частота (кГц)
• чувствительность (см)
• дискриминатор
• балансировка грунта
• целеуказание
• дополнительные функции

Принцип действия и рабочая частота дают основную характеристику возможностей устройства. Они показывают к какому типу можно отнести прибор: от простого грунтового до профессионального. Без специальных навыков настройки, профессиональный металлодетектор мало чем отличается от более простых моделей, поэтому новичкам лучше начинать с бюджетных грунтовых металлоискателей. Эффективности их работы будет достаточно для успешного поиск ценностей.

Чувствительность - показывает на какой глубине устройство способно найти предмет, размером с монету. Посмотрев в технический паспорт, можно увидеть две цифры - минимальную и максимальную глубину обнаружения. Зачастую, этот показатель варьируется от 10-50 см до 60-150 см. Однако есть глубинные модели, созданные для обнаружения предметов под 5-ти метровым слоем земли.

Дискриминатор - позволяет металлодетектору реагировать только на определенный вид металла. Знаете ли вы сколько железосодержащего мусора можно найти под землей? Фольга от сигаретных пачек, алюминиевые банки, крышечки от бутылок - детектор реагирующий на все это, значительно добавляет работы оператору. Настроив дискриминатор, можно пропускать весь этот мусор и сосредоточится на поиске только золота, или только меди.

Благодаря дискриминатору, можно значительно упростить работу оператора, поэтому на этот показатель следует обратить особое внимание. Чем больше количество программ заложено в память дискриминатора, тем легче работать с металлоискателем.

Балансировка грунта - позволяет настроить устройство на тот тип почвы, в котором находится мишень. Перепады минерализации грунта могут давать ложные сигналы, что затрудняет работу прибора. Большинство детекторов настраивают этот показатель автоматически.

Целеуказание можно отнести к дополнительным функциям. Суть этой программы сводится к настройке поиска на определенный размер мишени.

Все вышеперечисленные технические характеристики помогают понять возможности металлодетектора. Однако успешность его работы зависит от настроек, которые вносит пользователь. Рассмотрим их подробнее.

Как настроить металлоискатель

Настройка металлодетектора - вещь тонкая. Она зависит от типа цели, модели детектора и многих сопутствующих факторов. Невозможно дать одну определенную формулу. Оператор подбирает настройки индивидуально, практикуясь и экспериментируя. Однако общие принципы все же существуют:

1. Чувствительность - чем выше задан параметр, тем глубже устройство может обнаружить мишень. Однако с повышением этого показателя возрастает уровень помех, поэтому задавать максимум не рекомендуется. Если поиск проводится на замусоренной территории, несколько близлежащих целей смазывают сигнал и затрудняют поиск. В таких случаях новичкам рекомендуется снизить порог чувствительности. Тогда прибор не будет реагировать на близко расположенные предметы, что позволит более точно локализовать цель поиска.
2. Дискриминация - очень важный показатель. От успешности его настройки напрямую зависит результат работы. Современные приборы имеют запрограммированные режимы и интуитивно понятный интерфейс. Необходимо выбрать необходимый режим, исходя из модели устройства. Однако следует обратить внимание, что точность работы дискриминатора на больших глубинах снижается. Поэтому для новичка лучше пользоваться режимом «Все металлы». Это позволит не пропустить ценную находку.

Остальные настройки зависят от конкретной модели металлодетектора. Среди них встречаются баланс грунта, целеуказание, звуковой сигнал. Наиболее важной из них является балансировка грунта, однако она чаще всего настраивается автоматически. Остальные показатели настраиваются согласно инструкции и возможностей конкретного металлодетектора.

Как пользоваться металлоискателем

Правильно выбранный и настроенный металлодетектор - только половина дела. Для успешной работы необходимо научится ним правильно пользоваться.Во время работы лучше не спешить. Разделите площадь поиска на зоны и плавно ведите улавливатель как можно ближе к земле, двигая его вправо и влево. Обнаружив цель, детектор подает звуковой сигнал. Если он четкий, значит обнаружен небольшой предмет в виде монеты, а если прерывистый - вы нашли предмет неправильной формы. С опытом придет умение определять по звуку размер находки и глубину ее залегания.Услышав звуковой сигнал, необходимо посмотреть на экран прибора. Перемещение указателя вправо позволяет классифицировать тип найденного металла. Если взять центр за 0, то перемещение стрелки к 8-12 указывает на золото, 26-28 - на медь.

В заключение можно сказать, что при поиске ценностей, металлодетектор является всего лишь вспомогательным прибором. Успешность работы больше зависит от умений и везения самого пользователя. Если вы твердо хотите стать профессиональным кладоискателем, пробуйте, набирайтесь опыта, и, возможно, однажды отыщите настоящий клад.

Более подробно можно увидеть на обучающем видео, как пользоваться металлоискателем.