Безопасность, спецоснащение. Все для Вашей безопасности

О металлоискателях - общий обзор типов и способов применения

   Металлоискатели - это электронные индукционные приборы, позволяющие обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде, т.е. в грунте, воде, стенах, в древесине, под одеждой и в багаже, в пищевых продуктах, в организме человека и животных и т.д. Бурное развитие микроэлектроники сделало эти приборы компактными, надежными и весьма "интеллектуальными". Сфера применения металлоискателей заметно расширилась и, кроме чисто профессиональных и военных применений, стала охватывать и область развлечений, к которым относится "поиск сокровищ" в широком смысле этого выражения.

   Основными областями применения металлоискателей, определяющими их конструкцию, функции, стоимость и др. являются следующие:

   Для военных металлоискатель это прежде всего миноискатель. Здесь не требуется способность прибора различать металлы. До недавнего времени не требовалась и высокая чувствительность, однако с появлением пластиковых мин ситуация изменилась: в пластиковой или керамической мине осталась одна незаменимая металлическая деталь - маленькая пружина во взрывателе. Обнаружить ее способен только высокочувствительный прибор. Кроме того, миноискатель должен всепогодным, всесезонным, максимально простым в управлении и предельно надежным.

   В охранных структурах и криминалистике металлоискатель применяется сейчас шире, чем где-либо. Любой человек сталкивался с подобными приборами при входе в банк, аэропорт или ночной клуб. Прежде всего это "ворота", при проходе через которые можно обнаружить даже незначительные металлические предметы, и небольшие металлоискатели для личного досмотра. Ими без труда и с высокой точностью локализуется подозрительный предмет. Подобными приборами обязательно оснащены подразделения внутренних войск охраняющие места лишения свободы. На Западе террористы часто практикуют посылку писем с заложенными в них взрывчатыми устройствами в основном в средства массовой информации. Пытаясь защититься от этого крупные учреждения имеют специальные приборы для проверки входящей почтовой корреспонденции.

   Ни одно уважающее себя предприятие по производству пищевых продуктов (не в России),будь то кондитерская фабрика, или колбасный цех, не обходится без металлоискателя. До недавнего времени в нашей стране обнаружение в пищевых продуктах посторонних предметов грозило предприятию - изготовителю не более чем упреками в халатности и заметкой в местной газете под рубрикой "Позор бракоделам"... Сейчас это может повлечь судебное разбирательство, а в странах с более развитыми структурами потребительского рынка попадание, скажем, гвоздя в колбасу - верный путь к банкротству мясоперерабатывающего комбината (придать такой факт огласке позаботятся его конкуренты) и судебной ответственности персонала. Естественно, что лучше потратить несколько сотен долларов на прибор, чем оплачивать потом судебные издержки.

   Незаменимы металлоискатели в строительстве и в процессе ремонтных работ. Подумайте, как обойтись без этого прибора, если Вам нужно составить проект реконструкции старого здания, на которое отсутствуют чертежи расположения балок и других несущих конструкций (нельзя ведь долбить памятник архитектуры где попало); а если необходимо проследить как проходит в земле трубопровод или электрический кабель (не перекапывать же все вокруг); или просто Вы хотите просверлить электрической дрелью отверстие в стене своего дома, то незнание расположения проводки может стоить Вам жизни. Спасти Вашу жизнь или избавить от ненужной работы поможет металлоискатель.

   В процессе обработки древесины, особенно поступающей из пригородных лесов, в стволах попадаются гвозди и другие металлические предметы. Сберечь пилу или избежать поломки другого оборудования можно только проверив древесину металлоискателем. Специальная рамка, установленная перед циркулярной пилой, автоматически остановит транспортер при обнаружении металла в древесине.

   При добыче полезных ископаемых, особенно самородного золота, металлоискатель просто незаменим. Многие прииски в Америке, Австралии и других странах пережили второе рождение, когда при помощи металлоискателей производительность труда старателей увеличилась в десятки раз. Российских золотодобытчиков подобная "революция" еще ждет: металлоискатели только начинают появляться на бескрайних просторах Российского Зауралья. Здесь имеет смысл напомнить о существовании в Украине и России уголовной ответственности за занятия незаконной (подпольной) геологией и незаконной добычей полезных ископаемых, а также за незаконные присвоения и торговлю найденными ценными ископаемыми и метеоритами (за их сдачу государству официально предусмотрено денежное вознаграждение).

   Археологу металлоискатель поможет определить наиболее перспективное место для детальных раскопок или даст возможность извлечь интересные находки там, где сплошные раскопки просто невозможны по разным причинам. Также имеет смысл напомнить о существовании в Украине и России уголовной ответственности за занятия незаконной (черной, подпольной) археологией. От ответственности освобождаются лица, добровольно сдавшие государству найденные ценные сокровища, при этом за ценную находку предусмотрено официальное денежное вознаграждение.

   Бок о бок с археологами работают искатели кладов и сокровищ. Ни с чем нельзя сравнить радость открытия - будь то первая найденная старинная монета, потерянный столетия назад перстень, или клад древних украшений. Действительно, поиск сокровищ захватывает каждого, кто взял в руки металлоискатель. Именно при разработке оборудования для кладоискателей приборы достигли наибольшего совершенства в чувствительности и дискриминации (отсеивании нежелательных находок). Поиск потерянных людьми предметов, своего рода "домашняя археология", в Америке достиг больших размахов. Существуют клубы поисковиков и коллекционеров, например, пряжек от ремней или запонок. Издаются специальные журналы. За рубежом, работают десятки фирм, производящих оборудование для кладоискателей.

   Принцип действия и основные группы металлоискателей.

   Что же такое металлоискатель, и как ему удается различать металлы? Металлоискатель - это электронное устройство, которое обнаруживает присутствие металла не контактируя с ним (благодаря излучению радиоволн и улавливанию вторичных сигналов), и, обнаружив, информирует об этом факте оператора (звуковым сигналом, перемещением стрелки и т.д.).

   При включении прибора в поисковой головке создается электромагнитное поле, которое распространяется в окружающую среду, будь то земля, камень, вода, дерево, воздух. На поверхности металлов, попавших в зону действия поисковой катушки под действием электромагнитного поля возникают так называемые вихревые токи. Эти вихревые токи создают собственные встречные электромагнитные поля, приводящие к снижению мощности электромагнитного поля, создаваемого поисковой катушкой, что и фиксируется электронной схемой прибора. Кроме того, это вторичное поле искажает конфигурацию основного поля, что также улавливается прибором. Электронная схема металлоискателя обрабатывает полученную информацию и сигнализирует об обнаружении металла. Вихревые токи образуются на поверхности любых металлических объектов или электропроводящих минералов. Определение металла в объекте основано на измерении удельной электропроводности объекта.

   Разница между дешевыми и дорогими моделями заключается лишь в методах излучения радиоволн и методах улавливания и обработки и интерпретации вторичных сигналов. Более дорогой прибор может определять с известной степенью вероятности вид обнаруженного металла до его извлечения, определять глубину его залегания, может отстраиваться от минералов грунта, а также иметь много различных дополнительных функций, увеличивающих производительность и эффективность поиска, которые отсутствуют у дешевых приборов.

   В литературе различают следующие основные подходы к построению схемотехники металлоискателей:

   1) BFO - beat frequency oscillation (метод биений). Измеряемым параметром является частота LC-генератора, включающего катушку поисковой головки. Частота сравнивается с эталонной и полученная разностная частота биений выводится на звуковую индикацию. Схемотехника приборов достаточна проста, катушка не требует прецизионного исполнения. Рабочая частота 40 - 500 кГц. Чувствительность BFO-приборов невысокая при низкой стабильности работы и слабой возможности отстраиваться от влажного и минерализированного грунта. Метод BFO применялся в серийных иностранных приборах в 60-70 годы. В настоящее время этот метод популярен у радиолюбителей и встречается в недорогих приборах российских производителей. Сюда же можно отнести приборы с прямым измерением частоты, хорошо реализуемые на микропроцессорах.

   2) TR/VLF - transmitter-reciver / very low frequency (передатчик-приемник / очень низкая частота). Поисковую головку образуют две катушки, расположенных в одной плоскости и сбалансированных так, что при подаче сигнала в передающую катушку на выходах приемной присутствует минимальный сигнал. Передающая катушка часто включается в контур LC-генератора. Измеряемым параметром является амплитуда сигнала на приемной катушке и фазовый сдвиг между переданным и принятым синусоидальными сигналами. VLF - разновидность этого метода, когда рабочая частота уменьшена до 2 - 10 кГц.

   VLF - метод позволяет построить высокочувствительные приборы с хорошим различением металлов за счет анализа фазовых характеристик. Схемотехника приборов достаточно сложна, катушки требуют прецизионной балансировки. По этому методу сейчас строится большинство серийных приборов, в том числе и компьютеризованных. Дискриминация объектов и отстройка от грунта в таких приборах делается сравнительно просто с помощью фазосдвигающих цепей.

   Принцип TR (или его разновидность TR/VLF) предусматривает анализ фазовых характеристик сигнала, поэтому все они легко различают черные и цветные металлы, отстраиваются от мусора и грунта. Эти приборы имеют высокую чувствительность и разрешающую способность, которая зависит от диаметра головки - чем головка больше, тем глубже обнаружение, но тем труднее искать мелкие предметы. Под термином TR-дискриминация обычно понимается распознавание металлов в статике.

   3) RF - radio frequency (радио частота) - высокочастотный вариант TR, где передающая и приемная катушки образуют не плоский трансформатор, а разнесены в пространстве и расположены перпендикулярно друг к другу. Приемная катушка принимает отраженный от металлической поверхности сигнал, излучаемый передающей катушкой. Этот метод используется в глубинных приборах и характеризуется нечувствительностью к мелким объектам и отсутствием различения металлов.

   4) PI - pulse induction (импульсная индукция). В приборах этого типа катушка поисковой головки не является частью колебательного контура. В нее от запускающего генератора подается импульсный сигнал. Анализируемым параметром является время окончания переходного процесса (положение заднего фронта импульса напряжения). К конструкции катушки не предъявляется особых требований. Отличительными чертами этого метода являются: низкая рабочая частота следования импульсов (5-600 Гц), большое потребление энергии, нечувствительность к грунту, плохое распознавание металлов. PI-метод часто используется в подводных приборах для ослабления влияния воды.

   5) OR - off resonance (срыв резонанса). Анализируемым параметром является амплитуда сигнала на катушке колебательного контура, настроенного близко к резонансу с подаваемым на него сигналом от генератора. Появление металла в поле катушки вызывает или достижение резонанса или уход от него, в зависимости от вида металла, что приводит к увеличению или уменьшению амплитуды колебаний на катушке. Этот метод также как и BFO разрабатывался радиолюбителями, но сведений о его использовании в серийных приборах для поиска сокровищ не обнаружено.

   По мере усложнения конструкции прибора и увеличения его стоимости улучшается способность прибора распознавать металлический предмет без выкапывания. При различии стоимости в несколько раз чувствительность детекторов увеличивается незначительно (чаще всего она составляет 20 - 45 см для монет и около 1 - 2.0 м для крупных находок). Однако и сложные приборы, оснащенные процессорами, могут дать весьма приблизительное заключение о металле и глубине находки.