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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Diferentes tipos de detectores de metales y su principio de funcionamiento. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / detector de metales Para buscar con éxito objetos metálicos en el suelo, no es necesario comprender los principios científicos de un detector de metales. Sin embargo, es útil saber en términos generales cómo funciona un detector de metales. Detector de metales es un dispositivo electrónico que detecta la presencia de metal y nos informa al respecto. Un objeto de metal, digamos una moneda, ubicado en el suelo, por sí mismo no irradia nada y no traiciona su presencia. Para detectarlo, es necesario irradiarlo con ondas de radio y captar una señal secundaria. Todos los detectores de metales se basan en este principio.La diferencia entre los modelos baratos y caros radica en los métodos de emisión de estas ondas de radio, en los métodos de captura de señales secundarias, así como en las formas de informarle sobre la presencia de metal.
Arroz. 13. La aparición de corrientes de Foucault en la superficie de objetos metálicos atrapados en el campo electromagnético de la bobina de búsqueda Cuando enciende el detector de metales, fluye una corriente alterna en la bobina de búsqueda, creando un campo electromagnético alrededor de la bobina de búsqueda. Este campo pasa al medio ambiente, ya sea aire, suelo, agua, piedra, madera, etc. Si un objeto de metal se encuentra en el camino de este campo, entonces aparecen las llamadas corrientes de Foucault en su superficie. Estas corrientes forman su propio campo electromagnético, que debilita el campo de la bobina transmisora. El circuito electrónico del instrumento utiliza una bobina para detectar este debilitamiento del campo causado por la presencia de metal debajo de la bobina y le informa de esto de una forma u otra. Los circuitos electrónicos más complejos proporcionan una mejor captura de las señales secundarias más débiles y las procesan con mayor precisión. Por lo tanto, dichos dispositivos son laboriosos de fabricar y más caros. Sin embargo, por lo general son capaces de encontrar objetos a mayor profundidad.
Las corrientes de Foucault se forman en la superficie de cualquier material conductor de electricidad: metales, minerales, etc. Los metales no ferrosos son más conductores de la electricidad que los metales y minerales ferrosos. Por lo tanto, las corrientes de Foucault en ellos decaen por más tiempo. El detector de metales siente en qué caso las corrientes de Foucault decaen más rápido y, sobre esta base, puede "decirle" cuál de los metales, negro o no ferroso, está debajo de la bobina. Desafortunadamente, en algunos lugares el suelo contiene una gran cantidad de minerales conductores de electricidad (magnetita, sales de sodio y potasio), los cuales son altamente indeseables, ya que enmascaran la presencia del metal, reduciendo la profundidad de su detección. Los minerales de hierro y sal son un gran problema para los fabricantes y usuarios de detectores de metales. Al aplicar varios filtros, puede reducir significativamente la influencia de la libra. Algunos instrumentos tienen balance de tierra automático, otros lo tienen configurado manualmente por el operador, lo que es más preciso si se hace correctamente. En la literatura, los siguientes enfoques principales a la construcción de circuitos para detectores de metales: 1. Método Beat - BFO (Oscilación de frecuencia Bcat). 2. Método de balance de inducción - IB/TR (Balance de Inducción / Transmisor-Receptor). 3. Método de balance de inducción usando frecuencias de operación muy bajas - VLF/TR (Very Low Frequency/Transmitter-Receiver). 4. Método de balance de inducción con bobinas espaciadas - RF (Radio Frecuencia). 5. Método de pulso - PI (Pulse Induction). 6. Método de disrupción de resonancia - OR (OfTResonance). Método de batido - BFO El parámetro medido es la frecuencia del oscilador LC, que incluye la bobina del cabezal de búsqueda. La frecuencia se compara con la de referencia, y la diferencia de frecuencia de batido resultante se muestra en una indicación de sonido. El circuito de los dispositivos es bastante simple, la bobina no requiere una ejecución de precisión. Frecuencia de funcionamiento 40-500 kHz. La sensibilidad de los dispositivos BFO es baja con baja estabilidad de operación y una capacidad débil para desconectarse de una libra húmeda y mineralizada. El método BFO se usó en detectores de minas y dispositivos extraños en serie en los años 60-70. el siglo pasado Actualmente, este método es popular entre los radioaficionados y se encuentra en dispositivos económicos de fabricantes rusos. Esto también incluye dispositivos con medición de frecuencia directa, que están bien implementados en microprocesadores. Método de balance de inducción - IB/TR El cabezal de búsqueda está formado por dos bobinas situadas en el mismo plano y equilibradas de forma que cuando se aplica una señal a la bobina emisora, se presenta una señal mínima en las salidas de la bobina receptora. La bobina del transmisor a menudo se incluye en el circuito del oscilador LC. El parámetro medido es la amplitud de la señal en la bobina receptora y el cambio de fase entre las señales sinusoidales transmitidas y recibidas. Dichos detectores de metales tienen una frecuencia operativa de 80-100 kHz. Pueden detectar objetos pequeños a profundidades relativamente profundas (30-35 cm), pero son inútiles cuando buscan en suelos muy mineralizados y playas marinas. Método de balance de inducción usando frecuencias de operación muy bajas - VLF/TR Se encontró que cuando la frecuencia de operación se reduce por debajo de 20 kHz, es posible desafinarse por la influencia de la libra, la profundidad de operación del dispositivo se reduce un poco, pero la estabilidad de operación aumenta bruscamente y desaparecen las señales falsas. Estos dispositivos se denominan VLF/TR, que significa detector de metales de tipo transmisor-receptor que funciona a muy bajas frecuencias. VLF: el método le permite construir dispositivos altamente sensibles con buena discriminación de metales debido al análisis de las características de fase. El circuito de los dispositivos es bastante complejo, las bobinas requieren un equilibrio de precisión. La mayoría de los dispositivos seriales, incluidos los computarizados, ahora se construyen sobre la base de este método. La discriminación de objetos y la desafinación desde el suelo en tales dispositivos se lleva a cabo de manera relativamente simple utilizando circuitos de cambio de fase. El principio TR (o su variación VLF/TR) proporciona el análisis de las características de fase de la señal, por lo que estos dispositivos distinguen fácilmente entre metales ferrosos y no ferrosos, y se desconectan de los desechos y el suelo. Tienen alta sensibilidad y resolución, que depende del diámetro de la bobina de búsqueda: cuanto más grande es, más profunda es la detección, pero más difícil es buscar objetos pequeños. La desventaja de tales dispositivos era que el balance de tierra no se podía realizar simultáneamente con la discriminación, y el operador debía seleccionar uno u otro modo usando un interruptor. Dichos dispositivos se produjeron en los EE. UU. e Inglaterra durante 10 años hasta 1980, cuando fueron reemplazados por los llamados detectores de metales dinámicos. A finales de los 70. siglo XNUMX El estadounidense J. Payne desarrolló un esquema que permite que tanto la discriminación como la desafinación del suelo se realicen simultáneamente. Los primeros dispositivos de este tipo debían moverse muy rápidamente para lograr una profundidad de acción aceptable, lo que resultaba muy cansador para el operador. Los modelos posteriores (debido a la complejidad del circuito) permitieron trabajar con velocidades de bobina más bajas sin pérdida de profundidad. A principios de los 80. los detectores de metales se han vuelto pesados y difíciles de instalar. En esencia, un dispositivo incluía cuatro tipos diferentes de detectores de metales. La compañía estadounidense Fisher Research Laboratory respondió rápidamente a las solicitudes de los cazadores de tesoros para hacer un dispositivo más simple pero no menos sensible y, basándose en los últimos logros en microelectrónica, desarrolló el detector de metales 1260s con ajuste de umbral automático, que opera a muy baja frecuencia. Tenía solo unos pocos controles y no requería ningún ajuste manual. Es liviano, fácil de usar y sensible a objetos pequeños, un dispositivo que funciona con éxito en suelos pobremente mineralizados. Su modificación 1266 se produjo hasta 2003. Este detector de metales pasó a llamarse "dinámico", aunque, en esencia, pertenece al tipo VLF/TR. Los detectores de metales tipo VLF/TR estáticos anteriores prácticamente dejaron de producirse, y todas las empresas líderes cambiaron rápidamente a la producción de dispositivos que utilizan este principio dinámico. Numerosas pequeñas empresas que no tuvieron tiempo de hacer esto se vieron obligadas a dejar de existir. Desde entonces, solo han permanecido en el mundo alrededor de una docena de empresas que producen detectores de metales. Método de balance de inducción con espaciado de bobinas - RF Esta es una versión de alta frecuencia de TR, donde las bobinas de transmisión y recepción no forman un transformador plano, sino que están separadas en el espacio y ubicadas perpendicularmente entre sí. La bobina receptora recibe la señal reflejada desde la superficie metálica y emitida por la bobina transmisora. Este método se utiliza en instrumentos de profundidad y se caracteriza por la insensibilidad a los objetos pequeños y la incapacidad de distinguir entre metales ferrosos y no ferrosos. Método de pulso - IP Desarrollados por primera vez en los Estados Unidos para arqueólogos, estos dispositivos fueron los más utilizados entre los aficionados en Inglaterra a finales de los años 60. Al igual que en los dispositivos basados en el principio del equilibrio de inducción, los dispositivos de impulso crean un campo electromagnético que actúa sobre un objeto, pero este campo no actúa todo el tiempo, sino periódicamente: se enciende y apaga (pulsos) repetidamente en un segundo. Cuando se enciende el campo, se inducen corrientes de Foucault en la superficie del objeto. Cuando el campo se apaga, las corrientes de Foucault decaen gradualmente, aunque por un período de tiempo muy corto. En este punto, la bobina actúa como una antena receptora que capta esta señal que se desvanece. Al mismo tiempo, aumenta el fondo del umbral del dispositivo, lo que indica la presencia de metal en el suelo. Dado que las corrientes de Foucault del suelo decaen mucho más rápido y no son capturadas por el dispositivo, los detectores de metales pulsados funcionan de manera efectiva en suelos pobremente mineralizados y especialmente en suelos húmedos y salados de las costas marinas. La desventaja de los detectores de metales pulsados es su alta sensibilidad a los metales ferrosos y las dificultades de discriminación. Sin embargo, en algunos casos (por ejemplo, al buscar metal en el fondo del mar), son superiores a todos los demás tipos de detectores de metales. Método de ruptura de resonancia - O El parámetro analizado es la amplitud de la señal en la bobina del circuito oscilatorio, sintonizada cerca de la resonancia con la señal que le suministra el generador. La aparición de metal en el campo de la bobina provoca, según el tipo de metal, que se alcance la resonancia o que se aleje de ella, lo que provoca un aumento o una disminución de la amplitud de las oscilaciones en la bobina. Este método, como BFO, fue desarrollado por radioaficionados. Autor: Bulgak L.V.
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