Это одна из трех статей посвященных металлоискателям.
"Металлоискатель без секретов".
"Как влияет цена на глубину поиска металлоискателей".

По вопросам ремонта и другим техническим вопросам сюда. Ремонт бытовой и офисной техники.

Для начала рассмотрим характерные особенности продающихся на рынке глубинных металлоискателей.

В качестве глубинных металлоискателей часто применяются приборы, работающие по принципу прием - передача. Но если они часто применяются в качестве глубинников, это не значит, что такие металлоискатели лучше других типов приборов.

Металлоискатели, работающие по принципу приема-передачи получили распространение, прежде всего потому, что теоретические основы метода прием - передача привычны для понимания разработчиков. Их углубленно изучают во всех радиотехнических вузах. Здесь само собой напрашивается применение отдельных катушек, катушки для приема сигналов отраженного поля, и излучающей катушки. Как в радиостанциях.

Главная проблема всех типов металлоискателей, индукция катушек датчиков, ведущая к инерционности процессов. Это ведет к сильному ограничению мощности излучающейся катушкой, так как при одинаковой индукции катушки время рассасывания энергии пропорционально излучаемой мощности. А если на один датчик ведется и прием, и передача, то это свойство катушек сказывается максимально негативно на условия приема отраженных сигналов, не позволяет повышать ни излучаемую мощность, ни чувствительность приемника.

Еще, при алгоритмах формирования и обработки сигналов, применяемых в металлоискателях, работающих по методу прием-передача сильно сказывается на результат измерения влияние земли. Влияние земли пропорционально излучаемой катушкой мощности.

Вдобавок к этому, применяемые в металлоискателях частоты слабо проникают в почву, при этом их форма и фаза сильно искажается. Эти искажения имеют хаотичный характер, по этому, чтобы внести поправки, для компенсации таких искажений, нет приемлемых алгоритмов обработки сигналов. Следовательно, устранять влияние земли очень сложно и для приборов такой конструкции и ценовой категории не рационально.

В глубинных металлоискателях с разнесенными катушками, из за их конструктивных особенностей, перечисленные недостатки проявляются в гораздо меньшей степени.

Применение в конструкции приборов отдельных датчиков, принимающего и излучающего, позволяет разнести их в пространстве, отдалив друг от друга на некоторое расстояние, обычно 0,5 - 1метр, тем самым значительно уменьшив их взаимное влияние. При таком решении инерционность передающей катушки не измениться, но зато на принимающую катушку не будут действовать сигналы передатчика и в разы ослабиться заряд приемной катушки излучающим полем, исходящими по направлению от передающей катушки.

При такой конструкции приемная катушка будет выполнять только функции приема смеси из некоторой части отраженных сигналов от поверхности земли, и части сигналов, выходящих из земли, а излучающая катушка будет возбуждать электромагнитное поле необходимое для проведения измерений.

Катушки, применяемые в металлоискателях, излучают - принимают энергию направлено. Если оси направлений излучения развернуть в разные стороны, чтобы они не были соосными, взаимное влияние катушек ослабиться, при перпендикулярном размещении осей катушек в пространстве их влияние друг на друга будет минимальным.

Перпендикулярное расположение катушек в пространстве называется ортогональным.

Разнесенное расположение катушек в пространстве с ортогональным ориентированием их осей, главное отличие и достижение глубинных металлоискателей, существенно увеличивающее максимальную глубину обнаружения металлических объектов только конструктивными методами без дополнительных затрат.

Такое расположение датчиков позволяет повысить излучаемую мощность передатчика и увеличить чувствительность приемника. Но теперь главным ограничением становиться влияние земли. Чем больше мощность передатчика и чем выше чувствительность приемника, тем сильнее сказывается влияние земли на результаты измерения.

В приборах с разнесенными катушками мощность излучения определяется качеством конструктивного исполнения прибора, совершенством и качеством элементов, точностью настройки.

Достоинством глубинного металлоискателя является возможность ведения поиска по высокой траве. При максимальной глубине поиска 3-4 метра, глубинным металлоискателем можно вести поиск по высокой траве, подняв прибор на высоту 20-30 сантиметров над землей.

При таком способе поиска нужно знать, что при поднятии металлоискателя над землей резко снижается глубина обнаружения и прибор перестает реагировать на мелкие объекты. Исходя из вышесказанного, приведенный метод логично применять только для поиска крупных предметов, например, бронетехники. Рабочей высотой поиска глубинных металлоискателей с разнесенными катушками можно считать высоту расположения датчиков15 - 20 сантиметров над землей.

Дискриминация металлов в глубинных металлоискателях.

В глубинных металлоискателях применять любую дискриминацию, не оправдано и не логично.

Во первых, для дискриминации подходят не все типы металлоискателей, а те, что подходят для дискриминации, не подходят для глубинников.

Во вторых, при дискриминации половина объектов идентифицируется не правильно даже на глубинах до 0,5 метра, а с увеличением глубины, процент точности дискриминации падает с квадратичной зависимостью.

В третьих, в глубинных металлоискателях главным параметром является глубина обнаружения, а при дискриминации глубина обнаружения металлических объектов, уменьшается.

Импульсные глубинные металлоискателя.

Оправданным и перспективным направлением для глубинного поиска является применение импульсных металлоискателей. При использовании их в качестве глубинных металлоискателей им нет равных по простоте, экономичности, надежности и минимальному уровню чувствительности к влиянию земли. При чем, чем мощнее прибор, тем сильнее проявляются вышеперечисленные качества.

Металлоискатель, это походный прибор, следовательно, основными его параметрами являются экономичность и надежность.

По своему принципу работы импульсный метод является самым экономичным, надежным и помехозащищенным, особенно для работы с сигналами большой мощности.

В глубинных металлоискателях с разнесенными катушками, появилась возможность на порядок повысить мощность излучаемых сигналов. При таких уровнях мощностей на первом плане стоит вопрос снижения энергопотребления.

Чем меньше энергопотребление, тем меньший вес и габариты элементов питания, больший ресурс работы прибора без подзарядки, меньшая нагрузка на силовые элементы схемы, что значительно повышает надежность устройства.

Особенно заметно сказывается величина потребляемого тока на длительность работы прибора зимой. Чем сильнее мороз, тем быстрее разряжается аккумулятор.

Что такое импульсный метод формирования сигналов.

Прежде всего это цифровой метод формирования и обработки сигналов.

При импульсном методе формирования, устройство формирует и полностью обрабатывает каждый импульс. При таком подходе можно регулировать длительность каждого импульса передатчика и длительность каждого импульса измерения, а так же как угодно смещать их относительно друг друга во времени.

Импульсный способ формирования алгоритма работы с появлением и постоянным совершенствованием микроконтроллеров открывает импульсным металлоискателям безграничные возможности.

Частота следования импульсов, может быть какой угодно, от долей Герца до бесконечности. 1 Герц, это одно колебание в 1 секунду. В импульсных металлоискателях частота следования импульсов лежит в пределах 50-100 Герц. Такие частоты на глубину поиска не влияют. Следовательно, можно выставлять частоту 20-50 Герц.

Длительность передающего импульса можно уменьшать до минимума, повышая качество конструкции и применяя элементы с лучшими параметрами. Чем выше КПД задающих элементов, тем короче можно сделать передающий импульс тока в катушке, не ухудшая параметры устройства. Обычно длительность передающего импульса тока находиться в пределах 50-200 микросекунд.

Для сравнения.

В металлоискателях, работающих по принципу прием-передача, передающий сигнал имеет форму меандра частотой около 2000 герц.

Для определения длительности импульса меандра нужно (1/F)/2.

Поделив единицу на частоту, представленную Герцах , мы находим длительность одного периода, измеренную в секундах.

Период состоит из положительного и отрицательного импульса.

Поделив результат на два, получим длительность положительного или отрицательного импульса, измеренную в секундах.

Т(сек) = (1 / 2000) / 2 = 0,00025 секунды, что равняется 250 микросекундам.

За 1 секунду будет излучаться 2000 импульсов, длительностью 250 микросекунд каждый.

Вывод.

В импульсных металлоискателях за одну секунду будет излучаться максимум 100 импульсов, длительностью 200 микросекунд каждый.

В металлоискателях, работающих по типу прием-передача, при частоте передающего сигнала 2000 Герц, за одну секунду будет излучаться 2000 импульсов, длительностью 250 микросекунд каждый.

Вот разница в энергопотреблении в 10 раз, это в худшем случае.

Защищенность от помех и влияния земли.

При импульсном методе, время измерения можно регулировать и смещать по оси времени. Обычно импульс измерения составляет около 50 микросекунд и начинается после окончания импульса тока. В остальное время приемный канал постоянно закрыт, и открывается только на период измерения равный 50 микросекундам.

Например, при частоте 20 Герц и длительности измерительного импульса 50 микро секунд, приемный канал устройства будет открыт 20 раз за секунду на 1/60 часть каждого из 20 периодов! Все остальное время усилитель будет закрытым, а в других типах металлоискателей приемный канал открыт постоянно.

Добавьте до этих показателей главный аргумент, приемный канал устройства при излучении сигнала передающей катушкой будет закрыт, потому что он отрывается только после окончания работы передающего канала.

Значит, правильный вывод будет таким.

При выше приведенных данных измерительный канал будет открыт каждые 3 миллисекунды, на время равное 1/60 этого периода после окончания импульсов работы передатчика. Все остальное время канал закрыт.

Вот сколько помех можно автоматически отсеять, применяя импульсные методы обработки сигналов, тем более, имея современные микроконтроллеры, это не составляет большого труда.

Зачем нужен глубинник и обычный металлоискатель.

Обычным металлоискателем удобно вести поиск на глубине до 60 - 80 сантиметров. Все что лежит глубже он не обнаружит.

Глубинный металлоискатель предназначен для обнаружения металлических объектов на глубинах больших, чем 60 -80 сантиметров и ради этого жертвуют всеми достоинствами обычных приборов.

Глубинные металлоискатели с большими датчиками.

По конструкции датчиков глубинные металлоискатели делятся на приборы с одиночными катушками с большими размерами, порядка 1х1м., и приборы с двумя разнесенными в пространстве катушками датчиков.

Прирост глубины в металлоискателях с большими катушками, получается, из-за того что катушка с большим периметром излучает поле на большую площадь и следовательно больше энергии принимает, в результате увеличивается глубина поиска в обмен на неудобства. Наилучшие результаты дают датчики с формой круга и квадрата (равностороннего четырехугольника).

Металлоискатели с одинарными катушками большого диаметра бывают только импульсные. С точки зрения эргономики они неудобны и тяжелы, имеют большую парусность. В одиночку с ними очень тяжело работать. Такие глубинники не применимы для лесов и болот.

Металлоискатели с разнесенными катушками.

Металлоискатели с разнесенными катушками по удобству пользования и эгономике стоят почти на одном уровне с обычными металлоискателями. С ними можно работать и в лесах, и на болотах. Скорость поиска с этими приборами на ровном месте не уступает скорости поиска обычными металлоискателями, зато при ветре, в лесах, на болотах, ими работать труднее, чем с обычными приборами, но намного легче и быстрее, чем с металлоискателями с большими катушками. Большое достоинство металлоискателей с разнесенными катушками, с ними легко работать в одиночку.

Сравнение глубинных металлоискателей с обычными.

Чтобы увидеть все преимущества глубинника перед обычным металлоискателем, нужно настроить обычный металлоискатель на высоте около 5 см. от земли и посмотреть на какое расстояние после такой настройки прибор реагирует на крупные объекты по воздуху. Если это расстояние уменьшить на 20%, это и будет максимальная глубина поиска металлоискателя.

Затем сравнить эти результаты с глубинником. Но при настройке глубинного металлоискателя нужно учитывать, что высота позиционирования его над землей должна быть 15-20 сантиметров.

         Удачи Вам в выборе металлоискателя.