如何金属探测器工作

由:杰夫泰森

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对金属和黄金的勘探比你想象的要普遍得多。Tahreer摄影/盖蒂图片社

提到这句话金属探测器不同的人会有完全不同的反应。例如,有些人想到在海滩上搜寻硬币或埋藏的宝藏。其他人认为机场安检,或音乐会或体育赛事上的手持扫描仪。

事实上,所有这些场景都是有效的。金属探测器技术在我们的生活中占据了很大一部分,用途广泛,从休闲、工作到安全。里面的金属探测器机场在美国,办公大楼、学校、政府机构和监狱有助于确保没有人携带武器进入办公场所。面向消费者的金属探测器为世界各地的数百万人提供了一个发现隐藏宝藏(以及许多垃圾)的机会。

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在本文中,您将了解金属探测器及其使用的各种技术。我们的重点将是消费者金属探测器,但大多数信息也适用于安装的检测系统,如机场使用的,以及手持安全扫描仪。

金属探测器的解剖

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Garrett GTI 1500金属探测器
照片由Garrett Electronics提供

典型的金属探测器重量轻,由以下几个部分组成:

  1. 稳定剂(可选)-用来保持单位稳定,当你扫它前后
  2. 控制箱-包含电路、控制装置、演讲者电池微处理器
  3. -连接控制盒和线圈;通常是可调节的,所以你可以根据你的身高设置一个舒适的水平
  4. 搜索线圈——真正感知金属的部分;也被称为“搜索头”、“环路”或“天线”

大多数系统也有杰克用于连接耳机的,有的还有控制盒的下面轴和一个小的显示单元以上。

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一种操作金属探测器是简单的。一旦你打开机器,你慢慢搬过来,你想搜索的区域。在大多数情况下,你扫在你面前的线圈(搜索头)来回在地面上。当你将它传递了一个目标对象,出现声音信号。更先进的金属探测器提供精确定位的金属它已检测到在目标对象位于地面的类型以及如何深显示器。

金属探测器使用的三种技术之一:

  • 非常低的频率(甚低频)
  • 脉冲感应(π)
  • 拍频振荡(拍频振荡器)

在下面的部分中,我们将详细研究每一种技术,以了解它们是如何工作的。

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甚低频技术

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赏金猎人公司的LandRanger金属探测器使用VLF。
照片由赏金猎人提供

非常低的频率(VLF),又称感应平衡,可能是目前应用最广泛的探测技术。在VLF金属探测器中,有两个不同的线圈:

  • 发射线圈- 这是外线圈回路。在它是一个线圈。电力沿该线路发送,首先在一个方向上,然后在其他,数千次每个第二。的当前的方向开关,每个第二次数建立单元的频率。
  • 接收线圈-这个内部线圈回路包含另一线圈的电线。这种导线就像天线一样,接收并放大来自地面目标物体的频率。

通过发射器线圈的电流的移动产生电磁场,这是像在发生了什么电动马达.磁场的极性垂直于导线的线圈。每当电流改变方向,磁场的极性发生变化。这意味着,如果导线的线圈是平行于地面时,磁场被不断推下到地面,然后拉回出来。

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当磁场在地面上来回脉冲时,它与它遇到的任何导电物体相互作用,导致它们产生自己的弱磁场。物体磁场的极性与发射器线圈磁场的极性正好相反。如果发射线圈的磁场向下脉冲,物体的磁场向上脉冲。

接收器线圈完全屏蔽了发射机线圈产生的磁场。然而,它并不能屏蔽来自地面物体的磁场。因此,当接收线圈经过发出磁场的物体时,一小股电流通过线圈。电流的振荡频率与物体磁场的振荡频率相同。线圈放大频率并将其发送到金属探测器的控制箱,传感器在那里分析信号。

金属探测器可以根据它所产生的磁场强度,大致确定物体的埋深。物体离表面越近,接收线圈接收到的磁场就越强,产生的电流也就越强。地表下越深,磁场就越弱。超过一定深度后,物体表面的磁场非常弱,接收线圈无法探测到。

在下一节中,我们将看到VLF金属探测器如何区分不同类型的金属。

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甚低频移相

VLF金属探测器如何区分不同的金属?它依赖于一种叫做相移.相移是发射机线圈的频率和目标物体的频率之间的时间差。这种差异可能源于以下几个原因:

  • 电感易导电的物体对电流的变化反应很慢。你可以把电感想象成一条深河:改变流入这条河的水量,你需要一段时间才能看到不同。
  • 电阻- 一个对象不容易传导电流(是电阻)是迅速对在当前的变化作出反应。使用我们的水的比喻,阻力会小,浅溪:流入溪水变化量,你很快发现水位的下降。

基本上,这意味着具有高电感的目的是要具有较大的相移,因为它需要更长的时间来改变它的磁场。具有高电阻的一个目的是要具有更小的相移。

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相移提供了基于VLF-金属探测器与被叫能力歧视.由于大多数金属的电感和电阻都不同,VLF金属探测器使用一对电子电路来检测相移量相解调器,并将其与某一特定金属的平均值进行比较。然后,探测器通过可听的音调或视觉指示来通知你该物体可能处于何种金属范围内。

许多金属探测器甚至允许你过滤掉(判别)高于某一相移级的对象。通常,可以通过调整旋钮即增大或减小阈值设置过滤的相移的水平,一般。VLF探测器的另一种歧视功能被称为开槽.本质上,陷波器是针对相移某一段的鉴别滤波器。探测器不仅会提醒你在这个部分之上的物体,就像正常的识别一样,而且还会提醒你在它下面的物体。

先进的探测器甚至允许您将多个缺口编程。例如,你可以设置检测到具有相移相媲美的钠可以按Tab键或小钉子无视对象。歧视和开槽的缺点是,许多珍贵的物品可能会被过滤掉,因为他们的相移类似的“垃圾”。但是,如果你知道你正在寻找对象的具体类型,这些功能是非常有用的。

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π技术

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加勒特金属探测器采用脉冲感应。
照片由Garrett Electronics提供

一种不太常见的金属探测器是基于脉冲感应(π)。与VLF不同,PI系统可能使用一个线圈作为发射机和接收机,或者它们可能有两个甚至三个线圈一起工作。这种技术通过线圈发出强大的短脉冲电流。每一个脉冲都会产生一个短暂的磁场。当脉冲结束时,磁场极性逆转,并非常突然地崩溃,导致一个尖锐的电尖峰。这个脉冲持续几微秒(百万分之一秒),并导致另一个电流通过线圈。这个电流叫做反射脉冲和极短,仅持续约30微秒。然后另一个脉冲被发送并重复该过程。一个典型的基于PI-金属检测器发送关于每秒100个脉冲,但数目可变化在很大程度上取决于制造商和型号,其范围从几每秒打脉冲来千过。

如果金属探测器在金属物体上方,脉冲就会在物体中产生一个相反的磁场。当脉冲的磁场坍缩,产生反射脉冲时,物体的磁场使反射脉冲完全消失需要更长的时间。这个过程有点像回声:如果你在一个只有几个硬表面的房间里大喊,你可能只听到非常短暂的回声,或者根本听不到;但如果你在一个有很多硬表面的房间里喊叫,回声会持续更长的时间。在PI金属探测器中,目标物体的磁场会将其“回声”加到反射脉冲上,使其持续时间比没有目标物体时长一些。

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一个采样电路在金属探测器中设置了监测反射脉冲的长度。通过将其与预期长度进行比较,电路可以确定是否有另一个磁场导致反射脉冲需要更长的时间衰减。如果反射脉冲的衰减时间比正常情况要长几微秒,那么很可能是金属物体干扰了它。

采样电路发送微小的,弱信号它所监视的装置的呼叫积分器.积分器从采样电路读取的信号,放大并将其转换为直流电流(DC)。直流的电压被连接到音频电路,在那里它被改变为音调的金属检测器的用途,以指示目标对象已经找到。

基于pi的探测器由于各种金属的反射脉冲长度不易被分离,识别能力不强。然而,在许多基于vlf的金属探测器有困难的情况下,例如在土壤或一般环境中具有高导电性材料的地区,它们是有用的。咸水勘探就是一个很好的例子。此外,基于pi的系统通常可以比其他系统探测到地下更深的金属。

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拍频振荡器技术

探测金属的最基本方法是使用一种叫做拍频振荡器(BFO)。在BFO系统中,有丝的两个线圈。一个大的线圈是在搜索头,和一个较小的线圈位于控制箱内。每个线圈被连接到一个振荡器每秒产生数千次脉冲电流。这些脉冲的频率在两个线圈之间有轻微的偏移。

当脉冲通过每个线圈时,线圈产生无线电波.控制盒内的一个微型接收器接收无线电波,并根据频率的不同产生一系列可听的音调(节拍)。

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如果搜索头中的线圈经过金属物体,流过线圈的电流产生的磁场会在物体周围产生磁场。物体的磁场会干扰搜索头线圈产生的无线电波的频率。当频率偏离控制盒中线圈的频率时,可听到的节拍在持续时间和音调上发生变化。

拍频振荡器技术

基于bfo的系统的简单性允许它们以非常低的成本制造和销售。但是这些检测器不能提供VLF或PI系统所提供的控制水平和精度。

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埋藏的宝藏

金属探测器对于寻找埋藏的物体非常有用。但通常情况下,物体必须在距离表面一英尺左右的范围内,探测器才能发现它。大多数探测器的正常最大深度在8到12英寸(20到30厘米)之间。确切的深度取决于以下几个因素:

  • 金属探测器的类型-用于探测的技术是探测器能力的一个主要因素。此外,还有一些变体和附加功能可以区分使用相同技术的探测器。例如,一些VLF探测器使用更高的频率,而另一些则提供更大或更小的线圈。此外,传感器和放大技术可能因制造商而异,甚至同一制造商提供的型号也可能不同。
  • 在对象中的类型的金属 - 某些金属,如可以产生比其他植物更强的磁场。
  • 物体的大小 - 一毛钱是更难的深层次超过四分之一的检测。
  • 土壤的组成——某些矿物是天然的导体,会严重干扰金属探测器。
  • 对象的-当某些类型的金属物体已经在地下很长一段时间,它们实际上可以增加周围土壤的导电性。
  • 其他物体的干扰——可能是地面上的物体,如管道、电缆,也可能是地面以上的物体,如电源线。

金属探测爱好者是一个迷人的世界,有几个小组。以下是一些比较受欢迎的活动:

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  • 硬币射击-在重大事件后寻找硬币,如球类比赛或音乐会,或只是寻找旧硬币一般
  • 勘探——寻找贵重金属,如金块
  • 遗迹狩猎——搜索具有历史价值的物品,比如美国内战中使用的武器
  • 寻宝游戏-研究并试图找到藏匿的黄金、白银或其他传说中被藏在某处的东西

许多金属探测器爱好者加入当地或国家俱乐部,提供狩猎技巧和技巧。有些俱乐部甚至为会员举办有组织的寻宝活动或其他郊游活动。看看LostTreasure.com浏览更多有关扶轮社的资讯。

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侦探工作

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加勒特金属探测仪
照片由Garrett Electronics提供

除了娱乐用途外,金属探测器还具有广泛的实用功能。安装检测器通常使用PI技术的一些变化,而许多基本的手持扫描仪是基于bfo的。

金属探测器的一些非娱乐性应用有:

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  • 机场安检-在允许进入登机区和飞机前对人员进行检查(见机场保安工作原理
  • 建筑安全- 屏幕别人进入一个特定的建筑,如学校,办公室或监狱
  • 事件安全-对进入体育赛事、音乐会或其他大型集会的人进行屏蔽
  • 项复苏帮助某人寻找丢失的物品,例如珠宝
  • 考古勘探-寻找具有历史意义的金属物品
  • 地质研究- 检测土壤或岩石地层的金属组合物
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甲盖瑞特超级扫描仪手持金属探测器
照片由Garrett Electronics提供

金属探测器的制造商不断调整过程,使他们的产品更精确,更灵敏,更通用。在下一页,你会找到制造商的链接,以及俱乐部和更多关于金属探测作为爱好的信息。

有关金属探测器和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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