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無線電子工学および電気工学の百科事典 金属探知機の動作原理。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
有用な定義 動的動作モード サーチヘッド（コイル）の連続的な動きを可能にします。 デバイスの反応は、ヘッドが金属の上を通過したときにのみ観察されます。 ヘッドが物体の上で停止すると、反応が消えます。 静的動作モード - ヘッドがオブジェクトの上にある間、デバイスの反応が維持されるようなモード。 動くか動かないかは関係ありません。 疑似静的動作モード - 非常に遅いしきい値調整を伴う動的モード。 つまり、頭を物体の上に長時間かざすと、デバイスがその物体に適応し、反応がなくなります。 ヘッドが対象物から離れると、同じ期間の逆調整が始まります。 コンピュータ化されたデバイスでは、しきい値調整プロセスはマイクロプロセッサによって制御されるため、オブジェクトに近づくときと遠ざかるときの調整速度が異なる場合があります。 擬似静的機能を備えた従来のデバイスでは、コイルが物体から離れたときに RETUNE ボタンを使用してしきい値を迅速に復元します。 VCOモード - 音の音量だけでなく、その音色（周波数）も物体のサイズと深さに依存します。 物体から受け取る信号のわずかな変化に対する人間の耳の反応を鋭くします。 スレッショルド（しきい値音） - 頭の近くに金属物がないときに、デバイスのスピーカーまたはヘッドフォンから聞こえる弱い音。 しきい値トーンは、すべての金属の検索モードを備えたデバイスと静的検索モードを備えたデバイスの両方で使用できます。 この音によって、金属探知機の性能と土壌の鉱物化の変化を判断できます。 ほとんどのデバイスでは、しきい値トーンは調整可能です。 拒絶 - 特定の種類のオブジェクトに対する音声信号が存在しない (無視される)。 金属探知機の構築の基本原則: 長所と短所 金属探知機が構築される原理はいくつかあります。 主なXNUMXつを紹介します。 BFO (ビート周波数オシレーター - ビートジェネレーター、ディペンデントオシレーター) - XNUMX つの高周波発生器の振動を追加し、音域にあるそれらの周波数の差を選択します。 金属物体がサーチコイルの近くに現れると、発生器のXNUMXつの信号の周波数が変化し、それに伴って可聴音のピッチも変化します。 つまり、鉄の物体の影響下でのサーチコイルのインダクタンスの小さな変化を判断することに基づいて機能します。 感度が低いのが特徴です。 TR / IB（送信-受信/誘導バランス-送信、受信、誘導バランス） - センサーには送信と受信の XNUMX つのコイルが取り付けられています。 金属の存在により、それらの間の誘導結合が変化し、受信信号に影響を与えます。 PI（パルス誘導） - 送信はパルスによって実行され、受信信号の形状と振幅は検出コイル近くの金属物の存在によって異なります。 それどころか、パルス検出器には多くの利点があります。
それらが機能するときは、磁場に落ちたすべての金属物体に電流を誘導できる磁気パルスが使用されます。 パルスの間に、受信機は応答を受信し、電子機器によって増幅および処理されます。 否定できない利点がある一方で、欠点もあります。
90 年代半ば以降、多くのパルス金属探知機に弁別器が装備されてきました。 平衡誘導金属探知機 一般に使用される標準的な検出器になりました。 サーチヘッドには XNUMX つのコイルがあり、そのうちの XNUMX つが交番磁場を誘導します。 もう一方のコイルは、その周囲の磁界が通常は平衡し、その出力に電気信号が存在しないように配置されています。 実際、受信コイルにはいわゆる残留信号が存在しますが、これは理想的な設計によるものではありません。 金属物体がコイルに近づくと、この場の構成が変化し、システムのバランスが崩れます。 その結果、受信コイルの出力に信号が現れます。 この信号は増幅され、オペレーターに発見について知らせることができます。 この原理を使用する最新の金属探知機には、信号を処理してオペレーターに次のような多くの追加情報を提供する強力な電子機器が搭載されています。
それぞれの原則には特定の長所と短所があります。 したがって、金属の存在だけでなく種類も判定できる高価で複雑な検出器では、XNUMX つすべてが組み合わされています。 金属探知機の機能 金属探知機の電源がオンになると、サーチ コイル内に電磁場が生成され、環境中に伝播します。
渦電流は、電磁場の影響下でサーチコイルの作用領域に落ちた金属の表面に発生します。 これらの渦電流は、独自の逆電磁場を生成し、サーチ コイルによって生成される電磁場の電力の減少につながります。 これはデバイスの電子回路によって修正されます。 さらに、セカンダリ フィールドはメイン フィールドの構成を歪めますが、これもデバイスによってキャプチャされます。 金属探知機の電子回路は受信した情報を処理し、金属の検出を知らせます。 渦電流は、金属物体や導電性鉱物の表面に発生します。 物体中の金属の判定は、物体の導電率の測定に基づいています。 金属探知機の周波数範囲 金属探知機に関する技術文献では、多くの専門用語が使用されています。 したがって、VLF (Very Low Frequency) という名称は、金属探知機の非常に低い動作周波数を意味します。 金属探知機が発見物の性質を識別 (認識) する能力は、デバイスの動作周波数によって異なります。 高周波では表皮効果が増大し、識別品質が著しく低下します。 したがって、最初 (70 年代、80 年代初頭) の金属探知機メーカーは、約 2 kHz の非常に低い周波数を使用していました。 これにより、次のような特定の問題が発生しました。
最新の金属探知機の動作周波数は広範囲に渡っています。これは、エンジニアリングおよび設計上の考慮事項だけでなく、用途の特性によるものです。 ほとんどの場合、周波数範囲は 6 ～ 20 kHz ですが、それより低い場合もあります。 この周波数範囲では、デバイスはターゲットを適切に識別し、コイルの設計に重大な問題はありません。 金を探すためのデバイスは、最大15〜20 kHz以上のより高い周波数を使用します。 これは、これらの周波数では、たとえば、サイズが小さく重量が軽いことが多い金塊など、非常に小さな物体に対する感度が向上するという事実によるものでもあります。 近年、識別の深さと質を向上させるために、特定の条件下では利点が得られる多周波数探索が使用されています。 安価なマイクロプロセッサの出現により、この方法の開発は強力な推進力を受けました。 ただし、複数周波数検索に関して XNUMX つの重要な点を述べておきたいと思います。
わずかに石化した土壌やわずかにゴミが散乱している状態で、リットル瓶以上の大きな物体を探す場合、これらの金属探知機は非常に便利です。 70年代半ば以降、それらは事実上使われなくなりました。 現在、このタイプの金属探知機の代表的なものは、Fisher's Gemini-XNUMX です。 金属探知機の一部のメーカーは、明らかにこの装置が誘導バランスの原理に基づいていることをもう一度強調するために、VLF という用語に追加してこの呼称を使用しました。 地球補償システムの調整 土壌の鉱化 - 土壌中の導電性の塩や鉱物、鉄を含む鉱物や岩石の存在。 デバイスの正しい動作の違反につながります。 これは、追加の回路ソリューションとモードを導入することで解消されます。 地上での作業の過程で、土壌の性質が変化し、その結果、土壌の鉱物化が変化する可能性があります。 これには、アース補償システムの調整が必要になります。 検出器にそのような動作モードがある場合、これは手動と自動の両方で行われます。 グラウンドトラックの指定を受けました。 このモードは高感度設定には推奨されません。 VCO という用語は、金属探知機のサウンド モードを表すために使用されます。このモードでは、物体の大きさや深さに応じて、音の音量だけでなく、その音色も変化します。 これにより、音声信号のわずかな変化の聴覚知覚が鋭くなります。 最新のハイエンド金属探知機には、経験豊富なオペレーターが最小限の時間で効果的な捜索を行うことができる豊富なサービスが備わっています。 検索エンジンが金属探知機の動作原理とその実際の機能についてさらに知識を持っていれば、さらなる利益がもたらされます。 金属探知機の感度について 高感度を得るには、金属探知機の受信経路全体の合計ゲインが数十デシベルになることがあります。 むやみに感度を上げてしまうと、装置の安定動作が損なわれ、金属探知機は役に立たない探索ツールになってしまいます。 最新の金属探知機の主な利点は感度ですが、主な利点ではありません。 この事実の理解には経験が必要であり、探索者が金属ゴミが大量に散乱しているエリアに到達した後に明らかになります。 ここですでに高感度は嬉しいことではありません！ 人によっては、パンフレットに示されている余分な深さ XNUMX センチメートルすべてに焦点を合わせると、超過敏症を追い求めて病気に陥ることがあります。 企業の売り手はこの事実を巧みに利用しています。 そして最後に、検出深度は、原則として空中、つまり理想的な条件で与えられますが、地上では、宣言された深さで指定された物体は検出できない可能性が高くなります。 著者: Dubrovsky S.L.
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