Домашняя
Немного теории
Узлы приборов
Схемы приборов
Элементная база
Катушки

Немного теории

Прежде, чем рассматривать схематику металлодетектора, полезно разобраться как же он всё-таки работает в принципе.

1 Индуктивный баланс или сокращённо IB - Ай Би (от английского Induction Balance).
Прибор на индуктивном балансе имеет в своём составе генератор с рабочей частотой обычно лежащей в пределах 3 -15 кГц, нагруженный на индуктивный контур, проще катушку. Эта катушка размещена в "поисковой голове" и именуется передающей. В непосредственной близости от неё (в корпусе поисковой головы) размещена приёмная катушка, но размещена она так, что сигнал, наводимый передающей катушкой близок к нулю, то есть достигнут индуктивный баланс (в отсутствии поблизости металлических предметов). Если теперь поднести к нашей системе катушек металлический предмет, то он искривит магнитное поле создаваемое передающей катушкой, что в свою очередь приведёт к нарушению индуктивного баланса и в нашей приёмной катушке появится полезный сигнал, который остаётся усилить, обработать и преподнести нам в удобоваримой форме (свет, звук, вибрация и т.п.). С приближением металлического предмета не только растёт амплитуда полезного сигнала в приёмной катушке, но и изменяется его фаза по отношению к сигналу передающей. Для нас важны оба этих изменения и при дальнейшей обработке полезного сигнала можно использовать как амплитудные, так и фазовые детекторы или же регистрировать оба изменения. При очень сильном упрощении всё это напоминает трансформатор со снятым сердечником, нагруженный на лампочку.Если теперь начать подносить сердечник на место то лампочка начнёт светиться и по мере приближения сердечника к своему законному месту свечение будет становиться ярче. На практике, конечно, всё намного сложнее и при конструировании приборов на этом принципе приходится решать массу весьма сложных в техническом смысле задач. Иногда приборы, построенные на этом принципе, называют VLF (Ви-Эл-Эф), что, в принципе, не совсем верно, так как данная аббревиатура описывает не принцип работы, а лишь одну его характеристику - частоту (от анг. Very Low Frequency - очень низкая частота).

  2 TR – приборы. Данная аббревиатура происходит от английского transmitter-receiver,  что в переводе означает приёмо-передатчик. По сути это всё те же IB приборы, с той лишь разницей, что приёмная и передающая катушки разнесены друг от друга на штанге. Чаще используется компоновка, когда оператор несёт штангу параллельно земле, с одного конца штанги параллельно земле размещена приёмная катушка, с  другой стороны штанги перпендикулярно земле размещена передающая катушка. Благодаря ориентации катушек друг относительно друга и разнесению их в пространстве достигается индуктивный баланс, когда ЭДС в приёмной катушке, наводимая передающей катушкой крайне мала или (в идеале) равна нулю. Приближение же к металлическому объекту искривляет эл.магнитное поле передающей катушки, чем нарушает индуктивный баланс. Последнее приводит к наведению сигнала в приёмном тракте, который усиливается и регистрируется другими каскадами. Характерной особенностью этих приборов является то, что они способны находить лишь крупные предметы на большой глубине, не различают металлы и практически не реагируют на мелкие и средние предметы. Конструкция поискового элемента к тому же затрудняет использование таких приборов в лесу и на пересечённой местности. На мой взгляд, подкреплённый опытом использования White`s TM808, Garret2500 (с TR датчиком) и нескольких самодельных TR- приборов, разумнее сосредоточить усилия на создании IB-прибора с большой (> 30см) копланарной катушки.

 3 BFO или прибороры "на биениях" - довольно простые конструкции имевшие особенно большое распространение в 60-х годах прошлого века. Основой такого прибора являются два генератора - эталонный и поисковый сигналы с которых подаются на сместитель, который выделяет разницу частот. Генераторы настроены так, что разница их частот (биения) лежит в звуковом диапазоне и если сигнал со сместителя усилить и подать на громкоговоритель, то он будет слышен в виде непрерывного тона. Если приблизить поисковую катушку к металлическому объекту частота поискового генератора изменится, изменится и выделяемая на сместителе разница частот (биения), что будет хорошо слышно в динамике  - изменение тона. По тому повышается тон или понижается можно судить о ферромагнитных свойствах металлического объекта - своего рода дискриминация.

 4 OR - приборы  Работа этих устройств основана на изменении добротности катушки, нагруженной на генератор, при сближении с металлическим предметом. Причиной тому – вихревые токи возникающие при этом в металлическом объекте. В своё время выпускался досмотровый «Вихретоковый металлоискатель Гамма», своим названием как раз и обязанный этому принципу. (для ознакомления можно взглянуть на схему). Сигнал с генератора такого прибора поступает на детектор, усиливается и дальше идёт на устройство регистрации. Изменение добротности катушки при сближении с металлическим объектом вызывает изменение амплитуды сигнала генератора или даже к срыву генерации, что и фиксируется последующими узлами. Иногда принцип OR приписывают приборам в которых за счёт фильтрации кварцевым резонатором или высокодобротным LC-фильтром регистрируется изменение частоты поискового генератора. Схематикой они действительно похожи на OR-металлодетекторы, а принцип работы ближе к BFO (только роль второго генератора выполняет пассивный элемент – фильтр). Поисковый генератор в отсутствии металла настраивают на частоту фильтра и сигнал беспрепятственно через него проходит. Приближение к металлическому объекту изменяет частоту генератора и сигнал на выходе фильтра резко уменьшается по амплитуде, что и фиксируется блоком регистрации. Приборы эти достаточно чувствительны, но капризны, как и все частотозависимые.

 5 PI (pulse induction) или Импульсные Работают следующим образом: генератор, нагруженный через усилитель на катушку вырабатывает прямоугольные импульсы, следующие с частотой несколько сот герц. Импульс эл. тока, проходя через катушку создаёт первичное магнитное поле, которое после прохождения импульса создаёт в пространстве вторичное магнитное поле, скорость затухания последнего уменьшается, если поблизости находится металлический объект. Изменение скорости спада и фиксируется стробируемым приёмником. В очень далёком приближении устройство можно сравнить с эхолотом, хотя физические принципы совершенно другие. Импульсные металлодетекторы достаточно чувствительны и хорошо работают на тяжелых грунтах. У них достаточно простая в изготовлении катушка и средней сложности схематика. Но кроме достоинств есть и недостатки - эти аппараты потребляют от батареи достаточно большой ток и у них достаточно сложно реализовать приличную дискриминацию.

  E-mail: metallocator@yandex.ru