Датчик по поиску металла

Как выбрать детектор проводки и металлов

Содержание

Содержание

Во время ремонтно-строительных работ необходимо знать о расположении коммуникационных линий, арматуры и других элементов, которые могут быть в стене, полу или потолке. Планы и техническая документация не всегда помогают. Из-за ошибок, устаревших сведений или банального несоответствия, штробление или сверление может привести к значительному ущербу. Избежать этого помогут детекторы проводки и металлов, которые позволяют увидеть то, что скрыто от глаз.

Это прибор не только для профессионалов — оборудование может пригодиться и домашнему мастеру. Даже единичное использование может уберечь от серьезных проблем и затрат, не говоря уже о повышении уровня безопасности. Подробнее о том, как правильно сверлить стены, чтобы не повредить скрытые коммуникации, можно узнать в этом материале.

Существует множество недорогих детекторов и дорогостоящих моделей, но в чем между ними разница? Почему один прибор с легкостью обнаруживает проводку в стене, а второй лишь указывает приблизительное место или вовсе не видит кабель? И главное: когда стоит доплатить, и взять модель подороже, а когда можно сэкономить без вреда для дела? Подробнее об этом и многом другом рассказано далее.

Детекторы проводки и металлов: назначение приборов

Необходимость «заглянуть в стену» хоть раз, да возникала у каждого мастера. Причин может быть много:

  • убедиться, что в месте сверления отверстия или прорезания штроба нет проводки или водопровода — большинство сверлят «наобум», надеясь на низкую вероятность попадания случайным отверстием в единственный провод на стене; и многие из них потом вспоминают о теории вероятности плохими словами;
  • найти в стене провод, чтобы подключиться к нему с минимальным повреждением стены;
  • найти в стене несущую конструкцию, чтобы прикрепить к ней силовой элемент.

А уж если нужно просверлить отверстие в теплом полу (неважно каком), тот тут без детектора лучше даже не начинать, поскольку риск повреждения проводки или трубы высок, а цена ошибки весьма значительна.

Не все детекторы способны справиться с перечисленными задачами. К примеру, дешевого электростатического детектора хватит, чтобы убедиться в отсутствии провода под штукатуркой в месте предполагаемого сверления, но с поиском арматурины в толще бетона или провода теплого пола под кафелем и слоем стяжки он уже не справится.

Поэтому выбор детектора следует начинать с определением задач, для которых он будет применяться.

Виды детекторов

Сейчас потребителю предлагается несколько видов детекторов, а наиболее популярны из них электростатические, электромагнитные и металлодетекторные — они используются для поиска металлов и токопроводящих материалов. Реже встречаются ультразвуковые и емкостные детекторы — они могут определять наличие любых посторонних материалов внутри стены.

Попадаются также и комбинированные приборы, сочетающие в себе несколько способов обнаружения материалов. Например, электростатические, электромагнитные и металлодетекторные приборы часто комбинируются с емкостными — это значительно повышает их универсальность при небольшом увеличении цены.

Электростатические детекторы металлов

Приборы этой категории имеют самую простую конструкцию, основанную на свойстве датчика реагировать на наличие электрического поля, возникающего вокруг любого проводника под напряжением. Они просты в применении, дешевы и способны определить наличие проводника на расстоянии до 5–7 см до него.

Но у этого прибора есть и существенные минусы:

  • надежность определения наличия провода может меняться под действием внешних факторов (наличия других источников электрического поля поблизости).
  • если электрическое поле провода под напряжением экранировано другим проводником (например, металлическим коробом или просто влажной штукатуркой), то определить наличие провода будет невозможно;
  • проводник с протекающим по нему током создает вокруг себя электрическое поле только за счет поверхностного заряда, и при слабом токе напряженности поля может не хватить для выявления проводника с помощью такого прибора.

Этот прибор можно применять, чтобы убедиться в отсутствии провода в месте сверления. Поиск провода при помощи электростатического детектора имеет свои тонкости.

  1. Если идет поиск фазового провода до выключателя, его следует выключить. Статический заряд в фазовом проводе разорванной выключателем цепи даст хорошую напряженность поля, легко обнаруживаемую таким детектором.
  2. Если идет поиск фазового провода от выключателя до потребителя (например, лампочки), потребитель следует отключить (вывинтить лампочку), а выключатель включить.
  3. Если идет поиск нулевого провода или отключить потребитель невозможно, выключатель должен быть включен, и по цепи должен протекать ток. Если потребляемый ток мал (например, потребитель — светодиодная лампа) цепь желательно нагрузить дополнительно достаточно мощным потребителем.

Часто электростатический детектор может работать как емкостной и способен определять наличие не только проводов в стене, но и пустот или деталей из дерева.

Электромагнитные детекторы металлов

Модели этой категории основаны на определении прибором электромагнитного поля, создающегося вокруг любого проводника с протекающим по нему током. Такие детекторы тоже недороги и способны довольно точно (

1 см) определять наличие провода в стене.

Многие модели способны также сразу определить положение (направление) проходящего в стене провода. Минусом является то, что такой детектор способен обнаружить только тот провод, по которому протекает ток. Провод под напряжением, идущий к «пустой» розетке такой прибор не обнаружит.

Поэтому вне зависимости от того, для чего используется такой прибор, для поиска провода или для определения безопасного для сверления места следует подключить потребители ко всем возможным точкам потребления в месте работы (включить все лампочки, подключить и включить какие-либо приборы во все розетки). Только тогда электромагнитный детектор будет способен «заметить» любой провод.

Металлодетекторные приборы

В устройстве используется принцип металлодетекции и электромагнитной индукции: детектор производит собственное электромагнитное поле, создающее наведенное электромагнитное поле вокруг проводников поблизости от излучателя прибора. Это поле улавливается электромагнитным приемником детектора. Такие приборы имеют наиболее сложную конструкцию, поэтому они значительно дороже двух вышеприведенных типов.

Преимущество металлодетекторных приборов в том, что они способны найти в стене не только проводник под напряжением, но и вообще любой металл: от одиночного самореза до арматурного прутка. Часто утверждается, что металлодетекторный прибор не может определить, находится провод под напряжением или нет — это не совсем так. Любой металлодетектор способен отличить электромагнитное поле, наведенное собственным излучением, от созданного протекающим током, но только протекающим.

Для выявления проводки таким прибором следует воспользоваться теми же рекомендациями, что для электромагнитного детектора. Впрочем, многие металлодетекторные приборы комбинируют с электростатическим детектором, что обеспечивает максимальную универсальность прибора.

Емкостные детекторы

По принципу действия такие приборы близки к электростатическим: они также реагируют на изменение величины заряда на подносимом к стене датчике. Но на этот раз заряд на датчике создается собственным источником тока, а изменение его происходит из-за изменения диэлектрической проницаемости близлежащего материала. При простоте и дешевизне такие детекторы не обладают высокой точностью, и подвержены влиянию помех от проходящих в стене проводов.

Ультразвуковые детекторы

Приборы определяют структуру материала стены, излучая ультразвуковые волны и анализируя полученное «эхо». Принцип действия схож с эхолотами. За расшифровку полученных сигналов отвечает микропроцессор.

Это более эффективная и функциональная разновидность активного детектора. Такие приборы значительно дороже емкостных, но и их точность намного выше.

Характеристики детекторов

Локализуемые материалы. Это материалы, которые прибор может обнаружить за стеной. В этот список могут входить электропроводка, черные и цветные металлы, линии связи, провод под напряжением, дерево, пластик и даже пустоты. Однако, к этой характеристике следует подходить с осторожностью: не все типы детекторов одинаково хороши в распознавании материалов.

Наличие в списке материалов дерева или пластика при цене прибора ниже 1000 рублей указывает на комбинированный электростатический-емкостной детектор, поэтому рассчитывать на точное определение положения деревянных элементов с его помощью не стоит.

Достоверно различить разные металлы такой прибор тоже не сможет, как и найти проводку под мокрой штукатуркой.

Глубина обнаружения материала. Глубина, на которой указанный материал еще может быть обнаружен. Это расстояние очень сильно зависит от материала стен и может сильно меняться в худшую сторону. Поэтому, приобретая прибор, лучше брать его с запасом глубины обнаружения. Стандартные модели могут обнаружить электропроводку и сталь на глубине до 50 мм, медь — до 80 мм, дерево — до 40 мм. Дальность обнаружения профессиональных моделей может быть существенно выше: некоторые приборы способны обнаружить медь на глубине более двух метров.

Автокалибровка подразумевает автоматическую подстройку сенсора прибора под конкретные условия работы. На итог работы ультразвуковых и емкостных детекторов большое влияние оказывают посторонние помехи и материал стены. Поэтому при первом запуске таких приборов, к примеру, в режиме поиска дерева, производится автокалибровка: прибор некоторое время считывает показания датчика, определяет диапазон сигнала и относит сигнал выше определенного уровня — к стене, ниже — к дереву. Разумеется, это сработает только в том случае, если дерево в стене во время калибровки действительно попадалось.

Система поиска места обрыва. Для ремонта электропроводки (например, теплого пола) очень полезно иметь прибор с такой функцией — он сможет проследить за поврежденным проводом и точно определить место его обрыва, минимизировав строительные работы и многократно сократив возможные расходы на ремонт. Из всех типов детекторов это могут делать только электростатические и металлодетекторные. Первые в разы дешевле, но, к сожалению, обладают меньшей точностью, меньшей глубиной обнаружения проводки и могут находить обрыв только фазового провода под напряжением.

Тип электропитания и время автономной работы. В качестве источника питания могут использоваться батарейки AA, «Крона» или перезаряжаемый аккумулятор. Среднее время непрерывной работы прибора — 5 ч. На этот параметр влияют интенсивность эксплуатации, принцип работы детектора, мощность приемника и источника электромагнитного поля. Во время ремонта время летит незаметно, поэтому желательно иметь при себе запасной комплект батареек, чтобы не пришлось завершать работу раньше, чем хотелось бы.

Вес. Важность этого параметра, с учетом компактности прибора, часто недооценивают. Большинство детекторов проводки и металлов весят около 200 г, но есть модели, вес которых превышает 600 г. Разница кажется незначительной, но, если долго удерживать прибор на весу, преимущества легких приборов станут более очевидными.

Дисплей и системы индикации. Наличие дисплея повышает удобство эксплуатации. Сюда выводится вся необходимая для работы информация. Это самый информативный метод индикации. Помимо дисплея в приборе могут быть задействованы и другие методы. Например, звуковая или световая индикация, лазерный указатель электропроводки.

Варианты выбора

Если вам нужен недорогой прибор для определения места на стене квартиры, где можно сверлить, не опасаясь наткнуться на провод, выбирайте среди простых моделей по ценам до 2000 рублей. Их небольшой глубины обнаружения будет вполне достаточно для неглубоко залегающих квартирных проводов.

Если вам нужен прибор, который мог бы определять не только наличие проводки, но и металлических и деревянных балок, выбирайте среди тех приборов, в списке локализуемых материалов которых есть металл и дерево.

Такой прибор будет стоить от 599 рублей. Но имейте в виду, приборы ценой ниже 10 000 смогут калиброваться и находить деревянные детали, только если вы хотя бы примерно знаете, где они действительно есть.

Если вы планируете использовать прибор для локализации проводов на большой глубине (например, проводов теплого пола), вам потребуется детектор с глубиной обнаружения проводки хотя бы 60 мм и стоить он будет от 3390 рублей.

Если вы занимаетесь прокладкой и ремонтом теплых полов, вам будет необходим прибор с системой поиска места обрыва, правда обойдется он вам минимум в 1150 рублей.

обновлено пользователем T-800

Источник

Датчик по поиску металла

1.1. Принципы работы

Металлоискатель по принципу «передача-прием»

Термины «передача-прием» и «отраженный сигнал» в различных поисковых приборах обычно ассоциируются с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что является источником заблуждений, когда речь заходит о ме-таллоискателях. В отличие от различного рода локаторов, в металлоискателях рассматриваемого типа как передаваемый (излучаемый), так и принимаемый (отраженный) сигналы являются непрерывными, они существуют одновременно и совпадают по частоте.

Принцип действия металлоискателей типа «передача-прием» заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью), см. [4], стр. 225-228. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки ме-таллоискателя. Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая, приемной.

Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек). Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной электродвижущей силы (э.д.с.) в приемной катушке.

Поначалу может показаться, что в природе существуют всего два варианта взаимного расположения катушек, при котором не происходит непосредственной передачи сигнала из одной катушки в другую (см. рис. 1, а и б) — катушки с перпендикулярными и со скрещивающимися осями.

Рис. 1. Варианты взаимного расположения катушек датчика металлоискателя по принципу «передача-прием»

Более тщательное изучение проблемы показывает, что подобных различных систем датчиков металлоискате-лей может быть сколь угодно много. Но это — более сложные системы с количеством катушек больше двух, соответствующим образом включенных электрически. Например, на рис. 1, в изображена система из одной излучающей (в центре) и двух приемных катушек, включенных встречно по сигналу, наводимому излучающей катушкой. Таким образом, сигнал на выходе системы приемных катушек в идеале равен нулю, так как наводимые в катушках э.д.с. взаимно компенсируются.

Особый интерес представляют системы датчиков с компланарными катушками (т.е. расположенными в одной плоскости). Это объясняется тем, что с помощью металлоискателей обычно проводят поиск предметов, находящихся в земле, а приблизить датчик на минимальное расстояние к поверхности земли возможно только в том случае, если его катушки компланарны. Кроме того, такие датчики обычно компактны и хорошо вписываются в защитные корпуса типа «блина» или «летающей тарелки».

Основные варианты взаимного расположения компланарных катушек приведены на рис. 2, а и б. В схеме на рис. 2, а взаимное расположение катушек выбрано таким, чтобы суммарный поток вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную приемной катушкой, равнялся нулю. В схеме рис. 2, б одна из катушек (приемная) скручена в виде «восьмерки», так что суммарная э.д.с, наводимая на половинки витков приемной катушки, расположенные в одном крыле «восьмерки», компенсирует аналогичную суммарную э.д.с, наводимую в другом крыле «восьмерки». Возможны и другие разнообразные конструкции датчиков с компланарными катушками, например рис. 2, е.

Рис. 2. Компланарные варианты взаимного расположения катушек металлоискателя по принципу «передача-прием»

Приемная катушка расположена внутри излучающей. Наводимая в приемной катушке э.д.с. компенсируется специальным трансформаторным устройством, отбирающим часть сигнала излучающей катушки.

Металлоискатель на биениях

Название «металлоискатель на биениях» является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время она уже не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях. И там, и там — на смену амплитудным детекторам пришли синхронные детекторы, но термин «на биениях» остался до сих пор.

Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов, один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик — катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению его параметров и, как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило, очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.

Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты. Чувствительность металлоискателя на биениях зависит, кроме всего прочего, от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту.

Обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10 Гц. Визуально, по миганию светодио-да, можно зарегистрировать уход частоты не менее 1 Гц. Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако, эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоис-кателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.

Способ выделения небольшой по величине разности частот двух генераторов порождает существенную техническую проблему — захват фазы. Проблема заключается в том, что два генератора, настроенные на очень близкие частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной синхронизации. Эта синхронизация проявляется в том, что при попытке приблизить каким-либо путем разностную частоту двух генераторов к нулю, по достижению разностной частотой некоторого порога происходит скачкообразный переход к состоянию генераторов, когда их частоты совпадают. Генераторы становятся синхронизированными. Физически явление захвата фазы объясняется нелинейностями, неизбежно присутствующими в любом генераторе, и паразитным проникновением сигнала одного генератора в другой (по цепям питания, через паразитные емкости и т.д.). Как показывает практика, если не прибегать к специальным ухищрениям типа оптоэлектронной развязки генераторов, то реально получить для разностной частоты порог наступления паразитной синхронизации порядка 10 -4 относительно частоты генераторов. Отсюда можно получить оценку для частоты, на которой должен работать ме-таллоискатель на биениях, для получения максимальной чувствительности 10. 100 кГц и выше.

Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной, проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.

Отклик прибора на металлический объект обратно пропорционален шестой степени расстояния. Он практически такой же, как и у металлоискателей по принципу «передача-прием». Однако дальность обнаружения приборов данного типа обычно намного хуже вследствие эффекта паразитной синхронизации.

Металлоискатель по принципу электронного частотомера

Развитие измерительной электронной техники, и особенно, со встроенными микропроцессорами, теперь позволяет по-другому взглянуть на металлоискатели, принцип действия которых основан на измерении ухода частоты измерительного колебательного контура. Современные технические средства позволяют реализовать компактный прибор, позволяющий в реальном масштабе времени оценивать с высокой точностью небольшие девиации частоты измерительного генератора. И хотя построенный по такому принципу электронный металлоискатель является несомненным родственником прибора «на биениях», он заслуживает выделения в отдельный класс приборов, которые можно назвать металлоискателями по принципу электронного частотомера. Приборы такого класса, помимо массы сервисных возможностей микропроцессорной реализации, обладают еще одним принципиальным отличием от простейших приборов «на биениях» — возможностью.оценки знака приращения частоты. Учитывая, что ферромагнитная мишень обычно приводит к понижению частоты «измерительного генератора, а мишень из металла-неферромагнетика — к повышению, получаем замечательную возможность селекции мишеней по типу металла. Кроме того, данный класс приборов практически не подвержен описанному выше эффекту паразитной синхронизации, так как частота измерительного генератора и частоты прочих вспомогательных сигналов (тактовая частота микропроцессора) очень сильно различаются. Это позволяет повысить чувствительность.

Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоис-кателей на биениях и по принципу частотомера. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может «затеряться», переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не «просматривать» громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.

Однокатушечный металлоискатель индукционного типа

Слово «индукционный» в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова «inductio» (лат.) — наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который «наводит» в катушке дополнительный сигнал -электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.

Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу «передача-прием» — сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обусловливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора.

Рис. 3. Структурная схема входного узла индукционного металлоискателя

Если задаться целью исключить у приборов по принципу «передача-прием» этот недостаток путем устранения самой его причины, то можно прийти к необычному выводу — излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.

Выделить отраженный сигнал можно, если вычесть из электрического сигнала, присутствующего в катушке датчика, сигнал той же формы, частоты, фазы и амплитуды, что и сигнал в катушке при отсутствии металла вблизи. *Как это можно реализовать одним из способов, показано на рис. 3.

Генератор вырабатывает переменное напряжение синусоидальной формы с постоянной амплитудой и частотой. Преобразователь «напряжение-ток» (ПНТ) преобразует напряжение генератора Ur в ток Iг, который задается в колебательный контур датчика. Колебательный контур состоит из конденсатора С и катушки L датчика. Его резонансная частота равна частоте генератора. Коэффициент преобразования ПНТ выбирается таким, чтобы напряжение колебательного контура ид равнялось напряжению генератора Ur (в отсутствие металла вблизи датчика). Таким образом, на сумматоре происходит вычитание двух сигналов одинаковой амплитуды, а выходной сигнал — результат вычитания -равен нулю. При появлении металла вблизи датчика возникает отраженный сигнал (иными словами, меняются параметры катушки датчика), и это приводит к изменению напряжения колебательного контура 11д. На выходе появляется сигнал, отличный от нуля.

На рис. 3 приведен лишь простейший вариант одной из схем входной части металлоискателей рассматриваемого типа. Вместо ПНТ в данной схеме в принципе возможно использование токозадающего резистора. Могут быть использованы различные мостовые схемы для включения катушки датчика, сумматоры с различными коэффициентами передачи по инвертирующему и неинвертирующему входам, частичное включение колебательного контура и т.д.

В схеме на рис. 3 в качестве датчика используется колебательный контур. Это сделано для простоты, чтобы получить нулевой сдвиг фаз между сигналами Ur и 11д (контур настроен на резонанс). Можно отказаться от колебательного контура с необходимостью точной настройки его на резонанс и использовать в качестве нагрузки ПНТ только катушку датчика. Однако коэффициент передачи ПНТ для этого случая должен быть комплексным, чтобы скорректировать сдвиг фазы на 90°, возникающий из-за индуктивного характера нагрузки ПНТ.

Импульсный металлоискатель

В рассмотренных ранее типах электронных металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого либо геометрически — за счет взаимного расположения приемной и излучающей катушки, либо с помощью специальных схем компенсации. Очевидно, что может существовать и временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов. Такой способ широко используется, например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации механизм задержки отраженного сигнала обусловлен значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно.

Применительно к металлоискателям, таким механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем объекте. Как использовать это на практике? После воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается (вследствие явления самоиндукции) затухающий импульс тока, обусловливающий задержанный по времени отраженный сигнал. Он и несет полезную информацию, его и надо регистрировать.

Таким образом, может быть предложена другая схема построения металлоискателя, принципиально отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения сигналов. Такой металлоискатель получил название импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, которые могут быть совмещены в одну, устройства коммутации и блока обработки сигнала.

Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка — нагрузка генератора импульсов — имеет ярко выраженный индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие всплески могут достигать по амплитуде десятков-сотен (!) вольт, однако использование защитных ограничителей недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете, к усложнению отделения отраженного сигнала.

Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в этом случае гораздо сложнее будет развязать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи.

Устройство коммутации призвано произвести упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на определенное время, которое определяется временем действия импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки катушки и временем, в течение которого возможно появление коротких откликов прибора от массивных слабопрово-дящих объектов типа грунта. По истечении же этого времени устройство коммутации должно обеспечить передачу сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.

Блок обработки сигнала предназначен для преобразования входного электрического сигнала в удобную для восприятия человеком форму. Он может быть сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях других типов. К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех.

Магнитометры

Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для изменения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью говорить о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железным предметом.

По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Очень впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1 м, а легковой автомобиль — на расстоянии 10 м! Такая большая дальность обнаружения объясняется следующим. Аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное (в масштабах поиска) магнитное поле Земли. Поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а всего лишь третьей степени расстояния.

Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с их помощью предметов из цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует только железо, применение магнитометров для поиска затруднительно — в природе существует большое разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.). Однако при поиске затонувших танков и кораблей такие приборы вне конкуренции!

Радиолокаторы

Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить самолет на расстоянии нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели современная электроника не позволяет создать компактное устройство, позволяющее обнаруживать интересующее нас предметы хотя бы на расстоянии нескольких метров9 Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства описаны.

Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того, большие габаритные размеры пока не позволяют их широко применять в полевых условиях.

К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения -отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния.

Источник

Читайте также:  Карандаш по металлу faber castell
Поделиться с друзьями
Металл