Metalldetektor
En metalldetektor (også metalldetektor og metallprobe ) er en enhet for å lokalisere skjulte metalldeler , rørledninger og elektriske ledere på land og under vann.
Historie og utvikling
Fra 1870 begynte man å utvikle enheter for lokalisering av metaller. Fordeler ble først og fremst lovet i gruveindustrien. Fysikeren Heinrich Wilhelm Dove oppfant induksjonsbalansesystemet på 1800-tallet, som ble brukt i metalldetektorer hundre år senere som det første systemet for metalldetektorer. De første enhetene krevde mye batteristrøm og fungerte bare i svært begrenset grad. Alexander Graham Bell forsøkte å bruke en slik enhet for å finne en kule i USAs president James A. Garfields bryst i 1881. Forsøket lyktes ikke, tilsynelatende fordi metallspiralfjærene i sengen forstyrret.
Den moderne utviklingen av metalldetektorer begynte på 1930-tallet. Teknikeren Gerhard Fischer anerkjente at radiobølger ble forstyrret eller avbøyd av malmholdige stein- og metalldeler. Motsatt bør det være mulig å lokalisere metall ved hjelp av høyfrekvente bølger. I 1937 kjøpte han det første patentet på en metalldetektor.
Józef Stanisław Kosacki, en polsk offiser stasjonert i St. Andrews , Skottland i de første årene av andre verdenskrig, lyktes i å utvikle lettere og kraftigere utstyr. Imidlertid arbeidet disse enhetene også med elektronrør og hadde følgelig store og tunge separate batterier. Likevel var enheten veldig vellykket og utbredt, for eksempel ble den brukt for første gang på en storskala gruvesøk. Produsenter av nye enheter brakte ytterligere ideer på markedet, for eksempel begynte Whites Electronics of Oregon å utvikle Oremaster Geiger-disken på 1950-tallet . En annen oppfinneren av detektorteknologi var Charles Garrett , som utviklet bfo (beat frekvens Oscillator), dvs. den audio-frekvens takten mellom to LC-oscillatorer , hvorav den ene er forstemt av metall. Med oppfinnelsen og utviklingen av transistoren på 1950- og 1960-tallet var det mulig å utvikle mindre og lettere enheter med forbedrede kretser og mindre batterier.
Induksjonsbalansesystemet brakte den største tekniske utviklingen. Dette systemet besto av to vekselstrømbærende spoler, hvis induktanser var balansert. Så snart metall kommer nært, kommer de ut av balanse, dette gjør det til og med mulig å skille metaller fra hverandre, ettersom hvert metall resulterer i et annet faseskift.
Det opprinnelige induksjonsbalansesystemet besto av to identiske spoler arrangert over hverandre. Compass Electronics produserte et nytt design: de to spolene ble brakt i en D-form og plassert ved siden av hverandre med de rette seksjonene. Dette systemet ble brukt på 1970-tallet. Frekvensen kan justeres for å blokkere spesielt den forstyrrende innflytelsen fra jernholdige jordarter.
Pulsinduksjonsenheter ble opprettet samtidig. I motsetning til beat-prinsippet eller induksjonsbalansesystemet, sender pulsinduksjonsenheter magnetiske pulser i bakken. Etter at en puls er sendt ut, måles tiden som går til pulsen har avtatt. Forfallstiden øker på grunn av virvelstrømmer som forekommer i metall som er til stede. Enhetene er mindre følsomme for bakkenes natur og når store dyp.
konstruksjon
Metaldetektorer består av en hovedsakelig batteridrevet elektronisk krets og en søkespole som en lavfrekvent vekselstrøm strømmer gjennom og hvis magnetfelt skal strekke seg så langt som mulig. Formen på spolen er enten flat (plate- eller ringform, dobbel-D uten kjerne) eller strukket (sylinderspole).
De flate formene brukes til å søke etter mennesker eller bakkeoverflater, mens de langstrakte formene brukes til å lokalisere gjenstander i hulrom som borehull eller bergsprekker.
Elektronikken og spolen er koblet til hverandre ved hjelp av en kabel og er vanligvis montert på en stang med et armlener.
funksjon
I utgangspunktet kan metalldetektorer deles opp i henhold til den underliggende målemetoden:
- Pulsmåling (engelsk pulsmodus ): Her overføres pulser av et magnetfelt med jevne mellomrom via senderspolen . Disse genererer virvelstrømmer i metallgjenstander i nærheten av spolen . Virvelstrømmene forårsaker i sin tur et signalendring i mottaksspolen, som kan måles som en spenning umiddelbart etter at overføringspulsen er slått av. Avhengig av tidsforløpet og varigheten av disse virvelstrømresponsene på pulser og pulstog av forskjellige lengder, kan det trekkes konklusjoner om forskjellige metaller og størrelsen på metallobjektene. Signalevalueringen skjer i tidsdomenet .
- Vekselstrømsexitasjon eller engelsk kontinuerlig bølge- eller CW-modus : Her genereres en kontinuerlig vekselstrøm i en senderspole. Det er to prosedyrer:
- Dempningsanalyse: overføringsfelt i frekvensområdet på noen få 10 kHz. Det mottatte signalet blir analysert med tanke på amplitude og faseposisjon i mottakerspolen . Overføringsprinsippet er et magnetisk koblet system, som ligner på en transformator . Metallgjenstander, men også elektrisk ledende væsker ( elektrolytter ), fører til en endring i mottatt amplitude og faseposisjon i forhold til det overførte signalet. Disse to uavhengige parametrene gjør det mulig å skille mellom forskjellige materialer og metallgjenstander. Videre kan søkeobjektene klassifiseres ytterligere ved å bruke forskjellige overføringsfrekvenser, som også kan overføres samtidig.
- Mange enheter (egenprodusert og fritid) har bare en søkespole og fungerer i spektralområdet . Spolen er en del av en LC-oscillator og har en naturlig resonansfrekvens på noen få 100 kHz. Frekvensendringene som følge av feltforskyvning og / eller permeabiliteten til metallgjenstandene som det skal søkes etter, blir hørbare som slag i hodetelefoner ved sammenligning med en referanseoscillator . Den frekvensøkende feltforskyvningen og den frekvensreduserende permeabiliteten kan avbryte hverandre, slik at ikke jerndeler av en bestemt form kan bli funnet.
De forskjellige signalresponsene med forskjellige metaller og stoffer og muligheten for påvisning er relatert til deres materielle konstanter. De primære påvirkningsfaktorene for differensiering er magnetisk permeabilitet og elektrisk ledningsevne . Når det gjelder disse konstantene, skiller ikke-metaller seg betydelig fra metaller. Mobilitet av ladningsbærere er også viktig.
Signalendringen evalueres elektronisk i alle målemetoder og synliggjøres i optisk skala (f.eks. Forskjellige lysdioder ) eller gjøres hørbar av en akustisk signalgiver over en viss terskelverdi. Med industrielt brukte metalldetektorer, for eksempel i næringsmiddelindustrien for kvalitetssikring og unngåelse av metallflis i mat, brukes signalevalueringen til automatisk kontroll av produksjonsanlegget.
applikasjon
Metaldetektorer har mange bruksområder:
- På flyplasser og andre følsomme områder for personlig kontroll .
- For å finne posisjonen til metalliske linjer og rør i gulv og vegger.
- I næringsmiddelindustrien og farmasøytisk industri for å finne metallfragmenter i produktene.
- Under skattejakten for å finne metallgjenstander som mynter, smykker osv. (Se også sondebrukere )
- I arkeologi gir metalldetektoren verdifulle tjenester for innledende orientering på utgravningssteder av metallbærende epoker, storskala planlegging (prospektering) og redning av monumenter på store byggeplasser (nødberging). Imidlertid krever riktig bruk det høyeste nivået av disiplin, slik at situasjoner der de ble funnet ikke blir ødelagt for tidlig på en papirløs måte. På grunn av denne risikoen er mange arkeologer skeptiske til å bruke metalldetektoren til utgravninger.
- Ved avhending av våpen for å spore opp landminer , duds, ammunisjon og lignende.
- Inden for maskinbeskyttelse: Undersøkelse av trestammer før saging eller av plastgranulat før bearbeiding i ekstruderen så vel som under fremstilling av fleece og film.
Induktive nærhetsbrytere fungerer på samme prinsipp som metalldetektorer, men er relativt små og har derfor korte koblingsavstander . De brukes i automatiseringsteknologi for posisjonsbestemmelse og som grensebrytere.
litteratur
- Markus Winter: Eventyr skattejakt: Kompakt kunnskap og råd for søking med metalldetektorer . epubli, september 2020, ISBN 978-3753104232 .
- Linus Naake: Fascineringssondbrukere : Håndboken for skattejegere med metalldetektorer . Uavhengig publisert, november 2020, ISBN 979-8575103660 .
