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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Diferentes tipos de detectores de metais e seu princípio de funcionamento. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / detectores de metal Para procurar objetos de metal no solo com sucesso, não é necessário entender os princípios científicos de um detector de metais. No entanto, é útil saber em termos gerais como funciona um detector de metais. Detector de metais é um dispositivo eletrônico que detecta a presença de metal e nos informa sobre isso. Um objeto de metal, digamos uma moeda, localizado no solo, por si só não irradia nada e não denuncia sua presença. Para detectá-lo, é necessário irradiá-lo com ondas de rádio e captar um sinal secundário. Todos os detectores de metais são baseados neste princípio, a diferença entre modelos baratos e caros está nos métodos de emissão dessas ondas de rádio, nos métodos de captação de sinais secundários, bem como nas formas de informar sobre a presença de metal.
Arroz. 13. A ocorrência de correntes parasitas na superfície de objetos de metal capturados no campo eletromagnético da bobina de busca Quando você liga o detector de metais, uma corrente alternada flui na bobina de busca, criando um campo eletromagnético ao redor da bobina de busca. Este campo passa para o ambiente, seja ar, solo, água, pedra, madeira, etc. Se um objeto de metal estiver no caminho desse campo, as chamadas correntes parasitas aparecerão em sua superfície. Essas correntes formam seu próprio campo eletromagnético, o que enfraquece o campo da bobina transmissora. O circuito eletrônico do instrumento usa uma bobina para detectar o enfraquecimento desse campo causado pela presença de metal sob a bobina e informa isso de uma forma ou de outra. Circuitos eletrônicos mais complexos fornecem melhor captura de sinais secundários mais fracos, processando-os com mais precisão. Portanto, tais dispositivos são trabalhosos de fabricar e mais caros. No entanto, eles geralmente são capazes de encontrar objetos em profundidades maiores.
As correntes parasitas são formadas na superfície de qualquer material eletricamente condutor - metais, minerais, etc. Os metais não ferrosos são mais condutores de eletricidade do que os metais ferrosos e minerais. Portanto, as correntes parasitas neles decaem por mais tempo. O detector de metais sente em que caso as correntes parasitas decaem mais rapidamente e, com base nisso, pode "dizer" qual dos metais - preto ou não ferroso - está sob a bobina. Infelizmente, em alguns locais o solo contém grande quantidade de minerais eletricamente condutores (magnetita, sais de sódio e potássio), altamente indesejáveis, pois mascaram a presença do metal, diminuindo a profundidade de sua detecção. Minerais de ferro e sal são um grande problema para fabricantes e usuários de detectores de metal. Ao aplicar vários filtros, você pode reduzir significativamente a influência da libra. Alguns instrumentos possuem balanceamento de solo automático, outros são configurados manualmente pelo operador, o que é mais preciso se feito corretamente. Na literatura, o seguinte principais abordagens para a construção de circuitos para detectores de metais: 1. Método Beat - BFO (Bcat Frequency Oscillation). 2. Método de balanço de indução - IB/TR (Balanço de Indução / Transmissor-Receptor). 3. Método de equilíbrio por indução usando frequências operacionais muito baixas - VLF/TR (Very Low Frequency/ Transmitter-Receiver). 4. Método de balanço de indução com bobinas espaçadas - RF (Radio Frequência). 5. Método de pulso - PI (Pulse Induction). 6. Método de interrupção de ressonância - OR (OfTRessonance). Método de batida - BFO O parâmetro medido é a frequência do oscilador LC, que inclui a bobina do cabeçote de busca. A frequência é comparada com a de referência e a diferença de frequência de batida resultante é exibida em uma indicação de som. O circuito dos dispositivos é bastante simples, a bobina não requer execução de precisão. Freqüência de operação 40-500 kHz. A sensibilidade dos dispositivos BFO é baixa, com baixa estabilidade de operação e uma fraca capacidade de se desligar do solo úmido e mineralizado. O método BFO foi usado em detectores de minas e dispositivos estrangeiros seriais nos anos 60-70. século passado. Atualmente, esse método é popular entre os radioamadores e é encontrado em aparelhos baratos de fabricantes russos. Isso também inclui dispositivos com medição direta de frequência, que são bem implementados em microprocessadores. Método de equilíbrio de indução - IB/TR A cabeça de busca é formada por duas bobinas localizadas no mesmo plano e balanceadas de forma que quando um sinal é aplicado na bobina transmissora, um sinal mínimo está presente nas saídas da bobina receptora. A bobina do transmissor é frequentemente incluída no circuito do oscilador LC. O parâmetro medido é a amplitude do sinal na bobina receptora e a mudança de fase entre os sinais senoidais transmitidos e recebidos. Esses detectores de metal têm uma frequência operacional de 80-100 kHz. Eles podem detectar pequenos objetos em profundidades relativamente profundas (30-35 cm), mas são inúteis ao procurar em solos fortemente mineralizados e praias marítimas. Método de equilíbrio de indução usando frequências operacionais muito baixas - VLF/TR Verificou-se que quando a frequência operacional é reduzida abaixo de 20 kHz, é possível desafinar da influência da libra, a profundidade de operação do dispositivo é um pouco reduzida, mas a estabilidade da operação aumenta drasticamente e os sinais falsos desaparecem. Esses dispositivos são chamados de VLF / TR, que significa um detector de metais do tipo transmissor-receptor operando em frequências muito baixas. VLF - o método permite construir dispositivos altamente sensíveis com boa discriminação de metais devido à análise das características de fase. O circuito dos dispositivos é bastante complexo, as bobinas requerem balanceamento de precisão. A maioria dos dispositivos seriais, incluindo os computadorizados, estão sendo construídos com base neste método. A discriminação de objetos e a dessintonização do solo em tais dispositivos são realizadas de forma relativamente simples usando circuitos de mudança de fase. O princípio TR (ou sua variação VLF / TR) fornece a análise das características de fase do sinal, de modo que esses dispositivos distinguem facilmente entre metais ferrosos e não ferrosos e são ajustados de detritos e solo. Eles têm alta sensibilidade e resolução, que depende do diâmetro da bobina de busca - quanto maior, mais profunda a detecção, mas mais difícil é procurar objetos pequenos. A desvantagem de tais dispositivos era que o equilíbrio do solo não podia ser executado simultaneamente com a discriminação, e o operador deveria selecionar um ou outro modo usando um interruptor. Tais aparelhos foram produzidos nos EUA e na Inglaterra por 10 anos até 1980, quando foram substituídos pelos chamados detectores de metais dinâmicos. No final dos anos 70. século XNUMX O americano J. Payne desenvolveu um esquema que permite que a discriminação e a desafinação do solo sejam realizadas simultaneamente. Os primeiros aparelhos desse tipo tinham que ser movidos muito rapidamente para atingir uma profundidade de ação aceitável, o que era muito cansativo para o operador. Modelos posteriores (devido à complexidade do circuito) permitiram trabalhar com velocidades de bobina menores sem perda de profundidade. No início dos anos 80. detectores de metal tornaram-se pesados e difíceis de configurar. Em essência, um dispositivo incluía quatro tipos diferentes de detectores de metal. A empresa americana Fisher Research Laboratory respondeu prontamente aos pedidos dos caçadores de tesouros para fazer um dispositivo mais simples, mas não menos sensível e, com base nas mais recentes conquistas da microeletrônica, desenvolveu o detector de metais 1260s com ajuste automático de limite, operando em uma frequência muito baixa . Tinha apenas alguns controles e não exigia nenhum ajuste manual. É leve, fácil de usar e sensível a pequenos objetos, um dispositivo que opera com sucesso em solos pouco mineralizados. Sua modificação 1266 foi produzida até 2003. Este detector de metais passou a ser chamado de "dinâmico", embora, em essência, pertença ao tipo VLF/TR. Os detectores de metais estáticos anteriores do tipo VLF/TR praticamente deixaram de ser produzidos e todas as empresas líderes rapidamente mudaram para a produção de dispositivos usando esse princípio dinâmico. Inúmeras pequenas empresas que não tiveram tempo para fazer isso foram forçadas a deixar de existir. Desde então, apenas cerca de uma dúzia de empresas produtoras de detectores de metal permaneceram no mundo. Método de Equilíbrio de Indução Espaçada por Bobina - RF Esta é uma versão de alta frequência do TR, onde as bobinas de transmissão e recepção não formam um transformador plano, mas são separadas no espaço e localizadas perpendicularmente uma à outra. A bobina receptora recebe o sinal refletido da superfície metálica e emitido pela bobina transmissora. Este método é usado em instrumentos de profundidade e é caracterizado pela insensibilidade a pequenos objetos e pela incapacidade de distinguir entre metais ferrosos e não ferrosos. Método de pulso - IP Desenvolvido pela primeira vez nos Estados Unidos para arqueólogos, esses dispositivos foram mais amplamente utilizados entre os amadores na Inglaterra no final dos anos 60. Como nos dispositivos baseados no princípio do equilíbrio de indução, os dispositivos de impulso criam um campo eletromagnético que atua sobre um objeto, mas esse campo não atua o tempo todo, mas periodicamente - liga e desliga (pulsa) repetidamente em um segundo. Quando o campo é ativado, correntes parasitas são induzidas na superfície do objeto. Quando o campo é desligado, as correntes parasitas decaem gradualmente, embora por um período de tempo muito curto. Nesse ponto, a bobina atua como uma antena receptora captando esse sinal de desvanecimento. Ao mesmo tempo, o limiar de fundo do dispositivo aumenta, indicando a presença de metal no solo. Uma vez que as correntes parasitas do solo decaem muito mais rapidamente e não são capturadas pelo dispositivo, os detectores de metal pulsados funcionam de forma eficaz em solos mineralizados pobres e especialmente em solos úmidos e salgados das costas marítimas. A desvantagem dos detectores de metal pulsados é sua alta sensibilidade a metais ferrosos e dificuldades de discriminação. No entanto, em alguns casos (por exemplo, ao procurar metais no fundo do mar), eles são superiores a todos os outros tipos de detectores de metais. Método de quebra de ressonância - OU O parâmetro analisado é a amplitude do sinal na bobina do circuito oscilatório, sintonizado próximo à ressonância com o sinal fornecido a ela pelo gerador. O aparecimento de metal no campo da bobina causa o alcance da ressonância ou o afastamento dela, dependendo do tipo de metal, o que leva a um aumento ou diminuição da amplitude das oscilações na bobina. Este método, como o BFO, foi desenvolvido por radioamadores. Autor: Bulgak L.V.
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