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探测新闻

揭秘金属探测器的工作原理,快@你的好兄弟一起去寻宝吧!

作者:admin  点击次数:927  发布时间:2023-04-23

提到金属探测器这个词,不同的人会给出完全不同的反应。例如,有些人想到在海滩上寻找硬币或埋藏的宝藏。其他人会想到机场安检,或者音乐会或体育赛事中的手持扫描仪。#金属探测器#

事实上,所有这些场景都是有效的。金属探测器技术是我们生活的重要组成部分,用途广泛,从休闲到工作再到安全。机场、办公楼、学校、政府机构和监狱中的金属探测器有助于确保没有人将武器带入这些场所。面向消费者的金属探测器为全世界数百万人提供了发现隐藏宝藏(以及大量垃圾)的机会。


在本文中,您将了解金属探测器及其使用的各种技术。我们的重点将放在消费类金属探测器上,但大部分信息也适用于安装的检测系统,例如机场使用的检测系统,以及手持式安全扫描仪。

金属探测器的解剖

典型的金属探测器重量轻,仅由以下几个部分组成:

1.稳定器(可选)- 用于在您来回扫动时保持设备稳定

2.控制箱- 包含电路、控制器、扬声器、电池和微处理器

3.轴——连接控制箱和线圈;通常可调节,因此您可以将其设置在适合您身高的舒适水平

4.搜索线圈——实际感应金属的部分;也称为“搜索头”、“环路”或“天线”

大多数系统还有一个用于连接耳机的插孔,有些系统在轴下方有控制箱,在上方有一个小显示单元。

操作金属探测器很简单。打开设备后,您可以在要搜索的区域上缓慢移动。在大多数情况下,您将线圈(搜索头)在您面前的地面上来回扫过。当您将其越过目标物体时,会发出声音信号。更先进的金属探测器提供的显示器可以精确定位它探测到的金属类型以及目标物体在地下的深度。

金属探测器使用以下三种技术之一:

甚低频(VLF)

脉冲感应(PI)

拍频振荡(BFO)

在以下各节中,我们将详细研究这些技术中的每一种,以了解它们的工作原理。

甚低频技术


甚低频(VLF),也称为感应平衡,可能是当今最流行的检测器技术。在 VLF 金属探测器中,有两个不同的线圈:

发射器线圈- 这是外部线圈回路。里面是一圈电线。电流沿着这条电线传输,先是一个方向,然后是另一个方向,每秒数千次。电流方向每秒转换的次数决定了单位的频率。

接收线圈- 这个内部线圈环包含另一个线圈。这根电线充当天线,以拾取和放大来自地面目标物体的频率。

流过发射器线圈的电流会产生电磁场,就像电动机中发生的情况一样。磁场的极性垂直于线圈。每次电流改变方向时,磁场的极性都会改变。这意味着如果线圈与地面平行,磁场就会不断地向下推入地面,然后又从地面拉回。

当磁场在地下来回脉冲时,它会与它遇到的任何导电物体相互作用,导致它们产生自己的弱磁场。物体磁场的极性与发射线圈的磁场正相反。如果发射器线圈的磁场向下脉冲,则物体的磁场向上脉冲。

接收器线圈完全不受发射器线圈产生的磁场的影响。但是,它无法屏蔽来自地面物体的磁场。因此,当接收线圈经过发出磁场的物体时,会有小电流通过线圈。该电流以与物体磁场相同的频率振荡。线圈放大频率并将其发送到金属检测机的控制箱,传感器在其中分析信号。

金属探测器可以根据其产生的磁场强度大致确定物体埋藏的深度。物体离表面越近,接收线圈接收到的磁场越强,产生的电流也就越强。离地表越远,磁场越弱。超过一定深度,物体表面的磁场非常弱,以至于接收线圈无法检测到。

在下一节中,我们将了解 VLF 金属探测器如何区分不同类型的金属。

甚低频相移
VLF 金属探测器如何区分不同的金属?它依赖于一种称为相移的现象。相移是发射器线圈频率与目标物体频率之间的时间差。这种差异可能是由以下几方面造成的:

电感- 容易导电(具有感应性)的物体对电流变化反应缓慢。您可以将电感想象成一条深河:改变流入河流的水量,需要一些时间才能看到差异。

电阻- 不易导电(电阻性)的物体会很快对电流变化做出反应。使用我们的水类比,阻力将是一条小而浅的溪流:改变流入溪流的水量,您会很快注意到水位下降。

基本上,这意味着具有高电感的物体将具有更大的相移,因为改变其磁场需要更长的时间。具有高电阻的物体将具有较小的相移。

相移为基于 VLF 的金属探测器提供了一种称为鉴别的能力。由于大多数金属的电感和电阻都不同,VLF 金属探测器使用一对称为相位解调器的电子电路检查相移量,并将其与特定类型金属的平均值进行比较。然后,探测器会通过声音或视觉指示器通知您该物体可能属于何种金属范围。

许多金属探测器甚至允许您滤除(区分)高于特定相移水平的物体。通常,您可以设置被过滤的相移水平,通常是通过调整增加或减少阈值的旋钮。VLF 探测器的另一个识别特征称为陷波。本质上,陷波器是用于特定相移段的鉴别滤波器。检测器不仅会像正常辨别那样提醒您注意该段上方的物体,还会提醒您注意该段下方的物体。

高级检测器甚至允许您对多个陷波进行编程。例如,您可以将检测器设置为忽略具有可与汽水罐片或小钉子相媲美的相移的物体。歧视和刻痕的缺点是许多有价值的项目可能会被过滤掉,因为它们的相移类似于“垃圾”。但是,如果您知道您正在寻找特定类型的对象,这些功能将非常有用。

PI科技

一种不太常见的金属探测器是基于脉冲感应(PI) 的。与 VLF 不同,PI 系统可能使用单个线圈作为发射器和接收器,或者它们可能有两个甚至三个线圈一起工作。该技术通过线圈发送强大的短脉冲(脉冲)电流。每个脉冲都会产生一个短暂的磁场。当脉冲结束时,磁场反转极性并突然崩溃,导致尖锐的电尖峰。该尖峰持续几微秒(百万分之一秒)并导致另一个电流流过线圈。该电流称为反射脉冲并且非常短,仅持续约 30 微秒。然后发送另一个脉冲并重复该过程。一个典型的基于 PI 的金属探测器每秒发送大约 100 个脉冲,但这个数字会根据制造商和型号的不同而有很大差异,从每秒几十个脉冲到一千多个脉冲不等。

如果金属探测器位于金属物体上方,脉冲会在物体中产生相反的磁场。当脉冲的磁场崩溃,引起反射脉冲时,物体的磁场使反射脉冲完全消失需要更长的时间。这个过程有点像回声:如果你在一个只有几个坚硬表面的房间里大喊大叫,你可能只会听到非常短暂的回声,或者你可能根本听不到;但是如果你在一个有很多坚硬表面的房间里大喊大叫,回声会持续更长时间。在 PI 金属探测器中,来自目标物体的磁场将其“回波”添加到反射脉冲中,使其持续时间比没有它们时长一小部分。

金属探测器中的采样电路被设置为监测反射脉冲的长度。通过将其与预期长度进行比较,电路可以确定是否另一个磁场导致反射脉冲需要更长的时间衰减。如果反射脉冲的衰减时间比正常时间长几微秒,则可能有金属物体干扰了它。

采样电路将它监测到的微小、微弱的信号发送到称为积分器的设备。积分器读取来自采样电路的信号,将其放大并将其转换为直流电 (DC)。直流电的电压连接到音频电路,在那里它变成金属探测器用来指示已找到目标物体的音调。

基于 PI 的检测器不太擅长区分,因为各种金属的反射脉冲长度不容易分离。然而,它们在许多情况下非常有用,在这些情况下,基于 VLF 的金属探测器会遇到困难,例如在土壤或一般环境中具有高导电材料的区域。这种情况的一个很好的例子是咸水勘探。此外,基于 PI 的系统通常可以检测到比其他系统更深的地下金属。

BFO技术
检测金属的最基本方法是使用一种称为拍频振荡器(BFO) 的技术。在 BFO 系统中,有两个线圈。一个大线圈在搜索头中,一个较小的线圈位于控制箱内。每个线圈都连接到每秒产生数千个电流脉冲的振荡器。这些脉冲的频率在两个线圈之间略有偏移。

当脉冲通过每个线圈时,线圈会产生无线电波。控制箱内的微型接收器接收无线电波,并根据频率之间的差异产生一系列可听见的音调(节拍)。

如果搜索头中的线圈经过金属物体,流过线圈的电流产生的磁场会在物体周围产生磁场。物体的磁场会干扰搜索头线圈产生的无线电波的频率。由于频率偏离控制箱中线圈的频率,因此节拍的持续时间和音调都会发生变化。

BFO技术

基于 BFO 的系统的简单性使其能够以非常低的成本制造和销售。但这些检测器不提供 VLF 或 PI 系统提供的控制和精度级别。

埋藏起来的宝藏

金属探测器非常适合寻找埋藏的物体。但通常情况下,物体必须在距离表面一英尺左右的范围内,探测器才能找到它。大多数探测器的正常最大深度介于 8 到 12 英寸(20 到 30 厘米)之间。确切的深度因多种因素而异:

金属探测器的类型——用于探测的技术是影响探测器能力的一个主要因素。此外,还有一些变化和附加功能可以区分使用相同技术的检测器。例如,一些 VLF 探测器使用比其他探测器更高的频率,而有些则提供更大或更小的线圈。此外,传感器和放大技术可能因制造商而异,甚至在同一制造商提供的型号之间也会有所不同。

物体中的金属类型 - 某些金属(例如铁)会产生比其他金属更强的磁场。

物体的大小——一角硬币比四分之一更难在深层检测到。

土壤的构成 - 某些矿物质是天然导体,会严重干扰金属探测器。

物体的光晕——当某些类型的金属物体在地下长期存在时,它们实际上可以增加周围土壤的导电性。

来自其他物体的干扰 - 这可以是地面上的物品,例如管道或电缆,也可以是地面上的物品,例如电源线。

爱好者金属检测是一个迷人的世界,有几个子群体。以下是一些比较受欢迎的活动:

Coin shooting - 在重大事件后寻找硬币,例如球赛或音乐会,或者只是搜索一般的旧硬币

勘探- 寻找有价值的金属,例如金块

文物狩猎——寻找具有历史价值的物品,例如美国内战中使用的武器

寻宝- 研究并试图找到金、银或传闻隐藏在某处的任何其他物品

许多金属探测器爱好者加入了当地或国家俱乐部,这些俱乐部提供狩猎技巧和窍门。其中一些俱乐部甚至为他们的会员赞助有组织的寻宝活动或其他郊游活动。查看LostTreasure.com了解更多关于球杆的信息。

侦探工作
除了娱乐用途外,金属探测器还具有广泛的实用功能。安装的探测器通常使用 PI 技术的一些变体,而许多基本的手持式扫描仪都是基于 BFO 的。


金属探测器的一些非娱乐性应用包括:

机场安检- 在允许进入登机区和飞机之前对人员进行检查(请参阅机场安检工作原理)建筑安全- 筛选进入特定建筑的人,例如学校、办公室或监狱

活动安保——检查参加体育赛事、音乐会或其他大型人群聚会的人员

物品找回- 帮助某人寻找丢失的物品,例如一件珠宝

考古探索- 寻找具有历史意义的金属物品

地质研究——检测土壤或岩层的金属成分

金属探测器制造商不断调整流程,使他们的产品更准确、更灵敏和更通用。在下一页,您会找到制造商的链接、俱乐部以及有关将金属探测作为一种爱好的更多信息。

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