Воскресенье, 24 Сентябрь 2017, 16:45
Меню сайта
Доп. меню
Каталог схем
Категории раздела
Статьи [28]
Статистика
Вы вошли как
Гость
Группа
Гости
Ваш IP
54.225.41.203
Ваш браузер


Узнать больше

Сейчас на сайте
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Праздники
Праздники сегодня и завтра
Наши книги




Книга добавлена:
04 Апрель 2010
2970
Микроконтроллеры
Конструирование устройств на микроконтроллерах

Книга добавлена:
05 Декабрь 2010
2080
Микроконтроллеры
Микроконтроллеры PIC16X7XX

Книга добавлена:
24 Январь 2010
2536
Микроконтроллеры
Полное руководство по PIC-микроконтроллерам

Книга добавлена:
08 Март 2010
2296
Антенны
Спутниковое телевидение. Установка, подключение, ремонт

Книга добавлена:
08 Март 2010
8959
Антенны
WI FI антенны своими руками. Подборка радиолюбительских конструкций


Главная » Файлы » Интересные статьи » Статьи

Применение металлоискателей в различных областях деятельности человека
01 Январь 2010, 14:42
Применение металлоискателей в различных
областях деятельности человека.



 В 20-е годы в США были разработаны приборы, обнаруживающие инструменты и готовые изделия, выносимые рабочими с заводов. Приборы назывались металлодетекторы (metal detector дословно - металлообнаружитель). Металлодетекторами или, по-русски, "металлоискателями" заинтересовались военные. Во время Второй мировой войны быстро развивалась техника обнаружения металлов, и было разработано специальное оборудование для поиска мин. После войны оно дешево распродавалось в США, и многие люди быстро оценили возможности миноискателей при поиске зарытых сокровищ и золотых самородков.

Послевоенные металлоискатели работали на вакуумных лампах, были громоздки и потребляли много энергии. Лишь в середине 60-х годов были созданы малогабаритные, стабильные и чувствительные приборы, которые могли различать металлы и позволяли отстраиваться от влияния окружающей среды.

С каждым годом расширяется область использования металлоискателей в самых различных сферах.

Для военных метоллоискатель - это прежде всего миноискатель. Здесь не требуется способность прибора различать металлы. До недавнего времени не требовалась и высокая чувствительность, однако с появлением пластиковых мин ситуация изменилась: в пластиковой или керамической мине осталась одна незаменимая металлическая деталь - маленькая пружина во взрывателе. Обнаружить ее способен только высокочувствительный прибор. Как ни удивительно, у нас пока еще засекречены технические разработки на приборы времен Великой Отечественной войны, хотя в Московских магазинах свободно продается современная американская техника. Российская армия до недавних пор обходилась только отечественными миноискателями (прибор ИМП-1). В последнее время, по разным причинам, миноискателей собственного производства стало резко не хватать, и в телевизионных репортажах из горячих точек бывшего Союза то и дело мелькают наши солдаты с американскими приборами в руках.

В охранных структурах и криминалистике металлоискатель применяется сейчас шире, чем где-либо. Любой человек сталкивался с подобными приборами при входе в банк, аэропорт или ночной клуб. Прежде всего - это "ворота", при проходе через которые можно обнаружить даже незначительные металлические предметы. Бывает, в человеке после хирургической операции остается металлический объект (например титановые стержни при переломах костей). Тогда на помощь секьюрити приходит небольшой металлоискатель для личного досмотра. Им без труда и с высокой точностью локализуется подозрительный предмет. Подобными приборами обязательно оснащены подразделения внутренних войск, охраняющие места лишения свободы. На Западе террористы часто практикуют посылку писем с заложенными в них взрывчатыми устройствами, в основном - в средства массовой информации. Пытаясь защититься от этого, крупные учреждения имеют специальные приборы для проверки входящей почтовой корреспонденции.

Ни одно уважающее себя предприятие по производству пищевых продуктов (не в России), будь то кондитерская фабрика, или колбасный цех, не обходится без металлоискателя. До недавнего времени в нашей стране обнаружение в пищевых продуктах посторонних предметов грозило предприятию - изготовителю не более чем упреками в халатности и заметкой в местной газете под рубрикой "Позор бракоделам"... Сейчас это может повлечь судебное разбирательство, а в странах с более развитьми структурами потребительского рынка попадание, скажем, гвоздя в колбасу - верный путь к банкротству мясоперерабатывающего комбината (придать такой факт огласке позаботятся его конкуренты) и судебной ответственности персонала. Естественно, что лучше потратить несколько сотен долларов на прибор, чем оплачивать потом судебные издержки.

Незаменимы металлоискатели в строительстве и в процессе ремонтных работ. Подумайте, как обойтись без этого прибора, если Вам нужно составить проект реконструкции старого здания, на которое отсутствуют чертежи расположения балок и других несущих конструкций (нельзя ведь долбить памятник архитектуры где попало); а если необходимо проследить как проходит в земле трубопровод или электрический кабель (не перекапывать же все вокруг);

или просто Вы хотите просверлить электрической дрелью отверстие в стене своего дома, то незнание расположения проводки может стоить Вам жизни. Спасти Вашу жизнь или избавить от ненужной работы поможет металлоискатель.

В процессе обработки древесины, особенно поступающей из пригородных лесов, в стволах попадаются гвозди и другие металлические предметы. Избежать поломки пилы или другого оборудования можно только, проверив древесину металлоискателем. Специальная рамка, установленная перед циркулярной пилой, автоматически остановит транспортер при обнаружении металла в древесине.

При сортировке мусора на мусороперерабатывающих предприятиях возникает необходимость избавить, например, макулатуру от металлических предметов. Хорошо, если предметы - железные, и их можно удалить магнитом. Обнаружить и удалить немагнитные металлические объекты можно только индукционным металлоискателем.

При добыче полезных ископаемых, особенно самородного золота, металлоискатель просто незаменим. Многие прииски в Америке, Австралии и других странах пережили второе рождение, когда при помощи металлоискателей производительность труда старателей увеличилась в десятки раз. Российских золотодобытчиков подобная "революция" еще ждет: металлоискатели только начинают появляться на бескрайних просторах Зауралья.

Археологу металлоискатель поможет определить наиболее перспективное место для детальных раскопок, даст возможность извлечь интересные находки там, где сплошные раскопки просто невозможны по разным причинам.

Бок о бок с археологами работают искатели кладов и сокровищ. Ни с чем нельзя сравнить радость открытия - будь то первая найденная старинная монета, потерянный столетия назад перстень, или клад древних украшений. Действительно, поиск сокровищ захватывает каждого, кто взял в руки металлоискатель. Именно при разработке оборудования для кладоискателей приборы достигли наибольшего совершенства в чувствительности и дискриминации (отсеивании нежелательных находок). Поиск потерянных людьми предметов, своего рода "домашняя археология", в Америке достиг больших размахов. Существуют клубы поисковиков, коллекционеров находок, например, пряжек от ремней или запонок. Издаются специальные журналы. За рубежом, работают десятки фирм, производящих оборудование для кладоискателей. Данная область досуга представлена и в Интернете.

В соответствии с назначением и кругом решаемых задач кладоискательские приборы подразделяются на:

- приборы для начинающих - дешевые приборы, ориентированные для поиска на пляжах и хорошо подходящие для приобретения начального опыта работы с металлоискателями; такие приборы обладают 1-2 органами управления и имеет чаще всего 1 режим работы - динамическую дискриминацию;

- универсальные приборы - ориентированные на решение широкого круга задач - от развлечений на пляже до серьезного поиска "сокровищ". Для работы с такими приборами требуется некоторая подготовка; приборы имеют несколько режимов работы, среди которых обязательно есть статический режим точного обнаружения;

- компьютеризированные приборы - предназначенные для подготовленных пользователей, позволяют осуществлять детальный анализ скрытых объектов по размеру, металлу и глубине; их настройка осуществляется обычно с помощью небольшой клавиатуры и ЖКИ дисплея;

- глубинные - приборы для поиска, больших объектов на большой глубине (2-6 м);

- подводные - герметичные приборы для поиска сокровищ на дне водоема.

Сейчас практически любой из рассмотренных типов приборов можно купить или заказать в России.

ГЛУБИНА ОБНАРУЖЕНИЯ

Один из главных параметров металлоискателя - это глубина обнаружения объектов. Как правило, для начинающих этот параметр покрыт мраком. Это неудивительно - ни в одном каталоге, рекламирующем металлоискатели вы не найдете указания, на каком расстоянии прибор обнаруживает монету, металлический кувшин и т.п. Указывается, в лучшем случае, сколько весит прибор и какое время он может работать без смены аккумулятора. Иногда приводится параметр "максимальная теоретически возможная глубина обнаружения", которая в несколько раз больше того, о чем думает человек, держащий в руках металлоискатель.

Для того, чтобы прояснить данный вопрос, информация, изложенная ниже, разбита для удобства по шкале размеров различных предметов поиска.

Монета

Начнем с того, что под монетой в описаниях многих зарубежных приборов обычно подразумевается монета диаметром 25(мм). Для тех, кто еще помнит, - это монета СССР достоинством в 5 копеек. Глубина обнаружения такой монеты составляет от 10(см) для несерьезных приборов до 50(см) для очень серьезных. Глубина обнаружения сильно зависит от размера датчика (обычно - диаметр диска с катушками). Ориентировочно, для такой монеты глубина обнаружения приблизительно равна диаметру датчика. Более мелкие монеты будут обнаруживаться на меньших расстояниях. Например, глубина обнаружения монеты достоинством в 1 копейку будет приблизительно в два раза меньше, чем указано выше для пятака.

Бронзовая статуэтка, пистолет

Естественно, более крупные предметы металлоискатель обнаруживает на большем расстоянии. Для того, чтобы оценить это увеличение, обычно приводят в пример бронзовую статуэтку или пистолет (в качестве реликвии из отечественной истории можно упомянуть пушечное ядро). Глубина обнаружения таких предметов составляет около 1(м). Глубина обнаружения слабо зависит от размера и от типа датчика (он может быть как с компланарными катушками, так и с ортогональными на штанге). Для датчика с катушками большего диаметра и для датчика с системой ортогональных катушек на штанге глубина обнаружения будет несколько больше (на 20% при переходе от дискового датчика диаметром 20(см) к датчику диаметром 30(см)).

Металлический шит, колокола

Все сказанное/в предыдущем абзаце справедливо и для этих объектов, за исключением глубины обнаружения, которая лежит в диапазоне 1,5-2,5(м).

Танк, паровоз, самолет

На серьезном языке глубина обнаружения таких объектов называется: "максимальная теоретически возможная глубина обнаружения". Иными словами, существует теоретический предел, дальше которого электронный металлоискатель не в состоянии регистрировать объекты в принципе, несмотря на сколь угодно большие их размеры.

Существование этого предела по глубине обнаружения легко объяснимо, если вспомнить, что амплитуда отраженного сигнала обратно пропорциональна 6-7й степени расстояния, а от размера объекта зависит лишь в 3-5й степени.

Величина максимальной теоретически возможной глубины обнаружения составляет от 1(м) для простейших приборов с дисковым датчиком до 4(м) для сложных приборов с большим датчиком из ортогональных катушек на штанге. К сожалению, именно эта величина обычно фигурирует в рекламных целях, но на такой глубине вы не найдете ничего!

ЗАПОМНИТЕ!

Самым современным электронным металлоискателем можно обнаружить среднюю монету на глубине максимум 50 см, крупный массивный цельнометаллический предмет - максимум на 2,5 м.

СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПО МЕТАЛЛАМ

 В отличие от глубины обнаружения, о весьма скромных значениях которой несведующий человек обычно не догадывается, селективность по металлам представляется более ясным вопросом - так думают многие. И они заблуждаются.

Источником заблуждений служит, как водится, не вполне достоверная реклама. Во многих каталогах и проспектах фирм приведены крупным планом фотографии шкал стрелочных индикаторов металлоискателей. Сразу бросается в глаза, что шкала прибора проградуирована по секторам с указанием вида металла: "железо", "не железо", "золото", "серебро" и т.д. Однако, эта градуировка относится, в основном к небольшим предметам и непригодна для дальнего поиска крупных предметов.

Несостоятельность заявлений о высокой селективности металлоискателей может быть установлена даже чисто умозрительно. В самом деле, что произойдет, если для эксперимента попытаться определить металлоискателем с селектором по металлам мишень, состоящую из двух небольших предметов - один из железа, другой - из серебра? Ясно, что любое показание индикатора окажется ложным. Мало того - в зависимости от соотношения масс, формы и размеров этих двух предметов может получиться любой результат. Например, стрелка прибора может остановиться на секторе "золото"! С такой же легкостью металлоискатели с селекцией по металлам "путают" железные предметы с нежелезными, в зависимости от их формы и массы. Представьте себе ощущения человека, который вместо обещанных золотых гор обнаруживает после многочасовых раскопок обрезок железнодорожного рельса!!!

Подытоживая, можно сказать следующее. Рекламируемые возможности электронных металлоискателей преувеличены. Тем не менее, они до сих пор остаются единственным доступным классом приборов, позволяющих "видеть металлические предметы сквозь землю".

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

 Природу не обманешь - ее законы объективны и недосягаемы для власти человека. Коль мы не в состоянии изменить уравнения Максвелла, - ждать, что в будущем электронные металлоискатели совершат кардинальный скачок по глубине обнаружения предметов, увы, не приходится.

Иное дело - селективность по металлам, а точнее говоря, - по типам обнаруживаемых мишений. Активность разработок ведущих зарубежных фирм, выпускающих электронные металлоискатели, в последние годы была сконцентрирована именно вокруг данной задачи.

Практически можно считать разрешенной задачу отделения (дискриминацию) нежелательных сигналов от такого типичного металлического мусора, как алюминиевая фольга, железные и алюминиевые пробки от бутылок, ржавчина. Дискриминация основана на обработке сигналов от двух каналов электронной части металлоискателя и по своей сути является сортировкой сигналов, отраженных от различных мишений, по фазе.

Широкое распространение получила компьютеризация металлоискателей, точнее говоря, применение КМОП-микропроцессорной техники в совокупности с многофункциональными жидкокристаллическими дисплеями. Справедливости ради, следует отметить, что применение встроенного в металлоискатель микроконтроллера дает только всевозможные удобства пользователю, не улучшая, по сравнению с аналогичным прибором без микропроцессора, основные параметры.

Однако, несмотря на очевидный прогресс в разработках ведущих фирм, существует, по мнению автора, новое актуальное направление, в котором следует ожидать дальнейших качественных изменений. И это направление также связано с улучшением селективности металлоискателей, то есть с их способности различать те или иные металлы. Всю историю последних тысячелетий человечество стремилось к золоту. Поэтому очень актуален прибор, позволяющий отличить, грубо говоря, горшок с монетами от выброшенного "в лучших традициях", за ненадобностью, заднего моста от колхозного грузовика. Здесь уже мало будет прибора, способного отличить железную пробку от монеты. Необходим прибор, реагирующий на тип металла для объектов произвольной формы и произвольного размера.

На каких же основных принципах можно построить такой электронный металлоискатель? Ответом на вопрос может служить известный научный факт - по анализу частотной характеристики отраженного сигнала можно достаточно точно определить принадлежность неизвестной мишени к проводящему материалу того или иного типа. Следовательно, такой прибор в принципе не может работать на гармоническом (синусоидальном) сигнале фиксированной частоты. Остаются два варианта - изменять частоту и регистрировать частотную характеристику (в терминах - характеристический профиль мишени), либо излучать не гармонический сигнал, а сигнал со сложным спектром, и регистрировать одновременно компоненты этого спектра в отраженном сигнале.

Первый из этих вариантов был предложен еще в работе, однако автору неизвестно ни одно из его реальных воплощений. По всей видимости, достаточно длительная во времени процедура анализа частотной характеристики сигнала неприемлема для мобильных приборов поиска.

Второй вариант представляется гораздо более предпочтительным, так как одновременный анализ компонент спектра экономит время. Более удобна и практическая реализация - по своей схемотехнике прибор может быть аналогичным описанным выше металлоискателям индукционного типа и по принципу "передача-прием", с разницей лишь в форме излучаемого сигнала, количестве каналов и устройстве обработки.

Сформировать излучаемый сигнал для такого прибора также несложно. Простейшим решением является генерирование сигнала напряжения прямоугольной формы (меандр), имеющего линейчатый спектр из нечетных гармоник.

Излучающая катушка (колебательный контур в данном случае не подходит) будет по-разному преобразовывать различные компоненты спектра подаваемого на нее сигнала напряжения в ток ввиду индуктивного характера своего импеданса. Для того, чтобы чувствительность по каналам металлоискателя, соответствующим различным линиям спектра сигнала, была одинаковой, целесообразно использовать не меандр, а сигнал более сложной формы, у которого высокочастотные линии спектра имеют большую амплитуду. Вполне вероятно, что для предлагаемого прибора нового типа потребуется не столь редкий линейчатый спектр, как у меандра. В данном случае универсальным решением может оказаться цифровой генератор псевдослучайной последовательности на сдвиговом регистре небольшой длины (в сочетании с перемножением на меандр несущей частоты). Формирование таких сигналов вполне реализуемо цифровыми методами как с помощью микропроцессоров, так и с помощью обычных микросхем низкой степени интеграции.

Интересным является вопрос - какое количество линий спектра анализировать? Очевидно, что для обычной схемотехники оно ограничено количеством каналов металлоискателя, т.е. разумными аппаратурными затратами. Разумным ограничением для аналоговой реализации является, по мнению автора три линии спектра (шесть каналов металлоискателя). Их оптимальные относительные амплитуды и частоты требуют дальнейшего изучения.

Стремительный прогресс микроэлектроники и цифровой микропроцессорной техники позволяет надеяться, что возможен в недалеком будущем и другой вариант реализации металлоискателя нового типа. Его основная идея заключается в переноске "центра тяжести" с аналоговой части прибора на цифровую. Анализ спектра отраженного сигнала будет реализован программно с помощью микропроцессора. В данном случае рост количества анализируемых линий спектра не будет приводить к дополнительным аппаратурным затратам. Такой металлоискатель будет содержать микропроцессорный микроконтроллер, 16-разрядный АЦП, предварительный усилитель, выходной формирователь, устройство индикации. Допустимая степень сложности обработки информации будет зависеть от размера программы (от объема ПЗУ и ОЗУ) и от производительности микропроцессора (определяется допустимой мощностью, потребляемой от аккумулятора).


Категория: Статьи | Добавил: Volt | Теги: Металоискатель
Просмотров: 3072 | ID материала: 48 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:




Корзина
Ваша корзина пуста
Поиск по сайту
Для корректного поиска вводите в поисковую форму не более 20-25 символов.


Форма входа
Наш опрос
Появляется ли у вас горизонтальная прокрутка при просмотре сайта?
Всего ответов: 300
Рекомендуем
Полезно знать!

Распространённое мнение о безопасности тока силой менее 100 миллиампер — опасное заблуждение.

Советуем посетить

Пользователю
Почта на Майл.ру
Поисковик Google
Поисковик Yandex
Энциклопедия Википедия
Погода на Гисметео

Радиолюбителю
Паяльник
Электронный портал
Сервер радиолюбителей
РадиоКОТ

Поддержка сайта

Вы можете поддержать сайт напрямую через наши платежные реквизиты

WebMoney
Z355095169785
R218396818010
E144063919939

Все средства полученные от пользователей сайта будут использованы исключительно для поддержки и дальнейшего развития сайта.
Популярные схемы
1
Блоки питания
Простой импульсный блок питания 200 Вт
Просмотры: 83162
2
Схемы на МК
Вольтметр на микроконтроллере AVR
Просмотры: 45511
3
Схемы на МК
Микропроцессорный импульсный металлоискатель (с печатной платой)
Просмотры: 45022
4
Блоки питания
Лабораторный БП
Просмотры: 35297
5
Схемы на МК
Термометр меньше не бывает на Attiny2313
Просмотры: 33945
6
Преобразователи UPSы
Преобразователь 12-220В для питания ЛДС из компьютерного БП
Просмотры: 32291
7
Преобразователи UPSы
Преобразователь питания на MC34063
Просмотры: 30871
8
Программаторы
Самодельный программатор-отладчик PICkit 2
Просмотры: 29514
9
Схемы на МК
mp3 плеер на картах памяти
Просмотры: 29346
10
Схемы на МК
Простой цифровой вольтметр ch-c3200
Просмотры: 27477
Друзья и партнеры






Популярный Soft
1
Радиолюбительский софт
Pony Prog 2000
Просмотры: 21564
2
Радиолюбительский софт
Sprint-Layout 5.0 RUS (Portable)
Просмотры: 17187
3
Справочники
Аналоги микросхем
Просмотры: 14741
4
Радиолюбительский софт
Electronics Workbench 5.12
Просмотры: 13819
5
Радиолюбительский софт
Crocodile Technoy 3D v609
Просмотры: 12924
Счетчики сайта




Рейтинг Сайтов YandeG

Вся статистика общедоступна

Ошибки и опечатки
Система Orphus
Каталогизация схем, книг, программ по электронике и электротехнике.
Портал радиолюбителей DIOD © 2009 - 2017