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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Différents types de détecteurs de métaux et leur principe de fonctionnement. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / détecteurs de métaux Pour rechercher avec succès des objets métalliques dans le sol, il n'est pas nécessaire de comprendre les principes scientifiques d'un détecteur de métaux. Cependant, il est utile de savoir de manière générale comment fonctionne un détecteur de métaux. Détecteur de métaux est un appareil électronique qui détecte la présence de métal et nous en informe. Un objet métallique, disons une pièce de monnaie, situé dans le sol, par lui-même ne rayonne rien et ne trahit pas sa présence. Pour le détecter, il faut l'irradier avec des ondes radio et capter un signal secondaire. Tous les détecteurs de métaux sont basés sur ce principe, la différence entre les modèles bon marché et chers réside dans les méthodes d'émission de ces ondes radio, dans les méthodes de captation des signaux secondaires, ainsi que dans les façons de vous informer de la présence de métal.
Riz. 13. L'apparition de courants de Foucault à la surface d'objets métalliques capturés dans le champ électromagnétique de la bobine de recherche Lorsque vous allumez le détecteur de métaux, un courant alternatif circule dans la bobine de recherche, créant un champ électromagnétique autour de la bobine de recherche. Ce champ passe dans l'environnement, que ce soit l'air, le sol, l'eau, la pierre, le bois, etc. Si un objet métallique se trouve sur le chemin de ce champ, des courants dits de Foucault apparaissent à sa surface. Ces courants forment leur propre champ électromagnétique, ce qui affaiblit le champ de la bobine émettrice. Le circuit électronique de l'instrument utilise une bobine pour détecter cet affaiblissement de champ causé par la présence de métal sous la bobine et vous en informe d'une manière ou d'une autre. Des circuits électroniques plus complexes permettent une meilleure capture des signaux secondaires plus faibles, les traitent avec plus de précision. Par conséquent, de tels dispositifs sont laborieux à fabriquer et plus coûteux. Cependant, ils sont généralement capables de trouver des objets à de plus grandes profondeurs.
Les courants de Foucault se forment à la surface de tout matériau électriquement conducteur - métaux, minéraux, etc. Les métaux non ferreux sont plus conducteurs d'électricité que les métaux ferreux et les minéraux. Par conséquent, les courants de Foucault sur eux se désintègrent plus longtemps. Le détecteur de métaux détecte dans quel cas les courants de Foucault décroissent plus rapidement, et sur cette base, il peut vous "dire" lequel des métaux - noir ou non ferreux - se trouve sous la bobine. Malheureusement, à certains endroits, le sol contient une grande quantité de minéraux électriquement conducteurs (magnétite, sels de sodium et de potassium), qui sont hautement indésirables, car ils masquent la présence du métal, réduisant ainsi la profondeur de sa détection. Les minéraux de fer et de sel sont un gros problème pour les fabricants et les utilisateurs de détecteurs de métaux. En appliquant divers filtres, vous pouvez réduire considérablement l'influence de la livre. Certains instruments ont un équilibrage automatique du sol, d'autres l'ont réglé manuellement par l'opérateur, ce qui est plus précis s'il est fait correctement. Dans la littérature, il y a les suivants principales approches à la construction de circuits pour détecteurs de métaux : 1. Méthode de battement - BFO (oscillation de fréquence Bcat). 2. Méthode de balance à induction - IB/TR (Balance à induction / Émetteur-Récepteur). 3. Méthode d'équilibrage par induction utilisant des fréquences de fonctionnement très basses - VLF/TR (Very Low Frequency/ Transmitter-Receiver). 4. Méthode d'équilibre d'induction avec des bobines espacées - RF (Radio Fréquence). 5. Méthode d'impulsion - PI (Induction d'impulsion). 6. Méthode de perturbation de résonance - OU (OfTResonance). Méthode Beat - BFO Le paramètre mesuré est la fréquence de l'oscillateur LC, qui comprend la bobine de tête de recherche. La fréquence est comparée à celle de référence et la différence de fréquence de battement résultante est affichée sur une indication sonore. Le circuit des appareils est assez simple, la bobine ne nécessite pas d'exécution de précision. Fréquence de fonctionnement 40-500 kHz. La sensibilité des appareils BFO est faible avec une faible stabilité de fonctionnement et une faible capacité à se déconnecter d'une livre humide et minéralisée. La méthode BFO a été utilisée dans les détecteurs de mines et les appareils étrangers en série dans les années 60-70. le siècle dernier. Actuellement, cette méthode est populaire auprès des radioamateurs et se retrouve dans les appareils bon marché des fabricants russes. Cela inclut également les appareils à mesure directe de la fréquence, qui sont bien implémentés sur les microprocesseurs. Méthode de l'équilibre d'induction - IB/TR La tête de recherche est formée de deux bobines situées dans un même plan et équilibrées de sorte que lorsqu'un signal est appliqué à la bobine émettrice, un signal minimum est présent aux sorties de la bobine réceptrice. La bobine émettrice est souvent incluse dans le circuit de l'oscillateur LC. Le paramètre mesuré est l'amplitude du signal sur la bobine réceptrice et le déphasage entre les signaux sinusoïdaux émis et reçus. Ces détecteurs de métaux ont une fréquence de fonctionnement de 80 à 100 kHz. Ils peuvent détecter de petits objets à des profondeurs relativement profondes (30-35 cm), mais ils sont inutiles lors de la recherche sur des sols fortement minéralisés et des plages marines. Méthode d'équilibre d'induction utilisant des fréquences de fonctionnement très basses - VLF/TR Il a été constaté que lorsque la fréquence de fonctionnement est abaissée en dessous de 20 kHz, il est possible de se désaccorder de l'influence de la livre, la profondeur de fonctionnement de l'appareil est quelque peu réduite, mais la stabilité de fonctionnement augmente fortement et les faux signaux disparaissent. De tels dispositifs sont appelés VLF / TR, ce qui signifie un détecteur de métaux de type émetteur-récepteur fonctionnant à de très basses fréquences. La méthode VLF vous permet de construire des appareils très sensibles avec une bonne discrimination des métaux grâce à l'analyse des caractéristiques de phase. La circuiterie des appareils est assez complexe, les bobines nécessitent un équilibrage de précision. La plupart des appareils série, y compris ceux informatisés, sont maintenant construits sur la base de cette méthode. La discrimination des objets et le désaccord du sol dans de tels dispositifs sont effectués relativement simplement à l'aide de circuits déphaseurs. Le principe TR (ou sa variation VLF / TR) prévoit l'analyse des caractéristiques de phase du signal, de sorte que ces appareils distinguent facilement les métaux ferreux et non ferreux et sont déconnectés des débris et du sol. Ils ont une sensibilité et une résolution élevées, qui dépendent du diamètre de la bobine de recherche - plus elle est grande, plus la détection est profonde, mais plus il est difficile de rechercher de petits objets. L'inconvénient de tels dispositifs était que l'équilibre au sol ne pouvait pas être effectué simultanément avec la discrimination, et l'opérateur devait sélectionner soit l'un soit l'autre mode à l'aide d'un interrupteur. De tels appareils ont été produits aux États-Unis et en Angleterre pendant 10 ans jusqu'en 1980, date à laquelle ils ont été remplacés par les détecteurs de métaux dits dynamiques. A la fin des années 70. XNUMXième siècle L'Américain J. Payne a développé un schéma qui permet d'effectuer simultanément la discrimination et le désaccord au sol. Les premiers appareils de ce type devaient être déplacés très rapidement pour atteindre une profondeur d'action acceptable, ce qui était très fatigant pour l'opérateur. Les modèles ultérieurs (en raison de la complexité du circuit) ont permis de travailler avec des vitesses de bobine inférieures sans perte de profondeur. Au début des années 80. les détecteurs de métaux sont devenus lourds et difficiles à mettre en place. Essentiellement, un appareil comprenait quatre types différents de détecteurs de métaux. La société américaine Fisher Research Laboratory a rapidement répondu aux demandes des chasseurs de trésors pour fabriquer un appareil plus simple mais non moins sensible et, sur la base des dernières avancées en microélectronique, a développé le détecteur de métaux 1260s avec réglage automatique du seuil, fonctionnant à très basse fréquence. . Il n'avait que quelques commandes et ne nécessitait aucun réglage manuel. Il est léger, facile à utiliser et sensible aux petits objets, un appareil qui fonctionne avec succès sur des sols pauvres en minéralisation. Sa modification 1266 a été produite jusqu'en 2003. Ce détecteur de métaux est devenu "dynamique", bien qu'il appartienne essentiellement au type VLF / TR. Les précédents détecteurs de métaux statiques de type VLF/TR ont pratiquement cessé d'être produits et toutes les grandes entreprises se sont rapidement tournées vers la production d'appareils utilisant ce principe dynamique. De nombreuses petites entreprises qui n'ont pas eu le temps de le faire ont été contraintes de cesser d'exister. Depuis lors, seule une douzaine d'entreprises produisant des détecteurs de métaux sont restées dans le monde. Méthode d'équilibre d'induction espacée de bobine - RF Il s'agit d'une version haute fréquence de TR, où les bobines d'émission et de réception ne forment pas un transformateur plat, mais sont séparées dans l'espace et situées perpendiculairement l'une à l'autre. La bobine réceptrice reçoit le signal réfléchi par la surface métallique et émis par la bobine émettrice. Cette méthode est utilisée dans les instruments de profondeur et se caractérise par une insensibilité aux petits objets et l'incapacité de faire la distinction entre les métaux ferreux et non ferreux. Méthode d'impulsion - IP D'abord développés aux États-Unis pour les archéologues, ces appareils étaient surtout utilisés par les amateurs en Angleterre à la fin des années 60. Comme dans les appareils basés sur le principe de l'équilibre d'induction, les appareils à impulsions créent un champ électromagnétique qui agit sur un objet, mais ce champ n'agit pas tout le temps, mais périodiquement - il s'allume et s'éteint (impulsions) à plusieurs reprises en une seconde. Lorsque le champ est activé, des courants de Foucault sont induits à la surface de l'objet. Lorsque le champ est éteint, les courants de Foucault diminuent progressivement, bien que pendant une très courte période de temps. À ce stade, la bobine agit comme une antenne de réception captant ce signal d'évanouissement. Dans le même temps, le fond seuil de l'appareil augmente, indiquant la présence de métal dans le sol. Étant donné que les courants de Foucault du sol décroissent beaucoup plus rapidement et ne sont pas captés par l'appareil, les détecteurs de métaux pulsés fonctionnent efficacement sur les sols pauvres en minéralisation et en particulier sur les sols salés humides des côtes maritimes. L'inconvénient des détecteurs de métaux pulsés est leur grande sensibilité aux métaux ferreux et leurs difficultés de discrimination. Cependant, dans certains cas (par exemple, lors de la recherche de métal au fond de la mer), ils sont supérieurs à tous les autres types de détecteurs de métaux. Méthode de rupture de résonance - OU Le paramètre analysé est l'amplitude du signal sur la bobine du circuit oscillant, accordée près de la résonance avec le signal qui lui est fourni par le générateur. L'apparition de métal dans le champ de la bobine provoque soit l'obtention d'une résonance, soit son éloignement, selon le type de métal, ce qui entraîne une augmentation ou une diminution de l'amplitude des oscillations sur la bobine. Cette méthode, comme BFO, a été développée par des radioamateurs. Auteur : Bulgak L.V.
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