探測器怎樣探測金屬的?

金屬探測器,不同的人會有完全不同的反應。比如,有些人想到的是人們在海灘上搜索錢幣或埋藏在地下的財寶。有些人則會想到機場安檢,或是音樂會或大型運動會上在入場安檢時保安人員所使用的手持掃描儀。當然還有可能是戰士們用來排雷用的,至於你想到了什麼,我們就解答一下這個小傢伙是怎麼樣工作的吧。

探測器怎樣探測金屬的

工具/原料

組成的零部件

金屬探測器一般重量較輕,僅由下面幾個部件組成:

穩定器——在用探測器來回掃描時保持設備的穩定(可有可無)

控制檯——包含電路、控制機關、揚聲器、電池和微處理器

連接杆——將控制檯與搜索線圈連接起來;一般是可調的,這樣您可以根據身高調節它的高度

搜索線圈——實際感測金屬的部件;也稱為“搜索探頭”、“線圈”或“天線”

探測方法

甚低頻(VLF)也稱感應平衡,也許是當今最為常用的一種探測技術。甚低頻金屬探測器有兩個截然不同的線圈:

發射線圈——外環線圈。裡面是一個由導線繞成的線圈。設備沿導線交替變換方向發出電流,每秒鐘變換數千次。每秒鐘電流方向變換的次數就形成了探測器的頻率。

接收線圈——內環線圈,由另一由導線繞成的線圈組成。這一線圈能起到天線的作用,用來收集並放大地下目標物發出的電磁波的頻率。

流經發射線圈的電流會產生一個電磁場,就如同電動機也會產生電磁場一樣。磁場的極性垂直於線圈所在平面。每當電流改變方向,磁場的極性都會隨之改變。這意味著,如果線圈平行於地面,那麼磁場的方向會不斷地交替變化,一會兒垂直於地面向下,一會兒又垂直於地面向上。

隨著磁場方向在地下反覆變化,它會與所遇的任何導體目標物發生作用,導致目標物自身也會產生微弱的磁場。目標物磁場的極性同發射線圈磁場的極性恰好相反。如果發射線圈產生的磁場方向垂直地面向下,則目標物磁場就垂直於地面向上。

接收線圈能完全屏蔽發射線圈產生的磁場。但它不會屏蔽從地下目標物傳來的磁場。這樣一來,當接收線圈位於正在發射磁場的目標物上方時,線圈上就會產生一個微弱的電流。這一電流振盪的頻率與目標物磁場的頻率相同。接收線圈會放大這一頻率並將其傳送到金屬探測器的控制檯,控制檯上的元件繼而對這一信號加以分析。

探測器怎樣探測金屬的

探測器怎樣探測金屬的

脈衝感應(PI)技術的金屬探測器不是很常見。有別於VLF系統,PI系統可以利用單個線圈來承擔發射器和接收器的雙重任務,也可利用兩個甚至三個線圈協同工作。這種技術向線圈發送高能、短時的電流脈衝(衝擊)。每一次脈衝都產生一個瞬時磁場。脈衝結束後,磁場極性會反轉,然後迅速衰減,產生一個尖銳的電流毛刺。這一毛刺可持續幾微秒(一微秒等於百萬分之一秒),並導致線圈上產生另一電流。這一電流稱為反射脈衝,持續的時間極為短暫,只有30微秒左右。隨後下一個脈衝會到達線圈,並重覆上述過程。基於PI技術的金屬探測器每秒一般要發送約100個脈衝,但這一數字可因生產商和產品型號的不同而有很大變化,每秒發送的脈衝數小可至數十次,多可達上千次。

假設金屬探測器下方有金屬物體,脈衝會在該物體內部形成一個反向磁場。當脈衝產生的磁場衰減並形成反射脈衝時,目標物產生的磁場能夠延長反射脈衝從衰減到消失的時間。這一過程的原理有些類似於回聲現象。PI金屬探測器中,目標物產生的磁場加強了反射脈衝的“回聲”,使得它持續的時間要比沒有“回聲”時略長一些。

金屬探測器中的採樣電路用來檢測反射脈衝的時長。將實測時長與預期時長兩相比較,該電路就能判定是否存在另一個磁場延緩了反射脈衝的衰減。如果反射脈衝的衰減時間比通常情況下長出數微秒,就可能是由於存在了金屬物體而干預了反射脈衝。

探測器怎樣探測金屬的

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由於BFO系統較為簡單,因而其生產成本和銷售價格都很低。不過這種探測器的控制能力和精確度都難以達到VLF或PI系統的水準。金屬探測器特別適合用來尋找埋藏的物體。但一般來說,這些物體的埋藏深度需在30釐米以內,探測器才能找到它們。多數探測器都有一個正常最大探測深度,大約在20至30釐米左右。探測深度的準確值受到下面幾個因素的影響:

金屬探測器的類型

目標物的金屬類型

目標物的大小

土壤的成分

目標物的邊帶效應

其他物體的干擾——例如管道或纜線,也可以是地面上方的物體,例如輸電電線。

探測器怎樣探測金屬的

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