18新利最新登入金属探测器的工作原理

作者:杰夫·泰森
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金属和黄金的勘探比你想象的要普遍得多。塔里尔摄影/盖蒂图片社

提到单词金属探测器不同的人会有完全不同的反应。例如,有些人想到在海滩上搜寻硬币或埋藏的宝藏。其他人会想到机场安检或者在音乐会或体育赛事中使用手持扫描仪。

事实上,所有这些情况都是成立的。金属探测器技术是我们生活的重要组成部分,从休闲到工作再到安全,都有广泛的用途。金属探测器机场在美国,办公楼、学校、政府机构和监狱都有助于确保没有人携带武器进入场所。面向消费者的金属探测器为世界各地数百万人提供了一个发现隐藏宝藏(以及大量垃圾)的机会。

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在本文中,您将了解金属探测器及其使用的各种技术。我们的重点将是消费者金属探测器,但大多数信息也适用于安装探测系统,比如在机场使用的,以及手持安全扫描仪。18luck手机登录

解剖金属探测器

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加勒特GTI 1500金属探测器
图片由Garrett Electronics提供

典型的金属探测器重量很轻,只由几个部分组成:

  1. 稳定剂(可选)-用于保持单位稳定,当你来回扫它
  2. 控制箱-包含电路,控制,演讲者电池微处理器
  3. -连接控制盒和线圈;通常是可调节的,所以你可以把它设置在一个适合你身高的舒适水平
  4. 搜索线圈-真正感知金属的部分;也称为“搜索头”、“循环”或“天线”

大多数系统也有杰克用于连接耳机的,还有一些有控制盒下面的轴和一个小的显示装置以上。

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操作金属探测器很简单。一旦你打开这个单元,你就可以慢慢地在你想要搜索的区域移动。在大多数情况下,你在你前面的地面上来回扫描线圈(搜索头)。当你让它经过目标物体时,就会发出声音信号。更先进的金属探测器能显示所探测到的金属类型,以及目标物体在地下的深度。18新利最新登入

金属探测器使用以下三种技术之一:

  • 极低频(甚低频)
  • 脉冲感应(π)
  • 拍频振荡(拍频振荡器)

在接下来的小节中,我们将详细介绍每种技术,了解它们是如何工作的。18新利最新登入

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甚低频技术

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《赏金猎人》中的LandRanger金属探测器使用VLF。
图片由赏金猎人提供

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

  • 发射线圈-这是外线圈环。里面有一圈铁丝。电流沿着这条线传输,先向一个方向,然后向另一个方向,每秒数千次。每秒电流方向转换的次数决定了单元的频率。
  • 接收线圈-这个内线圈线圈包含另一个线圈的电线。这种电线就像天线一样,接收和放大来自地面目标物体的频率。

电流通过发射机线圈产生电磁场,就像发生在电动马达.磁场的极性与线圈垂直。电流每改变一次方向,磁场的极性就改变一次。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,然后又从地面拉出。

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当磁场来回脉冲到地面时,它与遇到的任何导电物体相互作用,使它们产生自己的弱磁场。物体磁场的极性与发射器线圈的磁场正好相反。如果发射器线圈的场向下脉冲,则物体的场向上脉冲。

接收线圈完全不受发射线圈产生的磁场影响。18新利最新登入然而,它并不能屏蔽来自地面物体的磁场。因此,当接收线圈经过一个发出磁场的物体时,一个小电流通过线圈。电流的振荡频率与物体的磁场频率相同。线圈放大频率并将其发送到金属探测器的控制盒,在那里传感器分析信号。

金属探测器可以根据物体产生的磁场强度大致确定物体被埋的深度。18新利最新登入物体离物体表面越近,接收线圈接收到的磁场就越强,产生的电流也就越强。地表下越深,磁场越弱。超过一定深度,物体的磁场在表面是如此微弱,以至于接收器线圈无法探测到。

在下一节中,我们将看到VLF金属探测器如何区分不同类型的金属。18新利最新登入

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VLF相移

18新利最新登入VLF金属探测器如何区分不同的金属?它依赖于一种被称为移相.相移是发射线圈的频率和目标物体的频率之间的时间差。这种差异可能是由以下几点造成的:

  • 电感容易导电的物体对电流变化的反应较慢。你可以把电感想象成一条深河:改变流入河流的水量,需要一段时间才能看到差异。
  • 电阻不易导电的物体(电阻性物体)对电流的变化反应很快。用我们的水类比,阻力是一条小而浅的河流:改变流入河流的水量,你很快就会注意到水位下降。

基本上,这意味着具有高电感的物体将有较大的相移,因为它需要更长的时间来改变其磁场。电阻高的物体相移就小。

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相移为基于vlf的金属探测器提供了一种称为歧视.由于大多数金属的电感和电阻都是不同的,VLF金属探测器使用一对名为“电流”的电子电路来检测相移的量相解调器花,并将其与某一特定类型金属的平均值进行比较。然后,探测器会用声音或视觉指示器通知你,物体可能在哪个金属范围内。

许多金属探测器甚至允许你过滤(区分)超过一定相移水平的物体。通常,可以通过调节增加或减少阈值的旋钮来设置被过滤的相移水平。VLF探测器的另一个鉴别特性被称为开槽.从本质上讲,缺口是相移特定段的鉴别滤波器。探测器不仅会提醒你这段以上的物体,就像正常的辨别一样,还会提醒你这段以下的物体。

先进的探测器甚至允许您编程多个缺口。例如,您可以将检测器设置为忽略相移与汽水罐标签或小钉子相当的对象。区分和缺口的缺点是,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,那么这些特性将非常有用。

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π技术

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这个加勒特金属探测器使用脉冲感应。
图片由Garrett Electronics提供

一种不太常见的金属探测器是基于脉冲感应(π)。与VLF不同,PI系统可以使用单个线圈作为发射机和接收机,或者它们可以有两个甚至三个线圈一起工作。这项技术通过线圈发送强大的短脉冲电流。每个脉冲产生一个短暂的磁场。当脉冲结束时,磁场的极性反转并突然崩溃,导致一个尖锐的电尖峰。这个峰值持续几微秒(百万分之一秒),并导致另一电流通过线圈。这个电流叫做反射脉冲而且时间极短,仅持续约30微秒。然后再发送一个脉冲,重复这个过程。一个典型的基于pi的金属探测器每秒发送大约100个脉冲,但根据制造商和型号的不同,这个数字可能会有很大的变化,从每秒几十个脉冲到一千多个脉冲不等。

如果金属探测器在金属物体上,脉冲会在物体中产生相反的磁场。当脉冲的磁场崩溃,产生反射脉冲时,物体的磁场使反射脉冲完全消失需要更长的时间。这个过程类似于回声:如果你在一个只有几个坚硬表面的房间里大喊,你可能只听到非常短暂的回声,或者根本听不到回声;但如果你在一个有很多坚硬表面的房间里大喊,回声会持续更久。在PI金属探测器中,来自目标物体的磁场将它们的“回声”添加到反射脉冲中,使其持续的时间比没有它们的时间长一些。

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一个采样电路在金属探测器上设置了监测反射脉冲的长度。通过将其与预期长度进行比较,电路可以确定是否有另一个磁场导致反射脉冲的衰减时间更长。如果反射脉冲的衰减时间比正常时间长几微秒,那么很可能有金属物体干扰了它。

采样电路将它所监测到的微小、微弱的信号发送到一种叫做传感器的设备积分器.积分器从采样电路读取信号,放大并转换为直流电(DC)。直流电的电压被连接到一个音频电路上,在那里它被转换成一种音调,金属探测器用它来表明已经找到了目标物体。

基于pi的探测器在辨别方面不是很好,因为各种金属的反射脉冲长度不容易分离。18新利最新登入然而,它们在基于vlf的金属探测器难以探测的许多情况下都是有用的,例如在土壤或一般环境中有高导电材料的地区。咸水勘探就是一个很好的例子。此外,基于pi的系统通常可以比其他系统探测到地下更深的金属。

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拍频振荡器技术

探测金属最基本的方法是使用一种叫做拍频振荡器(拍频振荡器)。在BFO系统中,有两个线圈。一个大线圈位于搜索头,一个小线圈位于控制盒内。每个线圈连接到一个振荡器每秒产生数千个脉冲电流。这些脉冲的频率在两个线圈之间有轻微的偏移。

当脉冲穿过每个线圈时,线圈产生无线电波.控制盒内的一个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的音调(节拍)。

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如果搜索头中的线圈经过一个金属物体,流过线圈的电流产生的磁场就会在物体周围形成磁场。该物体的磁场会干扰搜索头线圈产生的无线电波的频率。当频率偏离控制盒中线圈的频率时,可听到的节拍在持续时间和音调上发生变化。

拍频振荡器技术

基于bfo系统的简单性使它们能够以非常低的成本制造和销售。但是这些探测器不能提供VLF或PI系统所提供的控制和精度水平。

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埋藏的宝藏

金属探测器是寻找埋藏物体的好方法。但通常情况下,物体必须在距离探测器表面一英尺左右的范围内才能发现它。大多数探测器的正常最大深度在8到12英寸(20到30厘米)之间。确切的深度取决于以下几个因素:

  • 金属探测器的类型——用于探测的技术是探测器性能的主要因素。此外,使用相同技术的检测器还具有不同的变体和附加特性。例如,一些VLF探测器比其他探测器使用更高的频率,而一些探测器提供更大或更小的线圈。此外,传感器和放大技术可以在不同的制造商之间,甚至在同一制造商提供的型号之间有所不同。
  • 物体中的金属类型——有些金属,如铁,比其他金属产生更强的磁场。
  • 物体的大小——在深层,一角硬币比四分之一硬币更难探测到。
  • 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。
  • 对象的当某些类型的金属物体在地下埋了很长一段时间时,它们实际上会增加周围土壤的导电性。
  • 来自其他物体的干扰——这可能是地面上的物体,如管道或电缆,或地面上的物体,如电线。

金属探测爱好者是一个迷人的世界,有几个亚群体。以下是一些比较受欢迎的活动:

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  • 硬币射击-在重大事件后寻找硬币,如球赛或音乐会,或只是寻找一般的旧硬币
  • 勘探——寻找有价值的金属,比如金块
  • 遗迹狩猎-搜寻有历史价值的物品,如美国内战中使用的武器
  • 寻宝游戏——研究并试图找到黄金、白银或任何传说中被藏在某处的东西

许多金属探测器爱好者加入当地或国家俱乐部,提供狩猎技巧。有些俱乐部甚至为会员组织寻宝或其他郊游活动。看看LostTreasure.com有关俱乐部的更多信18luck手机登录息。

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侦探工作

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加勒特金属探测器
图片由Garrett Electronics提供

除了娱乐用途外,金属探测器还有广泛的实用功能。安装探测器通常使用PI技术的一些变化,而许多基本的手持扫描仪是基于bfo的。

金属探测器的一些非娱乐性应用包括:

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  • 机场安检-在允许旅客进入登机区和飞机前进行检查(见18新利最新登入机场安检工作原理
  • 建筑安全-检查进入特定建筑物的人,如学校、办公室或监狱
  • 活动安全-检查进入体育赛事、音乐会或其他大型人群的人群
  • 项复苏-帮助某人寻找丢失的物品,比如一件珠宝
  • 考古勘探-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
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加勒特超级扫描仪手持金属探测器
图片由Garrett Electronics提供

金属探测器制造商不断调整工艺,使他们的产品更准确、更灵敏、更通用。在下一页,你会找到制造商的链接,以及俱乐部和更多关于金属探测作为爱好的信息。18luck手机登录

有关金属探测器和相18luck手机登录关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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