[Список статей]

Металлодетекторы

Эта статья написана для моих единомышленников, которых, как и меня, ещё с детства завораживали рассказы о спрятанных кладах и затонувших, груженных золотом галеонах.

Для тех кто, держа в руках старинную монету или древний наконечник стрелы, переживал настоящую бурю чувств и выражения эмоций от соприкосновения с духом прошлых эпох. Я знаю, что есть среди Вас и такие, кто, проходя весной по матушке земле, укрытой молоденькой и пушистой травкой ощущает биение сердца от осознания того факта сколь много нужных и интересных нам вещей таит кормилица в своих недрах. Ах, как хочется после зимней спячки окунуться в романтику приключений и до изнеможения упиться наслаждением ПОИСКА. Да, может это болезнь, и я знаю людей, которые неоднократно забрасывали это занятие, но всё равно ВОЗРАЩАЛИСЬ. Извините за дурную игру слов, но эта болезнь полезна для здоровья. Пребывание на свежем воздухе, а также щадящие физические нагрузки, связанные с выкапыванием находок оказывают благотворное влияние на организм любого возраста. Не ошибусь если предположу, что для поиска металлических предметов вам потребуется хороший металлодетектор, а для их выкапывания - удобная лопата. Ассортимент металлодетекторов, предлагаемых фирмами производителями достаточно разнообразен и прежде чем купить прибор приходится иногда долго выбирать. На вопрос, какой аппарат лучше всего сложно ответить. Но чтобы хоть как-то определится с этим надо задать себе вопрос, а для какой цели он нужен? ЦЕЛЬ - ОПРЕДЕЛЯЕТ СРЕДСТВО! Я понимаю скепсис некоторых читателей этой статьи, которые довольно хорошо имеют представления о реальных возможностях металлодетекторов и перепробовали в работе несколько моделей. И все-таки, для начинающих эта статья будет полезна и восполнит хотя бы частично дефицит информации на эту тему.

Существует пять главных типов металлодетекторов (МД): устройства с BFO(зависимый генератор), с уравновешенной индукцией (индукционный баланс), с импульсным индуктивным методом, с методом расстройки и магнитометр. Последний принцип использует определение малых аномалий интенсивности земляного магнитного поля, но для поиска кладов в целом бесполезный, так как может детектировать только железные предметы. Устройства с BFO и расстройкой работают на основе определения малых изменений индуктивности поисковой катушки, при которой устанавливается присутствие железных предметов. Оба метода характеризуются плохой чувствительностью, выплывающей с принципа их работы. Детекторы с импульсным индуктивным методом вовсе другие: самые чувствительные со всех детекторов, которые в современное время имеются. При их работе используются магнитные импульсы, способные наводить ток во всех металлических предметах, попадающих в магнитное поле. В перерывах между импульсами приёмник устройства принимает отклик, который усиливается и обрабатывается электронной частью. При значительной чувствительности имеют и свои недостатки: требуют мощных батарей, крайне чувствительны к мелким железным предметам. Их использование в первую очередь ограничивается просмотром тех мест, где правдоподобнее всего предметы скрыты на значительной глубине, и где можно легко и быстро выкопать большую яму. С середины 90-х годов многие импульсные МД стали снабжаться дискриминатором. Зато МД с уравновешенной индукцией стали стандартными детекторами для всеобщего использования. Эти устройства в поисковой головке имеют две катушки, одна из которых наводит переменное магнитное поле. Другая катушка расположена так, что поле в нормальном состоянии вокруг неё уравновешено, а на её выходе нет никакого электрического сигнала. В действительности в приемной катушке имеется так называемый остаточный сигнал, обусловленный не идеальностью конструкции. Металлические предметы, которые приближаются к катушкам, нарушают поле, нарушая при этом уравновешенность, и приемная катушка подаёт определённый выходной сигнал. Этот сигнал можно усилить и информировать оператора о находке рядовым способом. Современные МД, использующие этот принцип имеют мощную электронику, обрабатывающую сигнал и дающую оператору массу дополнительной информации: относительную удельную проводимость, глубину, характер находки и т.д.

Катушки таких МД могут располагаться различными способами и иметь различную конфигурацию. Наиболее практичными и технологичными считаются катушки с «широким» захватом, указаны на рис.1а и катушки с «точечным» захватом, указаны на рис.1б, в. Штрихом на рисунках указана область захвата поисковой головки. В настоящее время практически используется второй вариант конструкции с «точечным» захватом. На рис.1в вокруг приёмной катушки намотана часть передающей катушки, которая включена противофазно основной (большого диаметра). Количество витков такой противофазной катушки подобрано таким образом, что поле вокруг приёмной катушки уравновешенно, т.е. магнитный поток большой передающей катушки А, входящий с одной стороны уравновешивается магнитным потоком малой Б катушки, входящий в приёмную катушку с другой стороны. Надо отметить, что существует определённая пропорция в соотношении диаметров передающей и приёмной катушек. При этом достигается наилучшая настройка этой системы, а также возможность получения в приёмной катушке малого уровня остаточного сигнала. Может возникнуть вопрос: зачем стремится к уменьшению остаточного сигнала? Уровень остаточного сигнала зависит от многих факторов: от мощности сигнала в передающей катушке, расположения катушек, количества витков приемной катушки, добротности, качества изготовления, формы катушек, их взаимного расположения и т.д. и поэтому может иметь значительный разброс от единиц до сотен милливольт. Поэтому если приёмная катушка включена в составе параллельного колебательного контура, что делается довольно часто, уровень остаточного сигнала может увеличиваться в десятки и сотни раз за счёт резонанса. В этом случае невозможно получить значительное предварительное усиление сигнала приёмной катушки по переменному напряжению. Это в свою очередь требует значительных коэффициентов усиления по постоянному напряжению после детектирования полезного сигнала, но в этом случае обостряется существующая проблема «дрейфа», приводящая к нестабильной работе металлодетектора. Уровень остаточного сигнала (О.С.) также в некоторой степени может влиять на чувствительность МД, так как после детектирования полезного сигнала в преёмнике, соотношение сигнал\u1096шум (помеха) при больших уровнях О.С. уменьшается.

Хочется ещё сказать о том, что для получения высокой чувствительности суммарный коэффициент усиления всего приемного тракта МД может составлять десятки дБ. Безрассудное увеличение чувствительности приводит к ухудшению стабильной работы прибора, превращая, таким образом, МД в бесполезный инструмент поиска. О том, что чувствительность является главным, но не основным достоинством современного МД, а также о факторах, влияющих на неё вы сможете прочитать статью на этом же сайте. Понимание этого факта приходит с опытом и становится очевидным после того, когда поисковик попадает на сильно замусоренный разным металлическим хламом участок. Тут уже и высокая чувствительность не в радость! Иногда погоня за суперчувствительностью у некоторых индивидуумов вырождается в болезнь, когда человек концентрирует внимание на каждом лишнем сантиметре глубины, указанном в рекламных проспектах. Фирмы-продавцы умело играют на этом факте! И последнее, глубина обнаружения, как правило, приводится по воздуху, т.е. для идеализированных условий, но в земле указанный предмет на заявленной глубине вы, скорее всего не обнаружите!

Возвращаясь к теме о конструкции поисковой головки, хочется немного затронуть вопрос, какая катушка лучше с «широким» или «узким» захватом. По опыту использования «точечный» захват лучше, так как катушки с «широким» захватом имеют малую способность точечной направленности и обладают тенденцией принимать фальшивые сигналы у железных предметов, которые находятся мимо центра, а также мелких железных частиц, которые находятся на окраинах поисковой зоны. Но наряду с этим «широкозахватные» катушки позволяют вести не такое плотное сканирование осматриваемого участка земли, как катушки с «точечным» захватом. Это позволяет за фиксированный промежуток времени просматривать большие территории, а если участок ещё и не слишком насыщен металлом, получается приличная экономия времени. Работая с катушкой, имеющей «точечный» захват необходимо следить за плотностью сканирования, каждый последующий взмах катушкой должен не более чем на полдиаметра перекрывать предыдущую траекторию. В противном случае пропуски неизбежны, особенно на предельной глубине обнаружения. Такие катушки хороши при работе на сильно замусоренных участках, ими легче и быстрее установить точное место залегания находки (мишени). По моим наблюдениям очень мало поисковиков соблюдают правила работы с катушками, имеющими "точечный" захват. Траектория движения их катушки напоминает широкий зигзаг на пройденных участках, как следствие много пропусков мишеней. Я сам неоднократно повторно «прозванивал» такие участки, находя пропущенные ими предметы. Будьте внимательны, не спешите, помните, всего лишь одна пропущенная вами вещь может быть ценнее всех остальных вместе взятых! Информация, касающаяся конструкции катушек, а также их оптимального применения для поиска заслуживает особого внимания, поэтому этому вопросу будет посвящена отдельная статья. Следите за информацией на нашем сайте.

Хорошие детекторы металла могут обладать множеством различных способностей, например, производить дискриминацию (распознание) мишеней, т.е. имеется возможность игнорировать различный мусор, не представляющий интереса. Практически все современные МД имеют дискриминатор. Ещё одной особенностью хорошего МД является возможность исключения влияния земли на процесс поиска. Частично это решается с помощью "Фарадеевого" экрана вокруг катушек, причём лучшим считается экран, изготовленный из оксида железа. При самостоятельном конструировании МД экран изготавливается, как правило, из луженой тонкой медной фольги. Для более качественного подавления влияния земли используют специальные схемотехнические решения. Этот метод в зарубежной литературе получил название GEB (Ground Exclusion Balance) - исключение влияния земли. Надо отметить, что наличие у МД системы GEB, не всегда позволяет эффективно отстроится от влияния грунта. К счастью, на большей части территории нашей страны "тяжёлые" почвы встречаются очень редко. К "тяжёлым" грунтам можно отнести: сырой морской песок, красный глинозём, каменистые почвы и т.д. В технической литературе, посвящённой металлодетекторам, используется много специальных терминов, поэтому хочется ознакомить с некоторыми из них. Обозначение VLF (Very Low Frequency) означает очень низкую рабочую частоту МД. Способность МД дискриминировать (распознавать) характер находки зависит от рабочей частоты прибора, и производится на основе обработки фазовой информации, полученной в результате облучения мишени. При высоких частотах усиливается явления скин-эффекта, и качество дискриминации значительно ухудшается. Поэтому вначале производители МД использовали очень низкие частоты около 2кГц (70-е, начало 80-х годов). Это приводило к возникновению специфических проблем, потому что на этих частотах, несмотря на хорошую чувствительность к меди и серебру была сниженной чувствительность к золоту и никелю, а при конструировании катушек возникают проблемы с качеством (добротностью). Современные детекторы металла имеют широкий разброс по рабочей частоте, это обусловлено спецификой их применения, а также по инженерно-конструкторским соображениям. Чаще всего диапазон частот простирается от 6 до20 кГц, но бывает и ниже. В этом частотном диапазоне хорошее распознание и не возникает серьёзных проблем с конструкцией катушек. Приборы для поиска золота используют повышенные частоты 15-70 кГц. Это обусловлено ещё и тем, что на этих частотах улучшается чувствительность к очень мелким предметам, в частности к золотым самородкам, часто имеющим мизерные размеры и малый вес (сотни миллиграмм). В последние годы для повышения глубины и качества дискриминации стали использовать многочастотный поиск, который при определённых условиях даёт преимущества. С появлением дешёвых микропроцессоров этот метод получил сильный толчок в своём развитии. Но хочется сделать два важных замечания по поводу многочастотного поиска: 1.Значительного повышения глубины дискриминации по сравнению с одночастотными приборами этот метод не дает. 2.Увеличивается ассортимент мишеней, которые хорошо дискриминируются, но в случае сложной конфигурации последних может происходить их отсечение. Кто-то может мне возразить на этот счет, особенно после прочтения статьи БИТВА ТИТАНОВ американского автора. В статье поисковик говорит о корректной дискриминации в соленом песке двухчастотным прибором CZ-6a центовой монеты на глубине 24см. Правда, он признается, что причину этого он точно не знает. Я думаю, дело здесь вот в чем. Современные металлодетекторы имеют два основных канала "земляной" и "дискриминационный". В канале дискриминации в процессе работы из-за влияния на него земли сигнал постоянно меняется. Даже при отсутствии в поле действия катушки металлических объектов. Эта "пляска" сигнала ограничивает глубину дискриминации и влияет на ее качество. CZ-6а имеет режим работы SALT (соль), который используется при работе на влажном морском песке. В этом режиме система отстройки от земли работает при совершенно иных фазовых значениях, чем при работе на нормальном грунте. Соленый песок по степени своей минерализации располагается рядом с фольгой. Так вот, если метка регулятора уровня дискриминации стояла вблизи фольги, канал дискриминации не испытывал значительного влияния грунта и помеха от земли была минимальна. Это, плюс хорошая проводимость мокрого морского песка дали указанный результат. Обозначение TR (Transmitter-receiver) означает «передатчик-приемник» имеет также отношение к МД, работающим по принципу индукционного баланса. Этот тип детекторов металла появился в 30-х годах, имел разнесённые ортогонально расположенные катушки. Приборы этого типа имели рабочие частоты от 50 до100 кГц. Серьёзный недостаток их - реакция на минерализованный грунт. К особенностям также следует отнести невосприимчивость к мелким предметам. При поиске крупных объектов, размером с литровую банку и больше, в условиях слабоминерализованного сильно замусоренного грунта эти МД очень удобны. С середины 70-х годов практически вышли из употребления. В современное время типичным представителем МД этого типа является Gemini-3 фирмы Fisher. Некоторые изготовители МД использовали это обозначение как дополнение к термину VLF видимо для того, чтобы лишний раз подчеркнуть, что в основе работы устройства лежит принцип индукционного баланса. В процессе работы на местности может меняться характер грунта а, следовательно, и его минерализация. Для этого потребуется корректировка отстройки от влияния земли. Это делается как вручную, так и автоматически, если в детекторе имеется такой режим работы. Он получил обозначение Ground Track. Применение этого режима не рекомендуется при установке высокой чувствительности. Термин VCO используется для обозначения звукового режима работы МД, при котором в зависимости от величины и глубины залегания объекта изменяется не только громкость звука, но и его тон. Это обостряет восприятие слухом малейшего изменения звукового сигнала. Современные высококлассные металлодетекторы имеют богатый сервис, позволяющий опытному оператору вести плодотворный поиск с наименьшей затратой времени. Если поисковик дополнительно имеет представление о принципе работы металлодетектора и о его реальных возможностях это приносит дополнительные дивиденды.

Шевченко Станислав

[Список статей  Наверх  <<Назад]