Metallidetektor

Metallidetektor ehk metalliotsija on metallesemete otsimise seade. Sellel on väga palju kasutusalasid, näiteks lennujaamades ja suurematel üritustel turvalisuse tagamine, hobi korras mitmesuguste metallesemete ja miinide otsimine. Tüüpiline metallidetektor, mida kasutatakse kas miinide või aarde otsimisel, koosneb järgmistest osadest: stabiliseerija (valikuline) – metallidetektori paigalhoidmiseks, kui seda liigutatakse edasi-tagasi. peakarp – sisaldab vooluringi, juhtimisseadmeid, kõlarit, energiaallikat (nt patareisid või akut) ja mikroprotsessorit; vars – ühendab peakarpi ja otsimisrõngast; otsimispool – metallidetektori osa, mis tunnetab metalli olemasolu. Metallidetektorid kasutavad üht kolmest tehnoloogiast: väga madal sagedus (VLF, raadiosagedused 3–30 kHz) impulss-induktsioon (PI) löögisageduse võnkumine (BFO) VLF (very low frequency, 'väga madal sagedus') on ilmselt kõige populaarsem praegu kasutusel olev detektoritehnoloogia. See süsteem töötab kahe otsimispooliga: Saatja – väline otsimispool, mis sisaldab mähist. Elektrit juhitakse mööda seda mähist – alguses ühes suunas ja siis teises – tuhandeid kordi sekundis. Seda, mitu korda voolu suund muutub igas sekundis, näitab ühiku sagedus. Vastuvõtja – sisemine otsimispool, mis sisaldab teist mähist. See juhe käitub nagu antenn, et omandada ja võimendada sagedusi, mis tulevad esemetelt maa seest. Vool, mis liigub läbi saatja, tekitab elektromagnetilise välja nagu elektrimootor. Magnetvälja polaarsus on risti mähise suhtes. Iga kord, kui vool muudab suunda, muutub magnetvälja polaarsus. Kui magnetväli pulseerib edasi-tagasi maa sees, tekib vastastikmõju iga juhtiva esemega, millega see kokku puutub ning need esemed genereerivad omaenda nõrgad magnetväljad. Esemete magnetvälja polaarsus on täpselt vastupidine saatja magnetväljale: kui saatja väli pulseerib alla, siis eseme väli pulseerib üles. Vastuvõtja on täielikult kaitstud saatja genereeritud magnetväja eest, aga ta pole kaitstud magnetväljade eest, mis tulevad esemetelt maa seest. Järelikult, kui vastuvõtja läheb üle eseme, mis annab magnetvälja, käib väike elektrivool läbi pooli. See vool võngub samal sagedusel, millel võngub ka eseme magnetväli. Pool võimendab sagedust ja saadab selle metallidetektori peakarpi, kus sensorid analüüsivad signaali. Metallidetektor suudab kindlaks teha, kui sügaval umbes ese on. Ta teeb selle kindlaks magnetvälja tugevuse järgi. Mida lähemal pinnale ese on, seda tugevam vastuvõtja mõõdetud magnetväli on, ja seda tugevam on ka elektrivool, mis on genereeritud. Mida sügavamal maa sees on ese, seda nõrgem on magnetväli. Mingist kindlast sügavusest alates on objekti magnetväli pinnal nii nõrk, et vastuvõtja ei suuda seda tuvastada. PI (pulse induction, 'impulss-induktsioon') on vähem tavaline süsteem, mis põhineb impulss-induktsioonil. Erinevalt VLF-süsteemist suudab see süsteem nii saata kui ka vastu võtta ühe otsimispooliga, aga neil võib olla ka kaks ja isegi kolm otsimispooli, mis töötavad kõik korraga. See tehnoloogia saadab tugevaid, lühikesi vooluimpulsse läbi otsimisrõnga mähise. Kui impulss lõppeb, muudab magnetväli polaarsust ja variseb väga järsku kokku, mille tulemuseks on terav elektriimpulss. See elektriimpulss kestab mõne mikrosekundi, ja selle tulemusena jookseb läbi otsimispooli teine vool. Seda voolu kutsutakse peegelduvaks impulsiks ja see on ülimalt lühike. Peegelduv impulss kestab umbes 30 mikrosekundit. Pärast seda saadetakse järgmine impulss ja kogu protsess kordub. Tüüpiline impulss-induktsiooni põhine metallidetektor saadab umbes 100 impulssi sekundis, aga see oleneb tootja mudelist. Kui PI metallidetektor on metallist eseme kohal, siis impulss loob vastastikuse magnetvälja esemes. Kui impulsi magnetväli kokku variseb, põhjustades peegelduva impulsi, ei lase eseme magnetväli peegelduval impulsil nii ruttu kaduda. See protsess töötab umbes nagu kaja: kui sa karjud ruumis, kus on ainult mõni kõva pind, siis sa ilmselt kuuled väga lühikest kaja või ei kuule seda üldse, aga kui sa karjud ruumis, kus on palju kõva pinda, siis kaja kestab kauem. Üks kindel vooluring metallidetektoris on sätitud jälgima peegelduva impulsi pikkust. Võrreldes seda oodatud pikkusega, saab vooluring kindlaks teha, kas teine magnetväli on põhjustanud peegelduva impulsi kauasema lagunemise. Kui peegelduva impulsi lagunemine võtab rohkem kui mõni mikrosekund normaalsest kauem aega, siis seal on ilmselt metallist objekt seda segamas. See vooluring saadab väikseid, nõrku signaale, mida ta mõõdab seadmesse nimega integaator. Integaator loeb signaale sellest vooluringist, võimendades ja muutes neid alalisvooluks. Alalisvoolu pinge on ühendatud audio vooluvõrku, kus see muudetakse tooniks, mis näitab, et ese on leitud. PI-baasil detektorid ei ole väga head eristamisel, sest peegelduva impulsi pikkused ei ole erinevatel metallidel kergelt eraldatavad. Siiski on nad kasulikud mitmetes olukordades, kus VLF-põhised metallidetektorid oleksid raskustes, nagu näiteks alad, kus on väga juhtiv materjal pinnases või üldises keskkonnas. Hea näide on soolastes vetes uurimine. Lisaks suudavad PI-põhised süsteemid tihti tuvastada metalli palju sügavamal kui teised süsteemid. Kõige tavalisem metalliotsija kasutab tehnoloogiat nimega BFO (beat-frequency oscillator, 'löögisageduse võnkumine'). BFO süsteemis on kaks mähist – üks suur pool on otsimisjuhis ja väiksem pool on peakarbis. Iga pool on ühendatud ostsillaatoriga, mis genereerib tuhandeid vooluimpulsse sekundis. Nende impulsside sagedus kahe pooli vahel on natukene sünkroonist mööda. Kui impulsid lähevad läbi iga pooli, genereerib pool raadiolaineid. Väike vastuvõtja peakarbis loeb raadiolaineid ja loob heliseeriaid, baseerudes sageduste erinevustele. Kui pool läheb otsimispeas üle metallist eseme, tekitab läbi pooli jooksva voolu tekitatud magnetväli magnetvälja ümber selle eseme. Eseme magnetväli segab raadiolaineid, mis on genereeritud otsimispea poolis. Niipea, kui sagedus kaldub kõrvale peakarbis asuva pooli sagedusest, muutub kuuldavate löökide kestus ja toon. BFO-põhiste süsteemide lihtsus lubab neid toota ja müüa väga madala hinna eest ja neid pole ka kuigi raske ise ehitada, aga need detektorid ei paku sellist täpsust nagu VLF- ja PI-süsteemid. Eesti Detektoristide Klubi