Metal detektagailu

Metal detektagailua metalen gertutasuna nabaritzen duen tresna elektroniko bat da. Oso baliagarriak dira ezkutatuta dauden metalezko objektuak detektatzeko, lurpean edo objektu baten barnean dagoen kontuan hartu gabe.

Metal detektagailuen erabilera Estatu Batuetan hasi zen 1972. urtean hegazkinak ez bahitzearren, maiz gertatzen zen zerbait baitzen. Hala ere, teknologiaren garapenaren ondorioz eta bahitutako hegazkinekin eragindako sarraskiak (2001eko irailaren 11) zirela eta, metal detektagailuak hobetzen joan ziren, mundu osoan hauen erabilera hedatzen zen bitartean. Oso erabiliak diren metal detektagailuak, eramangarriak dira. Sentsoreak elementu metaliko bat detektatuz gero, aparatuak daukan orratz baten mugimendu edo soinu aldakorrak jakinaraziko du. Beste mota arrunt bat, segurtasunerako erabiltzen diren metal detektagailu estatikoak dira. Horrelako metal detektagailuak kartzeletan, enpresa pribatuetan, auzitegietan eta aireportuetan erabiltzen dira pertsona batek ezkutuan arma bat duen ala ez ziurtatzeko.

Metal-detektagailu sinpleenetakoa eremu magnetiko bat sortuz haril batean zehar igarotzen den korronte txandakatu oszilatzaile bat sortzen duena da. Elektrikoki eroale den metal pieza bat hariletik hurbil badago, Foucaulten korronteak sortuko lirateke metalean eremu magnetiko bat sorraraziz. Ondoren, beste bobina bat erabili beharko litzateke eremu magnetikoaren aldaketa neurtzeko (magnetometro bat gisa jokatuz).

Lehen metal-detektagailu industrialak 1960ko hamarkadan garatu zituzten eta asko esplorazio mineralerako eta beste eskaera industrial batzuetarako erabili zituzten. Erabilerak, adibidez, labanak, pistolak (bereziki aireportu-segurtasunean) eta bestelako armen detekzioa, lurreko minen suntsiketa, ikerketa, arkeologia eta altxorren bilaketa izaten dira. Metal detektagailuak ere janarian arrotzak diren elementu kaltegarrien hautematean erabiltzen dira; hala ere, eraikuntzan, aurkitzen zailak diren metalezko ziriak aurkitzen laguntzen dute. Metal detektagailuak sortutako eremu magnetikoak erradiazio mota bat diren arren, ez dute eragin biologikorik.

Historia eta sorkuntza 
1919ko metal-detektagailu goiztiarrekin bonba ez-lehertuak aurkitzen zituzten Lehen Mundu Gerra ondoren Frantzian.

XIX. mendearen bukaeran, zientzialari askok eta ingeniariek teoria elektrikoaren ezagutzak erabili zituzten metala zehatz-mehatz hautemango lukeen makina bat diseinatzeko. Meak aurkitzeko halako tresnaren erabilerak abantaila itzel bat emango lioke enplegatu zuen edozein meatzariari. Lehen makinak pilazko bateria-botere asko erabili behar zuten eta puntu bateraino funtzionatzen zuten. 1874an, Gustave Trouvé paristar asmatzaileak tresna eramangarri bat garatu zuen metalezko objektuak hartzeko, adibidez, pazienteei pistola balak ateratzeko. Trouvé-k inspiratuta, Alexander Graham Bellek antzeko tresna bat garatu zuen James Garfield 1881eko estatubatuar lehendakariaren bularrean gelditutako bala bat ateratzen saiatzeko; zuzen egin zuen lan detektagailuak baina ahalegina arrakastarik gabekoa izan zen, Garfield-en oheko metalezko malgukiaren metalak detektagailua nahasi baitzuen.

Garapen berriak 
Metal-detektagailuaren garapen modernoa 1920ko hamarkadan hasi zen. Gerhard Fischer-rek irrati-goniometroaren bitartez (seinale radio-elektrikoen norabidea erakusten duen tresna) sistema bat sortu zuen, non nabigazio zehatzerako erabili behar izan zuten. Sistemak izugarri ongi funtzionatu zuen, baina Fischerrek nabaritu zuen anomaliak zeudela lurrak mineralak zituen eremuetan. Arrazoitu zuen metalak irrati-maiztasun bat desitxuratu ahal izango lukeenez, posible izango litzatekeela diseinatzea erresonantziazko bobina bat irrati-maiztasun batean erabiltzeko. 1925ean, metal detektagailuen patentea eskatu eta lehen patentea lortu zuen. Nahiz eta Gerard Fischer izan lehena lortzen, lehenengoa patentea eskatzen Shirl Herr izan zen, Crawfordsvill-eko (Indiana) enpresaburu bat.

Bere eskuzko ezkutuko metal detektagailua artxibatuta izan zen 1924ko otsailean, baina ez zen patentatua izan 1928ko ekaina arte. Horrek Benito Mussolini diktadore italiarrari  lagundu zion 1929an Italiako Nemi aintziratik Kaligula enperadorearen galerako objektuak berreskuratzen. Herr-en asmakuntza Richard Byrd almirantearen bigarren Antartidako espedizioan erabili zuten 1933an, aurretik egondako esploratzaileek utzitako objektuak aurkitu ahal izateko. Makinak 2,44 metroko sakonerara arte zen eraginkorra. Hala ere, Józef Kosacki, Poloniako langile bat, St Andrews-en lanean ari zena, Fifen, Eskozian, izan zen diseinua birdefinitu zuena Poloniako mina detektagailu praktiko batera Bigarren Mundu Gerran. Tresna hauek pisutsuak jarraitzen zuten izaten eta pila pakete bereziak behar zituzten.

Kosacki-k asmatutako diseinua zehazki El-Alameingo bigarren guduan erabili zuten, Bernard Montgomerybertako mariskalak 500 gudari bidali zituenean alemaniarrek minaturiko eremuak garbitzera. Siziliako, Italiako eta Normandiako erasoetan ere erabili zuten, geroago. Sortzea eta tresnaren fintasuna gerra-garaiko ikerketa militarreko operazio bat zen bitartean, Kosacki-k sortu zuen lehen metal-detektagailu praktikoa eta sekretuan mantendu zuen 50 urte baino gehiagoz.

Geroagoko hobekuntzak 
Makina hobetuen fabrikatzaile askok berezko ideiak merkatura eraman zituzten. Oregongo White´s Electronics hasi zen, 1950eko hamarkadan, Oremaster Geiger Counter deitutako makina bat eraikiz. Beste detektagailu-teknologikoko lider bat Charles Garrett zen, nork TMO-aren (Taupadako Maiztasuneko Oszilatzailea) sorkuntza bideratu  zuen. Metaleko detektagailuaren fabrikatzaileek eta diseinatzaileek, transistorearen  asmakizunarekin eta garapenarekin, 1950eko hamarkadan eta 1960an, hobetutako zirkuituarekiko makina txikiagoak eta arinagoak eraiki zituzten, bateria txikiagoak erabiliz. Industria hau AEB eta Britainia Handian azkar hedatu zen eskaera hazkorra hornitzearren.

Modelorik hoberenak guztiz informatizatuta daude eta erabiltzaileari sentikortasuna, berezitasunak, abiadura, atalase-bolumena jarraitzen dute, iragazkiak, etab. eskura ematen zizkion eta parametro hauek etorkizunerako gordetzen ditu. Duela hamarkada batekoekin konparatuta, sakonago bilatzen dute, arinagoak dira detektagailuak, energia gutxiago erabiltzen dute eta hobeto ezberdintzen dute metal bat beste batetik.

Arkeologoek eta altxor-bilatzaileek metal-detektagailu handiago eramangarriak darabiltza objektu metalikoak kokatzeko, adibidez, bitxiak, txanponak, balak eta lurperatutako beste objektu asko .

Metal-ezberdintzaileak 
Metal detektagailuaren aldaketarik handiena indukziozko oreka sistemaren garapenarekin bat iritsi zen. Sistema honek elektrikoki orekan zituen bi hariletan oinarritzen zen. Metal bat horien artean edo inguruan mugituz, bi harilak desorekatuko lirateke. Gainera, metal bat beste batetik ezberdintzea posible liteke metal bakoitzak fase erantzun desberdinak dituztelako. Hala ere, zaila zen metal batzuk beste batzuetatik ezberdintzea faseko emaitza antzekoak izateagatik, adibidez: urrea eta eztainu-papera.

Harilen diseinu berriak 
Aurretik, bi haril erabiltzen ziren metalak detektatzeko, bata bestearen gainean, baina Compass Electronics enpresak beste diseinu bat eman zuen: bi haril D itxurarekin, bata-bestearen atzetik zirkunferentzia itxurako harilen segida bat lortzeko. Beste garapen bat eremu honetan lurrean mineralizazioa ekiditen zuen makina baten sorpena izan zen, baina ez zen gai metal bat beste batetik ezberdintzeko.

Pultsu bidezko indukzioa 
Ikertzaileak metalak detektatzeko beste bide batzuen bila zebiltzan, pultsu bidezko indukzioa aurkitu zuten arte. Indukziozko orekako detektagailuak ez bezala, pultsu bidezko indukziozko makinek lurra asko magnetizatzen zuten denbora labur batean metal baten bila. Makina hauen alde on bat, mineralizazioari kontra egiten ziotela da eta metalezko elementu txikiak aurretik detektatu ezin ziren tokietan ere hautematen hasi ziren, adibidez, area beltzean (sumendi area). Konputagailuen erabilpenak ere mota honetako metal detektagailuetan zenbait hobekuntza ekarri zituen.

Motak

VLF (Very Low Frequency) detektagailuak 
Eredu honek 2 haril ditu, non haietako bat eremu magnetiko aldakor eta periodiko baten igorletzat jokatzen duen eta besteak eremu hori jasotzen duen. Igorleak sortutako eremu magnetiko hori eroalera iristean, honetan korronte induzitua sortuko da non, ondoren, Foucault-en korronteen ondorioz, hartzaileak detektatuko duen kontrako eremu magnetiko bat sortuko den.

PI (Pulse Induction) detektagailuak 
Beste metal detektagailu mota bat Pultsu bidezko indukzioan oinarritzen da. VLF ez bezala, igorle eta hartzaile lana egiten duen haril bakar bat erabiltzen dute, baina izan ditzakete zenbait haril gehiago elkarlanean. Teknologia honek, potentzia handiko korronte pultsu motz batzuk bidaltzen ditu harilera. Pultsu bakoitzak eremu magnetiko motz bat sortzen du. Pultsua bukatzean, eremu magnetikoak polarizazioa aldatzen du eta oso azkar desagertzen da, korronte elektriko motz baina indartsu bat sortuz harilean. Korronte honi kontrako eremu magnetikoa deitzen zaio eta 30 mikrosegundo irauten ditu. Ondoren, beste pultsu bat bidaltzen da harilera, prozesu osoa errepikatuz. Orokorrean, PI motako metal detektagailuek segundoro 100 pultsu bidaltzen dituzte; hala ere, fabrikatzaileak nahi ahala alda dezake.

Metal detektagailua metal baten gainean jartzean, pultsuak metalean kontrako eremu magnetiko bat sortzen du. Pultsuaren eremu magnetikoa desagertzean, kontrako eremu magnetikoa sortuz, metalaren eremu magnetikoak kontrako eremuak denbora gehiago behar izatea eragiten du guztiz desagertzeko.

Metal detektagailuaren pantailak kontrako eremu magnetikoaren luzera ikustea ahalbidetzen du. Gainera, sistemak lortutako kontrako eremu magnetikoa eta espero zena konparatuz, sistemak kontrako eremu magnetikoak desagertzen gehiago behar izateak beste eremu magnetiko batek eragin duen determina dezake. Kontrako eremu magnetikoaren desagerpenak normalean baino mikrosegundo gutxi gehiago behar baditu, seguruena metal bat dago detektagailuaren azpian.

BFO (Beat Frequency Oscilator) Detektagailuak 
BFO metal detektagailuak bi haril erabiltzen dituzte. Bat, txikiena, kontrol kutxan, eta bestea, handiena, kanpoan. Haril bakoitza sugunduko milaka korronte pultsu sortzen dituen osziladore batera dago konektatuta. Hala ere, bi pultsuen maiztasunak pixkat bat desfasatuta daude. Pultsu hauek harilak zeharkatzen dituzte Irrati-uhinak sortuz. Metal detektagailuan soinua egingo duen sentsore bat jartzen da, non soinua altuagoa izango den bi irrati uhinen maiztasuna handiagoa den bitartean. Handienak eremu magnetiko bat sortzen du, non metal bat badago detektagailuaren azpian, objektu honetan beste eremu magnetiko bat sortuko da, eremu magnetiko nagusiaren maiztasuna aldatuz.

Erabilerak

Arkeologia 
Metal detektagailuak askotako erabilerak izan dituzte arkeologiaren arloan. Arkeologian izan zen lehenengo erabilera ezaguna Rickey arkeologo militar jaunak egin zuen 1958an, Little Big Horngo guduaren eremuan tiroketak non izan ziren aztertzeko. Dena dela, zenbait arkeologo metal detektagailuen erabileraren aurkakoak dira erro arkeologikoetako azterketa moteltzen edo zuzenki gelditzen dituztelako hauek erabiltzeko zaletasuna duten besteengatik.

Metal detektagailuak industrian 
Metal detektagailuak arlo askotako industrietan erabiliak izan dira. Botikan, janari tratamenduan, ehungintzan, kimikan, egur industrian, nekazaritzan eta meatzaritzan dute erabilera handiena. Janariaren tratamenduan ohikoak ez diren gailuen matxurak gerta daitezke, janarian tamaina askotako metal zatiak utziz. Gaur egun eta segurtasun neurri bezala metal detektagailuak erabiltzen dituzte janariaren produkzio prozesu osoan zehar. Nekazaritzan ere segurtasun neurritzat erabili izan dira metal detektagailuak. Gaur egungo automatizazio maila handia dela eta ez da harritzekoa halako istripuren bat gertatzea. Industrian, lehen metal detektagailuak Bruce Kerr-ek eta David Hiscock-ek garatu eta inplementatu zituzten 1947an (salmentarako, ez erabilera propiorako). Metal detektagailu industrialen oinarrizko printzipioa hiru hariletako konfigurazioan datza, non hariletako batek eremu magnetikoa sortzen duen eta beste biak honen eremu magnetikoa detektatzen duen. Konfigurazio honek 1 mm-tik beherako metal zatitxoak detektatzeko gaitasuna ematen die detektagailuei. Gaur egun ohikoa da konfigurazio honen erabilera. Konfigurazio honetan hiru harilen seinaleak deuseztatu egiten dira ezerk islatzen edo eragiten ez dituen bitartean. Gaur egun badira hobekuntzak detektagailu hauetan eta bibrazioen eraginik ez detektatzeko inplementazioak egin dira.

Metal zati bat sartzen denean, eremu magnetikoan perturbazio bat eragiten du eta, ondorioz, korronte elektriko txiki bat. Korronte hau detektatzean metal detektagailuak prozesuko gailuei produktua baztertzeko adierazten die. Honek prozesua geldiunerik gabe jarraitzea baimentzen du.

Segurtasun kontrolak 
Metal detektagailuen erabilpena Estatu Batuetan hasi zen 1972. urtean, hasieran basoen ustiapenerako erabiliak ziren magnetometroak erabiliz. Outokumpu finlandiar enpresak 1970eko metal detektagailuak moldatu zituen segurtasunerako erabiltzen erraza zen komertzial bat sortzeko. Sistema hauen hurrengo bertsioak Metor Metal Detectors izeneko enpresa batean garatu ziren, non, lehenengo aldiz, gaur egun aireportuetan ditugun metal detektagailu laukizuzenak eraiki zituzten. Metal detektagailuen erabilpen hauetan, beste askotan bezala, pultsu bidezko indukzioko eta korronte alternoko sistemak erabili ziren. Harilen diseinua eta elektronikaren garapenekin, sistema ezberdintzaileak hobetzea eragin zuten. 1995ean zenbait sistema berri sortu ziren, non, hauen ezaugarri nabarmenena hautemandako metalen altuera hurbildua (lurretik objekturaino) lortzen zuten, segurtasun langileek seinalearen iturria erraztasun handiagoarekin biltzea ahalbidetuz. Eskuzko metal detektagailuak ere erabiltzen dira pertsona batek gainean daraman metal bat hautemateko zehaztasun handiagoarekin.

Aireportuetan 
Denbora galera galanta suposatzen badu ere, metal detektagailuak ohikoak dira aireportuetan segurtasun neurri gisa. Kasu honetan, metal detektagailuak bi haril zirkuitu independentez osatuta daude. Lehenengoak korronte elektrikoa erabiltzen du eremu magnetiko bat sortzeko eta besteak eremu magnetikoa korronte bihurtzen du. Erdian portaera magnetikoa duen edozer sartzen bada, bigarren harilaren korrontean aldaketa bat gertatzen da, soinu sorgailu bat piztuz.
Gizaki bat pasatzean, detektagailuak soinua egiten badu, lerrotik ateratzen da azterketa sakonago bat egiteko. Neurri hau hartzen da gehienetan ezkutatutako metalezko objektuak arriskutsuak izan daitezkeelako (Labanak, bonbak, pistolak...). Aireportuetan neurri hau hartzea erabaki zen gehien bat hegazkinak indarrez bahitzeko arriskua nabaria zelako. Amerikan, arrazoi hauengatik, 1972an inplementatu ziren.

Eraginkortasuna 
Metal detektagailu baten eraginkortasuna ez da zertan bere barne teknologian oinarritu behar. Kanpo baldintzak ere kontuan hartu behar dira:

Lurraren mineralizazioa 
Gero eta mea gehiago lurrean, orduan eta txikiagoa izango da detektagailuaren hautemate ahalmena, honek igorritako uhinek mineralekin erraztasun handiagoarekin egiten baitute topo.

Helburuaren tamaina 
Gero eta handiagoa izan objektu bat, orduan eta sakonago detektatu daiteke.

Helburuaren forma 
Itxura zirkularra duten objektuak errazagoak dira hautematen.

Helburuaren orientazioa 
Objektu baten sekzioaren bektorea eremu magnetikoarekiko paralelo badago, errezagoa izango da hautematen, baina askoz zailagoa eremu honekiko perpendikularki dagoenean; adibidez, txanpon bat, bere aurpegia detektagailuarekiko begira dagoenean, errazagoa izango da aurkitzea, detektagailuari izkina ematen dionean baino.

Helburuaren ezaugarriak 
Gero eta handiagoa izan objektuaren eroankortasuna, orduan eta sakonago detektatu daiteke.

Kanpo estekak 

Metal detektagailuak
Minak (armak)