Металлоиска́тель — электронный прибор, позволяющий обнаруживать металлические предметы в нейтральной или слабопроводящей среде за счет их проводимости. Металлоискатель (другое его название — металлодетектор) обнаруживает металл в грунте, воде, стенах, в древесине, под одеждой и в багаже, в пищевых продуктах, в организме человека и животных и т. д. Благодаря развитию микроэлектроники современные металлоискатели являются компактными и надежными приборами.
Использование металлоискателя
Виды металлоискателей
По принципу работы
Немецкий физик Хайнрих Вильхельм Дофе (Heinrich Wilhelm Dove) изобрел систему индукционного баланса, которая вошла в металлоискатель сто лет спустя.
Приборы типа «приём-передача». В основе их лежат две катушки индуктивности — приёмная и передающая, расположенные так, чтобы сигнал, излучаемый передающей катушкой, не просачивался в приёмную катушку. Когда вблизи прибора появляется металлический предмет, то сигнал передающей катушки переизлучается им во всех направлениях и попадает в приёмную катушку, усиливается и подаётся на блок индикации.
Индукционные металлоискатели. Представляют собой разновидность приборов типа «приём-передача», однако в отличие от последних содержат не две, а только одну катушку, которая одновременно является и передающей и приёмной. Основной трудностью при создании подобных приборов является выделение весьма малого отражённого (наведённого) сигнала на фоне мощного передаваемого (излучаемого).
Приборы — измерители частоты. В их основе лежит LC-генератор. При приближении металла к контуру его частота изменяется. Это изменение фиксируется различными методами:
Смешивание частоты генератора с эталонной и измерение частоты биений.
Подача сигнала с генератора на систему ФАПЧ и измерение напряжения в цепи обратной связи.
По выполняемым задачам
Грунтовый металлоискатель — предназначен для поиска кладов, монет и ювелирных изделий. Как правило, построен по индукционной технологии. Имеет множество настроек, DSP-процессор, дискриминатор металлов — специальную функцию для определения металла, из которого предположительно состоит объект в земле. Глубина обнаружения объектов от 20 см до 1 метра.
Военный металлоискатель (миноискатель) — предназначен для поиска преимущественно мин. Как правило, построен на принципе «приём-передача». Имеет минимум настроек. Глубина обнаружения мины от 20 см (Советский миноискатель ИМП) до 1 метра (Современные военные миноискатели ИМП-2).
Досмотровый металлоискатель (ручной) — предназначен для служб безопасности. Служит для обнаружения на теле человека металлических предметов (пистолет, нож). Дальность обнаружения пистолета Макарова — до 25 см.
Арочные (рамочные) металлоискатели - используются для контроля больших потоков людей, например, в метро, на вокзалах. Представляют собой рамку, через которую проходит человек.
Глубинный металлоискатель — предназначен для поиска больших глубинных целей, таких как сундук с золотом. Имеет две разнесённые друг от друга катушки, либо одну большую рамку с катушкой. Основан на принципе «приём-передача». Отличительной особенностью данного вида металлоискателей является то, что он реагирует не только на металлы, но и на любые изменения в глубине грунта (переходы от одной почвы к другой, старые фундаменты зданий и т. д.). Глубина обнаружения объектов от 50 см до 3 метров.
Магнитометры — предназначены для поиска ферромагнитных целей, например железо. Данный вид металлоискателей самый компактный и самый чувствительный, так как поисковая головка может поместится на ладони. Также магнитометры могут применяться и для поиска золота, меди, алюминия… Но для этого нужен дополнительно возбудитель, который будет делать из неферромагнитных металлов, образно говоря, электромагниты.
Физика явления
Различные модели металлоискателей работают на различных частотах. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели, работающие на маленьких частотах, могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они как бы не замечают металлических предметов. Если частота работы металлоискателя высокая, то приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить цели глубоко.
Пример частот металлоискателей по назначению:
Глубинные металлоискатели, например, работают на частоте — 6,6 кГц. Глубина обнаружения — около 4 м.
Грунтовые металлоискатели для поиска монет — до 22,5кГц. Глубина обнаружения, например каски — около 1-1,5 м, монеты — до 40 см.
Практическое применение
Постоянное применение в вооруженных силах.
Активное применение данные приборы нашли при поиске кладов и реликвий.
Шотландский физик, Александр Белл использовал металлоискатель чтобы попытаться обнаружить место нахождения пули в груди американского президента Джеймса Гарфилда в 1881 году, хотя эта попытка и была безуспешной, поскольку тело президента находилось на металлической кровати, что вводило металлоискатель в заблуждение.
Первый металлоискатель был изобретен в начале XX века в США. Первоначально прибор разрабатывался для предотвращения воровства металлических деталей с заводов. Но, впоследствии, польза металлоискателей была замечена и в других отраслях, как промышленных, так и военных. Первоначально эти аппараты были чересчур велики и неудобны для массового использования, но в начале 60-х годов были разработаны более компактные модели.
Компания «Garrett Metal Detectors» (США) на Олимпийских играх 1984 года впервые представила досмотровые арочные и ручные металлодетекторы. С тех пор детекторами для безопасности оснащают аэропорты США и многих других стран, в том числе и России.
В конце 60-х по заказу Министерства аваиации на заводе (В настоящее время ОАО "ТЗИА") была проведена разработка и начато производство металлодеткторов для досмотра авиапассажиров. С 1972 по 1990 год было выпущено 12000 стационарных металлодетекторов (МИС, МИС-2, МИС-3, МИС-4)
Группа искателей применила грунтовые и глубинные металлодетекторы и металлоискатели для поиска железного метеорита «Дронино». Экспедиции состоялась в 2007-2008 годах совместно с Лабораторией метеоритики ГЕОХИ РАН. Применение современной поисковой техники принесло положительные результаты. Из земли с глубины до 2-х метров на поверхность было извлечено более 200 килограмм метеоритного железа. Немногим ранее были опробованы металлодетекторы для поиска каменных метеоритов «Царев». Мельчайшие вкрапления металла в камне были замечены металлоискателем.
Журнал "Палео Мир", 1, 2008. стр. 22
Инженеры компании Nokia изобрели мобильный телефон, оснащенный возможностями металлоискателя (еженедельник NewScientist). Устройство позволит владельцу обнаружить спрятанное оружие, определить место прохождения электрических кабелей или найти потерянные автомобильные ключи. В основе устройства лежат две катушки индуктивности, одна из которых выполняет функцию приемника, другая — передатчика. При появлении вблизи мобильного телефона какого-либо металлического предмета, сигнал катушки-передатчика отражается от него и попадает в приёмную катушку, после чего раздается звуковой сигнал.
