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    金屬探測器結構、原理剖析(下)
    日期:2014-07-24 16:40 人氣:

     甚低頻(VLF)技術
            甚低頻(VLF)也稱感應平衡,可能是當今最為常用的一種探測技術。甚低頻金屬探測器有兩個截然不同的線圈: 
            發射線圈 ——外環線圈。里面是一個由導線繞成的線圈。設備沿導線交替變換方向發出電流,每秒鐘變換數千次。每秒鐘電流方向變換的次數就形成了探測器的頻率。

            接收線圈——內環線圈,由另一由導線繞成的線圈組成。這一線圈能起到天線的作用,用來收集并放大地下目標物發出的電磁波的頻率。

            流經發射線圈的電流會產生一個電磁場,就如同電動機也會產生電磁場一樣。磁場的極性垂直于線圈所在平面。每當電流改變方向,磁場的極性都會隨之改變。這意味著,如果線圈平行于地面,那么磁場的方向會不斷地交替變化,一會兒垂直于地面向下,一會兒又垂直于地面向上。

            隨著磁場方向在地下反復變化,它會與所遇的任何導體目標物發生作用,導致目標物自身也會產生微弱的磁場。目標物磁場的極性同發射線圈磁場的極性恰好相反。如果發射線圈產生的磁場方向垂直地面向下,則目標物磁場就垂直于地面向上。

            接收線圈能完全屏蔽發射線圈產生的磁場。但它不會屏蔽從地下目標物傳來的磁場。這樣一來,當接收線圈位于正在發射磁場的目標物上方時,線圈上就會產生一個微弱的電流。這一電流振蕩的頻率與目標物磁場的頻率相同。接收線圈會放大這一頻率并將其傳送到金屬探測器的控制臺,控制臺上的元件繼而對這一信號加以分析。

            金屬探測器根據目標物產生的磁場的強度,能近似地判定目標物埋藏的深度。目標物埋藏得越淺,接收線圈收集到的磁場強度就越大,產生的電流也越大。目標物埋藏得越深,磁場就越弱。如果超過了一定的深度,目標物磁場在地表處的強度過于微弱,就不能被接收線圈感測到。

            VLF金屬探測器如何分辨不同類型的金屬?這是利用一種稱為相移的現象實現的。相移是指發射線圈頻率與目標物頻率之間的時間差。之所以會形成這一差異,有以下兩方面的因素:

            電感——易于導電(感應性的)但對于電流變化反應遲緩的導體。您可以將高電感物體理解為一條很深的河流:如果改變河流中的水流量,要過一段時間才能看到變化。 
            電阻——不易于導通電流(阻抗性的)但對于電流變化反應敏銳的導體。我們還是把高電阻物體比喻成流水,比如一條又窄又淺的溪流:如果改變溪流中的水流量,很快就能發現水位的變化。
    因此,我們基本上可以說高電感的物體會造成比較大的相移,這是因為要改變磁場需要較長的時間。而高電阻物體造成的相移則比較小。

            相移現象使得基于VLF技術的金屬探測器具有了一種稱為識別的能力。由于大多數金屬具有不同的電導值和電阻值,VLF金屬探測器可利用一對稱為相位解調器的電子線路測出相移量,并將實測數據同某一種類的金屬相移均值進行比較。然后探測器就會以聽覺或視覺信號的形式,將目標物可能所處的金屬類型范圍告知探測者。

            很多金屬探測器甚至能讓您過濾出(識別)超過某一特定相移水平的目標物。通常,您可以設定需要過濾的相移水平,一般的方法是調節一個用來增加或降低閾值的旋鈕。VLF探測器還有一種識別功能,稱為忽略功能。實際上,忽略功能是一種針對某一特定相移區間的識別濾波器。探測器不僅像普通識別模式那樣針對高于設定相移區間的物體發出警示,也會針對低于設定相移區間的物體發出警示。

            更高級的探測器甚至支持設定多個忽略區間。例如,可以對探測器進行設置,讓它忽略與易拉罐拉環或小釘子的相移區間相當的物體。識別和忽略功能的缺點是,有可能過濾掉很多與“廢物”具有相近相移的有價值的東西。但如果您要尋找某一特定類型的目標物,這類功能就會極為有用。

            差拍振蕩器(BFO)技術
            探測金屬的最基本方法是采用一種稱為差拍振蕩器(BFO)的技術。BFO系統用到兩個線圈。較大的一個線圈位于搜索探頭內部,而較小的線圈位于控制臺內部。每個線圈都與一個每秒鐘能產生數千次電流脈沖的振蕩器相連。兩線圈脈沖頻率之間存在一個微小的偏移量。
            脈沖在每個線圈中傳播時,線圈都會發出射頻電波??刂婆_內的微型接收器接收這些射頻電波,并根據兩線圈的頻率差生成一個聲音序列(差拍)。

            當搜索探頭內的線圈經過金屬物體上方時,線圈內的電流所產生的磁場會在該物體周圍形成另一個磁場。目標物磁場會干擾搜索探頭發出的射頻電波的頻率。當這一頻率偏離了控制臺內線圈的頻率時,差拍聲音的時長和音調就會發生改變。

            由于BFO系統較為簡單,因而其生產成本和銷售價格都很低,您甚至可以在家自制一部BFO探測器。不過這種探測器的控制能力和精確度都難以達到VLF或PI系統的水準。

            金屬探測器特別適合用來尋找埋藏的物體。但一般來說,這些物體的埋藏深度需在30厘米以內,探測器才能找到它們。多數探測器都有一個正常最大探測深度,大約在20至30厘米左右。探測深度的準確值受到下面幾個因素的影響:
            金屬探測器的類型——探測技術是影響探測能力的主要因素。另外,采用同一種技術的探測器之間也會有區別,它們的附加功能也會有所不同。例如,有些VLF探測器使用的頻率較其他探測器更高,而不同探測器的線圈大小也會有所不同。此外,不同的生產商、同一生產商不同型號的產品所采用的傳感技術和放大技術也不盡相同。

        目標物的金屬類型——有些金屬(例如鐵)能產生比較強的磁場。

        目標物的大小——同一深度下,探測一枚10美分硬比探測一枚25美分硬幣要困難得多。

            土壤的成分——某些礦物質屬于自然導體,可能會嚴重干擾金屬探測器。

            目標物的邊帶效應——如果某些類型的金屬目標物埋在地下的時間比較長,這實際上會增強臨近土壤的導電能力。

            其他物體的干擾——可以是地表以下的物體,例如管道或纜線,也可以是地面上方的物體,例如輸電電線。
     
            金屬探測愛好者的世界精彩紛呈,可分為幾個子類。以下列出了幾項較為流行的活動:

            錢幣狩獵——在大型活動(例如球賽或音樂會)后尋找錢幣,或為一般意義上的搜尋舊幣
            勘探——尋找高價金屬,例如天然金塊
            探寶——通過調查研究嘗試尋找那些謠傳藏于某處的儲藏金銀等寶物的暗窖 
            遺跡搜尋——搜尋具有歷史價值的器物,例如美國內戰時期用過的武器