Металлоискатель - Metal detector

Солдаты армии США используют металлоискатель

А металлоискатель является электронный инструмент который обнаруживает присутствие металл рядом, поблизости. Металлоискатели полезны для обнаружения металлических включений, скрытых внутри предметов, или металлических предметов, закопанных под землей. Они часто состоят из портативного устройства с датчиком, который можно перемещать по земле или другим объектам. Если датчик приближается к куску металла, на это указывает меняющийся звук в наушниках или перемещение стрелки на индикаторе. Обычно прибор показывает расстояние; чем ближе металл, тем выше звук в наушнике или выше идет игла. Другой распространенный тип - стационарные «проходные» металлоискатели (см. § Проверка безопасности ниже) используется в точках доступа в тюрьмы, суды, и аэропорты для обнаружения скрытого металлического оружия на теле человека.

Самая простая форма металлоискателя состоит из осциллятор создание переменный ток который проходит через катушку, производя переменный магнитное поле. Если кусок электропроводящего металла находится близко к катушке, вихревые токи будет индуцировано (индуктивный датчик ) в металле, и это создает собственное магнитное поле. Если для измерения магнитного поля используется другая катушка (действующая как магнитометр ), изменение магнитного поля из-за металлического объекта может быть обнаружено.

Первые промышленные металлоискатели были разработаны в 1960-х годах и широко использовались для разведки полезных ископаемых и других промышленных приложений. Использование включает обнаружение фугасы, обнаружение оружия, такого как ножи и пистолеты (особенно в охрана аэропорта ), геофизический разведка, археология и охота за сокровищами. Металлодетекторы также используются для обнаружения инородных тел в продуктах питания и строительная индустрия обнаружить стальные арматурные стержни в бетоне, трубах и проводах в стенах и полах.

История и развитие

Один из первых металлоискателей в 1919 году использовался для обнаружения неразорвавшихся бомб во Франции после Первая Мировая Война

К концу XIX века многие ученые и инженеры использовали свои растущие знания в области теории электричества в попытке изобрести машину, которая бы точно определяла металл. Использование такого устройства для поиска рудоносных пород дало бы огромное преимущество любому горняку, который его применял. Ранние машины были грубыми, потребляли много энергии от батарей и работали лишь в очень ограниченной степени. В 1874 году парижский изобретатель Гюстав Труве разработал портативное устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов, таких как пули, у людей. Вдохновленный Труве, Александр Грэхем Белл разработал аналогичное устройство, чтобы попытаться найти пулю, застрявшую в груди американского президента. Джеймс Гарфилд в 1881 г .; металлоискатель работал правильно, но попытка не увенчалась успехом, потому что металлическая пружина, на которой лежал Гарфилд, сбила детектор с толку.[1]

Современные разработки

Современное развитие металлоискателя началось в 1920-х годах. Герхард Фишер разработал систему радиопеленгации, которая должна была использоваться для точной навигации. Система работала очень хорошо, но Фишер заметил аномалии в областях, где местность содержала рудоносные породы. Он рассудил, что если радиолуч может быть искажен металлом, то должна быть возможность создать машину, которая обнаружит металл с помощью поисковой катушки, резонирующей на радиочастоте. В 1925 году он подал заявку и получил первый патент на металлоискатель. Хотя Герхард Фишер был первым человеком, получившим патент на металлоискатель, первым подал заявку Ширл Херр, бизнесмен из Крофордсвилля, штат Индиана. Его заявка на ручной детектор скрытых металлов была подана в феврале 1924 года, но не была запатентована до июля 1928 года. Герр помогал итальянскому лидеру. Бенито Муссолини в восстановлении предметов, оставшихся от Императора Калигулы галеры на дне Озеро Неми, Италия в августе 1929 года. Изобретение Херра было использовано во Второй антарктической экспедиции адмирала Ричарда Берда в 1933 году, когда оно использовалось для определения местонахождения объектов, оставленных ранее исследователями. Он был эффективен на глубине до восьми футов.[2]Однако это был один Лейтенант Юзеф Станислав Косацкий, польский офицер, прикрепленный к отряду, дислоцированному в г. Сент-Эндрюс, Файф, Шотландия, в первые годы Вторая Мировая Война, которые превратили дизайн в практичный Польский миноискатель.[3]Эти устройства все еще были довольно тяжелыми, поскольку работали на электронных лампах и нуждались в отдельных аккумуляторных батареях.

Дизайн, изобретенный Косацким, широко использовался во время Вторая битва при Эль-Аламейне когда 500 единиц были отправлены в Фельдмаршал Монтгомери для расчистки минных полей от отступающих немцев, позже использовавшихся во время Союзное вторжение на Сицилию, то Союзное вторжение в Италию и Вторжение в Нормандию.[4]

Поскольку создание и усовершенствование устройства было военной исследовательской операцией военного времени, информация о том, что Косацкий создал первый практический металлоискатель, держалась в секрете более 50 лет.

Индукция частоты биений

Многие производители этих новых устройств представили на рынке свои собственные идеи. Компания White's Electronics of Oregon начала свою деятельность в 1950-х годах с создания устройства под названием Oremaster Geiger Counter. Еще одним лидером в области детекторных технологий был Чарльз Гарретт, кто был пионером BFO (Частота ударов Осциллятор) машина. С изобретением и разработкой транзистора в 1950-х и 1960-х годах производители и конструкторы металлоискателей создали меньшие и более легкие машины с улучшенной схемой, работающие от небольших батарейных блоков. Компании возникали по всей территории Соединенных Штатов и Великобритании, чтобы удовлетворить растущий спрос. Индукция частоты биений требует перемещения катушки детектора; сродни тому, как раскачивание проводника возле магнита индуцирует электрический ток; кроме импульса электрическая ЭДС, а не магнитная ЭДС[требуется дальнейшее объяснение ].

Доработки

Современные топовые модели полностью компьютеризированы с использованием технологии интегральных схем, позволяющей пользователю устанавливать чувствительность, дискриминацию, скорость трека, пороговую громкость, режекторные фильтры и т. Д. И сохранять эти параметры в памяти для использования в будущем. По сравнению с тем, что было всего десять лет назад, детекторы стали легче, глубже, потребляют меньше энергии и лучше различают.

Современные металлодетекторы также включают обширные беспроводные технологии для наушников, подключаемых к Wi-Fi сети и блютуз устройств. Некоторые также используют встроенный GPS технология локатора для отслеживания местоположения поиска и местонахождения найденных предметов. Некоторые подключаются к смартфон приложения для дальнейшего расширения функциональности.

Дискриминаторы

Самым большим техническим изменением в детекторах была разработка настраиваемой индукционной системы. В этой системе использовались две катушки, настроенные на электромагнитный режим. Одна катушка действует как РФ передатчик другой как приемник; в некоторых случаях их можно настроить в диапазоне от 3 до 100 кГц. Когда рядом с ними находится металл, обнаруживается сигнал из-за наведенных в металле вихревых токов. Что позволило детекторам различать металлы, так это то, что каждый металл имеет свой фазовый отклик при воздействии переменного тока; более длинные волны (низкая частота) проникают в землю глубже и подходят для целей с высокой проводимостью, таких как серебро и медь; чем более короткие волны (более высокая частота), которые, хотя и меньше проникают в грунт, используются для целей с низкой проводимостью, таких как золото и железо. К сожалению, высокая частота также чувствительна к влиянию минерализации грунта. Эта селективность или дискриминация позволили разработать детекторы, которые могли бы выборочно обнаруживать желательные металлы, игнорируя нежелательные.

Даже с дискриминаторами все еще было проблемой избежать нежелательных металлов, потому что некоторые из них имеют сходные фазовые характеристики (например, фольга и золото), особенно в форме сплава. Таким образом, неправильная настройка некоторых металлов увеличивала риск передачи ценной находки. Еще одним недостатком дискриминаторов было то, что они снижали чувствительность машин.

Новые конструкции катушек

Дизайнеры катушек также опробовали новаторские разработки. Первоначальная система катушек баланса индукции состояла из двух одинаковых катушек, установленных друг на друга. Компания Compass Electronics представила новую конструкцию: две катушки в форме буквы D, установленные спиной к спине, образуя круг. Эта система широко использовалась в 1970-х годах, и у концентрических и D-типа (или широкоформатного, как они стали называться) были свои поклонники. Еще одним достижением было изобретение детекторов, которые могли нейтрализовать эффект минерализации почвы. Это давало большую глубину, но было недискриминационным режимом. Лучше всего он работал на более низких частотах, чем те, которые использовались раньше, и было обнаружено, что частоты от 3 до 20 кГц дают наилучшие результаты. Многие детекторы в 1970-х годах имели переключатель, который позволял пользователю переключаться между режимом распознавания и режимом без распознавания. Более поздние разработки переключились между обоими режимами электронным способом. Разработка индукционного балансировочного детектора в конечном итоге приведет к созданию детектора движения, который постоянно проверяет и уравновешивает фоновую минерализацию.

Импульсная индукция

В то же время разработчики рассматривали возможность использования другого метода обнаружения металлов, называемого импульсной индукцией.[5] В отличие от генератора частоты биений или индукционных балансировочных машин, которые использовали равномерный переменный ток на низкой частоте, импульсная индукционная машина (PI) просто намагничивала землю относительно мощным мгновенным током через поисковую катушку. В отсутствие металла поле затухало с одинаковой скоростью, и время, необходимое для падения до нуля вольт, можно было точно измерить. Однако, если бы металл присутствовал при срабатывании машины, в металле индуцировался бы небольшой вихревой ток, и время затухания измеренного тока увеличилось бы. Эти временные различия были незначительными, но усовершенствование электроники позволило точно измерить их и определить присутствие металла на разумном расстоянии. У этих новых машин было одно важное преимущество: они были в основном невосприимчивы к воздействию минерализации, а кольца и другие украшения теперь можно было размещать даже в высокоминерализованных местах. черный песок. Добавление компьютерного управления и цифровой обработки сигналов еще больше улучшило индукционные импульсные датчики.

Преимущества использования «ПИ-детектора» включают способность «пробивать» тяжелые минеральные почвы; в некоторых случаях высокое содержание минералов может даже улучшить работу детектора PI. Там, где детектор "VLF" обычно сильно отрицательно влияет, "PI" нет.

Использует

Более крупные портативные металлоискатели используются археологи и охотники за сокровищами найти металлические предметы, такие как Ювелирные изделия, монеты, пули, и другие различные артефакты похоронен под поверхностью.

Археология

Металлоискатели широко используются в археологии. Впервые их использование было зарегистрировано военным историком Доном Рики в 1958 году, который использовал их для обнаружения линий огня на Маленький большой рог. Однако археологи выступают против использования металлоискателей «искателями артефактов» или «мародерами», деятельность которых нарушает археологические раскопки.[6] Проблема с использованием металлоискателей на археологических раскопках или любителями, которые находят объекты, представляющие археологический интерес, заключается в том, что контекст, в котором был обнаружен объект, теряется, и не проводится подробное исследование его окрестностей. За пределами известных участков значение объектов может быть незаметно для любителей металлоискателей.[7]

Англия и Уэльс

В Англия и Уэльс обнаружение металлов является законным при условии, что землевладелец дал разрешение и что территория не является Запланированный древний памятник, а сайт особого научного интереса (УОНИ), либо покрытые элементами Схема управления сельской местностью.

В Закон о сокровищах 1996 года определяет, считаются ли обнаруженные предметы сокровищами.[8] Искатели предметов, которые закон определяет как сокровища, должны сообщать о своих находках местному коронеру.[9]Если они обнаруживают предметы, которые не считаются сокровищами, но представляют культурный или исторический интерес, искатели могут добровольно сообщить о них в Схема переносных древностей[10] и База данных британских детекторов.

Франция

Продажа металлоискателей разрешена во Франции. Первое использование металлоискателей во Франции, которое привело к археологическим открытиям, произошло в 1958 году: люди, живущие в городе Гренкур-ле-Гавринкур, которые искали медь после разорвавшейся бомбы Первой мировой войны с помощью военного миноискателя, нашли римский серебряный клад.[11] Французский закон о металлоискателе неоднозначен, потому что он касается только цели, которую преследует пользователь металлоискателя. Первым законом, регулирующим использование металлоискателей, был Закон № 89-900 от 18 декабря 1989 года. без каких-либо изменений в статье L. 542-1 кодекса наследия, которая гласит, что «никто не может использовать оборудование для обнаружения металлических предметов, с целью исследования памятников и предметов, представляющих интерес доисторической, исторической, художественной и археологии без предварительного получения административного разрешения, выданного на основании квалификации заявителя, а также характера и метода исследования. "Вне исследования археологических объектов использование металлоискателя не требует специального разрешения, за исключением разрешения владельца земли. Мы часто читают от некоторых археологов, что использование металлоискателя запрещено без официального разрешения. Это неправда. Чтобы понять это, необходимо обратить внимание на намерение законодателя принять Закон № 89-900 от 18 декабря 1989 г. На вопрос о Законе № 89-900 от 18 декабря 1989 г. член парламента господин Каллуд, Джек Ланг, министр Культура в то время ответила письмом следующее: «Новый закон не запрещает использование металлоискателей, а только регулирует их использование. Если целью такого использования является поиск археологических останков, от моих служб требуется предварительное разрешение. Помимо этого случая, закон требует сообщать в соответствующие органы о случайном обнаружении археологических останков ». Все письмо Джека Ланга было опубликовано в 1990 году во французском журнале по обнаружению металлов.[12] а затем, чтобы его можно было увидеть в Интернете, отсканированное с разрешения автора журнала на французском веб-сайте по обнаружению металлов.[13]

Шотландия

Согласно закону Шотландии принципу bona vacantia, Корона имеет право собственности на любой объект любой материальной ценности, первоначальный владелец которого не может быть отслежен.[14] Для шотландских находок также нет ограничения в 300 лет. О любом артефакте, обнаруженном с помощью металлоискателя или в результате археологических раскопок, необходимо сообщить Короне через Консультативную группу по сокровищам в Национальных музеях Шотландии. Затем панель определяет, что будет с артефактами. Сообщение не является добровольным, и отказ сообщить об обнаружении исторических артефактов является уголовным преступлением в Шотландии.

Соединенные Штаты

Продажа металлоискателей разрешена в США. Люди могут использовать металлоискатели в общественных местах (парки, пляжи и т. Д.) И на частной собственности с разрешения владельца участка. В Соединенных Штатах сотрудничество между археологами, охотящимися за местоположением деревень коренных американцев колониальной эпохи, и любителями было продуктивным.[7]

В качестве хобби

"детектор" перенаправляется сюда. Для комедийного сериала см. Детекторы.
Это 156 тройских унций (4,9 кг) Золотой самородок, известный как Mojave Nugget, был обнаружен разведчиком в пустыне Южной Калифорнии с помощью металлоискателя.

Существуют различные виды хобби с использованием металлоискателей:

  • Стрельба по монетам предназначена специально для монет.[15] Некоторые охотники за монетами проводят исторические исследования, чтобы определить места, где можно отказаться от исторических и коллекционных монет.
  • Разведка ищет ценные металлы, такие как золото, Серебряный, и медь в их естественной форме, такой как наггетсы или хлопья.[16]
  • Металлоискатели также используются для поиска выброшенных или утерянных,[17] ценные искусственные предметы, такие как ювелирные изделия, мобильные телефоны, фотоаппараты и другие устройства. Некоторые металлоискатели являются водонепроницаемыми, что позволяет пользователю искать затопленные объекты на мелководье.
  • Обнаружение металла в целом очень похоже на отстрел монет, за исключением того, что пользователь охотится за историческими артефактами любого типа. Детекторы могут быть посвящены сохранению исторических артефактов и часто обладают значительным опытом. Монеты, пули, пуговицы, головки топоров и пряжки - это лишь некоторые из предметов, которые обычно находят охотники за реликвиями; в целом потенциал намного больше в Европе и Азии, чем во многих других частях мира. Более ценные находки только в Британии включают Стаффордширский клад из Англосаксонский золото, проданное за 3 285 000 фунтов стерлингов, золото Celtic Newark Torc, то Кубок Ринглемера, Клад Вест-Багборо, Милтон Кейнс клад, Роман Crosby Garrett Шлем, Stirling Hoard, Collette Hoard и тысячи более мелких находок.
  • Расчесывание пляжа ищет потерянные монеты или драгоценности на пляже. Пляжная охота может быть как простой, так и сложной, в зависимости от желания. Многие преданные охотники за пляжами также знакомятся с движениями приливов и отливов. эрозия пляжа.
  • Клубы металлоискателей в США, Великобритании и Канаде существуют для любителей учиться у других, хвастаться находками во время охоты и узнавать больше о своем хобби.[18]

Любители часто используют свой собственный жаргон для поиска металлов. [19] при обсуждении своего хобби с другими.

Политика и конфликты в хобби металлоискателя в США

Сообщество металлоискателей и профессиональные археологи имеют разные идеи, касающиеся восстановления и сохранения исторических находок и мест. Археологи утверждают, что любители детекторов используют подход, ориентированный на артефакты, удаляя их из своего контекста, что приводит к безвозвратной потере исторической информации. Археологические разграбления таких мест, как Слабая ферма в 1987 г. и Петербургское национальное поле битвы служат доказательством против разрешения бесконтрольного обнаружения металлов в исторических местах.[20]

Проверка безопасности

Металлоискатели в Берлин Шёнефельд аэропорт

Серии угон самолетов привело к тому, что Соединенные Штаты в 1972 году внедрили технологию металлодетекторов для проверки пассажиров авиакомпаний, первоначально используя магнитометры которые изначально были разработаны для операций регистрации с целью обнаружения шипы на деревьях.[21] Финская компания Оутокумпу адаптировали металлоискатели в горнодобывающей промышленности в 1970-х годах, все еще размещенные в большой цилиндрической трубе, чтобы сделать коммерческий проходной детектор безопасности.[22] Разработка этих систем продолжалась в дочерней компании, а системы под торговой маркой Металлоискатели Metor эволюционировал в виде прямоугольного портала, который сейчас является стандартом в аэропортах. Как и в других областях применения металлоискателей, используются как системы переменного тока, так и импульсные системы, а конструкция катушек и электроники претерпела изменения, чтобы улучшить дискриминацию этих систем. В 1995 году появились такие системы, как Metor 200, способные указывать приблизительную высоту металлического объекта над землей, что позволило сотрудникам службы безопасности быстрее определить местонахождение источника сигнала. Меньшие ручные металлоискатели также используются для более точного обнаружения металлических предметов на человеке.

Промышленные металлоискатели

Промышленные металлоискатели используются в фармацевтической, пищевой, пищевой, текстильной, швейной, пластмассовой, химической, лесной, горнодобывающей и упаковочной промышленности.

Загрязнение пищевых продуктов металлическими осколками сломанного технологического оборудования во время производственного процесса является серьезной проблемой безопасности в пищевой промышленности. Металлоискатели для этой цели широко используются и интегрируются в производственную линию.

Текущая практика на предприятиях швейной или швейной промышленности заключается в применении обнаружения металла после того, как одежда полностью сшита и до ее упаковки, чтобы проверить, есть ли в одежде какие-либо металлические загрязнения (игла, сломанная игла и т. Д.). Это нужно делать из соображений безопасности.

Промышленный металлоискатель был разработан Брюсом Керром и Дэвидом Хискоком в 1947 году. Компания-основатель Goring Kerr[23]был пионером в использовании и разработке первого промышленного металлоискателя. Mars Incorporated был одним из первых клиентов Геринга Керра, который использовал металлоискатель Metlokate для проверки Бары Марса.

Основной принцип работы общепромышленного металлоискателя основан на конструкции с 3 катушками. В этой конструкции используется AM (амплитудно-модулированный ) передающая катушка и две приемные катушки по одной по обе стороны от передатчик. Конструкция и физическая конфигурация приемных катушек способствуют обнаружению очень мелких металлических загрязнений размером 1 мм или меньше. Сегодня современные металлоискатели продолжают использовать эту конфигурацию для обнаружения случайного металла.

Конфигурация змеевика такова, что создается отверстие, через которое продукт (продукты питания, пластмассы, фармацевтические препараты и т. Д.) Проходит через змеевики. Это отверстие или апертура позволяет продукту входить и выходить через систему из трех катушек, создавая равный, но зеркальный сигнал на двух приемных катушках. Результирующие сигналы суммируются, эффективно сводя на нет друг друга. Fortress Technology представила новую функцию, которая позволяет структуре катушки их модели BSH игнорировать эффекты вибрации,[24]даже при осмотре токопроводящих продуктов.[25]

Когда в продукт попадает металлический загрязнитель, возникает неравномерное нарушение. Это создает очень слабый электронный сигнал. После соответствующего усиления механическое устройство, установленное на конвейер система получает сигнал об удалении загрязненного продукта с производственной линии. Этот процесс полностью автоматизирован и позволяет производить бесперебойную работу.

Гражданское строительство

В гражданском строительстве специальные металлоискатели (метры покрытия ) используются для поиска арматурные стержни внутри стен.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Гросвенор и Вессон 1997, стр. 107.
  2. ^ Поултер, Томас С. Краткое содержание научных достижений второй антарктической экспедиции Берда, 1933-1935 гг..
  3. ^ Модельски, Тадеуш (1986). Польский вклад в окончательную победу союзников во Второй мировой войне. Уортинг, Англия. п. 221.
  4. ^ Кролл, Майк; Купер, Лео (1998). История наземных мин. Книги о ручке и мече. ISBN  978-0-85052-628-8.
  5. ^ «Как работают металлоискатели». 23 мая 2001 г.
  6. ^ Коннор, Мелисса; Скотт, Дуглас Д. (1 января 1998 г.). «Использование металлоискателей в археологии: введение». Историческая археология. 32 (4): 76–85. JSTOR  25616646.
  7. ^ а б Тайлер Дж. Келли (16 января 2017 г.). «Археологи и металлоискатели находят общий язык» (Нью-Йорк Таймс). Получено 21 января, 2017. Как объяснил Брайан Джонс, археолог штата Коннектикут, разница между археологией и мародерством заключается в записи контекста.
  8. ^ "Закон о сокровищах" 1996 г. - Значение слова "сокровище""". HMSO. Получено 18 февраля 2018.
  9. ^ "Закон о сокровищах 1996 года - юрисдикция коронеров". HMSO. Получено 18 февраля 2018.
  10. ^ «Сообщить о сокровище». Правительство Ее Величества. Получено 18 февраля 2018.
  11. ^ "Plat aux poissons du Trésor de Graincourt - Musée du Louvre - Париж".
  12. ^ Le Prospecteur (5). ISSN  1169-3835. Отсутствует или пусто | название = (Помогите)
  13. ^ "Detecteur-de-metaux.com - Or natif et trésor - Conseils et guide d'achat".
  14. ^ "Сокровищница Шотландии".
  15. ^ "Советы по стрельбе по монетам :: metaldetectingworld.com".
  16. ^ Дэйв Маккракен (23.11.2011). «Основы электронной разведки :: goldgold.com».
  17. ^ Скотт Кларк (30 сентября 2012 г.). "В поисках украшений с помощью металлоискателя - потерянное кольцо :: Detecting.us".
  18. ^ "Список клубов металлоискателей в США и Канаде :: MetalDetector.com".
  19. ^ "Глоссарий жаргона металлоискателей". Detecting.us.
  20. ^ «Похититель реликвий времен Гражданской войны занимается« душераздирающим »разрушением». NBC News.
  21. ^ «История безопасности аэропортов».
  22. ^ Ярви, А., Лейнонен, Э, Томпсон, М., и Валконен К., Проектирование современных проходных металлодетекторов, Проверка безопасности доступа: проблемы и решения, ASTM STP 1127 TP Tsacoumis Ed, Американское общество по испытанию материалов, Филадельфия, 1992, стр. 21 -25
  23. ^ "История Геринга Керра - IMN". В архиве из оригинала от 23.10.2016. Получено 2016-10-23.
  24. ^ Редактор Майк Пеханич, Plant Operations. «Обнаружение посторонних предметов».CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (ссылка на сайт)
  25. ^ "История - Крепостные Технологии".

использованная литература

  • Гросвенф, Эдвин С.и Вессон, Морган. Александр Грэм Белл: Жизнь и времена человека, который изобрел телефон. Нью-Йорк: Гарри Н. Абрамс, Inc., 1997. ISBN  0-8109-4005-1.
  • Колин Кинг (редактор), «Мины Джейн и разминирование», ISBN  0-7106-2555-3
  • Грейвс М., Смит А. и Бэтчелор Б. 1998: подходы к обнаружению инородных тел в пищевых продуктах, тенденции в пищевой науке и технологиях 9 21–27