Il metal detector Le tecnologie di funzionamento
1 - Frequenza molto bassa o a Equilibrio di induzione ( VLF - IB: Very Low Frequency or Induction Balance): I multifrequenza come i VLF - IB hanno un'ottima discriminazione,non arrivano alle profondità dei PI ma sono ideali per la ricerca in terreni inquinati o mineralizzati. Sono i più comuni e diffusi . Possono presentarsi con display analogici , digitali o senza display , non è l’aspetto che li identifica ma la tecnologia utilizzata All'interno della bobina di ricerca ci sono due o tre bobine distinte:
1) Bobina trasmittente: Solitamente più esterna rispetto a quella ricevente,possono anche essercene due o tre ;la corrente è trasmessa lungo il filo, prima in un senso poi in un altro, per migliaia di volte al secondo e appunto il numero di volte con cui la corrente cambia senso di percorrenza identifica la frequenza a cui opera il Metal Detector. 2) Bobina ricevente: Solitamente più interna a quella trasmittente,funziona da antenna per ricevere ed amplificare i segnali provenienti dagli oggetti nella terra.
Funzionamento:La bobina trasmittente crea un campo magnetico che determina un relativo campo temporaneo nell'oggetto sepolto. Questo campo magnetico indotto nell'oggetto sollecita la bobina ricevente crea una una corrente di induzione,la quale sarà analizzata dal circuito del metal detector. Alcune osservazioni di base ! - in questo modo si possono spiegare anche i famosi disturbi che spesso rendono difficoltose le ricerche infatti , mentre il campo magnetico pulsa avanti e indietro nella terra, interagisce con tutti gli oggetti conduttivi che incontra, portando a generare deboli campi magnetici al loro interno che inevitabilmente vengono rilevati dalla bobina ricevente!
- La polarità del campo magnetico indotto dell'oggetto è opposta al campo magnetico della bobina trasmittente. - La bobina ricevente è protetta dal campo magnetico generato dalla bobina trasmettente , ma non è protetta dai campi magnetici che vengono dagli oggetti nella terra. Di conseguenza, quando la bobina ricevente passa sopra un oggetto che genera un campo magnetico, una piccola corrente elettrica attraversa quest'ultima.
- il rivelatore di metallo può determinare approssimativamente la profondità dell'oggetto sepolto in base all’ analisi del segnale di risposta rispetto al campo magnetico generato. Più un oggetto è vicino maggiore è il segnale. Oltre una certa profondità, l'intensità del campo che arriva in superficie è così debole che è inosservabile dalla bobina ricevente. funzionamento della modalità di discernimento (discriminazione) dei metalli differenti in un metal VLF La discriminazione si basa su un fenomeno conosciuto come sfasamento che è la differenza tra la durata della frequenza della bobina del trasmettitore e la frequenza dell'oggetto. Questa differenza è soggetta a due varianti: -
Induttanza : in quanto un oggetto che conduce facilmente l'elettricità (induttivo) è lento a reagire ai cambiamenti di corrente. Un oggetto con alta induttanza avrà più sfasamento,questo perché richiederà più tempo per alterare il proprio campo magnetico.
Resistenza : perché un oggetto che non conduce facilmente l'elettricità (resistente) è rapido a reagire ai cambiamenti di corrente. Un oggetto con alta resistenza avrà invece uno sfasamento più piccolo. La maggior parte dei metalli variano sia nell'induttanza che nella resistenza, un rivelatore di metallo di VLF esamina lo sfasamento, utilizzando due circuiti elettronici (demodulatori di fase) realizzando una media che verrà poi associata ad particolare di metallo. Ma non sempre è possibile avere una risposta univoca perciò solitamente si parla di gamma di metalli alla quale l'oggetto può appartenere.
In questo modo analizzando il livello di sfasamento molti rivelatori di metallo permettono di filtrare (discriminare) gli oggetti ,generando segnali di risposta solo in base alle impostazioni dell’ utente. (Funzione notch) I Metal Detector più avanzati usano diversi filtri insieme. - 2 Induzione di impulso (PI: Pulse Induction):
I sistemi a PI possono usare una singola bobina sia come trasmittente che ricevente, alcuni modelli possono avere due o persino tre bobine che funzionano contemporaneamente. I Pulse Induction non hanno discriminazione,se non in pochi casi e sono sono all metal. Sono utilizzati nella ricerca subaquea.
Funzionamento: I metal a PI inviano un segnale intervallato (ON/OFF). raffiche potenti e corte di impulsi di corrente attraverso la bobina Nel momento ON ,cioè in cui la bobina invia gli impulsi, ogni impulso genera un breve campo magnetico nell'oggetto. Quando l'impulso si conclude, il campo magnetico nell'oggetto inverte la polarità e poi si annulla improvvisamente, con un segnale elettrico molto netto. Questo segnale elettrico,dura alcuni microsecondi e da origine ad un'altra corrente che attraversa la bobina, che in questo momento non trasmette alcun segnale Nel momento OFF ,cioè in cui la bobina non invia alcun segnale,si ascolta il segnale di ritorno dal terreno e in caso dall'oggetto metallico. Questa corrente ,che viene analizzato dal metal detector, è denominata "impulso riflesso" , ha una durata molto breve ( circa 30 microsecondi) .
Un rivelatore di metallo PI trasmette circa 100 impulsi al secondo, ma il numero può variare notevolmente da modello a modello.
In un Metal Detector PI vi è un circuito di campionamento (sampling circuit) che controlla la lunghezza dell'impulso riflesso confrontandolo con la durata prevista o pre-impostata, il circuito di campionamento può determinare se un altro campo magnetico ha spinto l'impulso riflesso a svanire più lentamente.e questo indica la presenza di un oggetto di metallo che interferisce. Il circuito di campionamento trasmette questi piccoli e deboli segnali ad un dispositivo un chiamato integratore che legge i segnali dal circuito di campionamento, gli amplifica e li converte in corrente continua che è collegata ad un circuito audio che cambia segnale in base all'oggetto trovato (in genere il tono audio). -
I rivelatori PI in genere non hanno discriminazione perché la lunghezza riflessa dell'impulso dei vari metalli non viene facilmente separata. nelle zone che presentano materiale altamente conduttivo nel terreno come in acqua salata i vlf sono inutilizzabili e ci si affida solo ai pi. Inoltre, i sistemi PI possono rilevare metalli più in profondità rispetto altri sistemi.
- 3) Tecnologia di BFO ( beat-frequency oscillator ): in questi Md si fa il confronto tra le frequenze di un oscillatore di riferimento e quelle di un oscillatore di ricerca che include un sensore induttivo nel suo circuito di sintonia. Il confronto di solito è effettuato unendo ("mixando") i segnali dei due oscillatori. Gli oggetti ferrosi e non ferrosi che si trovano vicino al sensore, la bobina di ricerca, cambieranno la loro induttanza la quale a sua volta cambierà la frequenza dell'oscillatore di ricerca. Il risultato della differenza tra le due frequenze, di riferimento e ricerca, sarà il risultato in uscita che potrà essere ascoltato con le cuffie o visualizzato sul display a seconda del tipo di metal. La semplicità dei sistemi BFO permette ai metal detector basati su questa tecnologia di essere prodotti e venduti ad un costo molto basso. Questi rivelatori però non forniscono un livello di controllo e d'esattezza pari ai sistemi PI o VLF.