Период развития металлоискателей для персонального использования, профессиональных работ и хобби в целом отражает эволюцию схемотехники. Этапами этой эволюции были генераторы на биениях, схемы «передатчик-приемник» (ПП), генераторы сверхнизкой частоты (СНЧ) с ручной и/или автоматической отстройкой от грунта и, наконец, современные цифровые инструменты с микропроцессорным управлением.
Разумеется, на каждом этапе этого эволюционного развития были определенные улучшения, а прогресс ни в коей мере не был постоянным. Некоторые любители и кладоискатели по-прежнему предпочитают ту или иную схему всем прочим.
Можно сказать, что металлоискатели, построенные по схеме «передатчик-приемник», были лучше, чем построенные на генераторе биений, а у инструментов с генератором СНЧ были преимущества перед аппаратами со схемой ПП. И, наконец, результат этой эволюции – компьютеризированные СНЧ-металлоискатели с микропроцессорным управлением, во многом превосходящие все, что им предшествовало.
Поскольку схемы всех современных металлоискателей работают со спектром сверхнизких частот (даже современные устройства с микропроцессорным управлением), больше нет необходимости использовать такую терминологию. Все современные металлоискатели – СНЧ-инструменты!
Однако существует и другой тип схемы, который следует обсудить, – импульсная индукционная схема, совершенно отличная от всех других типов, представляющая современные металлоискатели, которые сейчас используются для подводного поиска.
Во всех металлоискателях различного применения (промышленного, военного, медицинского, для систем безопасности и т. д.) используются единые схемные принципы (за некоторыми исключениями). Их можно выпускать в нескольких вариантах, предназначенных для конкретных сфер. Это, например, детекторы металлических коммуникаций, металлоискатели для систем безопасности аэропортов, детекторы образцов руд и т. д.
Основные типы
Исключительно как историческую справку в этой главе мы кратко рассмотрим металлоискатели на биениях, со схемой ПП, а также импульсные индукционные металлоискатели. В последующих главах мы сосредоточимся только на современных устройствах, которые составляют всю гамму доступных сегодня на рынке моделей. Отдельная и абсолютно новая глава этой книги посвящена микропроцессорным моделям, которые все больше и больше охотников за сокровищами считают металлоискателями завтрашнего дня.
Некоторые из искателей старой закалки немедленно обвинят меня в том, что я не уделяю должного внимания их любимым приборам, этим замечательным старинным инструментам на генераторах биений или со схемой ПП, с которыми они за все эти годы нашли так много монет, колец и золотых самородков. Ну что же, я об этих старых добрых металлоискателях скажу лишь три вещи и после завершения этого экскурса в историю обещаю их больше не упоминать.
Первое: поздравляю с успехом.
Второе: ваш металлоискатель устарел. Новичкам в этом хобби нет смысла пробовать металлоискатели на биениях или с передатчиком-приемником (ранние СНЧ-модели, если уж на то пошло). Кстати, как и ветеранам! Интересно, сколько ценных металлических предметов эти «замечательные» металлоискатели на самом деле пропустили?
Наконец... если вы упорно хотите работать с одной из этих старых моделей, то вы должны знать о них больше чем я, потому что я больше не стану пытаться отправиться на поиски ни с одним из них... никуда!
Металлоискатели с импульсной индукцией будут обсуждаться отдельно, потому что это инструмент, использующий иной принцип, нежели СНЧ. Хочу сразу отметить, что импульсные металлоискатели – очень хорошие металлоискатели. Для большинства видов кладоискательства, особенно для поисков на пляжах, в полосе прибоя или на морском дне, я оцениваю их очень высоко. Однако большинство коммерчески доступных типов импульсно-индукционных металлоискателей предназначены для подводных поисков. Например, наша модель Sea Hunter выдерживает погружение до глубины 60 м.
Генераторы биений
Этот почтенный инструмент – металлоискатель с генератором частоты биений – появился в самом начале эры современных металлоискателей. Первые модели выпускались после Второй мировой войны. В 50-х годах транзисторные металлоискатели этого типа были легче и требовали меньших батарей, чем более ранние устройства с вакуумными лампами. Приборы с генераторами биений применялись для всех задач поиска, но в основном использовались для обычного кладоискательства и старательства.
Хотя в целом верно, что схема генератора частоты биений и конструкция катушки технически просты по сравнению с другими типами металлоискателей, сказать, что высококачественные, универсальные металлоискатели на генераторе биений были дешевыми, отнюдь нельзя. Любое качественное оборудование в производстве дороже, чем собранное дешево, пусть и более сложное. Производство стабильных, чувствительных приборов на генераторе биений требовало большой тщательности и мастерства.
На приведенной ниже блок-схеме на странице 79 показаны различные узлы металлоискателя с генератором биений, их соединения с источником питания, катушкой и другими компонентами.
Генератор на биениях содержит два высокочастотных генератора, работающих на одной и той же частоте. Опорный генератор обычно стабилизируется кварцевым резонатором и, следовательно, не может (точнее, не должен) изменять свою частоту. В поисковом генераторе имеется два изменяемых компонента (параметра), поэтому его частота может изменяться. Частота работы поискового генератора зависит от двух изменяемых параметров: элемента настройки и индуктивности обмотки в катушке. В качестве элемента настройки обычно выступает переменный конденсатор. Можете мне поверить, что настройка металлоискателя такого типа была настоящим искусством.
Однако в таких металлоискателях было нечто, из-за чего в них можно было влюбиться, – их звук был завораживающим. Этот тип металлоискателей пользовался уважением за свою универсальность, чрезвычайную надежность и устойчивость в полевых условиях. Нельзя сказать, что металлоискатели других типов не были надежными или не годились для работы в поле. Просто когда каждый день на рынке появляются новые и разные металлоискатели, брак выявляется чаще. Когда очередной новый металлоискатель ломался, работали с металлоискателем на биениях.
Металлоискатель с генератором биений мог вполне сносно решать почти все задачи кладоискательства. По существу, было очень мало вещей, которые такой металлоискатель не мог делать, особенно если оператор в полной мере использовал все его возможности. С ним можно было искать монеты, клады, исторические реликвии, обследовать брошенные города и любые постройки. Такой металлоискатель был как раз к месту, решая все кладоискательские задачи.
Ограничения металлоискателя на генераторе биений проявлялись в том, что у него не было ни индикации глубины поиска, ни возможности отстройки от грунта, присущих более поздним СНЧ-металлоискателям. В нем отсутствовала возможность нейтрализации эффекта соленой воды. И все же, хотя такие металлоискатели не могли «видеть» так же глубоко, как металлоискатели других типов, и не могли игнорировать отклик от железистых минералов, были люди, которые мастерски ими пользовались и которые могли буквально заставить их «говорить» так, что намного превосходили оператора, работающего с металлоискателем нового типа.
Но сегодня это уже не так! Даже новичок с микропроцессорным инструментом может найти клад, который не заметит даже самый опытный и квалифицированный ветеран, использующий металлоискатель на биениях частоты.
Увы, дни расцвета таких инструментов давно миновали. Они разделили судьбу пишущих машинок, автоматов для игры в пинбол и ручных газонокосилок. Если у вас есть металлоискатель с генератором биений и вы планируете хранить его, периодически проверяйте его и заменяйте севшие батарейки. Потратьте немного времени на работу с ним и постарайтесь узнать побольше о его возможностях. Возьмите его с собой на поиски или старательскую экспедицию. Когда-нибудь этот металлоискатель окупится сторицей... если уже не окупился!
Передатчик-Приемник
Популярность к металлоискателям типа «передатчик-приемник» (ПП) пришла в 60-х годах. Транзисторные версии были 82 легче, компактнее и работали с меньшими по размеру батареями, чем предшествовавшие модели. В первую очередь ПП-металлоискатели были отличными инструментами для поиска монет с отличной глубиной обнаружения. Миллионы монет были найдены с их помощью.
История их развития шла параллельно с историей металлоискателей на генераторе биений. Оба типа развивались в одно и то же время. Вместе они достигли пика популярности, а затем потеряли ее, когда появились более новые и на тот момент современные СНЧ-аппараты.
Схема и конструкция ПП-металлоискателей основана на иных электронных параметрах, нежели в металлоискателях на биениях. Как уже отмечалось ранее, при описании принципа работы металлоискателя на биениях, присутствие проводящего металла или непроводящего железосодержащего минерала в пределах зоны обнаружения вызывало изменение индуктивности антенной катушки. В результате изменялась частота генерации.
Реакция ПП-металлоискателей на присутствие металла или минерала в пределах зоны обнаружения обусловлена двумя явлениями: образованием вихревых токов внутри проводящего предмета и индуктивным дисбалансом между антеннами передатчика и приемника.
Название «передатчик-приемник» не полностью описывает работу этого типа устройств, поскольку явление, известное как индуктивный баланс (ИБ), усиливает эффект обнаружения объекта методом передатчика-приемника, тем самым улучшая чувствительность и повышая глубину обнаружения. На упрощенной блок-схеме на странице 83 показан генератор передатчика, подключенный к передающей антенне. Генератор посы- 83 лает в антенну высокочастотный ток. Ток, протекая по обмотке, создает электромагнитное поле, которое распространяется от антенны по всем направлениям. Оно похоже на электромагнитное поле, описанное в главе 3. Усилитель раскачивает сигнал, который наводится в антенне приемника. С усилителя сигнал поступает на динамик или наушники, оповещая оператора о присутствии объекта.
ПП-металлоискатели не были столь же универсальными, как металлоискатели на биениях. Хотя охотники за монетами применяли такие металлоискатели, среди старателей они популярностью никогда не пользовались, потому что они были неэффективными на минерализованных грунтах, а характеристика обнаружения антенной катушки была неоднородной. Популярность ПП-металлоискателей сошла на нет вместе с популярностью металлоискателей на биениях в середине 70-х.
СНЧ
Первые металлоискатели на сверхнизких частотах (СНЧ) (диапазон 3-30 кГц – ниже, чем у приборов с генераторами биений или по схеме «передатчик-приемник») с отстройкой от грунта были разработаны в середине 70-х годов.
Работа на более низких частотах давала возможность скомпенсировать и отделить отклик от железистых минералов от отклика металлических предметов. Поскольку СНЧ-металлоискатели реагировали только на металлы и игнорировали эффекты от железистых минералов, они не страдали от посторонних сигналов (как ПП-металлоискатели) при работе на грунтах с сильной железистой минерализацией. Возросла и глубина обнаружения.
Поскольку состав железистых минералов в разных регионах мира сильно различается, разработка калибруемых по грунту СНЧ-металлоискателей с широким диапазоном настройки было насущной необходимостью... если они должны были удовлетворительно работать везде, где нужно.
Первые СНЧ-металлоискатели выпускались только с одним режимом работы – неселективный детектор с отстройкой от грунта. Операторам, которым быстро надоело копать глубокие ямы только для того, чтобы вытащить бесполезный мусор, требовались металлоискатели с возможностью селективного определения, которые облегчили бы проблемы с мусором.
Когда производители добавили применявшиеся в ПП-устройствах схемы дискриминации в СНЧ-металлоискатели, появился металлоискатель СНЧ/ПП с калибровкой по грунту. В устройстве было два режима работы: неселективный СНЧ с отстройкой от грунта (игнорирование железистых минералов) и режим ПП (передатчик-приемник). Поскольку ранние модели в режиме ПП с дискриминацией откликались на железосодержащие минералы, им были присущи некоторые ограничения, но какое-то количество мусора они все же игнорировали.
Бóльшая часть СНЧ-металлоискателей работает на частотах около 5 кГц. На этой частоте достигается отличная глубина обнаружения. Частоты около 15 килогерц дают некоторое улучшение работы в режиме дискриминации, соответствующем ПП-приборам. Таким образом, два класса СНЧ/ПП объединились. Хотя металлоискатели обоих диапазонов – превосходные инструменты, СНЧ-диапазон обеспечивает бóльшую глубину, а более высокочастотные 15-килогерцевые металлоискатели имеют преимущество при поиске монет благодаря лучшим характеристикам ПП-режима при работе на железистых грунтах.
Затем появились СНЧ-металлоискатели, одновременно сочетавшие калибровку по грунту и дискриминацию. Поначалу для работы с этими металлоискателями, их называли «детекторами движения», необходимо было водить катушкой чрезвычайно быстро. Сложность схемы и применение огромного числа интегральных схем оставляли желать лучшего в полевых условиях. Однако усовершенствования продолжались, и сегодня у нас есть СНЧ-схемы всевозможных типов, которые намного превосходят более ранние модели.
Улучшения в схемах СНЧ-устройств привели к большей универсальности, достижению большей глубины и улучшению в распознавании природы обнаруженных объектов. Эти инструменты используются для повторного поиска на «выработанных» участках кладоискательства.Операторы находят сокровища на бóльшей глубине, чем это было возможно с металлоискателями на биениях или ПП-металлоискателях. СНЧ-приборы применяют практически везде – от поиска монет, тайников и исторических ценностей до золотоискательства в горах и реках. Большое разнообразие рамок и щупов значительно расширяет возможности СНЧ-приборов. Выпускаются металлоискатели для работы на суше и мелководье, а также универсальные инструменты для промышленности и правоохранительных органов.
Импульсная индукция
Популярность металлоискателей с импульсной индукцией начала расти с начала 80-х годов, когда появились высококачественные универсальные приборы за умеренные деньги. Импульсные инструменты были доступны и в 70-е, но они были предназначены в первую очередь для подводных работ, а их стоимость была значительно выше, чем у современных моделей.
Импульсные инструменты хорошо работают в агрессивной морской воде. Поэтому растет популярность трансформеров, способных работать и на суше, и под водой. Поиск на морских пляжах был в определенной степени малоэффективным в условиях, когда в соленой воде содержатся еще и железистые минералы (магнитные черные пески). Импульсные металлоискатели изменили ситуацию и породили новое увлечение. Поэтому из всех типов, предназначенных для подводного поиска, именно импульсные металлоискатели стали самыми популярными.
Промышленные металлоискатели
Оборудование для поиска металлических предметов широко используется в промышленности и охране правопорядка.
У промышленных металлоискателей два основных вида применения: обнаружение металлических объектов и трассировка. Локаторы металла применяются строителями, техниками ЖКХ, специалистами для обнаружения скрытых металлических предметов, таких как крышки люков, счетчики, краны, компоненты систем полива. В предыдущие годы бригадами использовались любые доступные им типы металлоискателей, в т. ч. на биениях, ПП, СНЧ, высокочастотные (с большой глубиной поиска) или двухблочные.
Однако начиная с первой половины 80-х популярными стали СНЧ-приборы с несколькими катушками. Предпочтение отдается насадкам, которые превращают стандартную СНЧ-конфигурацию в двухблочный металлоискатель из-за их бóльшей глубины обнаружения, возможности игнорировать подземные воды и минеральные включения.
Оборудование для трассировки используется по всему миру для поиска и определения трассы металлических труб, кабелей и желобов, закопанных в землю. Современные инструменты не только находят местоположение таких объектов, но и могут определить трассу их прохождения, измерить глубину и обнаружить разрывы. Использование такого оборудования экономит огромное количество времени и денег.
Сегодня изготовители промышленного оборудования объединили схемы поиска металла и трассировки труб в один универсальный инструмент, который может быть использован как глубинный металлоискатель (для поиска крышек люков, вентильных коробок и т. п.), а также как трассировщик (для обнаружения и определения трассы прохождения трубопроводов, кабелей и желобов). Эти многофункциональные инструменты выполняют все типы работ и сочетают в себе все функции, для выполнения которых ранее потребовалось бы два или более устройств. Помимо этого у новых аппаратов бóльше возможностей и большая глубина поиска.
Системы поиска металла очень важны в таких отраслях промышленности, как деревообработка (ищут гвозди, проволоку, шипы и другие металлические объекты в бревнах, поступающих на распил).
В пищевой промышленности металлоискатели ищут металлические предметы, которые могут находиться в пищевых продуктах.
Системы управления дорожным движением применяют металлоискатели, которые определяют наличие транспортных средств и характер транспортных потоков. В аэропортах, на предприятиях и многих других системах охраны используются ручные и арочные металлоискатели для поиска оружия, инструментов, других металлических предметов, спрятанных на людях.
Сотрудники правоохранительных органов, особенно криминалисты, работающие на месте преступления, используют практически все типы металлоискателей для поиска металлических улик. Как обычные, для работы на суше, так и подводные металлоискатели многократно подтвердили свою полезность в этой сфере.
Военные металлоискатели
Военные миноискатели продолжают совершенствоваться. Бóльшая часть такого оборудования разрабатывается частными компаниями за счет грантов. Военная аппаратура отличается чрезвычайно высокой надежностью и защитой от воздействия окружающей среды. Некоторые инструменты настолько чувствительны, что способны обнаружить небольшие металлические булавки в сделанных из пластмасс минах. Миноискатели выпускаются не только для солдат. Широко применяются высокочувствительные передвижные миноискатели, смонтированные на автомобиле и роботах.
Усовершенствованы детекторы, которые могут находить полностью пластиковые мины и пустоты. Разработаны инструменты для поиска подземных полостей, туннелей и хранилищ. Я помогал разрабатывать один из таких детекторов во время Вьетнамской войны в начале 60-х годов. Конечно, в ходе военных операций часто применяют и гражданские металлоискатели с большой глубиной поиска для нахождения неразорвавшихся бомб, которые необходимо вывезти с полигона или из мест, где проходили бои.
Читать дальше:
Металлоискатели в мире инвалидов
Характеристики металлоискателей
Чарльз Гарретт
"Металлоискатели. Как найти клад..."