Technische Grundlagen von Metalldetektoren

Es gibt derzeit vier grundlegende Funktionsprinzipien von Metalldetektoren. Die verschiedenen Prinzipien haben untereinander eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Vor allem in der Tiefe der Reichweite, der Fähigkeit, kleine Objekte zu erkennen, der Fähigkeit, die Arten der erkannten Metalle zu unterscheiden und der Methode der Verwendung.

1) BFO-Detektoren ( Beat Frequency Oscillator )

Das Hauptprinzip dieses Detektors besteht aus zwei Oszillatoren, von denen einer als Referenz dient und der andere Oszillator (LC) von einer Suchsonde gebildet wird, um die Änderung der Induktivität der Spule zu übernehmen. Beide Oszillatoren schwingen im Ruhezustand mit einer engen Frequenz, und bei Annäherung an ein Metallobjekt wird der Oszillator, der durch den Such Spule verstimmt sich und es kommt zu einer Frequenzänderung gegenüber dem Referenzoszillator,
, der mit der gleichen Frequenz schwingt. Dies ist die einfachste Methode der Metalldetektion. Die Hauptnachteile dieser Schaltung sind die sehr schlechte Empfindlichkeit, insbesondere für kleinere Metallobjekte, und die große Temperaturabhängigkeit der Oszillatoren. Es handelt sich um eine veraltete Schaltung, die heute nicht mehr verwendet wird. Die Bedienung des Detektors erfordert eine gewisse Erfahrung, insbesondere ein empfindliches Ohr, das in der Lage ist, auch kleine Frequenzänderungen zu erkennen.

2) Induktiver Impuls-Detektor

Dieser Detektor arbeitet im Gegensatz zu den anderen Detektoren nicht nach dem Prinzip der Anregung der Spule durch einen Oszillator, sondern regt die Suchspule durch sehr kurze Gleichstromimpulse an. Die Suchsonde kann aus einer oder zwei Spulen bestehen, wobei die Spule bei Anschluss einer Spule sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert. Bei einer Zwei-Spulen-Anordnung führt jede Spule eine einzelne Funktion aus. Zunächst befindet sich die Spule im
Sendemodus, wenn ein sehr kurzer Gleichstromimpuls an sie geleitet wird. Dann wird die Spule in den Empfängermodus geschaltet, wo die Zeit des Einschwingvorgangs an der Spule untersucht wird. Wenn sich kein Metall im elektromagnetischen Feld der Spule befindet, ist die Ansprechzeit der Spule sehr kurz. Befindet sich Metall im elektromagnetischen Feld, ist die Ansprechzeit der Spule länger. Dies wird von der Auswerteeinheit als das Vorhandensein von Metall bewertet. Der gesamte Vorgang wiederholt sich periodisch mit einer Rate von etwa 5.000 Mal pro Sekunde. Der Hauptvorteil dieses Detektors ist die Fähigkeit, Objekte in größeren Tiefen zu erkennen. Störungsresistenz Die Fähigkeit, Objekte unter schwierigen Bodenbedingungen zu erkennen, z. B. in stark mineralisierten Böden und an salzwassergetränkten Meeresstränden.
Nachteile: schlecht implementierte Metallunterscheidung, Detektoren arbeiten ausschließlich im Bewegungsmodus.

Beispiel für den Detektor GPX 5000 PI, der auch eisenhaltige Objekte unterscheiden kann

3)Induktiver Gleichgewichtsdetektor (VLF-Detektoren)

Ich habe mich für diesen Detektor vor allem wegen der guten Metallauflösung und wegen der hervorragenden Reichweite entschieden. Es ist das heute am weitesten verbreitete Metalldetektionssystem. Dieses Metalldetektionssystem zeichnet sich durch hohe Stabilität aus und ist aufgrund der guten Metallauflösung für den Einsatz unter unseren Bedingungen bestens geeignet. Der Detektor arbeitet mit zwei Spulen, einer Sende- und einer Empfangsspule, die so zueinander kompensiert sind, dass sie die Induktivität Null haben. Die Sendespule
ist Teil eines einfachen Oszillators, der ein sinusförmiges Signal mit größtmöglicher Amplitude erzeugt. Die Empfangsspule ist exakt mit der Sendespule abgeglichen, so dass die Spulen Null Induktivität zueinander, so dass keine induzierte Spannung an der Empfangsspule im Ruhezustand anliegt. Die Anwesenheit von Metall im elektromagnetischen Feld der Spulen stört das Gleichgewicht und der Detektor wertet diese Veränderung als Signal aus. Anhand der Phasenverschiebung an der Empfangsspule lässt sich die Art des erkannten Metalls näherungsweise bestimmen. Diese Detektoren haben eine hohe Empfindlichkeit auch für sehr kleine Objekte und eine sehr genaue Metallauflösung mit der Möglichkeit, ausgewählte Metallobjekte zu erkennen. Der Nachteil ist die sehr aufwendige gegenseitige Anpassung des Spulenfeldes, um es mechanisch und temperaturbeständig zu machen. Die gefertigte Spule ist mechanisch sehr anfällig für Stöße. Jede Verformung einer der Spulen führt zu einer Störung des gegenseitigen Gleichgewichtsund damit die Spule unsymmetrisch machen, was sich negativ auf die
Reichweite und die Gesamtfunktion des Detektors auswirkt. Die Reichweite des Detektors ist in hohem Maße von der exakten Balance des Spulenarrays abhängig.
Daher ist die Herstellung von Spulen ein relativ komplizierter Prozess mit einem hohen Anteil an Handarbeit, der sich in den Kosten für neue Sonden niederschlagen wird. Bei günstigeren Detektoren kostet eine neue Sonde die Hälfte des Gerätepreises.

Der Time Ranger Pro-Detektor ist ein Beispiel für moderne VLF-Detektoren von heute

4) Multifrequenz-Metalldetektoren.

Das große Wachstum der Mikroprozessoren und die Weiterentwicklung der Digitaltechnik in der Signalverarbeitung hat zu einer neuen separaten neue Gruppe unter den klassischen VLF-Detektoren als deren jüngste Entwicklungsstufe, nämlich die Multifrequenzdetektoren. Es handelt sich im Prinzip um einen VLF-Detektor, mit dem Unterschied, dass Sie auf der Sendespule nicht mehr eine klassische Sinuswelle einer Frequenz vorfinden, sondern ein differenziertes Signal, das Frequenzanteile unterschiedlicher Frequenzen enthält, z.B. Ein solcher Detektor verhält sich dann im Grunde wie mehrere Einzelfrequenzdetektoren mit unterschiedlichen Frequenzanteilen. Die resultierenden Einzelfrequenzgangmessungen und der abschließende Vergleich geben einen Eindruck von derviel mehr Informationen (X Frequenzen) als bei einem Einzelfrequenzdetektor, bei dem Sie nur eine einzige Information haben.
Wenn der Detektor z. B. die geringste Reaktion bei hohen Frequenzen misst, während bei niedrigen Frequenzen das Ziel fast unsichtbar istkann es davon ausgehen, dass das Ziel wahrscheinlich sehr klein ist, was es bei der Berechnung der resultierenden Objekt-ID berücksichtigt.

Mit einem Einzelfrequenzdetektor haben Sie nur eine Information (entweder das Ziel ist sichtbar oder nicht) und nichts, womit Sie es vergleichen können. Sie würden einen ähnlichen Effekt erzielen, wenn Sie versuchen würden, dasselbe Ziel mit mehreren Einzelfrequenzdetektoren mit unterschiedlichen Frequenzen zu erfassen und dann die Ergebnisse und IDs zu vergleichen und zu mitteln. Aus diesem Grund können Mehrfrequenz-Detektoren, die über einen breiten Frequenzbereich arbeiten können, ein breites Spektrum von Zielen aller Größenordnungen abdecken. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die richtige Frequenz für einen bestimmten Zieltyp auszuwählen, wie bei einem Einzelfrequenzdetektor. Außerdem wird durch den Vergleich des Ansprechens von einzelnen Frequenzen die Zielbewertung und der Detektorbetrieb bei schwierigeren Bodenverhältnissen deutlich verbessert.

Der derzeit meistverkaufte Multifrequenzdetektor ist der Minelab Equinox 800. Die Multifrequenztechnik wird heute von Minelab und Garrett verwendet.

Für technisch Interessierte: Vergleich von Einzelfrequenz- und Multifrequenzdetektoren