Technické principy detektorů kovů

V současnosti se používají celkem čtyři základní principy funkce detektorů kovů. Jednotlivé principy mají mezi sebou celou řadu výhod a nevýhod. Zejména v hloubce dosahu, schopnosti detekce malých předmětů, možností rozlišení druhů detekovaných kovů a způsobem použití.

1) BFO detektory ( Beat Frequency Oscillator )

Hlavní princip tohoto detektoru se skládá ze dvou oscilátorů, z nichž jeden slouží jako referenční a druhý oscilátor (LC) je tvořen hledací sondou, aby se uplatnila změna indukčnosti cívky. Oba oscilátory kmitají v klidovém stavu na blízkém kmitočtu, přičemž přiblížení kovového předmětu se oscilátor tvořený hledací cívkou rozladí a vznikne frekvenční změna oproti referenčnímu oscilátoru,
který kmitá stále na stejné frekvenci. Jedná se o nejjednodušší způsob detekce kovů. Hlavní nevýhody tohoto zapojení jsou ve velmi slabé citlivosti, zejména u menších kovových předmětů a velké teplotní závislosti oscilátorů. Jedná se o zastaralé zapojení, které se dnes již nepoužívá. Detektor ke svojí obsluze vyžaduje určité zkušenosti, zejména citlivý sluch schopný poznat i malou změnu frekvence.

2) Pulzně indukční detektor

Tento detektor na rozdíl od ostatních detektorů nepracuje na principu buzení cívky oscilátorem, nýbrž hledací cívku budí velmi krátkými stejnosměrnými pulzy. Hledací sonda může být tvořena jednou nebo dvěma cívkami, z nichž při zapojení se jednou cívkou, cívka pracuje zároveň jako vysílač i přijímač. U zapojení s dvěma cívkami plní každá z cívek jednu funkci. Nejprve je cívka v
režimu vysílače, kdy se do ní pustí velmi krátký stejnosměrný impuls. Poté se cívka přepne do režimu přijímače, kde se zkoumá doba přechodového děje na cívce. V případě, že se v elektromagnetickém poli cívky nevyskytuje kov, je doba odezvy cívky velmi krátká. V případě jestliže se v elektromagnetickém poli kov nachází, je doba odezvy cívky delší. Toto vyhodnocovací jednotka vyhodnotí jako přítomnost kovu. Celý děj se periodicky opakuje zhruba 5 000 x za vteřinu. Hlavní výhodou tohoto detektoru je schopnost detekovat předměty ve větší hloubce. Odolnost vůči rušení schopnost detekovat předměty v náročných půdních podmínkách jako např. ve vysoce mineralizované půdě a slanou vodou nasáklých mořských pláží.
Nevýhody: špatně proveditelné rozlišování kovů, detektory pracují výhradně v pohybovém režimu.

Příklad PI detektoru GPX 5000, u kterého lze i diskriminovat železné předměty

3)Indukčně balanční detektor (VLF detektory)

Tento detektor jsem se rozhodl postavit ve své práci hlavně z důvodu dobrého rozlišení kovů a kvůli výbornému dosahu. Jedná se dnes o nejpoužívanější systém detekce kovů. Tento systém detekce kovu se vyznačuje vysokou stabilitou a díky dobrému rozlišení kovů se nejvíce hodí pro využití v našich podmínkách. Detektor pracuje za pomocí dvou cívek, z nichž jedna je vysílací a druhá přijímací, které jsou vzájemně kompenzovány, tak že mají nulovou indukčnost. Vysílací
cívka je součástí jednoduchého oscilátoru, který produkuje sinusový signál o co možná největší amplitudě. Přijímací cívka je s vysílací cívkou vyvážena přesně tak, že cívky mají vůči sobě nulovou indukčnost, tudíž na přijímací cívce není v klidovém stavu žádné indukované napětí. Přítomností kovu v elektromagnetickém poli cívek se rovnováha (balance) poruší a detektor tuto změnu vyhodnotí jako signál. Podle posunu fáze na přijímací cívce lze přibližně určit i druh detekovaného kovu. Tyto detektory mají vysokou citlivost i na velmi drobné předměty a velice přesné rozlišení kovů s možností detekce vybranných kovových předmětů. Nevýhodou je velice složité vzájemné nastavení soustavy cívek, tak aby bylo mechanicky a teplotně odolné. Vyhotovená cívka je velmi mechanicky náchylná na nárazy. Jakákoliv deformace vynutí jedné z cívek má za následek porušení jejich vzájemné rovnováhy a tím rozkompenzování cívky, který má negativní vliv na
dosah a celkovou funkci detektoru. Dosah detektoru je velice závislý na přesném vyvážení soustavy cívek.
Proto je výroba cívek relativně komplikovaný proces s velým podílem manuální práce, což se promítne i na ceně nových sond. U levnějších detektorů pak nová sonda dělá i klidně 1/2 ceny přístroje.

Detektor Time Ranger Pro co by příklad pokročilích VLF detektorů současnosti

4)Multifrekvenční detektory kovů.

Velký rozmach mikroprocesorů a pokrok  digitální technologie ve zpracování signálů  dal vzniknout nové samostatné skupině spadající pod klasické  VLF detektory jako jejich nejmladší vývojový stupěň a to multifrekvenční detektory. Jedná se principielně  VLF detektor s rozdílem že na vysílací cívce už nenajdete klasický sinus o jedné frekveci ale sofistikovaný signál obsahující frekvenční složky o různých kmitočtů např. od 1.5-100kHz (FBS,FBS2) a 5-40kHz (Multi IQ)  Takový detektor se pak v podstatě chová jako několik jednofrekvenčních detektorů a různých frekvecních. Výsledné měření odezvy jednotlich frekvecní a závěrečné porovnání umožní zjistit o cíly daleko více informací (X počtu frekvecí) než s detektorem pracujícím na jedné frekvenci kde máte informaci pouze jednu.
Např pokud detektor naměří nejětší odezvu na vysokých frekvencích,zatímco nízké frekvence cíl skoro nevidí, může počítat s tím že cíl bude nejspíš velmi malých rozměrů,což zohlední při výpočtu výsledného ID předmětu.

U jednofrekvenčního detektoru máte informaci pouze jednu (buď cíl vidí nebo ne) a nemáte jí s čím porovnat. Podobného efektu by jste dosáhli kdyby jste zkusili jeden  stejný cíl detekovat několika jednofrekvenčními detektory o různých frekvencích a výsledky a ID by jste potom porovnali a zprůměrovali. Z toho důvodu multifrekvenční detektory které jsou schopny pracovat v širokém pásmu frekvencí umí frekvenčně pokrýt i široké spektrum cílů všech velikostí. Odpadá tak správná volba frekvence pro daný typ cíle jako u jednofrekvenčního detektoru. Rovněž díky porovnání odpovědi z jednotlivých frekvencí se výrazně zpřesnilo vyhodnocení cíle a práce detektoru v obtížnějších půdních podmínkách.

V současnosti nejprodávanější multifrekvenční detektor Minelab Equinox 800. Multifrekvenční technologie dnes používají společnosti Minelab a Garrett.

Pro techničtěji zaměřené z porovnáním jednofrekvenčního a multifrekvenčního detektoru