Detector de metales
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Un detector de metales ( detector de metales, detector de minas ) es un dispositivo electrónico que permite detectar objetos metálicos en un entorno neutro o débilmente conductivo debido a su conductividad . El detector de metales detecta metales en el suelo , el agua, las paredes, la madera, debajo de la ropa y el equipaje, en productos alimenticios, en el cuerpo humano y animal, etc. Gracias al desarrollo de la microelectrónica , los detectores de metales modernos son dispositivos compactos y fiables.
Principios físicos
A finales del siglo V, Bao Zhao menciona imanes que contrarrestan a un enemigo armado, que se instalaron en las puertas de la antigua ciudad de Guangling , en su “Oda a una ciudad cubierta de malas hierbas” ( ejercicio chino芜城赋) [ 1] .
El físico alemán Heinrich Wilhelm Dove ( alemán: Heinrich Wilhelm Dove ) inventó[ ¿cuándo? ] sistema de balance de inducción ( impedancia ), que entró en el detector de metales cien años después.
La base del balance de inducción son varios inductores , uno transmisor y uno o dos receptores, formando un sensor inductivo. Todas las bobinas se colocan en el espacio de tal manera que la señal de la bobina transmisora, en ausencia de objetos metálicos cerca, no se induciría a las receptoras (o se induciría, pero la señal inducida en una bobina se restaría de la señal de la otra bobina), es decir, todo el sistema estaría balanceado y la señal de salida sería cero. Si ahora aparece un objeto metálico cerca del sensor, se alterará el equilibrio y aparecerá una señal de error en la salida, que puede amplificarse. [2]
Diferentes modelos de detectores de metales operan a diferentes frecuencias . Esto se debe a la física del fenómeno de propagación de ondas electromagnéticas . Entonces, los detectores de metales que funcionan a bajas frecuencias pueden encontrar objetos profundos, pero grandes. Al mismo tiempo, no pueden notar objetos metálicos en la superficie de la tierra. Si la frecuencia del detector de metales es alta , entonces los dispositivos detectan bien los objetos pequeños, pero no pueden encontrar objetos en las profundidades del suelo. Hay modelos con frecuencia regulable. [3]
Un ejemplo de frecuencias para detectores de metales por propósito:
- Los detectores de metales profundos funcionan, por ejemplo, a una frecuencia de 6,6 kHz. La profundidad de detección es de unos 4 m.
- Detectores de metales a tierra para buscar objetos pequeños - hasta 22,5 kHz. La profundidad de detección, por ejemplo, cascos es de aproximadamente 1-1,5 m, monedas , hasta 40 cm.
Tipos de detectores de metales
Según el principio de trabajo
- Dispositivos del tipo "recepción-transmisión" . Se basan en dos inductores : receptor y transmisor, ubicados de modo que la señal emitida por la bobina transmisora no se filtre en la bobina receptora. Cuando aparece un objeto de metal cerca del dispositivo, la señal de la bobina de transmisión es reemitida en todas las direcciones y entra en la bobina de recepción, se amplifica y se envía a la unidad de visualización.
Ventajas: circuitos relativamente simples, amplias posibilidades para determinar el tipo de objeto detectado.
Desventajas: la complejidad de la fabricación del sensor, la influencia de la mineralización del suelo , sensibilidad relativamente baja.
- Detectores de metales por inducción . Son una especie de dispositivos de tipo "recepción-transmisión", sin embargo, a diferencia de estos últimos, no contienen dos, sino solo una bobina, que transmite y recibe. La principal dificultad para crear tales dispositivos es la selección de una señal reflejada (inducida) muy pequeña en el contexto de una poderosa transmitida (irradiada).
Ventajas: diseño simple del sensor.
- Dispositivos - frecuencímetros . Se basan en un oscilador LC . A medida que el metal se acerca al contorno, su frecuencia cambia. Este cambio se soluciona de varias formas:
- Mezclando la frecuencia del generador con la de referencia y midiendo la frecuencia de pulsación.
- Aplicar una señal del generador al sistema PLL y medir el voltaje en el circuito de retroalimentación .
Ventajas: diseño de sensor simple, circuito simple.
Inconvenientes: la peor discriminación posible de los objetos detectados, baja sensibilidad.
- Dispositivos que corrigen el cambio en el factor de calidad del circuito oscilatorio, que forma parte del generador LC. Cuando un objeto metálico se acerca a la bobina, el factor de calidad del circuito disminuye y la amplitud de las oscilaciones a la salida del generador LC también disminuye.
Ventajas: diseño simple, bajo consumo de energía.
Desventajas: estabilidad a baja temperatura.
- Detectores de metales de pulso : el principio de funcionamiento se basa en la excitación de corrientes de Foucault pulsadas en el área de ubicación de un objeto metálico y la medición del campo electromagnético secundario que inducen estas corrientes. En este caso, la señal de excitación se transmite a la bobina del sensor no constantemente, sino periódicamente, en forma de pulsos . En los objetos conductores, se inducen corrientes de Foucault amortiguadas, que excitan un campo electromagnético amortiguado. El campo, a su vez, induce una corriente decreciente en la bobina del sensor. En consecuencia, dependiendo de las propiedades conductoras y el tamaño del objeto, la señal cambia de forma y duración.
Ventajas: insensibilidad al suelo mineralizado, simplicidad del diseño del sensor.
Desventajas: mayor consumo de energía, poca capacidad de discriminación.
En los detectores de metales profesionales, se pueden combinar varios métodos de detección de objetos.
Por tareas
- Detector de metales de tierra: diseñado para buscar tesoros , monedas y joyas , chatarra. Como regla general, se construye utilizando tecnología de inducción. Tiene muchas configuraciones, DSP - procesador, discriminador de metales - una función especial para determinar el metal en el que supuestamente consiste un objeto en el suelo. Profundidad de detección de objetos desde 20 cm hasta 1 metro.
- Detector de metales militar (detector de minas): diseñado para buscar principalmente minas . Como regla general, se basa en el principio de "recepción-transmisión". Tiene un mínimo de ajustes. La profundidad de detección de minas es de 20 cm ( detector de minas soviético IMP ) a 1 metro (detectores de minas militares modernos IMP-2 ).
- Detector de metales de inspección: un detector de metales portátil diseñado para servicios de seguridad . Sirve para detectar objetos metálicos en el cuerpo humano (pistola, cuchillo). El rango de detección de la pistola Makarov es de hasta 25 cm.
- Detector de metales profundo: diseñado para buscar objetivos grandes y profundos, como un cofre de oro . Tiene dos bobinas separadas entre sí, o un marco grande con una bobina. Se basa en el principio de "recepción-transmisión". Una característica distintiva de este tipo de detector de metales es que reacciona no solo a los metales , sino también a cualquier cambio en la profundidad del suelo (transiciones de un suelo a otro, cimientos de edificios antiguos, etc.). Profundidad de detección de objetos desde 50 cm hasta 3 metros.
- Magnetómetro : diseñado para buscar objetos ferromagnéticos (por ejemplo, hierro ). Este tipo de detector de metales es el más compacto y sensible, ya que el cabezal de búsqueda cabe en la palma de la mano. Los magnetómetros también se pueden utilizar para buscar oro , cobre , aluminio ... Pero esto requiere un excitador adicional que fabricará, en sentido figurado, electroimanes a partir de metales no ferromagnéticos.
Aplicación práctica
La primera patente para la invención de un detector de metales fue presentada por Gerard Fisher en 1925 [4] en los Estados Unidos . Inicialmente, el dispositivo fue desarrollado para evitar el robo de piezas metálicas en las fábricas. Pero, posteriormente, los beneficios de los detectores de metales se notaron en otras industrias, tanto industriales como militares. Inicialmente, estos dispositivos eran demasiado grandes e inconvenientes para el uso masivo, pero a principios de los años 60 se desarrollaron modelos más compactos.
- El físico escocés Alexander Bell usó un detector de metales para tratar de encontrar la ubicación de una bala en el pecho del presidente estadounidense James Garfield en 1881 [4] , aunque este intento no tuvo éxito porque el cuerpo del presidente estaba sobre una cama de metal, lo que engañó al metal. detector.
- En asuntos militares (ver detector de minas ).
- Han encontrado una amplia aplicación en la búsqueda de tesoros y reliquias .
- Al buscar meteoritos :
Un grupo de buscadores utilizó detectores de metales subterráneos y profundos y detectores de metales para buscar el meteorito de hierro Dronino . La expedición tuvo lugar en 2007-2008 en cooperación con el Laboratorio de Meteoritos del Instituto Geoquímico de la Academia Rusa de Ciencias. El uso de la tecnología de búsqueda moderna ha dado resultados positivos. Más de 200 kilogramos de hierro meteórico fueron extraídos del suelo desde una profundidad de hasta 2 metros hasta la superficie. Un poco antes, se probaron detectores de metales para buscar meteoritos de piedra "Tsarev" . Las inclusiones más pequeñas de metal en la piedra fueron detectadas por un detector de metales.
- Revista Paleo World, 1, 2008. p.22
- A fines de la década de 1960, por orden del Ministerio de Aviación de la URSS , la planta (ahora OJSC TZIA) desarrolló y comenzó la producción de detectores de metales para la detección de pasajeros aéreos. De 1972 a 1990, se produjeron 12 000 detectores de metales estacionarios (MIS, MIS-2, MIS-3, MIS-4).
- CEIA (Construzioni Elettroniche Industriali Automatismi), Italia, fue fundada en 1968 como fundador y principal motor de progreso en el desarrollo de detectores de metales. En 2018, la empresa celebró su 50 aniversario de operación exitosa en el mercado de la seguridad entregando más de 500 000 detectores de metales en todo el mundo y ganándose la confianza de los mejores especialistas.
- En 1979, patentó el primer detector de metales de paso con una unidad de control basada en un microprocesador. En 1982, por primera vez, produjo un detector de metales con antenas tipo columna y devanados helicoidales.
- La compañía Garrett Metal Detectors (EE. UU.) en los Juegos Olímpicos de 1984 introdujo por primera vez detectores de metales arqueados y portátiles de inspección. Desde entonces, los aeropuertos de los Estados Unidos y muchos otros países, incluida Rusia, han sido equipados con detectores de seguridad.
- En 1996, CEIA patentó un detector de metales de arco con columnas elípticas . Este dispositivo de alto rendimiento, gracias a su apariencia estética y original, puede instalarse en instituciones gubernamentales de alto nivel y corporaciones privadas, mezclándose con facilidad y sin perturbar la armonía del medio ambiente. Fue el detector de metales con antenas elípticas el elegido para garantizar la seguridad de la conocida campaña Jubileo 2000.
- En 1997, CEIA desarrolla tecnología para el desminado humanitario y militar a pedido de varias agencias internacionales.
- En 2002, CEIA fue seleccionado por las Naciones Unidas como proveedor de detectores de metales subterráneos para el programa de desminado en Afganistán .
- Los ingenieros de Nokia han desarrollado[ ¿cuándo? ] teléfono móvil , Nokia No. 97 equipado con capacidades de detector de metales. El dispositivo permitirá al usuario localizar armas ocultas, localizar cables eléctricos o encontrar llaves perdidas del coche. El dispositivo se basa en dos inductores, uno de los cuales actúa como receptor y el otro como transmisor. Cuando aparece un objeto metálico cerca del teléfono móvil, la señal de la bobina del transmisor se refleja y entra en la bobina receptora, después de lo cual suena una señal audible [5] .
Principales fabricantes
Australia
Bulgaria
- Detectores de metales de máscara dorada
Alemania
- Sistemas de detección de Lorenz [6]
Polonia
- Detectores de metales Rutus
Rusia
- También conocidos como detectores de metales
- LLC "Explosión OPKB"
Estados Unidos
- Detectores de metales Bounty Hunter
- Detectores de metales Detech
- Detectores de metales Fisher
- Detectores de metales Garrett
- Detectores de metales Teknetics
- Detectores de metales Tesoro
- Detectores de metales Quest
- Detectores de metales de White
Turquía
- Detectores de metales Nokta y Makro
Ucrania
- Detectores de metales de Marte
- Detectores de metales Nel
Francia
Véase también
Notas
- ↑ Notas // Antología de poesía china / Traducción del chino bajo la dirección general de Guo Mo-Zho y N. T. Fedorenko . - M. : Editorial estatal de ficción , 1957. - T. 1. - S. 413. (Ruso)
- ↑ Cómo funciona un detector de minas por inducción IMP . zpostbox.ru Consultado el 8 de diciembre de 2018. Archivado desde el original el 9 de diciembre de 2018. (indefinido)
- ↑ Cómo elegir un detector de metales (ruso) (16 de mayo de 2018). Archivado desde el original el 14 de noviembre de 2018. Consultado el 13 de noviembre de 2018.
- ↑ 1 2 Detector de metales: la historia de la invención. La historia del origen del detector de metales. . kladoiskatel.net . Consultado el 8 de junio de 2022. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2020. (indefinido)
- ↑ ver New Scientist Weekly
- ↑ Sistemas de detección LORENZ . Consultado el 31 de julio de 2021. Archivado desde el original el 31 de julio de 2021. (indefinido)
Enlaces