Was ist eine Metalldetektorspule und wie funktioniert sie?

Metalldetektorspulen funktionieren, indem sie einen elektrischen Strom durch einen gewickelten Kupferdraht senden, um ein Magnetfeld zu erzeugen (diese Spule wird als Sende- oder TX-Spule bezeichnet). Wenn dieses Magnetfeld auf Metall trifft, induziert es einen gleichen Gegenstrom, der von der Empfangs- oder RX-Spule abgetastet wird.

Grundsätzlich arbeitet jeder kommerziell verkaufte Metalldetektor entweder mit Impulsinduktion oder mit sehr niederfrequenter Technologie.

Die Impulsinduktion erkennt Metall, indem sie wiederholt einen elektrischen Strom mit hoher Stromstärke für sehr kurze Zeit durch eine Spule mit niedrigem Widerstand fließen lässt. Diese Aktion erzeugt ein Magnetfeld, das schnell erzeugt und dann schnell zusammengebrochen wird. Wenn das Magnetfeld zusammenbricht, erzeugt es eine Spannungsspitze, die sowohl eine hohe Intensität als auch eine entgegengesetzte Polarität zum ursprünglichen Impuls hat. Die Empfangsspule, die bei Impulsinduktionsspulen oft dieselbe Spule ist wie die Sendespule, misst dann die Energie des Impulses an dem Punkt, an dem er auf Null abfällt.

Wenn das Magnetfeld auf ein Ziel trifft, wird ein Teil der Energie des Felds im Objekt gespeichert. Dies führt dazu, dass der reflektierte Impuls weniger Energie hat und wiederum länger braucht, um auf Null abzufallen. Der Grund, warum weniger Energie dazu führt, dass der Impuls länger braucht, um auf Null abzufallen, liegt darin, dass die Energie durch elektromagnetische Wellen übertragen wird. Wenn der Wellenlänge Energie entnommen wird, wird sie länger oder eher weniger häufig und daher langsamer.

Bis zu dem Punkt, an dem der reflektierte Impuls gemessen wird, enthält das von der RX-Spule gesammelte Signal nur das Signal von der TX-Spule, das durch einen Widerstand in der Spannung reduziert wurde, um es nicht zu überlasten. Wenn der reflektierte Impuls ebenfalls vorhanden ist, wird das vom RX an die Abtastschaltung gesendete Signal geändert. Das abgetastete Signal wird dann gemittelt, um eine Referenzspannung zu erzeugen, die schließlich die Spannung des Gleichstroms wird, der das Alarmsystem versorgt. Eine höhere Spannung führt zu einer höheren Lautstärke oder einer höheren Tonhöhe oder sogar zu einer höheren Klickfrequenz.

Very Low Frequency erkennt Metall, indem ein konstanter elektrischer Wechselstrom durch eine Spule geleitet wird, um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Polarität dieses elektrischen Stroms wird Tausende Male pro Sekunde umgekehrt, um die sogenannte Sendefrequenz zu erzeugen. Jedes leitfähige Objekt, das auf das Magnetfeld trifft, wird durch das sich schnell ändernde Magnetfeld induziert, um etwas zu erzeugen, das als Wirbelströme bekannt ist. Diese Wirbelströme erzeugen für das leitfähige Objekt ein Magnetfeld, das eine dem Sendefeld entgegengesetzte Polarität aufweist.

Die Rx-Spule ist relativ zur TX-Spule so angeordnet, dass die Energie aus dem Magnetfeld der TX-Spule die Nettoenergiemenge in der RX-Spule nicht beeinflusst. Dies bedeutet, dass, wenn ein Magnetfeld durch Wirbelströme in einem leitfähigen Objekt erzeugt würde, dies die einzige Kraft wäre, die auf die RX-Spule wirkt. Wenn Strom in der RX-Spule vorhanden ist, wird er abgetastet und in einen Gleichstrom umgewandelt, der ein Alarmgerät versorgt. Je größer der Strom in der RX-Spule ist, desto größer ist der Strom, der zum Alarmgerät fließt. Dies führt dazu, dass die Lautstärke zunimmt, die Tonhöhe ändert oder sogar die Klickfrequenz erhöht wird, ähnlich wie bei einem impulsinduzierenden Metalldetektor .

Die Unterscheidung zwischen Metallarten und die Bestimmung der Tiefe ist mit sehr niederfrequenten Spulen möglich. Dies liegt daran, dass jedes Metall seine eigene einzigartige Reaktion auf Magnetfelder zeigt und unterschiedliche Leitfähigkeitsgrade aufweist. Darüber hinaus, weil die Zeit zwischen Induktion und Probenahme mit zunehmender Entfernung zunimmt. Letztendlich werden diese Daten alle verarbeitet und dann von einem Mini-Prozessor innerhalb des Metalldetektors kategorisiert, der mit einem gemeinsamen konstanten Wert für diese Ereignisse programmiert wurde.

Obwohl alle Metalldetektorspulen entweder mit Impulsinduktion oder sehr niederfrequenten Technologien arbeiten, kann ihr Design auf einige Arten manipuliert werden. Die Manipulation dieser Designs kann Detektoren erzeugen, die weiter auf bestimmte Anwendungsfälle spezialisiert sind. Zu diesen Anwendungsfällen, für deren Erkennung eine Spule optimiert werden kann, gehören: Tiefe, Mineralisierungsgrad des Bodens, Größe des zu erkennenden Bereichs und Anzahl der Ziele innerhalb eines bestimmten Bereichs. Die häufigsten Modifikationen sind Größen- und Formänderungen der Spule.

Die Größe einer Metalldetektorspule bestimmt unabhängig von ihrer Form die Tiefe und Breite eines resultierenden Magnetfelds. Je größer die Spule, desto größer wird jeder dieser Faktoren sein. Das bedeutet jedoch nicht immer, dass größer auch besser ist. In Bereichen, in denen es eine große Menge an Metallabfällen gibt, können Sie mit einer kleineren Spule zeitraubende Ziele besser vermeiden und sich stattdessen auf potenziell gute Ziele konzentrieren. In Bereichen mit viel Platz und einer geringen Anzahl von Zielen kann eine größere Spule Ihre Effizienz und Ihren effektiven Suchbereich sowohl horizontal als auch vertikal erhöhen.

Formmanipulationen der Suchspulen können sich ebenfalls auf die Leistung auswirken, obwohl normalerweise eine spezifischere Anwendung im Auge behalten wird als bei Größenmanipulationen. Auf dem Verbrauchermarkt sind heute fünf Formen erhältlich, von denen jede je nach Szenario „die beste Wahl“ sein kann.

Eine Monoschleife oder Monospule zeichnet sich dadurch aus, dass sie nur eine Spule für TX- und RX-Spulenanwendungen hat. Monospulen sind nur mit Pulsinduktionstechnologie verfügbar und möglich. Aus diesem Grund bieten Monospulen die empfindlichste Erkennung und werden nicht von der Bodenmineralisierung beeinflusst. Allerdings bedeutet dies auch, dass es bei einer Monospule zu keiner Diskriminierung der Ziele kommt und Sie daher bereit sein müssen, viele Pop-Dosen-Tabs auszugraben.

Konzentrische Spulen arbeiten ähnlich wie die Mono-Loop-Spule, mit dem Hauptunterschied, dass die TX- und RX-Spulen getrennt sind. Aufgrund dieser Trennung können konzentrische Spulen hergestellt werden, die entweder mit Impulsinduktions- oder sehr niederfrequenten Technologien arbeiten.

Der Vorteil eines konzentrischen Designs besteht darin, dass die beiden Spulen einen möglichst großen Umfang haben, was wiederum ein möglichst empfindliches Magnetfeld liefert. Während konzentrische Impulsinduktionsspulen nicht durch die Bodenmineralisierung beeinflusst werden, werden konzentrische Spulen mit sehr niedriger Frequenz dies tun. Tatsächlich werden sie mehr leiden als jedes andere Spulendesign.

Doppel-D-Spulen werden gebildet, indem die TX- und RX-Spulen in Form von zwei gegenüberliegenden Großbuchstaben D nebeneinander platziert werden. Die Auswirkung, die dies auf das Magnetfeld hat, besteht darin, dass die positive Erfassung nur direkt unter dem Schnittpunkt der beiden Spulen erfolgt. Die restlichen Teile der Spulen erzeugen gleiche Felder, die sich gegenseitig aufheben.

Das Ergebnis davon ist, dass die Spule weniger empfindlich ist, aber auch auf mineralisiertem Boden nützlicher ist. DD-Spulen können entweder mit Impulsinduktions- oder sehr niederfrequenten Technologien hergestellt werden, obwohl sie in der sehr niederfrequenten Variante viel beliebter sind. Das Szenario, in dem diese Spule perfekt ist, ist eines, in dem der Boden stark mineralisiert ist, aber die Unterscheidungsfähigkeiten nicht geopfert werden können.

Das vielleicht seltenste Spulendesign auf dem heutigen Markt, Bildgebungsspulen sind eine interessante Verbesserung des konzentrischen Spulendesigns. Die Verbesserung besteht in der Hinzufügung einer zweiten RX-Spule innerhalb des konzentrischen Designs. Diese zweite Spule ermöglicht es dem Detektor, aus einem größeren Bereich von Informationen über ein mögliches Ziel zu ziehen, damit Sie hoffentlich zwischen etwas unterscheiden können, das Ihre Zeit wert ist, und etwas, das es nicht ist.

2-Box-Spulen ähneln konzentrischen Spulen darin, dass die TX- und RX-Spulen getrennt sind, aber die Ähnlichkeiten enden dort ziemlich genau. 2-Box-Spulen implementieren eine Konfiguration, bei der die TX-Spule ein paar Meter von der Rx-Spule entfernt platziert wird, wobei sich beide an jedem Ende des Metalldetektors befinden. Diese Konfiguration wird nur verwendet, wenn versucht wird, sehr viel Boden zu detektieren, und ist nur durch die vollständige Trennung der Spulen handhabbar. In Bereichen, in denen sich Metallreste befinden, wird dieses Design leiden. Außerdem ist diese Bauform zweifellos die am wenigsten empfindliche Spulenform.