В 20-е годы в США были разработаны приборы, обнаруживающие инструменты и готовые изделия, выносимые рабочими с заводов.
Приборы назывались металлодетекторы (metal detector дословно – металлообнаружитель). Металлодетекторами или, по-русски,
»металлоискателями« заинтересовались военные. Во время Второй мировой войны быстро развивалась техника обнаружения металлов,
и было разработано специальное оборудование для поиска мин. После войны оно дешево распродавалось в США, и многие люди быстро оценили возможности миноискателей при поиске зарытых сокровищ и золотых самородков.
Послевоенные металлоискатели работали на вакуумных лампах, были громоздки и потребляли много энергии.
Лишь в середине 60-х годов были созданы малогабаритные, стабильные и чувствительные приборы, которые могли
различать металлы и позволяли отстраиваться от влияния окружающей среды.
Типы металлодетекторов
Существуют несколько типов схем которые используются в металлодетекторах, включая : генератор частоты биения,
передача-приём, низкочастотный и импульсно- индукционная схема.
Детекторы выполненные на основе схемы генератора частоты биения (ГЧБ) больше не производится, хотя и широко используются по сей день.
Они плохо себя зарекомендовали в солёных и минерализованных железом грунтах. Но удовлетворительно ведут себя на территориях с минимальной минерализацией земли (когда наблюдается естественное наличие минералов, в частности железа и соли, влияющие на сигнал детектора).
ГЧБ детекторы обеспечивают маленькую глубину поиска и их катушки с более узким динамическим диапазоном, чем у других типов детекторов.
Автоматическая отстройка от грунта низкочастотного металлодетектора делает его хорошим и вполне приемлемым выбором для искателей.
Эти детекторы легки в использовании. Оператору ненужно больше вручную настраивать детектор для устранения влияния минерализации грунта,
так как у прибора есть специальная функция, которая делает это автоматически.
Автоматически отстраиваемые от грунта низкочастотные металлодетекторы называют детекторами »движения« или ДИНАМИЧЕСКИМИ.
Катушка прибора должна находится в постоянном движении для определения местонахождения металлических предметов.
Если пользователь остановит перемещение катушки над объектом, отражающим сигнал, то звук от прибора постепенно затухает.
Однако очень маленькое движение приводит большинство приборов к работе. Оператор может почти прекратить движение катушки прибора для точного целеуказания нахождения предмета. Но некоторые из этих металлодетекторов имеют особенность режима электронного целеуказания что позволяет оператору переключатся между движением и СТАТИЧЕСКИМ режимом (поисковая катушка неподвижка).
Существуюет разное кол-во специализрованных детекторов, когда необходим поиск под водой или других экстремальных окружающих условиях, которые существуют. Подводные металлодетекторы разработаны с учётом полного погружения всего прибора вместе с панелью управления. Максимальная глубина, с которой они могут погружаться варьируется в зависимости от модели и может достигать порядка 60 метров.
Водолазы часто используют импульсно-индукционный металлодетектор для подводных поисков, хотя низкочастотный детектор с автоматической отстройкой грунта также работает хорошо в этих условиях. Импульсно-индукционный металлодетектор известен своими глубинными способностями.
Эти детекторы игнорируют чёрный металл и солёную воду, которые могут влиять на чувствительность других типов МД.
До недавнего времени, импульсно-индукционные металлодетекторы требовали большей мощности заряда батарей чем низкочастотные приборы с автоматической отстройкой грунта. Как результат, эти детекторы имели большой вес и меньший заряд батарей чем остальные системы. Новые разработки, однако, повысили время работы батарей прибора и снизили общий вес.
Принцип действия и устройство самых распространенных на данный момент металлодетекторов принципа:
Сверх Низкие Частоты - (VLF) и выполненные по схеме передатчик-премник - (TR).
ПЕРЕДАТЧИК
Внутри поисковой рамки металлодетектора (которую также называют поисковой головкой, катушкой, антенной) находится намотанный провод, называемый передающей катушкой. Электрический ток, протекая по ней, создает электро-магнитное поле. Направление тока меняется несколько тысяч раз в секунду на противоположное, и характеристика "рабочая частота" говорит о том, сколько раз в секунду ток движется по часовой и против часовой стрелки. (Однако физика....немного.)

Когда ток протекает в одном направлении возникает магнитное поле, направленное в землю, когда направление тока изменяется на противоположное, то и магнитное поле будет направлено уже от земли (как южный и северный полюса у обычного магнита). В любом металлическом (и даже электропроводящем) объекте, оказавшемся поблизости, под влиянием такого изменяющегося магнитного поля возникнут электрические токи, во многом аналогичные тем, что возникают в обмотке генератора, вращающейся в постоянном магнитном поле. Наведённый ток, в свою очередь, создаст собственное магнитное поле, с направленностью обратной магнитному полю передатчика.
(Вот собственно мы и облучили цель при помощи нашего генератора,который встроен в детектор).
ПРИЕМНИК
Внутри рамки есть еще одна – ПРИЕМНАЯ – катушка, расположенная таким образом, чтобы максимально нейтрализовать влияние передающей катушки, для чего используются специальные методы. А вот поле от металлического предмета оказавшегося поблизости,
будет наводить в приемной катушке ток, который можно усилить и обработать электроникой, предварительно отделив
от более мощного сигнала передатчика.
Суммарный принятый сигнал обычно появляется с некоторой задержкой относительно излученного сигнала. Эта задержка вызвана тем,
что проводящие материалы обладают свойствами сопротивляться как самому протеканию электрического тока (резистивностью),
так и изменению величины уже протекающего в них тока (индуктивностью). Мы называем эту видимую задержку "фазовым сдвигом". Максимальный фазовый сдвиг будут производить объекты, которые по большей части индуктивны – это большие, толстые предметы,
сделанные из отличных проводников, таких как золото, серебро и медь. Меньший фазовый сдвиг характерен для объектов,
которые по природе своей резистивны – это более мелкие, более тонкие объекты либо предметы, сделаные из материалов
с худшей проводимостью.
Те материалы, которые плохо проводят электрический ток или совсем его не проводят, также могут вызывать
сильный сигнал в приемнике. Такие материалы называются ферромагнетиками. Ферромагнитные тела сильно намагничиваются,
будучи помещенными во внешнее поле (например, скрепка которая прицепляется к поднесенному магниту).
Сигнал в приёмнике покажет минимальный либо нулевой фазовый сдвиг. Многие типы почвы содержат мельчайшие
крупинки железосодержащих минералов, которые на детекторе будут определяться как ферромагнетики. Металлические отливки
(например, кованые гвозди) и стальные предметы (пивные пробки) обнаружат как ферромагнитные, так и проводящие свойства.
Следует также отметить, что здесь я описываю схемы детекторов "индуктивного баланса" иногда называемые схемами СНЧ – сверхнизкой частоты (ниже 30 кгц). В настоящее время это наиболее популярная технология включаюшая в себя также и схемы НЧ – низкой частоты (30…300 кГц) .
ДИСКРИМИНАЦИЯ
Поскольку сигнал принятый от любого металлического предмета проявит свой характерный фазовый сдвиг,
то можно классифицировать различные типы объектов и различать их. Например, серебряная монетка даёт значительно
бОльший фазовый сдвиг, чем алюминиевая пуговица, поэтому можно так настроить детектор, что он будет подавать звуковой
сигнал в первом случае и молчать во втором, либо идентифицировать предмет на дисплее, либо отклонять стрелку микроамперметра.
Процесс распознавания металлических объектов называется дискриминацией (распознаванием, разделением). Самая простая форма дискриминации позволяет прибору подавать звуковой сигнал когда рамкой проводят над объектом, фазовый сдвиг сигнала от которого превышает среднюю величину (настраиваемую). К сожалению, аппараты с таким типом дискриминатора не будут срабатывать на некоторые монеты и большую часть ювелирных изделий, если уровень дискриминации настроен достаточно высоко ...
Более полезная схема – это так называемый дискриминатор с выделением диапазона (notch discriminator).
Такого типа схемы реагируют на объекты в пределах определенного диапазона (например, диапазон »никелевые монетки и кольца«)
и не будут реагировать на фазовые сдвиг сигнала выше этого диапазона (пуговицы, крышечки от лекарств) так и ниже него (железо, фольга).
Более продвинутые детекторы этого типа можно настроить так, что для каждого из нескольких диапазонов он будет либо реагировать
либо наоборот игнорировать сигналы фазового сдвига внутри него. Например прибор White's Spectrum XLT-DFX и им подобные...,
дает возможность программировать 191 вариант различных диапазонов не только визуально,но и выделяя под каждый отдельный диапазон
свой тон для аудиораспознавания (аудиодискриминации).
Детекторы металлов могут быть оборудованы различными устройствами считывания информации: цифровой дисплей, индикация
на стрелочном приборе, и другие, помогающие идентифицировать объект. Мы называем эту характеристику ВИД
(визуальный индикатор дискриминации) и главная ее функция – дать оператору возможность принять информированное решение о том,
стоит ли приниматься за раскопки, не полагаясь только на звуковой сигнал. Но большинство, если не все МД, оборудованые ВИД,
имеют также и звуковую систему распознавания...
Тип металлического объекта можно предсказать по коэффициенту отношения его индуктивности к его собственной резистивности.
При заданной частоте передатчика этот коэффициент можно вычислить по задержке (фазовый сдвиг) сигнала, приходящего от объекта.
Данный сервис определения,доступен только для приборов имеющих не только аудиодискриминацию, но и её интерпритацию на встроенном
экране ЖКИ способного отобразить все ньюансы отклика от цели....как по фазе,так и по уровню. Как пример -Эксп-2,СЕ и т.д.
Электронная схема, называемая фазовым детектором, может измерить эту задержку фазы. Обычно используется два таких
фазовых демодулятора, пиковые величины сигнала на которых они производят измерения, сдвинуты друг относительно друга
на 1/4 длины волны передатчика или на 90 градусов. Мы называем эти два канала X и Y , соответственно.
Третий демодулирующий канал, называемый G, может быть настроен так, что его отклик на любой сигнал с постоянным фазовым
сдвигом относительно импульсов передатчика (например, почва) может быть уменьшен до нуля, невзирая на амплитуду этого сигнала.
Это нужно для того, чтобы разделить две составляющие сигнала – отклика от почвы и от объекта , и определить наиболее вероятный
тип объекта.
Некоторые МД используют микропроцессор для обработки этих трех каналов и определения наиболее вероятного типа обьекта.
Соотношение показаний каналов X и Y, вне зависимости от значения канала G , есть некоторое число! Мы можем найти
это отношение с хорошим разрешением – лучше, чем 500 к 1 по всему диапазону встречающихся материалов, от феррита до чистого серебра.
Сигнал от железных объектов чувствителен к ориентации, поэтому численная характеристика может сильно меняться, когда рамка
движется над ними. Графические дисплеи, откладывающие отношение X/Y по горизонтальной оси, а амплитуду принятого сигнала
по вертикальной, очень полезны для отбраковывания металлического мусора от более ценных предметов.
Типичный пример такой "разбивки", тип дисплея от фирмы Whites для линейки профессиональных металлодетекторов.
Называют его - Сигнаграф или проще выражаясь русским языком - спектр-анализатор.
