Эта статья написана для моих единомышленников, которых, как и меня, ещё с детства завораживали рассказы о спрятанных кладах и затонувших, груженных золотом галеонах.
Для тех кто, держа в руках старинную монету или древний наконечник стрелы, переживал настоящую бурю чувств и эмоций от соприкосновения с духом прошлых эпох. Я знаю, что есть среди Вас и такие, кто, проходя весной по матушке земле, укрытой молоденькой и пушистой травкой ощущает биение сердца от осознания того факта сколь много нужных и интересных нам вещей таит кормилица в своих недрах. Ах, как хочется после зимней спячки окунуться в романтику приключений и до изнеможения упиться наслаждением ПОИСКА. Да, может это болезнь, и я знаю людей, которые неоднократно забрасывали это занятие, но всё равно ВОЗРАЩАЛИСЬ. Извините за дурную игру слов, но эта болезнь полезна для здоровья. Пребывание на свежем воздухе, а также щадящие физические нагрузки, связанные с выкапыванием находок оказывают благотворное влияние на организм любого возраста. Не ошибусь если предположу, что для поиска металлических предметов вам потребуется хороший металлодетектор, а для их выкапывания – удобная лопата. Ассортимент металлодетекторов, предлагаемых фирмами производителями достаточно разнообразен и прежде чем купить прибор приходится иногда долго выбирать. На вопрос, «какой аппарат лучше всего?» сложно ответить. Но чтобы хоть как-то определится с этим надо задать себе вопрос, а для какой цели он нужен? ЦЕЛЬ — ОПРЕДЕЛЯЕТ СРЕДСТВО! Я понимаю скепсис некоторых читателей этой статьи, которые довольно хорошо имеют представления о реальных возможностях металлодетекторов и перепробовали в работе несколько моделей. И все-таки, для начинающих эта статья будет полезна и восполнит хотя бы частично дефицит информации на эту тему.
Существует пять типов металлодетекторов (МД):
- Устройства с BFO (зависимый генератор) Работающие по принципу уравновешенной индукции (индукционный баланс) Работающие по принципу импульсного индуктивного метода Работающие по принципу расстройки Магнитометры.
Последний приборы используют принцип определения малых аномалий интенсивности земляного магнитного поля, но для поиска кладов в целом бесполезны, так как могут детектировать только железные предметы. Устройства с BFO и расстройкой работают на основе определения малых изменений индуктивности поисковой катушки под воздействием железных предметов. Оба метода характеризуются плохой чувствительностью.
Напротив, импульсные детекторы имеют много достоинств: самые чувствительные среди всех детекторов, которые в современное время имеются, малочувствительны к влиянию земли, имеют простую конструкцию. При их работе используются магнитные импульсы, способные наводить ток во всех металлических предметах, попадающих в магнитное поле. В перерывах между импульсами, приёмник принимает отклик, который усиливается и обрабатывается электронной частью. При своих неоспоримых достоинствах они имеют и недостатки: для работы нужны мощные аккумуляторы, крайне чувствительны к мелким железным предметам. С середины 90-х годов многие импульсные МД стали снабжаться дискриминатором.
МД с уравновешенной индукцией стали стандартными детекторами для всеобщего использования. В поисковой головке у них расположен две катушки, одна из которых наводит переменное магнитное поле. Другая катушка расположена так, что поле в нормальном состоянии вокруг неё уравновешено, а на её выходе нет никакого электрического сигнала. В действительности в приемной катушке имеется так называемый остаточный сигнал, обусловленный не идеальностью конструкции. Металлические предметы, которые приближаются к катушкам, изменяют конфигурацию этого поля, разбалансируют систему, и в результате — на выходе приемной катушки появляется сигнал. Этот сигнал можно усилить и информировать оператора о находке. Современные МД, использующие этот принцип имеют мощную электронику, обрабатывающую сигнал и дающую оператору массу дополнительной информации: относительную удельную проводимость металла, глубину залегания, и т. д.
Катушки таких МД могут иметь различную конфигурацию. Наиболее практичными и технологичными считаются катушки с «широким» захватом, (рис.1а) и катушки с «точечным» захватом(рис.1б, в). Заштрихованная область на рисунках — это область захвата поисковой головки. В настоящее время наиболее часто используется второй вариант конструкции с «точечным» захватом. На рис.1в вокруг приёмной катушки намотана часть передающей катушки, которая включена противофазно основной (большого диаметра). Количество витков такой противофазной катушки подобрано таким образом, что поле вокруг приёмной катушки уравновешенно, т. е. магнитный поток большой передающей катушки А, входящий с одной стороны уравновешивается магнитным потоком малой Б катушки, входящий в приёмную катушку с другой стороны. Надо отметить, что существует определённая пропорция в соотношении диаметров передающей и приёмной катушек. При этом достигается наилучшая настройка этой системы, а также возможность получения в приёмной катушке малого уровня остаточного сигнала. Может возникнуть вопрос: зачем стремится к уменьшению остаточного сигнала? Уровень остаточного сигнала зависит от многих факторов: от мощности сигнала в передающей катушке, расположения катушек, количества витков приемной катушки, добротности, качества изготовления, формы катушек, их взаимного расположения и т. д. и поэтому может иметь значительный разброс от единиц до сотен милливольт. Поэтому, если приёмная катушка включена в составе параллельного колебательного контура(что делается довольно часто), уровень остаточного сигнала может увеличиваться в десятки и сотни раз за счёт резонанса. В этом случае невозможно получить значительного предварительного усиления сигнала приёмной катушки по переменному напряжению. Это, в свою очередь требует значительных коэффициентов усиления по постоянному напряжению после детектирования полезного сигнала, но тогда обостряется проблема «дрейфа», приводящая к нестабильной работе металлодетектора. Уровень остаточного сигнала (О. С.) в некоторой степени может влиять на чувствительность МД, так как после детектирования полезного сигнала в преёмнике, соотношение сигнал\шум при больших уровнях О. С. уменьшается.
Хочется ещё сказать о том, что для получения высокой чувствительности суммарный коэффициент усиления всего приемного тракта МД может составлять десятки дБ.Безрассудное увеличение чувствительности приводит к ухудшению стабильной работы прибора, превращая, таким образом, МД в бесполезный инструмент поиска. О том, что чувствительность является главным, но не основным достоинством современного МД, а также о факторах, влияющих на неё вы сможете прочитать статью на этом же сайте. Понимание этого факта приходит с опытом и становится очевидным после того, когда поисковик попадает на сильно замусоренный металлическим хламом участок. Тут уже и высокая чувствительность не в радость! Иногда погоня за суперчувствительностью у некоторых индивидуумов вырождается в болезнь, когда человек концентрирует внимание на каждом лишнем сантиметре глубины, указанном в рекламных проспектах. Фирмы-продавцы умело играют на этом факте! И последнее, глубина обнаружения, как правило, приводится по воздуху, т. е. для идеализированных условий, но в земле указанный предмет на заявленной глубине вы, скорее всего не обнаружите!
Возвращаясь к теме о конструкции поисковой головки, хочется немного затронуть вопрос, какая катушка лучше — с «широким» или «узким» захватом. По опыту использования «точечный» захват лучше, так как катушки с «широким» захватом имеют малую способность точечной направленности и обладают тенденцией принимать фальшивые сигналы от железных предметов, которые находятся на окраинах поисковой зоны. Но наряду с этим, «широкозахватные» катушки позволяют вести не такое плотное сканирование осматриваемого участка земли, как катушки с «точечным» захватом. Это позволяет за фиксированный промежуток времени просматривать большие территории, а если участок ещё и не слишком насыщен металлом, получается приличная экономия времени. Работая с катушкой, имеющей «точечный» захват необходимо следить за плотностью сканирования, каждый последующий взмах катушкой должен не более чем на полдиаметра перекрывать предыдущую траекторию. В противном случае пропуски неизбежны, особенно на предельной глубине обнаружения. Такие катушки хороши при работе на сильно замусоренных участках, ими легче и быстрее установить точное место залегания находки (мишени). По моим наблюдениям, очень мало поисковиков соблюдают правила работы с катушками, имеющими «точечный» захват. Траектория движения их катушки напоминает широкий зигзаг на пройденных участках, как следствие много пропусков мишеней. Я сам неоднократно повторно «прозванивал» такие участки, находя пропущенные ими предметы. Будьте внимательны, не спешите, помните, всего лишь одна пропущенная вами вещь может быть ценнее всех остальных вместе взятых! Информация, касающаяся конструкции катушек, а также их оптимального применения для поиска заслуживает особого внимания, поэтому этому вопросу будет посвящена отдельная статья.
Хорошие детекторы металла могут обладать множеством различных способностей, например, производить дискриминацию (распознание) мишеней, т. е. имеется возможность игнорировать различный мусор, не представляющий интереса. Практически все современные МД имеют дискриминатор. Ещё одной особенностью хорошего МД является возможность исключения влияния земли на процесс поиска. Частично это решается с помощью «Фарадеевого» экрана вокруг катушек, причём лучшим считается экран, изготовленный из оксида железа. При самостоятельном конструировании МД экран изготавливается, как правило, из луженой тонкой медной фольги. Для более качественного подавления влияния земли используют специальные схемотехнические решения. Этот метод в зарубежной литературе получил название GEB (Ground Exclusion Balance) – исключение влияния земли. Надо отметить, что наличие у МД системы GEB, не всегда позволяет эффективно отстроится от влияния грунта. К счастью, на большей части территории нашей страны «тяжёлые» почвы встречаются очень редко. К «тяжёлым» грунтам можно отнести: сырой морской песок, красный глинозём, каменистые почвы и т. д.
В технической литературе, посвящённой металлодетекторам, используется много специальных терминов, поэтому хочется ознакомить вас с некоторыми из них. Обозначение VLF (Very Low Frequency) означает очень низкую рабочую частоту МД. Способность МД дискриминировать (распознавать) характер находки зависит от рабочей частоты прибора. При высоких частотах усиливается явления скин-эффекта, и качество дискриминации значительно ухудшается. Поэтому, вначале производители МД использовали очень низкие частоты около 2кГц (70-е, начало 80-х годов). Это приводило к возникновению специфических проблем, потому что на этих частотах, несмотря на хорошую чувствительность к меди и серебру была снижена чувствительность к золоту и никелю, а при конструировании катушек возникали проблемы с качеством (добротностью). Современные детекторы металла имеют широкий разброс по рабочей частоте, это обусловлено спецификой их применения, а также по инженерно-конструкторским соображениям. Чаще всего диапазон частот простирается от 6 до20 кГц, но бывает и ниже. В этом частотном диапазоне приборы хорошо дискриминируют цели и не возникает серьёзных проблем с конструкцией катушек. Приборы для поиска золота используют повышенные частоты — до 15-20 кГц и выше. Это обусловлено ещё и тем, что на этих частотах улучшается чувствительность к очень мелким предметам, например — к золотым самородкам, часто имеющим мизерные размеры и малый вес. В последние годы для повышения глубины и качества дискриминации стали использовать многочастотный поиск, который при определённых условиях даёт преимущества. С появлением дешёвых микропроцессоров этот метод получил сильный толчок в своём развитии. Но хочется сделать два важных замечания по поводу многочастотного поиска:
1. Значительного повышения глубины дискриминации по сравнению с одночастотными приборами этот метод не дает.
2. Увеличивается ассортимент мишеней, которые хорошо дискриминируются, но в случае сложной конфигурации последних может происходить их отсечение.
Обозначение TR (Transmitter-receiver) означает «передатчик-приемник» и также имеет отношение к МД, работающим по принципу индукционного баланса. Этот тип детекторов металла появился в 30-х годах. У этих приборов имеются разнесённые, ортогонально расположенные катушки. Приборы этого типа имеют рабочие частоты от 50 до100 кГц. Серьёзный недостаток их — большая реакция на минерализованный грунт. К их особенностям также следует отнести и невосприимчивость к мелким предметам. При поиске крупных объектов, размером с литровую банку и больше, в условиях слабоминерализованного и несильно замусоренного грунта эти МД очень удобны. С середины 70-х годов практически вышли из употребления. В современное время типичным представителем МД этого типа является Gemini-3 фирмы Fisher. Некоторые изготовители МД использовали это обозначение как дополнение к термину VLF видимо для того, чтобы лишний раз подчеркнуть, что в основе работы устройства лежит принцип индукционного баланса.
В процессе работы на местности может меняться характер грунта а, следовательно, и его минерализация. Для этого потребуется корректировка системы компенсации влияния земли. Это делается как вручную, так и автоматически, если в детекторе имеется такой режим работы. Он получил обозначение Ground Track. Применение этого режима не рекомендуется при установке высокой чувствительности.
Термин VCO используется для обозначения звукового режима работы МД, при котором в зависимости от величины и глубины залегания объекта изменяется не только громкость звука, но и его тон. Это обостряет восприятие слухом малейшего изменения звукового сигнала.
Современные высококлассные металлодетекторы имеют богатый сервис, позволяющий опытному оператору вести плодотворный поиск с наименьшей затратой времени. Если поисковик дополнительно имеет представление о принципе работы металлодетектора и о его реальных возможностях это приносит дополнительные дивиденды.