金屬探測器的原理與金屬探測器有什么分類及金屬探測器應(yīng)用在哪些方面

說到金屬探測器，不同的人會有完全不同的反應(yīng)，有人想到的是人們在海灘上搜索錢幣或埋藏在地下的財寶。有人則會想到機場安檢，或是音樂會或大型運動會上在入場安檢時保安人員所使用的手持掃描儀。當(dāng)然還有戰(zhàn)士們用來排雷用的。

確實，金屬探測器就在我們的生活中，從休閑娛樂到工作再到安全保障，它們的用途十分廣泛。機場、辦公樓、學(xué)校、政府機構(gòu)以及監(jiān)獄等場所使用金屬探測器，有助于確保沒有人攜帶危險武器進入這些場所。另外，金屬探測器還可以用來探測隱蔽在墻壁內(nèi)的電線、埋在地下的水管和電纜等。

金屬探測器的給成結(jié)構(gòu)

一般的金屬探測器重量較輕，僅由下面幾個部件組成：

穩(wěn)定器——在用探測器來回掃描時保持設(shè)備的穩(wěn)定 （可有可無）

控制臺 ——包含電路、控制機關(guān)、揚聲器、電池和微處理器

連接桿——將控制臺與搜索線圈連接起來；一般是可調(diào)的，這樣您可以根據(jù)身高調(diào)節(jié)它的高度

搜索線圈——實際感測金屬的部件；也稱為“搜索探頭”、“線圈”或“天線”

多數(shù)系統(tǒng)還會有一個用來連接聽筒的插座，有些系統(tǒng)將控制臺置于下方，將連接桿和一個小型顯示部件放在上方。一般的金屬探測器操作起來十分簡便。打開探測器后，只需讓探測器緩慢移過您想搜索的區(qū)域上方即可。如果掃過了目標(biāo)物，探測器會發(fā)出一個能夠讓您聽到的信號。更先進的金屬探測器配有顯示屏，能精確地識別所發(fā)現(xiàn)金屬的類型，以及目標(biāo)物在地下埋藏的深度。

金屬探測器工作原理

利用電磁感應(yīng)的原理，利用有交流電通過的線圈，產(chǎn)生迅速變化的磁場。這個磁場能在金屬物體內(nèi)部能感生渦電流。渦電流又會產(chǎn)生磁場，倒過來影響原來的磁場，引發(fā)探測器發(fā)出鳴聲。

金屬探測器實用技術(shù)一般有以下三種：

甚低頻（VLF）也稱感應(yīng)平衡，也許是當(dāng)今最為常用的一種探測技術(shù)。甚低頻金屬探測器有兩個截然不同的線圈：

發(fā)射線圈 ——外環(huán)線圈。里面是一個由導(dǎo)線繞成的線圈。設(shè)備沿導(dǎo)線交替變換方向發(fā)出電流，每秒鐘變換數(shù)千次。每秒鐘電流方向變換的次數(shù)就形成了探測器的頻率。

接收線圈——內(nèi)環(huán)線圈，由另一由導(dǎo)線繞成的線圈組成。這一線圈能起到天線的作用，用來收集并放大地下目標(biāo)物發(fā)出的電磁波的頻率。

流經(jīng)發(fā)射線圈的電流會產(chǎn)生一個電磁場，就如同電動機也會產(chǎn)生電磁場一樣。磁場的極性垂直于線圈所在平面。每當(dāng)電流改變方向，磁場的極性都會隨之改變。這意味著，如果線圈平行于地面，那么磁場的方向會不斷地交替變化，一會兒垂直于地面向下，一會兒又垂直于地面向上。

隨著磁場方向在地下反復(fù)變化，它會與所遇的任何導(dǎo)體目標(biāo)物發(fā)生作用，導(dǎo)致目標(biāo)物自身也會產(chǎn)生微弱的磁場。目標(biāo)物磁場的極性同發(fā)射線圈磁場的極性恰好相反。如果發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場方向垂直地面向下，則目標(biāo)物磁場就垂直于地面向上。

接收線圈能完全屏蔽發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場。但它不會屏蔽從地下目標(biāo)物傳來的磁場。這樣一來，當(dāng)接收線圈位于正在發(fā)射磁場的目標(biāo)物上方時，線圈上就會產(chǎn)生一個微弱的電流。這一電流振蕩的頻率與目標(biāo)物磁場的頻率相同。接收線圈會放大這一頻率并將其傳送到金屬探測器的控制臺，控制臺上的元件繼而對這一信號加以分析。

金屬探測器根據(jù)目標(biāo)物產(chǎn)生的磁場的強度，能近似地判定目標(biāo)物埋藏的深度。目標(biāo)物埋藏得越淺，接收線圈收集到的磁場強度就越大，產(chǎn)生的電流也越大。目標(biāo)物埋藏得越深，磁場就越弱。如果超過了一定的深度，目標(biāo)物磁場在地表處的強度過于微弱，就不能被接收線圈感測到。

VLF技術(shù)的金屬探測器具有一種識別能力。由于大多數(shù)金屬具有不同的電導(dǎo)值和電阻值，VLF金屬探測器可利用一對稱為相位解調(diào)器的電子線路測出相移量，并將實測數(shù)據(jù)同某一種類的金屬相移均值進行比較。然后探測器就會以聽覺或視覺信號的形式，將目標(biāo)物可能所處的金屬類型范圍告知探測者。

更高級的探測器甚至支持設(shè)定多個忽略區(qū)間。例如，可以對探測器進行設(shè)置，讓它忽略與易拉罐拉環(huán)或小釘子的相移區(qū)間相當(dāng)?shù)奈矬w。識別和忽略功能的缺點是，有可能過濾掉很多與“廢物”具有相近相移的有價值的東西。但如果您要尋找某一特定類型的目標(biāo)物，這類功能就會極為有用。

脈沖感應(yīng)（PI）技術(shù)的金屬探測器不是很常見。有別于VLF系統(tǒng)，PI系統(tǒng)可以利用單個線圈來承擔(dān)發(fā)射器和接收器的雙重任務(wù)，也可利用兩個甚至三個線圈協(xié)同工作。這種技術(shù)向線圈發(fā)送高能、短時的電流脈沖（沖擊）。每一次脈沖都產(chǎn)生一個瞬時磁場。脈沖結(jié)束后，磁場極性會反轉(zhuǎn)，然后迅速衰減，產(chǎn)生一個尖銳的電流毛刺。這一毛刺可持續(xù)幾微秒（一微秒等于百萬分之一秒），并導(dǎo)致線圈上產(chǎn)生另一電流。這一電流稱為反射脈沖，持續(xù)的時間極為短暫，只有30微秒左右。隨后下一個脈沖會到達線圈，并重復(fù)上述過程。基于PI技術(shù)的金屬探測器每秒一般要發(fā)送約100個脈沖，但這一數(shù)字可因生產(chǎn)商和產(chǎn)品型號的不同而有很大變化，每秒發(fā)送的脈沖數(shù)小可至數(shù)十次，多可達上千次。

假設(shè)金屬探測器下方有金屬物體，脈沖會在該物體內(nèi)部形成一個反向磁場。當(dāng)脈沖產(chǎn)生的磁場衰減并形成反射脈沖時，目標(biāo)物產(chǎn)生的磁場能夠延長反射脈沖從衰減到消失的時間。這一過程的原理有些類似于回聲現(xiàn)象。PI金屬探測器中，目標(biāo)物產(chǎn)生的磁場加強了反射脈沖的“回聲”，使得它持續(xù)的時間要比沒有“回聲”時略長一些。

金屬探測器中的采樣電路用來檢測反射脈沖的時長。將實測時長與預(yù)期時長兩相比較，該電路就能判定是否存在另一個磁場延緩了反射脈沖的衰減。如果反射脈沖的衰減時間比通常情況下長出數(shù)微秒，就可能是由于存在了金屬物體而干預(yù)了反射脈沖。

采樣電路將它所監(jiān)測到的微弱信號傳送給一個稱為集成器的設(shè)備。集成器會讀取從采樣電路傳來的信號，將其放大并轉(zhuǎn)化為直流（DC）信號。這一直流電壓連到一個音頻電路上，在那里被轉(zhuǎn)化為聲音，金屬探測器就是利用這一聲音作為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物的指示信號。

基于PI技術(shù)的探測器不擅長識別金屬的種類。但在很多情況下VLF金屬探測器會遇到一些困難，這時PI系統(tǒng)就能派上用場。每個線圈都與一個每秒鐘能產(chǎn)生數(shù)千次電流脈沖的振蕩器相連。兩線圈脈沖頻率之間存在一個微小的偏移量脈沖在每個線圈中傳播時，線圈都會發(fā)出射頻電波?？刂婆_內(nèi)的微型接收器接收這些射頻電波，并根據(jù)兩線圈的頻率差生成一個聲音序列。當(dāng)搜索探頭內(nèi)的線圈經(jīng)過金屬物體上方時，線圈內(nèi)的電流所產(chǎn)生的磁場會在該物體周圍形成另一個磁場。目標(biāo)物磁場會干擾搜索探頭發(fā)出的射頻電波的頻率。當(dāng)這一頻率偏離了控制臺內(nèi)線圈的頻率時，差拍聲音的時長和音調(diào)就會發(fā)生改變。

固定的探測器通常采用各類 PI技術(shù)，而很多基本型手持式掃描儀則基于BFO技術(shù)。

影響探測器準(zhǔn)確度的主要因素

多數(shù)探測器都有一個正常最大探測深度，大約在20至30厘米左右。探測深度的準(zhǔn)確值受到下面幾個因素的影響：

金屬探測器的類型

目標(biāo)物的金屬類型

目標(biāo)物的大小

土壤的成分

目標(biāo)物的邊帶效應(yīng)

其他物體的干擾——例如管道或纜線，也可以是地面上方的物體，例如輸電電線。

金屬探測器分類

按功能來劃分：

1、全金屬探測器：可以檢測到鐵、不銹鋼、銅、鋁等所有金屬。檢測精度和靈敏度都比較高，穩(wěn)定可靠。

2、鐵金屬探測器：只能檢測到鐵質(zhì)金屬，俗稱檢針機。檢測精度和靈敏度較低，容易干擾。通常稱作“檢針機”“驗針機”“過針機”

3、鋁箔金屬探測器：也僅能檢測到鐵質(zhì)金屬，但是檢測帶鋁箔包裝的產(chǎn)品時，其檢測精度和靈敏度仍然較高。這款產(chǎn)品國內(nèi)歐美，日本有，中國目前沒有成熟產(chǎn)品。

按用途來劃分：

1）手持金屬探測器。

2）地下金屬探測器。

3）輸送式金屬探測器。

4）下落式金屬探測器。

5）管道式金屬探測器。

6）真空輸送式金屬探測器。

7）壓力輸送式金屬探測器。

8)平板式金屬探測器

地下金屬探測器

是應(yīng)用先進技術(shù)制作，它具有探測度廣、定位準(zhǔn)確、分辨力強、操作簡易等特點。金屬探測器主要是用探測和識別隱埋地下的金屬物。它除了在軍事上應(yīng)用外，還廣泛用于：安全檢查、考古、探礦,尋找廢舊金屬.又稱“探鐵器”是廢舊回收的好幫手.

地下金屬探測器采用聲音報警及儀表顯示，探測深度跟被探金屬的面積、形狀、重量都有很大的關(guān)系，一般來說，面積越大，數(shù)量越多，相應(yīng)的探測深度也越大；反之，面積越小，數(shù)量越少，相應(yīng)的深度就越小。

地下金屬探測器主要功能：

設(shè)有地平衡線路，能消除“礦化反應(yīng)”帶來的影響，大大提高了有效探測的深度及準(zhǔn)確率；

具有區(qū)別黑色金屬和有色金屬功能；

采用智能操作系統(tǒng) ；

采用高強度ABC材料封裝，重量輕、壽命長；

可通過耳機識別金屬聲音。

手持金屬探測器

手持金屬探測器被設(shè)計用來探測人或物體攜帶的金屬物。它可以探測出人所攜帶或包裹、行李、信件、織物等內(nèi)所帶武器、炸藥或小塊金屬物品。其敏感表面的特別外觀令操作簡便易行。優(yōu)于環(huán)形傳感器式手探。超高靈敏度，特殊應(yīng)用。如監(jiān)獄，芯片廠，考古研究 醫(yī)院等。

技術(shù)特性：

－內(nèi)置蜂鳴器

－靈敏度可調(diào)節(jié)

－可供選擇的收聽報警用耳機

－電源和報警指示燈

－電池電壓不足指示燈

－電池可連續(xù)使用壽命：－鎳－氫電池：50小時

－堿性電池：150小時

－操作溫度：-15 - +70°C

－相關(guān)濕度：0 - 95%

－外殼為黑色防震設(shè)計ABS

－重量：0.365kg (含電池)

輸送式金屬探測器

輸送式金屬探測器金屬探測器產(chǎn)品特點：

先進的DSP處理芯片，超高靈敏度；

智能液晶顯示功能，智能操作系統(tǒng)，功能更強大；

較強的穩(wěn)定性，超強的抗干擾能力和適應(yīng)能力；

符合HACCP體系，QS體系和ISO體系相關(guān)技術(shù)指標(biāo)；

雙路信號探測電路合并技術(shù)，準(zhǔn)確探測鐵與非鐵金屬雜質(zhì)；

雙路信號顯示功能；會根據(jù)金屬大小顯示不同的感應(yīng)強度；

輸送式金屬探測器用途：

專門用于肉類、菌類、糖果、飲料、糧食、果蔬、乳制品、水產(chǎn)品、保健品、添加劑和調(diào)味品等食品中的鐵金屬以及非鐵金屬雜質(zhì)的檢測。

用于化工原料、橡膠、塑膠、紡織品、皮革、化纖、玩具中的金屬雜質(zhì)檢測

用于醫(yī)藥、保健品、生物制品、化妝品、禮品、包裝、紙品中的金屬雜質(zhì)檢測

下落式金屬探測器

下落式金屬探測器一般都帶有自動剔除裝置，所以習(xí)慣稱呼下落式金屬探測器，或者金屬探測器。

金屬探測器對產(chǎn)品的包裝要求是不能含有金屬、但是考慮到密封性、避光性等較高的要求，必須采用金屬復(fù)合膜進行包裝。金屬復(fù)合膜其本身就是金屬，所以用通道式金屬探測器的話，檢測靈敏度就會有大的偏差，甚至無法檢測。鑒于上述原因，可以選擇在包裝前進行檢測。下落式金屬探測器就是針對上述情況而被開發(fā)出來的，主要用于如藥片、膠囊及顆粒狀（塑料粒子等）、粉末狀物品的檢測。當(dāng)這些物品下落通過下落式金屬探測器時，一旦檢測到金屬雜質(zhì)，系統(tǒng)即刻啟動分離機構(gòu)排除可疑物品。具有安裝簡單、靈敏度高、維修方便，效率高、穩(wěn)定可靠等特點。

管道式金屬探測器

一般的金屬探測器都無法完整監(jiān)控流體產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程，比如火腿腸的肉醬、口香糖膠、口服液等，實時在線剔除金屬雜質(zhì)，確保產(chǎn)品安全輸送到下道工序。一般情況下這些產(chǎn)品的都是以金屬封裝的，變成成品以后一般都無法用金屬探測器來檢測。另外，液態(tài)或粘稠狀物品在罐裝或封裝前檢測，可以有效提高檢測精度。

真空輸送式金屬探測器

1、塑料處理： 安裝在注射鑄造機械的真空進料器中以防止噴管阻塞

2、在進料或裝袋之前對物料進行檢測

平板式金屬探測器

通常用于檢測厚度比較薄，但是寬度和長度比較大的產(chǎn)品，比如紡織布、擠出的片材。其首要目的是保護下游設(shè)備，比如切割刀具、壓延系統(tǒng)等；同時，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

主要適用于小件服裝、皮革、襪子、拉鏈、玩具、食品和藥品等。