П.А. Борщ, м.Київ

Зарубіжні фірми виробляють велику кількість маталлоіскателей з різними характеристиками і вартістю, причому в рекламі, як правило, заявляються параметри, значно перевищують реальні. Мова йде про передпродажну рекламі при покупці приладів. За розповідями власників МІ, куплених за кордоном, звичайно продавець демонструє дальність виявлення в повітрі, підносячи до датчика золоте кільце, при цьому прилади реєструють його на відстані 15-20 см, на око, залежно від моделі, а по інших параметрах робиться посилання на барвистий рекламний проспект або щит, встановлений в салоні магазина. Кільце з золота або міді є дуже зручним об'єктом для демонстрації, тому що являє собою короткозамкнений виток з материалла з високою електропровідністю, і сигнал від нього може бути більше, ніж від монети такого ж діаметру. У той же час в документації до приладу, взагалі, відсутні основні характеристики по глибині виявлення різних об'єктів, зате міститься велика кількість другорядної інформації, наприклад: наявність автоматичного контролю напруги живлення, автоматична і ручна настроювання, VLF – 10 кГц (робоча частота), наявність чверть-дюймового роз'єму типу "джек" для підключення головних телефонів, режим "всі метали", режим "дискримінації", датчик діаметром 6 дюймів, маса 3,75 фунта, живлення від 8 батарей розміру АА, термін служби батарей при використанні телефонів – 15 год, без телефонів – 25 год і т.д.

При пошуку інформації в мережі Інтернет з виробів відомих фірм "Garrett", "Discovery", "Fisher", "White's" виявилася та ж тенденція – в основному приведена другорядна інформація, і лише після отримання більш ніж 20 описів були виявлені параметри дальності на деякі невеликі об'єкти МІ White's ULA-3. Наприклад, дальність виявлення: свинцева куля 22 калібру – мин. 0,5 "… макс. 6 "свинцева куля 32 калібру – мін. 1,5" … макс. 7,5 "Звичайно, 6" і 7,5 "- досить непогані параметри для об'єктів такого малого розміру, але чому такий розкид мінімум – максимум?

Власники зарубіжних приладів досить неохоче надають їх на випробування через їх високу вартість, але все ж основні параметри двох МІ вдалося виміряти. Прилад Discovery (номер моделі на корпусі відсутній) вартістю 9 мідну монету Ж25 мм виявляв на відстані 15-16 см, сталеву пластину 400х400х4 – на 55-60 см. МІ White's-XLT вартістю 9 виявляв монету на 26-27 см, а сталеву пластину на 65-70 см (вимірювання параметрів обох приладів проводилися в повітрі). При

це в рекламі на останній МІ повідомлялося, що прилад виявляє металеве відро (площа проекції і маса якого явно менше, ніж у пластини 400х400х4 мм) на відстані 1 м 80 см, а великі об'єкти – до 3 м.

В результаті обговорення реальних характеристик МІ з нечисленними їх володарями встановлено, що прилади вартістю від 300 до 500 $ виявляють монети на глибині до 15 см, а великі об'єкти розміром 1х1 м і більше – до 1 м; прилади вартістю від 600 до 900 $ виявляють монети на глибині до 25 см, а великі об'єкти – до 1,2-1,5 м, причому збільшення розмірів об'єкта понад 1х1 м на глибині виявлення практично не позначається (що 1х1 м, що 3х5 м – все одно). Інформацію про реальні характеристиках більш дорогих приладів отримати не вдалося.

Як правило, власники фірмових МІ не задоволені співвідношенням ціна / параметри, за аналогією з висловом у відомому кінофільмі можна сказати: "… кожен любитель пошуку, у якого немає металошукача, мріє його купити, а кожен, хто має, мріє його продати ".

Описуваний локаційний МІ не має такого великого розмаїття режимів роботи в порівнянні із закордонними (наприклад, існують режими селекції та дискримінації різних металів), але доступний для повторення і дозволяє отримати основні характеристики трохи вище параметрів локаційних приладів початкового рівня.

Опис конструкцій локаційних приладів у вітчизняній технічній літературі зустрічаються вкрай рідко. Практично їх повний перелік за останні 30 років наведено в [1-5]. Крім того, повторюваність цих приладів дуже різна.

Так, конструкція українських авторів В.Ф. Бахмутське-го і Г.І. Зуєнко [1, 2] має велику глибину виявлення об'єктів середнього та великого розміру, проте в обох описах відсутній повна інформація для повторення.

Металошукач (МІ), описаний в [3, 4] (так звана "схема Флінда"), має більш "скромними" параметрами, але навіть при ретельному виготовленні відповідно до рекомендацій автора різні зразки приладів мають великий розкид по дальності виявлення.

У нещодавно вийшла книзі московського автора А. Щедріна [5] на два з трьох описаних МІ заявлені досить високі характеристики, проте їх можуть повторити тільки висококваліфіковані радіоаматори, що мають досвід проектування малошумящих підсилюючих пристроїв, вузлів синхронного детектування і прецизійної вимірювальної техніки. До достоїнств книги можна віднести аналіз реальних можливостей МІ по глибині обнаруже

 

 

ня та селективності для різних металів у порівнянні з даними виробників.

Пропонований для повторення локаційний МІ є переробленим і модернізованим варіантом "схеми Флінда". Прилад виконаний по структурної схемою [6, рис.6] і реалізує принцип "передавач-приймач". Для виділення слабкого сигналу вторинного поля від об'єкта пошуку на тлі сильного сигналу первинного поля передавача використовується метод "індуктивного балансу" в датчику шляхом компланарність розташування D-образних передавальної і приймальні антен магнітних (МА) [6, рис.1, в] з частковим перекриттям, а також метод статичної та адаптивної компенсації постійної складової сигналу на виході детектора приймача.

Аналіз схеми прототипу [3, c.70; 4, c.179] дозволив встановити причину великого розкиду по чутливості різних зразків МІ за "схемою Флінда". При використанні однополярного джерела живлення (+12 В) для формування штучної "середньої точки" у першому вузлі приймача – підсилювачі D1 і в другому – амплитудном детекторі D2 були використані подільники напруги на двох резисторах рівного опору. При певному "набіг відхилень" величин навіть п'ятивідсотковий резисторів від номінального значення виникало обмеження випрямленої сигналу по мінімуму, що призводило до появи нерегульованого високого порогу спрацьовування МІ. В результаті деякі прилади мали чутливість навіть меншу, ніж прості МІ параметричного типу, а кращі зразки реєстрували мідний диск Ж25 мм на відстані до 15 см і великі предмети розмірами 100х100 см 2 – до 1 м в повітрі.

У модернізованому варіанті МІ було вирішено застосувати двухполярной харчування приймальні та реєструючої частин схеми, однополуперіодний детектор – випрямляч замінений на двухполуперіодний, генератор передавача виконаний за схемою, що володіє кращою температурною стабільністю, до вузла статичної реєстрації об'єктів доданий вузол адаптивної реєстрації з виходом на стрілочний вимірювач з нульовою відміткою в центрі шкали, крім звукової застосована світлова індикація спрацьовування обох реєструючих вузлів.

В результаті отримані наступні характеристики по максимальній дальності (глибині) виявлення різних об'єктів:

Мідний диск 025х1 мм 20 (15-18) см

Сталева пластина 100х100х2 мм 40 (30-35) см Сталева пластина 400х400х4 мм 80 (70-75) см Кришка люка 0600х30 мм 100 (90-95) см

Глибина виявлення в грунті (значення вказані в дужках) на 2-10 см менше, ніж у повітрі і залежить від відстані між площиною датчика і поверхнею грунту, яке необхідно витримувати при пошуку для виключення помилкових спрацьовувань приладу. При роботі на грунтах з низькою вологістю і низьким вмістом солей, іржі та інших струмопровідних домішок ця відстань може бути мінімальним (2-3 см), в іншому випадку це відстань необхідно збільшити до 8-10 см.

Передавач-приймач (рис.1)

Генератор передавача виконаний за класичною схемою "ємнісний трехточкі" на одному з транзисторів збірки VT1, другий в діодному включенні використовується для температурної компенсації режиму роботи першого. Частота генерації 3 кГц ± 20%. Незважаючи на застосування малопотужний-

 

 

ної транзисторної збірки, напруженість магнітного поля в центрі передавальної магнітної антени (МА) з кількістю витків, рівним 90, і ефективним діаметром 140 мм досягає 40-50 А / м. Передавальна МА L1 і приймальня L2 котушки, розташовані в датчику, підключені до електричної частини за допомогою двопровідних екранованих кабелів (на схемі не показані), причому висновки екранів обох кабелів повинні бути з'єднані між собою як в датчику, так і в схемі і підключені до загального проведення. При необхідності можна застосувати роз'ємне з'єднання в електронному блоці. Котушка L1 має 90 витків дроту ПЕЛ 0,45, а L2 – 180 витків ПЕЛ 0,29.

Вхідний сигнал приймача, що виділяється на резонансному контурі L2C10, надходить на підсилювач DA1 з КУ>> 100 і потім – на двухполуперіодний амплітудний детектор VD1, DA2, VD2. Випрямлена напруга проходить через активний фільтр НЧ 2-го порядку на R11, C19, R12, C20, на VT2, з виходу якого знімається постійна складова, величина якої пропорційна векторної сумі залишкового сигналу первинного поля і сигналу від об'єкта пошуку. Лінійність випрямлення сигналу забезпечується постійним мікроструми, що протікає через R10, VD1, VD2, що виникає при цьому постійне зміщення на обох діодах і його температурний дрейф компенсуються відповідним включенням VT2 структури pnp.

Реєстратор (рис.2)

Напруга з виходу активного фільтра приймача надходить на вхід блоку реєстрації. Вузол статичної реєстрації виконаний на ОП йА3, включеному в режимі компаратора. На його неінвертуючий вхід сигнал надходить через ФНЧ R18C23, а на инвертирующий – напруга статичної компенсації, визначається положенням регуляторів R14 ("Поріг-точно") і R16 ("Поріг-грубо"). Компенсує напруга встановлюють з деяким запасом, більшим, ніж постійне зміщення на виході активного фільтра. Таким чином, здійснюється компенсація залишкового сигналу первинного поля, а також перешкод і дрейфов на виході приймача. У цьому випадку напруга на виході DA3 негативне і індикатор VD3 не працює. При попаданні в зону дії приладу металевого об'єкта напруга на вході реєстратора зростає, і коли воно перевищить компенсує напруга, відбудеться спрацьовування DA3 і індикатора VD3. Статична реєстрація відбувається за принципом "Є / Ні" або "1 / 0" незалежно від часу перебування об'єкта пошуку в зоні дії МИ.

На ОП DA4 і DA5 виконаний вузол адаптивної реєстрації. На DA4 реалізований підсилювач з автоматичною корекцією "нуля" на виході. При появі сигналу від об'єкта стрілка приладу Р1 спочатку відхиляється вправо, потім через деякий час повертається до "нуля", при видаленні об'єкта стрілка відхиляється вліво і потім – знову до "нуля". По суті, адаптивний підсилювач являє собою ФВЧ з дуже низькою (частки герца) частотою зрізу, що здійснює диференціювання сигналу. До виходу DA4 підключений підсилювач-компаратор на DA5 з регульованим порогом спрацьовування. На відміну від компаратора DA3 регулятором R29 ("Поріг адап.") Компенсується тільки невелика частина перешкод і дрейфов, а їх основне придушення здійснює адаптивний підсилювач, крім цього, коефіцієнт посилення DA5 набагато менше, ніж DA3, тому сигнал реєстрації на виході DA5 наростає більш плавно, що дозволяє при роботі зі звуковою індикацією розрізняти на слух срабати

 

 

вання різних реєструючих вузлів.

Вузол звукової індикації виконаний на DA6, VT3, VT4, де DA6 – генератор звукової частоти: VT3 і VT4 – керований підсилювач, що має вихід на головні телефони. Підсилювач має два управляючих входу, які через SA1 і SA2 можна підключати до виходів обох реєструючих вузлів. Гучність можна регулювати потенціометром R42 ("Гучність").

Стабілізатор (рис.3)

Харчується МІ від будь-якого джерела постійного струму напругою 18 В через стабілізатор DA7 і формувач "штучного загального проводу" DA8. Загальний струм споживання не перевищує 30-35 мА. До стабілізатору DA7 пред'являють досить високі вимоги як за коефіцієнтом стабілізації, так і по вихідній опору Рвих <0,15 Ом). Через наявність у продажу великої кількості інтегральних схем з відхиленнями від ТУ може знадобитися їх відбір.

Конструкція і деталі електронного блоку

Локаційний МІ має досить високою чутливістю, так, коефіцієнт підсилення сигналу від входу приймача DA1 до виходу реєстратора DA5 може досягати 500 000:

Кух = КУDA1КУDA4КУDA5 = 100х50х100 = 500000.

При зміні напруги на виході DA5 на 5 В, що відповідає збільшенню гучності звукової індикації від мінімуму до 70% максимальної, відповідатиме збільшення сигналу на вході приймача всього на 10 мкВ.

Тому практично всі елементи схеми повинні мати високу стабільність параметрів. У сигнальних ланцюгах приемопередатчика можна застосовувати тільки плівкові конденсатори (наприклад, К73-17 або аналогічні) – С4, С5, С6, С9, С10, С19, С20. Застосування керамічних ємностей необхідно в ланцюгах блокування харчування, а також у вузлах реєстратора. Електролітичні конденсатори бажано застосовувати типів К52-1, К53-1, К53-4, К53-14, К50-24, К50-29, регулювальні резистори типів СП4-1, СП4-2 або СП3-9 а, в.

Електрична схема виконана на друкованій або макетної платі з фольгованого склотекстоліти з шириною провідників живлення не менше 2 мм, а ширина загального дроту не менше 5 мм. У випадку поділу електричної частини на кілька плат шини харчування і загального проведення з'єднують між собою гнучкими багатожильними провідниками перетином не менше 0,5 мм2.

Блокуючі керамічні і електролітичні конденсатори в ланцюгах харчування розподіляються рівномірно по всіх каскадам і вузлів схеми.

У генераторі передавача можна застосовувати збірку К159НТ1Б, В, Д, Е як в пластмасовому, так і в металевому корпусі, проте їх цоколевка розрізняється.

Як DA1, DA2, DA3, DA5, DA6, DA8 можна застосовувати ОУ 140УД7, 140УД18, 140УД22 в будь-якому виконанні, в цьому випадку зросте струм споживання схеми.

Як DA4 також можна застосовувати 140УД17 або в крайньому випадку 544УД1, 140УД18, 140УД22, при цьому буде потрібно підключення ланцюгів корекції напруги зміщення нуля. Як Р1 можна застосувати будь вимірювальний прилад з діапазоном 0 ± 50 … 0 ± 100 мкА.

Вузол звукової індикації DA6, VT3, VT4 і регулятор гучності R42 слід розташовувати на відстані не менше 5 см від вхідного ланцюга приймача, а елементи генератора передавача, навпаки, слід розташувати ближче до вхідного ланцюга, відокремивши їх екраном у вигляді пластини 50х30 мм2 з тонкої міді або фольгованого склотекстоліти, поєднаної з загальним проводом або мінусом харчування. Екранувати всю електричну схему необов'язково, головне – забезпечити жорсткість всієї конструкції, що виключає коливання елементів схеми і з'єднувальних провідників.

Елементи стрілочної та світлової індикації, а також органи управління можна розмістити в окремому блоці, з'єднавши його з основною частиною кабелем з екранованих проводів.

Датчик

Датчик МІ складається з двох D-образних машинних антен (МА) у вигляді екранованих котушок, розміщених на протилежних площинах диск 0 250-260 мм, товщиною 2 мм з текстоліту або стеклотекстолита (Рис.4, а, б).

Котушки намотують на D-образному каркасі з мідних штирів 0 2-3 мм, закріплених на дерев'яній дошці. Діаметр напівкруглої частини 180 мм, а прямолінійна частина каркаса відстоїть від центру окружності на 12-13 мм.

Передавальна котушка містить 90 витків дроту

 

 

 

 

ПЕЛ-0, 45, приймальня – 180 витків ПЕЛ-0, 29. При відсутності проводів зазначених марок можна використовувати інші в лакової ізоляції: для передавальної МА провід 0 0,4-0,5, для приймальні провід 0 0,27-0,3 мм.

Після намотування котушки в декількох місцях скріплюють клейкою стрічкою і знімають з каркаса. Висновки провідників пропускають через ПВХ трубки довжиною 40-60 мм і котушки по периметру обклеюють такий же клейкою стрічкою. Статичний екранування обмоткою котушки здійснюється алюмінієвою фольгою на паперовій або полімерній основі шириною 8-10 мм з зазором 5-8 мм між початком і кінцем обмотки 5 (рис.4) на ділянці розташування висновків проводів. Висновок від екрану – неізольованим мідним або мідним з струмопровідним покриттям проводом Ж 0,4-0,5 мм, обмотаним навколо всього екрану з кроком 5-15 мм.

Балансування котушок виконують у кілька етапів, починаючи з процесу виробництва датчика. Передавальну котушку 2 (рис.4, а, б) тимчасово закріплюють з одного боку диска 1 клейкою стрічкою і підключають до виходу звукового генератора з напругою ~ 10 B і частотою 3 кГц через резистор опором 510-680 Ом.

Приймальну котушки 3 підключають до входу осцилографа і розташовують з протилежного боку диска. Пересуваючи котушку 3 по поверхні диска, визначають зону її зразкового розташування по мінімуму сигналу на її висновках (рис.5, а), при необхідності змінюють розташування передавальної котушки і проводять грубу балансування повторно. Відзначають розташування обох котушок, потім приклеюють передавальну котушку по її контуру до поверхні диска мінімальною кількістю клею (наприклад, 88Н або "Момент") і ставлять під прес із зусиллям 2-3 кг. Після висихання клею остаточно приклеюють передавальну котушку епоксидним клеєм з армуванням зверху шматочками тканини розміром 25х50 мм2, просоченої цим же клеєм (рис.4, в).

З боку передавальної котушки приклеюють елементи кріплення до штанги МІ, конструкція якого може бути довільною, що забезпечує максимальну жорсткість датчика і виконаною з діелектричних матеріалів.

Знову уточнюють місце розташування приймальні котушки, але приклеюють під пресом тільки її напівкруглу частина клеєм 88Н або "Момент".

У зазначеному на рис.4, а місці просвердлюють 6 отворів для контактних штирів 4 з мідного дроту 0 8-1 мм, що виходять на обидві сторони диска 1, і розпаювали на них висновки обох МА і сполучні кабелі з боку котушки 2. Екрани котушок повинні бути з'єднані між собою і з екранами кабелів. Ділянка розташування штирів 4 заливають епоксидним клеєм і поряд з ним приклеюють текстолітові стійку 5х5х30 мм для закріплення кабелів в датчику. Далі кабелі закріплюють на стійці і між собою через кожні 10 … 15 см клейкою стрічкою ПВХ.

Для зручності остаточної балансування по обидві сторони від середини прямолінійною частини приймальної котушки приклеюють тримачі гвинтових штовхачів з гетінак-са розміром 10х10х15 мм з різьбовими отворами М4-М5 під текстолітові гвинти. Тримачі розміщують так, щоб гвинти могли забезпечити максимальне переміщення в центрі на +3 … 5 мм в напрямках, зазначених стрілками.

Для точного налаштування індуктивного рівноваги в датчику рекомендується просвердлити в гвинтах кілька отворів 0 0,8 мм перпендикулярно осі гвинта для їх повороту на малі кути за допомогою металевої голки або шпильки.

Тільки після декількох етапів попередньої балансування можна остаточно приклеювати приймальню МА епоксидним клеєм з тканиною, як і передавальну, залишивши вільним ділянку 8-10 см в зоні розміщення гвинтових штовхачів. Остаточна балансування датчика проводиться спільно з електричною схемою.

Поміщати датчик в підходящий корпус доцільно тільки після проведення попередніх випробувань в приміщенні і перевірки в польових умовах.

Налаштування приладу починають з перевірки параметрів стабілізатора. Для цього його вхід підключають до регульованого джерела живлення з діапазоном вихідної напруги не гірше 14,5-18,5 В і струмом навантаження більше 50 мА. Перевіряють наявність вихідних напруг ± 6 В відносно загального проводу без навантаження. Потім підключають цифровий вольтметр між висновками +6 і -6 В. При підключенні між ними навантажувального резистора опором 390 Ом і потужністю 2 Вт вихідна напруга не повинна змінюватися більш ніж на 4-6 мВ. При зміні вхідної напруги в межах 14,5-18,5 В вихідна не повинно змінюватися більш ніж на 15-20 мВ, у противному випадку необхідно замінити DA7.

При відсутності цифрового приладу з достатньою роздільною здатністю вимірювання можна проводити осцилографом, підключеним до виходів стабілізатора, в режимі з закритим входом і чутливістю 5 мВ / справ. Зміни вихідної напруги визначають по амплітуді комутаційних імпульсів при підключенні і відключенні навантажувального резистора, а також при стрибкоподібному зміні вхідної напруги з 14,5 до 18,5 В, при цьому конденсатор С49 потрібно тимчасово відключити. Струм споживання по шині загального дроту не перевищує 2 мА і при справній ІС DA8 забезпечується із запасом.

Перед включенням всієї схеми вхід реєстратора слід відключити від виходу приймача і з'єднати з загальним проводом, SA1 і SA2 встановити в розімкнене положення, регулятор R42 – в нижнє за схемою (див. рис.2) становище, відповідне максимальної гучності, до виходу звукової індикації підключити телефони. При включенні живлення вимірюють струм споживання, який не повинен перевищувати 30-35 мА. Обертаючи потенціометри R16 і R29, перевіряють спрацьовування DA3 і DA5 по запалюванню VD3 і VD6. DA3 повинен спрацьовувати приблизно в нижньому за схемою положенні R16, DA5 – в середньому положенні R29. Потім

замикають SA1 і SA2 і перевіряють спрацьовування звукової індикації. Під час перевірки реєстратора стрілка приладу Р1 повинна знаходитися поблизу нульової позначки.

Для перевірки параметрів генератора передавача до колектора VT1, 2 (див. рис.1) підключають осцилограф з закритим входом. Потенціометром R1 встановлюють максимальну амплітуду генерації при мінімальних спотвореннях форми синусоїдального сигналу. Тривалість періоду коливань повинна бути в межах 270-400 мкс, при більшому відхиленні слід підібрати ємності конденсаторів С4-С6, щоб співвідношення С4 / (С5 + С6) зберігалося рівним приблизно 1:10. Після настройки генератора рекомендується замінити резистор R1 постійним відповідного опору для уникнення контактних шумів.

Для балансування датчика та налаштування приймача датчик необхідно розташувати якнайдалі від металевих предметів. В ідеальному випадку найближчим "металом", що знаходиться на відстані довжини сполучних кабелів датчика (1,2-1,5 м), повинен бути сам електронний блок і комплект вимірювальних приладів.

У реальних умовах датчик рекомендується розташувати в центрі приміщення, використовуючи в якості підставки набір дерев'яних або картонних ящиків, не містять скріплюють металевих деталей.

Вхідний ланцюг приймача налаштовують по черзі балансуванням датчика по мінімуму сигналу на контурі L2C10 і в резонанс по максимуму. Для настройки контуру використовують магазин конденсаторів. Наприкінці налаштування напруга залишкового сигналу (Іост) слід контролювати на виході йА1. Ємність конденсатора С10 бажано підібрати з точністю до 2000 пФ (1%) для отримання максимально можливого відносини сигнал / електромагнітна завада. Конкретне значення С10 можна отримати, включаючи паралельно кілька конденсаторів.

Амплітуда напруги Іост на виходах DA1 і DA2 не повинна перевищувати 1 В (регулюється підбором R7). У точці з'єднання катодів VD1 і VD2 спостерігають форму випрямленої напруги. Амплітуда сусідніх півхвиль не повинна відрізнятися більш ніж на 10%. Відфільтрована постійна складова випрямленої напруги на виході активного ФНЧ VT2 повинна приблизно дорівнює 0,6 амплітуди сигналу на виході DA1.

Потім підключають реєстратор до виходу приймача. Регуляторами R14, R16, R29 встановлюють пороги спрацьовування обох реєструючих вузлів, що відповідають початку реєстрації сигналів електромагнітних полів. Великий рівень перешкод-s ? чаетотей-іітающей мережі та її гармонік може привести до виникнення биття між сигналами передавача і перешкоди, в цьому випадку попередню перевірку МІ слід проводити або в інший час доби, або в приміщенні з меншим рівнем перешкод.

При правильному налаштуванні датчика піднесення до нього різних предметів як з кольорового, так з чорного металів повинно викликати збільшення напруги на виході приймача і спрацьовування реєстратора. Якщо кілька порушити індуктивне рівновагу в датчику за допомогою гвинтів, можна підвищити чутливість приладу до одних металів по відношенню до інших. Наприклад, якщо змістити рухомий ділянка приймальні МА в бік зменшення площі перетину котушок, відбудеться збільшення чутливості до кольорових металів, причому при плавному наближенні до датчика предметів з чорного металу сигнал на виході приймача спочатку зменшиться, а потім буде зростати, і чутливість до чорних металів знизиться.

При розбалансі в іншу сторону ефект буде зворотним (рис.5, б).

Поділ на чорні і кольорові метали не є строго певним, так, плоскі сталеві предмети, розташовані паралельно площині датчика, реєструються як кольорові, при перпендикулярному розташуванні-як чорні, деякі предмети з загартованої сталі реєструються також, як кольорові.

У вхідній ланцюга приймача на контурі L2C10 здійснюється векторне підсумовування сигналу вторинного поля від об'єкта із залишковим сигналом первинного поля, таким чином, величина сумарного сигналу залежить не тільки від амплітуди, а й від фазових співвідношень. Сигнали від кольорових металів мають позитивний зсув фаз щодо сигналу первинного поля, сигнали від чорних металів-негативний. При балансуванні датчика змінюється не тільки амплітуда залишкового сигналу первинного поля, але і його фаза, тому, вводячи штучний розбаланс в ту чи іншу сторону, можна змінювати амплітудно-фазові співвідношення сумарних сигналів і змінювати чутливість до різних груп металів. На превеликий жаль, реалізувати таку селективність в реальних грунтах важко.

Якщо датчик налаштований на підвищену чутливість до кольорових металів, то наближення його до поверхні грунту викликає зменшення сумарного сигналу, якщо чутливість підвищена до чорними металами – збільшення сигналу. Таким чином, при неминучих вертикальних переміщеннях датчика при пошуку, а також через нерівномірність рельєфу грунту на виході приймача присутній значний сигнал перешкоди, який неможливо зменшити навіть адаптивної вимірювально-реєструючої системою. У цьому випадку необхідно або підвищувати поріг спрацьовування, або збільшувати відстань між датчиком і грунтом. І те, і інше приводить до значної втрати чутливості.

Максимальну чутливість в грунті можна отримати в режимі приблизно рівній чутливості до всіх

металам, якому відповідає невелику ділянку на балансування характеристиці (рис.5, б, в околиці точки мінімуму), де сигнал перешкоди від грунту мінімальний і можна проводити пошук при найменшій відстані між датчиком і грунтом. Крім того, сигнал перешкоди від динамічного розбалансу від неминучих мікродеформацій при русі також мінімальний.

Попередньо налаштувати датчик МІ в режим "Всі метали" при одночасному ігноруванні (дискримінації) впливу грунту можна за допомогою відносно невеликої кількості грунту, поміщеного в пластмасову ємність 0> 200 мм і висотою 100 мм. Оскільки найбільше впливає приповерхневий шар, достатньо, щоб товщина шару в ємності була 6-8 см.

Здійснюючи над датчиком вертикальні переміщення ємності з грунтом в інтервалі висот 5-15 см, гвинтами балансування домагаються мінімальних коливань стрілки вимірювача Р1.

Після остаточної балансування можна зафіксувати епоксидним клеєм майже всю прямолінійну частину приймальні МА, залишивши зовсім невелику ділянку (3-4 см) у зоні гвинтів штовхачів. Це забезпечить підстроювання індуктивного рівноваги датчика під час польових випробувань і всього терміну експлуатації приладу.

Польові випробування і робота з МІ

Перед проведенням польових випробувань блоки МІ закріплюють на штанзі. Приблизне розташування елементів приладу показано на рис.6 (1 – штанга, 2 – датчик, 3 – електронний блок, 4 – блок індикації; 5 – ручка, 6 – відсік живлення; 7 – підлокітник). Кабель датчика повинен бути щільно намотаний на штангу 1, його початкова ділянка, що виходить з датчика 2, не повинен бути надмірно натягнутий або сильно провисати, перший виток на штанзі потрібно закріпити ізолентою.

Блок індикації 4 зі стрілочним приладом і светоді-одами встановлюють під зручним кутом огляду. Регулятор чутливості R25 встановлюють в середнє положення. Для випробувань вибирають ділянку грунту розміром 2х2 м з рівною поверхнею і відсутністю будь-яких металевих предметів.

Після включення живлення приладу дають прогрітися 2-3 хв, потім проводять оцінку сигналу перешкод від розбалансу датчика. Для цього роблять плавні вертикальні коливання датчика в інтервалі висот від поверхні грунту 30-80 см і горизонтальні коливання на висоті 50-60 см із середньою швидкістю близько 1 м / с і періодичністю 1,5-2 с. В обох випадках амплітуда коливань стрілки Р1 не повинна перевищувати ± 10 мкА. В іншому випадку потрібно підвищувати жорсткість датчика. Причиною великих коливань стрілки приладу може бути і неправильно закріплений початкова ділянка кабелю датчика.

Рівні перешкод від впливу грунту вимірюють при плав

 

 

 

 

них вертикальних коливаннях датчика в інтервалі висот 5-15 см, для їх мінімізації підлаштовують балансування. Якщо коливання стрілки Р1 не перевищують ± 10 мкА, балансування вважають закінченою.

Далі здійснюють коливальні рухи датчика в горизонтальній площині на висоті 5-6 см і встановлюють мінімальні пороги спрацьовування обох реєструючих вузлів, що виключають помилкові спрацьовування від сумарного напруження всіх видів перешкод.

Для перевірки глибини виявлення мідний диск 0 25х1 мм по черзі розміщують на глибинах 15, 18, 20 см, а сталеву пластину 100х100х2 мм – відповідно на 30, 35, 40 см. Площини контрольних об'єктів повинні бути паралельні поверхні і не змінювати свого положення в процесі засипання грунтом, інакше глибина виявлення знижується.

Глибину виявлення перевіряють в інтервалі швидкостей переміщення датчика: для статичного реєстратора 0-0,3 м / с, для адаптивного 0,1-0,8 м / с.

Глибину виявлення більш великих об'єктів визначають в повітрі, забезпечуючи рух датчика паралельно площині об'єкта в інтервалі швидкостей 0,5-1 м / с для адаптивного реєстратора і 0-0,4 м / с для статичного.

З отриманих значень віднімають мінімальну висоту датчика над грунтом, отриману при вимірах для малих об'єктів. Так як загасанням сигналу в грунті при частоті 3 кГц можна знехтувати, похибка за цим методом невелика.

У більшості випадків чутливість адаптивної вимірювально-реєструючої системи виходить вищою, ніж статичної, однак для реєстрації великих об'єктів на великій глибині потрібно підвищена швидкість переміщення датчика, при якій значно зростають перешкоди від динамічного розбалансу.

Чутливість статичної системи практично не залежить від швидкості датчика, але вимагає щодо частої коригування порога спрацьовування.

Хороші результати дає застосування обох вузлів реєстрації, так, за допомогою статичного реєстратора можна точно визначити межі розташування великих об'єктів великої протяжності, а за допомогою адаптивно

го вимірювача Р1 – глибину залягання локальних об'єктів малого та середнього розмірів.

Для цього знаходять точку, де сигнал від об'єкта максимальний (рис.7, точка А), а потім, здійснюючи коливальні рухи датчика по траєкторіях, зазначеним стрілками, знаходять дві точки (В, С), що лежать на одній прямій з точкою А, де показання приладу вдвічі менше. Глибина залягання об'єкта h приблизно дорівнює відстані між точками В і С, причому її потрібно відраховувати не від поверхні грунту, а від площини датчика.

При великій інтенсивності сигналу слід збільшити відстань між датчиком і грунтом і потім відняти його з отриманого значення глибини.

При проведенні пошуку в місцях з великою кількістю дрібного металу та інших предметів, які не є бажаними об'єктами виявлення, можна працювати в режимі максимальної чутливості при мінімальному порозі спрацьовування і висоті датчика над поверхнею землі 15-20 см. У цьому випадку чутливість до дрібних предметів знизиться у декілька разів, а втрата чутливості до великих складе всього 15-20%. Література

1. Бухмутскій В.Ф., Зуєнко Г.І. Індукційні кабелеіскате-лі.-М.: Связь, 1970. -113с.

2. Бахмутський В., Зуєнко Г. Металлотрубокабелеискатель. На допомогу радіоаматорові. Вип.39, 1972.-С.3-12.

3. Флінд Е. Електронні пристрої для дому / Пер. з англ. – М.: Вища школа, 1984.-80с.

4. Андріанов В.І., Соколов А.В. Шпигунські штучки-2, або як зберегти свої секрети. -СПб.: Полігон, 1997.-272с.

5. Шедрін А. Металошукачі для пошуку скарбів і реліквій-М.: Арбат-Інформ, 1998.-160с.

6. Борщ П.А., Семенов В.Ю. Електронні металошукачі / / Радюаматор.-1998. – № 2,3 .- С.20, 21