Handheld-Metalldetektoren erkennen Metallobjekte mittels elektromagnetischer Induktion, aber die konkrete Umsetzung variiert je nach technischer Route. In diesem Artikel werden die Kernprinzipien im Detail erläutert und mehrere technische Implementierungen aufgeführt, die sich nur auf die Beschreibung des Prinzips konzentrieren.
Grundprinzipien der elektromagnetischen Induktion
Der tragbare Metalldetektor arbeitet auf der Grundlage elektromagnetischer Induktionen. Wenn Metallobjekte in den Detektionsbereich gelangen, erzeugen die Emissionsspulen innerhalb des Detektors wechselnde elektromagnetische Felder. Metallobjekte fühlen Wirbelströme (Wirbelströme) im wechselnden Magnetfeld auf, die wiederum neue elektromagnetische Felder erzeugen, die mit dem Protomagnetfeld interagieren. Die Empfangsspule erkennt diese Veränderung und löst den Alarmmechanismus durch die Analyse der Signalverarbeitungseinheit aus. Unterschiede in der Leitfähigkeit und der magnetischen Leitfähigkeit von Metallen führen dazu, dass verschiedene Metalle unterschiedlich auf Magnetfelder reagieren, was den Detektionseffekt beeinflusst.
2. Multitechnologische Umsetzung
Very Low Frequency (VLF) Technologie
Die VLF-Technologie verwendet zwei Spulen: eine als Sender und eine als Empfänger. Die Emissionsspule emittiert eine niedrigere Frequenz von elektromagnetischen Wellen (in der Regel 3-30 kHz), bei der Begegnung mit einem Metallobjekt erzeugt der Metall einen Wirbelstrom, der wiederum elektromagnetische Wellen emittiert und von der Empfangsspule empfangen wird. Der VLF-Detektor bestimmt den Metalltyp durch Analyse der Phasendifferenz zwischen Sendewellen und Empfangswellen. Die Veränderung der Phasendifferenz ist mit der elektrischen und magnetischen Leitfähigkeit des Metalls verbunden, wodurch Eisenmetalle von Nicht-Eisenmetallen unterschieden werden können.
2. Impulssensorik (PI)
Die PI-Technologie arbeitet mit einer einzelnen Spule oder drei Spulen zusammen. Die Emissionsspule sendet einen hochenergetischen, kurzfristigen Strompuls (Stoß) und erzeugt momentane Magnetfelder. Nach dem Ende des Impulses dreht sich das Magnetfeld um und nimmt schnell ab, wodurch Reflexionsimpulse entstehen. Wenn Metallobjekte vorhanden sind, bildet sich ein umgekehrtes Magnetfeld im Inneren und verlängert die Verfallszeit des Reflexionspulses. Durch die Messung der Dauer des Reflexionspulses kann der Detektor das Vorhandensein und die Tiefe des Metalls bestimmen. Die PI-Technologie eignet sich für die Erkennung von tief begraben Metallen, da sie in hochmineralisierte Böden eindringen kann.
3. BFO-Technik
Die BFO-Technologie verwendet zwei Oszillatoren mit unterschiedlichen Frequenzen: Einer ist im Detektor und der andere im Detektionskopf befestigt. Wenn die beiden Frequenzen gemischt werden, wird ein Audiosignal erzeugt. Wenn sich ein metallisches Objekt dem Detektionskopf nähert, stört es die Frequenz der von dem Haar ausgehenden Funkwellen, was zu einer Veränderung des Audiosignals führt. Der Bediener beurteilt das Vorhandensein von Metallobjekten, indem er die Änderungen des Audiosignals anhört. Die BFO-Technologie ist einfach und kostengünstig, aber mit relativ geringer Genauigkeit.
4. Gleichgewichtsspulentechnologie
Die Gleichgewichtsspulentechnologie ist eine verbesserte Version der VLF-Technologie, die zwei Spulen verwendet, eine als Sender und die andere als Empfänger. Beide Spulen befinden sich an derselben Position, aber die Polarität ist umgekehrt und bildet einen Gleichgewichtszustand. Wenn Metallobjekte in den Erkennungsbereich gelangen, stören sie den Gleichgewichtszustand der Gleichgewichtsspule und führen dazu, dass die Empfangsspule ein Signal empfängt. Durch den Vergleich der Unterschiede zwischen Sende- und Empfangssignalen verbessert der Detektor die Störungsbeständigkeit und die Detektionsgenauigkeit.
5. Magnetische Türtechnologie
Die magnetische Türtechnologie basiert auf einem magnetischen Türsensor, der metallische Objekte durch die Messung von Veränderungen im Magnetfeld erkennt. Der Sensor besteht aus zwei identischen Magnetkernen, die von einer Anreizspule und einer Messspule umgeben sind. Die Stimulationsspule führt in den Wechselstrom, so dass der Magnetkern abwechselnd gesättigt wird. Wenn ein externes Magnetfeld vorhanden ist, ändert sich das Ausgangssignal der Messspule und spiegelt die Magnetfeldstärke wider. Diese Technologie ist empfindlich gegen schwachmagnetische Metalle und eignet sich für Szenarien mit hoher Präzision.
6. Frequenzmodulationstechnik
Die Frequenzmodulationstechnik erkennt Metallobjekte durch die Modulation der Emissionsfrequenz. Die Emissionsspule erzeugt ein frequenzsteuerbares elektromagnetisches Feld, das eine Frequenzverschiebung verursacht, wenn ein Metallobjekt eintritt. Die Empfangsspule erkennt Frequenzveränderungen und beurteilt das Vorhandensein von Metallen durch Analyse von Signalverarbeitungseinheiten. Diese Technologie kann sich an verschiedene Metalleigenschaften anpassen und erhöht die Detektionsflexibilität.