Металлодетекторы и их виды

Содержание

Введение	3
1 История создания металлоискателей  и их основные требования	4
1.1 История создания металлоискателей	4
1.2 Основные требования, предъявляемые  к металлоискателям	8
2 Металлоискатели: основные типы  и характеристики	16
2.1 Типы металлоискателей	16
2.2 Характеристики ручных металлоискателей	20
Заключение	26
Список использованных источников	27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность данный темы заключается  в том, что в наше время достаточно высока угроза совершения террористических актов, а так же совершения преступлений с использованием огнестрельного и холодного оружия. Чтобы минимизировать эту угрозу создали такие устройства как металлодетекторы, которые позволяют отслеживать все металлические предметы, находящиеся как в багаже, так и на теле человека или животного. Данные устройства могут не только для предотвращения преступления, они так же могут использоваться в военной сфере,  в пищевой промышленности, Незаменимы металлоискатели в строительстве и в процессе ремонтных работ, при обработке леса, при добыче полезных ископаемых, а так же в археологии и даже при переработке мусора. Одним словом можно сказать, что металлоискатели играют достаточно важную роль в нашей жизни.

Целью данной курсовой работы является изучение металлоискателей, их типов и характеристик. Для достижения данной цели мной были поставлены следующие задачи:

-  изучить историю создания металлоискателей;

-  сформулировать основные требования к металлодетектрам;

-  изучить типы устройств;

-  провести анализ характеристик ручных металлодетекторов.

Объектом исследования являются существующие на сегодняшний день металлодетекторы и их виды.

Структура курсовой работы имеет вид:

Первая глава содержит в себе историю создания металлодетекторов, а так же основные требования, предъявляемые к данным устройствам.

Вторая глава включает в себя типы металлодетекторов, а так же анализ характеристик ручных металлоискателей.

 

 

1 История создания металлоискателей и их основные требования

1.1 История создания металлоискателей

Впервые металлодетекторы упоминаются еще в древних китайских трактатах II в. до н.э. В них вход в императорские покои описывается в виде арки, которая изготовлена из природного магнетита. Арка выполнена в форме подковы. Такая арка-магнит притягивала к себе все металлические предметы, оружие в том числе. Поэтому тайно пронести, например, нож в императорские покои было невозможно.

В начале ХХ века разработка металлоискателей велась, главным образом, для обнаружения  полезных ископаемых, в том числе  электропроводимых руд в Америке и Англии. Аппараты того времени были очень тяжелые, имели большие размеры и монтировались на автомобиль. Состояли они из мощного генератора и большой излучающей катушки, которые и создавали сильное электромагнитное поле. Такие детекторы могли исследовать территории на насколько метров в глубину, сигнал от металлических руд и других электропроводных объектов улавливала приемная катушка. Изменение параметров вторичного поля давало возможность понять, какой объект был обнаружен прибором. Позднее установки такой большой мощности были запрещены в странах-участницах Конвенции о предельно допустимых уровнях электромагнитных волн.¹

Первые детекторы арочного типа были сконструированы в Германии в 1925 году. С их помощью можно было обнаружить металлические предметы, которые рабочие пытались вынести с завода или фабрики. В это же время исследователь из Германии Ш. Герр открыл магнитный индукционный баланс, на основе этого явления ученый сконструировал металлодетектор. Опытный образец Ш. Герра был настолько удачным, что в скором времени идею создания металлодетекторов подобного рода подхватили все ведущие компании, в особенности в США. Американская частная компания "Radio Metal Locating Company" первой начала выпускать ручные металлоискатели уже в конце 20-х гг. ХХ века. Катушки детектора закреплялись на деревянной раме и были удалены друг от друга на расстоянии двух метров, благодаря этому между приемной и передающей катушками сохранялся индукционный баланс, т.к. исключалась взаимная электронная интерференция. Все металлические объекты, которые попадали в электромагнитное поле передающей катушки, нарушали индукционный баланс, таким образом, в приемной катушке возникало напряжение, усиленное прибором оно передавалось в виде звука оператору. Работал прибор на 6 радиолампах, был очень громоздким, зато с его помощью можно было легко найти трубы на трех метровой глубине. Несмотря на первоначальный успех, к началу 30-х гг. компания обанкротилась. Экономическая депрессия в Америке закончилась активными застройками, строительная отрасль стремительно набирала обороты, поэтому опять появился спрос на приборы для обнаружения кабелей и труб. В 1923 году разработкой приборов данного вида начал заниматься американец Герхард Фишер. В 1937 году он впервые запатентовал свою модель металлоискателя, назвав его «металлоскопом». В этом же году Фишер открывает собственную фирму по изготовлению металлодетекторов. В металлоскопе Г. Фишера использовалось уже 9 ламп, да и сама схема прибора была значительно усложнена. Рабочую частоту аппарата Г. Фишер понизил до 1 кГц, благодаря чему обеспечивалась работа прибора на большей глубине. Схема прибора Г. Фишера была подробно описана в нескольких научно-популярных изданиях, поэтому радиолюбители смогли собирать такие детекторы самостоятельно в домашних условиях. Наряду с компанией Г. Фишера, разработками металлодетекторов занимается другая компания из США — "Goldak Company". В 30-х гг. она впервые выпускает свои собственные детекторы, очень похожие на приборы Г. Фишера. Детекторы "Goldak Company" назывались «радиоскопами». Отличительная их особенность в том, что в радиоскопах впервые был решен вопрос отстройки от грунта. Данной компании принадлежит первый патент на металлоискатели, имеющие круглую поисковую катушку, которая используется в большинстве современных приборов. В 30-х гг. детекторы изготавливались из дерева, работали с помощью радиоламп, их вес составлял 15-25 кг.²

Начиная с конца 30-х гг., разрабатываются  металлоискатели, в большинстве  своём  с круглой поисковой  катушкой и электронным блоком, закрепленным на штанге. Приборы подобной конструкции было легче использовать, с их помощью можно было найти и мелкие предметы, и крупные сокровища. Для обнаружения труб массово применялись детекторы на биениях, со временем их стали использовать для поиска мин.

В конце 40-х гг. миноискатели стали  применять для обнаружения сокровищ. Впервые подобный опыт был проведен в США, когда с военных складов  стали продавать устаревшее оборудование. Использовались миноискатели тогда, главным  образом, для поиска золотых самородков и кладов. Приборы были довольно тяжелыми и неудобными, поэтому применяли их лишь энтузиасты-любители.

Повсеместно поиском кладов в США  стали заниматься с конца 50-х гг., когда в продаже появились  модели легких компактных металлоискателей, работающих на транзисторах. В этот же период открывается множество фирм, изготавливающих и продающих различные металлоискатели, которые работали на биениях либо на индукционном балансе. Чувствительность приборов в то время была не слишком высока (для монет 10-15 см), дискриминации и отстройки от грунта не было, однако данные приборы были намного удобнее миноискателей, с их помощью можно было обнаружить монеты, кольца, прочие мелкие драгоценности. В 60-х гг. главными производителями детекторов в Америке становятся: Г. Фишер, Ч. Гарретт, У. Меган, Э. Рейс.

В 70-х гг. цены на золото резко подскочили, после чего огромное количество людей  кинулось искать золотые самородки. С 1933 года по 1974 год в США правительство  искусственно занижало цены на золото (35 долларов за 1 унцию), в это же время частным лицам запрещалось иметь золото. С отменой это запрета цена на золото сразу выросла. В конце 70-х гг. 1 унция золота стоила уже 800 долларов. Такой резкий ценовой скачок стимулировал интерес к поиску золота и к металлоискательству в целом. Продажи металлодетекторов в США стремительно выросли. Количество фирм, выпускающих приборы для поиска золота, также резко возросло. Правда, в условиях жесткой конкуренции занять достойное место на рынке металлоискателей удалось лишь немногим: Fisher Research Laboratory, Garrett Electronics, White's Electronics и английская компания Inc. и C-Scoop.

В 80-х гг. активно развиваются  новые американские компании-производители  детекторов: Tehnetics, Tesoro Electronics и австралийская  фирма Minelab. В этот же период появляются детекторы небольших размеров с высокой степенью чувствительности. Со временем в приборах появляются новые функции: отстройка от минерализованных почв и металлического мусора. Правда, до конца 70-х гг. два данных процесса одновременно проводить было нельзя. Снизилась рабочая частота детекторов с изначальной 100 кГц до 1-5 кГц.

Со временем металлоискатели стали  в ходе поиска подстраиваться автоматически  под грунт, был начат выпуск недорогих  импульсных приборов с дискриминацией. Год от года металлодетекторы становились всё совершеннее, но с появлением новых функций и возможностей увеличивался и вес приборов. Поэтому в 80-х гг. Г. Фишер представил на суд публики совершенно новый детектор (1260-Х), оснащенный автоматической отстройкой от грунта и автоматической дискриминацией. Благодаря принципиально новым технологиям прибор Г. Фишера получился легким, простым в управлении и довольно эффективным в работе. Очень быстро приборы такого типа стали выпускать и другие производители.

Год от года сигнал от обнаруженной цели становился всё точнее. Значительно улучшена данная функция была в середине 90-х гг. во время возникновения компьютерных технологий. Первыми запатентовали компьютеризированный металлоискатель представители фирмы Garrett Electronics. Хотя первыми наладили выпуск компьютеризированных приборов White's Electronics. На сегодняшний момент все производители металлодетекторов выпускают приборы, оснащенные микропроцессорами.

Современные модели металлодетекторов  способны выполнять такие полезные функции, как обнаружение металла, определение, к какой группе он относится, определение размера находки, глубины её залегания, точного местоположения, отсеивание минералов грунта и металлического мусора. Тем не менее, и сегодня возможности металлоискателей ограничены: ни один даже самый лучший прибор не сможет найти монету на глубине свыше 70 см, показать химический состав находки, показать её контур на экране. В будущем металлоискатели наверняка будут наделены подобными функциями.³

 

1.2 Основные требования, предъявляемые к металлодетекторам

Важную роль в организации охраны зданий, сооружений, осуществлении  контроля и регулирования перемещения  людей играют металлодетекторы - обнаружители запрещенных к проносу на эти  объекты предметов. Дадим определение этим устройствам.

Металлоискатель – это электронный  прибор, позволяющий обнаруживать металлические  предметы в нейтральной или слабопроводящей  среде за счет их проводимости. Металлоискатель  обнаруживает металл в грунте, воде, стенах, в древесине, под одеждой и в багаже, в пищевых продуктах, в организме человека и животных и т.д.

Металлодетекторы по принимаемой  сегодня классификации  относятся к устройствам досмотра, входящим в состав интегрированных средств охраны или используемых автономно. Конструктивно такие металлодетекторы могут быть встроенными в устройства заграждения систем контроля и управления доступом, автономными стационарными или автономными переносными.

К предметам, запрещенным к проносу  посетителями на охраняемые объекты  и выявляемым металлодетектором, в первую очередь относятся:

- огнестрельное оружие;

- ручные гранаты;

- ножи.

Функциональное назначение металлодетекторов  в общем случае довольно широкое: от поиска цветных металлов массой ~ 1 г до обнаружения предметов  из ферромагнитных металлов, значительно превышающих объект поиска по массе. Задачи, которые решают металлодетекторы в системах защиты и охраны, более узкие и имеют свои особенности, определяющие специфические требования к таким устройствам. К ним относятся:

- надежное обнаружение объекта поиска;

- обеспечение селективности по отношению к металлическим предметам, разрешенным к проносу на охраняемый объект;

- обеспечение помехоустойчивости в условиях работы на охраняемом объекте;

- обеспечение специальной безопасности.

Существует необходимость разработки российского стандарта на металлодетекторы - устройства досмотра. Рассмотрим подробнее каждое из требований к таким устройствам.⁴

Первое, что будет рассмотрено  в данной работе это обнаруженческие  характеристики.

Объекты поиска, рассмотренные выше, имеют различные размеры, массу, форму, электропроводность, магнитную проницаемость. В металлодетекторе сигнал на выходе приемной антенны зависит как от этих характеристик, так и от расположения объекта поиска относительно антенн. Соответственно и обнаруженческие характеристики металлодетектора должны оцениваться с учетом перечисленных выше факторов.

Провидимые исследования позволили разработать ряд тестовых образцов, имеющих обобщенные для объектов поиска конструктивные параметры. Использование таких тестовых образцов или реальных объектов поиска позволяет оценивать вероятность обнаружения их металлодетектором при различной пространственной ориентации объектов поиска в наиболее вероятных местах расположения на человеке.

Рассмотрим Селективные характеристики. Под селективными характеристиками применительно к металлодетекторам рассматривают вероятности пропуска предметов меньших размеров и массы, чем объекты поиска, разрешенных к проносу на охраняемый объект, или вероятности ложной тревоги изделия.⁵

Указанные характеристики в металлодетекторе непосредственно связаны с вероятностью обнаружения объекта поиска. Электромагнитное поле по ширине прохода металлодетектора существенно неоднородно. Даже применение специальной конфигурации катушек  и специальной обработки сигналов с приемной антенны значительно не улучшает эту неоднородность. Поэтому при проносе одного и того же предмета под одним и тем же ракурсом в непосредственной близости от катушек и в середине прохода указанные сигналы могут отличаться в 2-4 раза. Таким образом, сигнал от объекта поиска в середине прохода соизмерим с сигналом от предметов личного пользования, проносимых около катушек. Кроме того, большинство рассматриваемых металлодетекторов имеют плоские антенные системы и обладают достаточной чувствительностью в одном или, в лучшем случае, в двух направлениях. Поэтому для обеспечения уверенного обнаружения при любой ориентации таких объектов поиска, как пистолет или нож, имеющих существенно отличающиеся размеры в различных направлениях, требуется низкий порог чувствительности, снижающий селективные характеристики металлодетектора.