作者：杰夫·泰森

　　金屬和黃金的勘探比你想象的更普遍。 TAHREER PHOTOGRAPHY / GETTY IMAGES

　　提及單詞 金屬探測(cè)器 你會(huì)從不同的人那里得到完全不同的反應(yīng)。例如，有些人想到梳理海灘以尋找硬幣或埋藏的寶藏。其他人想到的 機(jī)場(chǎng)安檢，或音樂(lè)會(huì)或體育賽事中的手持式掃描儀。

　　事實(shí)是，所有這些方案都是有效的。金屬檢測(cè)機(jī)技術(shù)是我們生活的重要組成部分，其用途范圍從休閑到工作再到安全。金屬探測(cè)器 機(jī)場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校、政府機(jī)構(gòu)和監(jiān)獄有助于確保沒(méi)有人攜帶武器進(jìn)入該場(chǎng)所。面向消費(fèi)者的金屬探測(cè)器為全球數(shù)百萬(wàn)人提供了發(fā)現(xiàn)隱藏寶藏(以及大量垃圾)的機(jī)會(huì)。

　　在本文中，您將了解金屬檢測(cè)機(jī)及其使用的各種技術(shù)。我們的重點(diǎn)將放在消費(fèi)類(lèi)金屬探測(cè)器上，但大多數(shù)信息也適用于安裝的檢測(cè)系統(tǒng)，如機(jī)場(chǎng)使用的檢測(cè)系統(tǒng)，以及手持式安全掃描儀。

　　金屬探測(cè)器剖析

　　蓋瑞特GTI 1500金屬探測(cè)器

　　照片由蓋瑞特電子提供典型的金屬檢測(cè)機(jī)重量輕，僅由幾個(gè)部分組成：

　　穩(wěn)定 (可選)- 用于在來(lái)回掃描設(shè)備時(shí)保持設(shè)備穩(wěn)定

　　控制箱 - 包含電路，控件， 議長(zhǎng), 電池 和 微處理器

　　軸 - 連接控制箱和線圈;通?？烧{(diào)節(jié)，以便您可以將其設(shè)置為適合您身高的舒適水平

　　搜索線圈 - 實(shí)際感應(yīng)金屬的部分;也稱為“搜索頭”、“環(huán)路”或“天線”

　　大多數(shù)系統(tǒng)還具有 千斤頂 用于連接耳機(jī)，有些在軸下方有一個(gè)控制箱和一個(gè)小 顯示單元 以上。

　　操作金屬檢測(cè)機(jī)很簡(jiǎn)單。打開(kāi)本機(jī)后，您將在要搜索的區(qū)域上緩慢移動(dòng)。在大多數(shù)情況下，您將線圈(搜索頭)在面前的地面上來(lái)回掃動(dòng)。當(dāng)您將其傳遞到目標(biāo)對(duì)象上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)聲音信號(hào)。更先進(jìn)的金屬探測(cè)器提供顯示屏，可精確定位其檢測(cè)到的金屬類(lèi)型以及目標(biāo)物體在地下的深度。

　　金屬檢測(cè)機(jī)使用以下三種技術(shù)之一：

　　極低頻率 (甚低頻)

　　脈沖感應(yīng) (首席)

　　拍頻振蕩 (BFO)

　　在以下各節(jié)中，我們將詳細(xì)介紹這些技術(shù)中的每一種，以了解它們的工作原理。

　　甚低頻技術(shù)

　　來(lái)自Bounty Hunter的LandRanger金屬探測(cè)器使用VLF。

　　照片由賞金獵人提供極低頻率 (VLF)，也稱為 感應(yīng)平衡，可能是當(dāng)今使用的最流行的探測(cè)器技術(shù)。在甚低頻金屬檢測(cè)機(jī)中，有兩種不同的線圈：

　　變送器線圈 - 這是外線圈環(huán)。里面是一圈電線。電力沿著這根電線發(fā)送，首先在一個(gè)方向上，然后在另一個(gè)方向上，每秒數(shù)千次。電流方向每秒切換的次數(shù)決定了單位的頻率。

　　接收器線圈 - 該內(nèi)線圈環(huán)包含另一個(gè)線圈。該導(dǎo)線充當(dāng)天線，用于拾取和放大來(lái)自地面目標(biāo)物體的頻率。

　　流過(guò)發(fā)射器線圈的電流會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，就像在 電動(dòng)機(jī).磁場(chǎng)的極性垂直于線圈。每次電流改變方向時(shí)，磁場(chǎng)的極性都會(huì)發(fā)生變化。這意味著，如果線圈與地面平行，磁場(chǎng)會(huì)不斷向下推入地面，然后從中拉出。

　　當(dāng)磁場(chǎng)在地面上來(lái)回脈沖時(shí)，它會(huì)與它遇到的任何導(dǎo)電物體相互作用，使它們產(chǎn)生自己的弱磁場(chǎng)。物體磁場(chǎng)的極性與發(fā)射器線圈的磁場(chǎng)正好相反。如果發(fā)射器線圈的磁場(chǎng)向下脈沖，則物體的磁場(chǎng)向上脈沖。

　　接收器線圈完全屏蔽了發(fā)射器線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)。但是，它不能屏蔽來(lái)自地面物體的磁場(chǎng)。因此，當(dāng)接收器線圈經(jīng)過(guò)發(fā)出磁場(chǎng)的物體時(shí)，一個(gè)小電流會(huì)通過(guò)線圈。該電流以與物體磁場(chǎng)相同的頻率振蕩。線圈放大頻率并將其發(fā)送到金屬探測(cè)器的控制箱，傳感器在那里分析信號(hào)。

　　金屬探測(cè)器可以根據(jù)物體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)確定物體埋藏的大致深度。物體越靠近表面，接收器線圈拾取的磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的電流越強(qiáng)。地表以下越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱。超過(guò)一定深度后，物體表面的磁場(chǎng)非常弱，以至于接收器線圈無(wú)法檢測(cè)到。

　　在下一節(jié)中，我們將看到甚低頻金屬檢測(cè)機(jī)如何區(qū)分不同類(lèi)型的金屬。

　　甚低頻相移

　　甚低頻金屬檢測(cè)機(jī)如何區(qū)分不同的金屬?它依賴于一種稱為 相移.相移是發(fā)射器線圈的頻率與目標(biāo)物體頻率之間的時(shí)序差。這種差異可能是由以下幾點(diǎn)造成的：

　　電感 - 容易導(dǎo)電的物體(電感)對(duì)電流的變化反應(yīng)緩慢。你可以把電感想象成一條深河：改變流入河流的水量，需要一些時(shí)間才能看到差異。

　　電阻 - 不容易導(dǎo)電(具有電阻性)的物體對(duì)電流的變化反應(yīng)迅速。使用我們的水類(lèi)比，阻力將是一條小而淺的溪流：改變流入溪流的水量，你會(huì)注意到水位迅速下降。

　　基本上，這意味著具有高電感的物體將具有更大的相移，因?yàn)樗枰L(zhǎng)的時(shí)間來(lái)改變其磁場(chǎng)。具有高電阻的物體將具有較小的相移。

　　相移為基于甚低頻的金屬檢測(cè)機(jī)提供了一種稱為 歧視.由于大多數(shù)金屬的電感和電阻各不相同，因此VLF金屬檢測(cè)機(jī)使用一對(duì)稱為 相位解調(diào)器，并將其與特定類(lèi)型金屬的平均值進(jìn)行比較。然后，探測(cè)器會(huì)通過(guò)聲音或視覺(jué)指示器通知您物體可能處于什么金屬范圍內(nèi)。

　　許多金屬檢測(cè)機(jī)甚至允許您過(guò)濾掉(區(qū)分)高于特定相移水平的物體。通常，您可以設(shè)置濾波的相移電平，通常是通過(guò)調(diào)整增加或減少閾值的旋鈕。甚低頻探測(cè)器的另一個(gè)辨別功能稱為 開(kāi) 槽.從本質(zhì)上講，陷波是針對(duì)特定相移段的判別濾波器。探測(cè)器不僅會(huì)像正常識(shí)別一樣提醒您注意該段上方的物體，還會(huì)提醒您注意其下方的物體。

　　先進(jìn)的探測(cè)器甚至允許您對(duì)多個(gè)凹口進(jìn)行編程。例如，您可以將檢測(cè)器設(shè)置為忽略相移與汽水罐片或小釘子相當(dāng)?shù)奈矬w。區(qū)分和缺口的缺點(diǎn)是許多有價(jià)值的物品可能會(huì)被過(guò)濾掉，因?yàn)樗鼈兊南嘁祁?lèi)似于“垃圾”。 但是，如果您知道您正在尋找特定類(lèi)型的對(duì)象，這些功能將非常有用。

　　PI 技術(shù)

　　該蓋瑞特金屬探測(cè)器使用脈沖感應(yīng)。

　　照片由蓋瑞特電子提供一種不太常見(jiàn)的金屬檢測(cè)機(jī)形式是基于 脈沖感應(yīng) (PI)。與VLF不同，PI系統(tǒng)可能使用單個(gè)線圈作為發(fā)射器和接收器，或者它們可能有兩個(gè)甚至三個(gè)線圈一起工作。該技術(shù)通過(guò)線圈發(fā)送強(qiáng)大的短脈沖(脈沖)電流。每個(gè)脈沖都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的磁場(chǎng)。當(dāng)脈沖結(jié)束時(shí)，磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)極性并非常突然地坍縮，導(dǎo)致尖銳的電尖峰。該尖峰持續(xù)幾微秒(百萬(wàn)分之一秒)，并導(dǎo)致另一個(gè)電流流過(guò)線圈。該電流稱為 反射脈沖 并且非常短，僅持續(xù)約30微秒。然后發(fā)送另一個(gè)脈沖并重復(fù)該過(guò)程。典型的基于PI的金屬檢測(cè)機(jī)每秒發(fā)送約100個(gè)脈沖，但根據(jù)制造商和型號(hào)的不同，數(shù)量可能會(huì)有很大差異，從每秒幾十個(gè)脈沖到超過(guò)一千個(gè)脈沖不等。

　　如果金屬探測(cè)器在金屬物體上，脈沖會(huì)在物體中產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)。當(dāng)脈沖的磁場(chǎng)坍塌，導(dǎo)致反射脈沖時(shí)，物體的磁場(chǎng)使反射脈沖完全消失需要更長(zhǎng)的時(shí)間。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似于回聲：如果你在一個(gè)只有幾個(gè)堅(jiān)硬表面的房間里大喊大叫，你可能只聽(tīng)到一個(gè)非常短暫的回聲，或者你可能根本聽(tīng)不到回聲;但是，如果您在有很多堅(jiān)硬表面的房間里大喊大叫，回聲會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。在PI金屬檢測(cè)機(jī)中，來(lái)自目標(biāo)物體的磁場(chǎng)將其“回波”添加到反射脈沖中，使其持續(xù)時(shí)間比沒(méi)有它們的時(shí)間長(zhǎng)幾分之一。

　　一個(gè) 采樣電路 在金屬探測(cè)器中被設(shè)定為監(jiān)測(cè)反射脈沖的長(zhǎng)度。通過(guò)將其與預(yù)期長(zhǎng)度進(jìn)行比較，電路可以確定另一個(gè)磁場(chǎng)是否導(dǎo)致反射脈沖需要更長(zhǎng)的衰減時(shí)間。如果反射脈沖的衰減比正常時(shí)間長(zhǎng)幾微秒以上，則可能有金屬物體干擾了它。

　　采樣電路將其監(jiān)控的微小微弱信號(hào)發(fā)送到調(diào)用 積分器.積分器從采樣電路讀取信號(hào)，放大并轉(zhuǎn)換為直流電(DC)。直流電的電壓連接到音頻電路，在那里它被改變成金屬探測(cè)器用來(lái)指示目標(biāo)物體已被找到的音調(diào)。

　　基于PI的探測(cè)器在區(qū)分方面不是很好，因?yàn)楦鞣N金屬的反射脈沖長(zhǎng)度不容易分離。然而，它們?cè)诨谏醯皖l的金屬檢測(cè)機(jī)遇到困難的許多情況下都很有用，例如在土壤或一般環(huán)境中具有高導(dǎo)電材料的區(qū)域。這種情況的一個(gè)很好的例子是咸水勘探。此外，基于PI的系統(tǒng)通常可以檢測(cè)地下金屬比其他系統(tǒng)更深。

　　BFO 技術(shù)

　　檢測(cè)金屬的最基本方法使用一種稱為 拍頻振蕩器 (BFO)。在BFO系統(tǒng)中，有兩個(gè)線圈。一個(gè)大線圈位于搜索頭中，一個(gè)較小的線圈位于控制箱內(nèi)。每個(gè)線圈都連接到一個(gè) 振蕩器 每秒產(chǎn)生數(shù)千個(gè)電流脈沖。這些脈沖的頻率在兩個(gè)線圈之間略有偏移。

　　當(dāng)脈沖通過(guò)每個(gè)線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生 無(wú)線電波.控制箱內(nèi)的微型接收器拾取無(wú)線電波，并根據(jù)頻率之間的差異創(chuàng)建一系列可聽(tīng)見(jiàn)的音調(diào)(節(jié)拍)。

　　如果搜索頭中的線圈經(jīng)過(guò)金屬物體，則流過(guò)線圈的電流引起的磁場(chǎng)會(huì)在物體周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。物體的磁場(chǎng)會(huì)干擾搜索頭線圈產(chǎn)生的無(wú)線電波的頻率。當(dāng)頻率偏離控制箱中線圈的頻率時(shí)，可聽(tīng)見(jiàn)的節(jié)拍在持續(xù)時(shí)間和音調(diào)上發(fā)生變化。

　　BFO 技術(shù)

　　基于BFO的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，能夠以非常低的成本制造和銷(xiāo)售。 但這些探測(cè)器不能提供甚低頻或PI系統(tǒng)提供的控制和精度水平。

　　寶藏

　　金屬探測(cè)器非常適合尋找埋藏的物體。但通常情況下，物體必須在距離表面一英尺左右的范圍內(nèi)，探測(cè)器才能找到它。大多數(shù)探測(cè)器的正常最大深度在8到12英寸(20到30厘米)之間。確切的深度因多種因素而異：

　　金屬探測(cè)器的類(lèi)型 - 用于檢測(cè)的技術(shù)是探測(cè)器能力的主要因素。此外，還有一些變體和附加功能可以區(qū)分使用相同技術(shù)的探測(cè)器。例如，一些VLF探測(cè)器使用比其他探測(cè)器更高的頻率，而一些提供更大或更小的線圈。此外，傳感器和放大技術(shù)可能因制造商而異，甚至在同一制造商提供的型號(hào)之間也可能有所不同。

　　物體中的金屬類(lèi)型 - 一些金屬，如鐵，會(huì)產(chǎn)生比其他金屬更強(qiáng)的磁場(chǎng)。

　　物體的大小 - 一角硬幣在深層比四分之一更難檢測(cè)。

　　土壤的組成 - 某些礦物質(zhì)是天然導(dǎo)體，會(huì)嚴(yán)重干擾金屬探測(cè)器。

　　對(duì)象的 光環(huán) - 當(dāng)某些類(lèi)型的金屬物體在地下放置很長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，它們實(shí)際上可以增加周?chē)寥赖膶?dǎo)電性。

　　來(lái)自其他物體的干擾 - 這可以是地面上的物品，如管道或電纜，也可以是地面上的物品，如電力線。

　　業(yè)余金屬檢測(cè)是一個(gè)迷人的世界，有幾個(gè)子組。以下是一些比較受歡迎的活動(dòng)：

　　硬幣射擊 - 在重大事件(如球賽或音樂(lè)會(huì))后尋找硬幣，或者只是一般地搜索舊硬幣

　　勘探 - 尋找有價(jià)值的金屬，如金塊

　　文物搜尋 - 搜索具有歷史價(jià)值的物品，例如美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)中使用的武器

　　尋寶 - 研究并試圖找到金，銀或其他傳聞藏在某處的東西

　　許多金屬探測(cè)器愛(ài)好者加入了當(dāng)?shù)鼗驀?guó)家俱樂(lè)部，這些俱樂(lè)部提供狩獵技巧和竅門(mén)。其中一些俱樂(lè)部甚至為其成員贊助有組織的尋寶或其他郊游活動(dòng)。退房 LostTreasure.com 有關(guān)俱樂(lè)部的更多信息。

　　偵探工作

　　蓋瑞特步行式金屬探測(cè)器

　　照片由蓋瑞特電子提供除了娛樂(lè)用途外，金屬探測(cè)器還具有廣泛的實(shí)用功能。安裝式探測(cè)器通常使用一些PI技術(shù)的變化，而許多基本的手持式掃描儀都是基于BFO的。

　　金屬檢測(cè)機(jī)的一些非娛樂(lè)應(yīng)用包括：

　　機(jī)場(chǎng)安檢 - 在允許進(jìn)入登機(jī)區(qū)和飛機(jī)之前對(duì)人員進(jìn)行篩查(請(qǐng)參閱 機(jī)場(chǎng)安檢如何運(yùn)作)

　　建筑安全 - 篩選進(jìn)入特定建筑物的人，例如學(xué)校、辦公室或監(jiān)獄

　　事件安全 - 篩選進(jìn)入體育賽事、音樂(lè)會(huì)或其他大型人群聚集的人

　　項(xiàng)目恢復(fù) - 幫助某人尋找丟失的物品，例如一件珠寶

　　考古探索 - 尋找具有歷史意義的金屬物品

　　地質(zhì)研究 - 檢測(cè)土壤或巖層的金屬成分

　　蓋瑞特超級(jí)掃描儀手持式金屬探測(cè)器

　　照片由蓋瑞特電子提供

　　金屬檢測(cè)機(jī)制造商不斷調(diào)整流程，使其產(chǎn)品更準(zhǔn)確、更靈敏、更通用。