Кіріспе

Жақын жерде металл бар екенін анықтайтын электронды құрал. Металл детекторы – жақын маңда металлдың бар-жоғын анықтайтын құрал. Металл детекторлары жер бетінде, жер астында және суда металл заттарды табуға көмектеседі. Металл детекторы басқару блогынан, реттелетін тіреуден және өзгермелі пішіндегі қабылдағыш катушкадан тұрады. Катушка металға жақындағанда, басқару блогы оның бар екенін дыбыс, жарық немесе көрсеткіштің қозғалысы арқылы хабарлайды. Сигналдың күші әдетте жақындықпен бірге артады. Тағы бір көп қолданылатын түрі – түрмелерде, сот үйлерінде, әуежайларда және психиатриялық ауруханаларда адам денесінде жасырылған металл қаруды анықтау үшін қолданылатын стационарлық "өтпелі" металл детекторлары. Металл детекторының ең қарапайым түрі – ауыспалы ток тудыратын осциллятордан тұрады, ол катушка арқылы өтіп, ауыспалы магниттік өріс жасайды. Электр тогын өткізгіш металл катушкаға жақын келгенде, металл ішінде айналмалы токтар (индуктивті сенсор) туындайды, бұл өздігінен магниттік өріс жасайды. Егер магниттік өрісті өлшеу үшін тағы бір катушка қолданылса (магнетометр ретінде жұмыс істейтін болса), металл объектісіне байланысты магниттік өріс өзгергенін анықтауға болады. Алғашқы өнеркәсіптік металл детекторлары 1960 жылдары пайда болды. Олар минералдарды табу және басқа да мақсаттарда қолданылды. Металл детекторлары жер миналарын табуға көмектеседі. Олар пышақтар мен тапаншалар сияқты қаруларды да анықтайды, бұл әуежай қауіпсіздігі үшін өте маңызды. Адамдар оларды археология және қазына іздеу сияқты мақсаттарда жерге көмілген заттарды іздеу үшін де пайдаланады. Металл детекторлары тағамдағы шетелдік заттарды анықтау үшін, сондай-ақ құрылыс саласында бетон ішіндегі болат арматураны, қабырғалар мен едендерге көмілген құбырларды және сымдарды анықтау үшін қолданылады.

Тарих және дамуы

1841 жылы профессор Генрих Вильгельм Доув «дифференциалдық индуктор» деп атаған өнертабысын жариялады. Бұл 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдік, онда 2 шыны түтік болған, олардың әрқайсысының айналасына жақсы оқшауланған 2 мыс сымды соленоид оралған. Зарядталған Лейден банкалары (жоғары кернеулі конденсаторлар) 2 негізгі катушка арқылы разрядталды; бұл токтың күрт өсуі екіншілік катушкаларда кернеуді тудырды. Екіншілік катушкалар қарама-қарсы бағытта жалғанғанда, туындаған кернеулер өшірілді, бұл профессордың екіншілік катушкалардың ұштарын ұстап тұрғанымен расталды. Бір шыны түтікшеге металл бөлігі салынғанда профессор соққы алды. Осылайша, бұл алғашқы магниттік индукциялық металл іздегіш және алғашқы импульстік индукциялық металл іздегіш болды. 1878 жылдың соңы мен 1879 жылдың басында профессор (музыка маманы) Дэвид Эдвард Хьюз 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдікпен жасаған тәжірибелерін жариялады. Ол өзінің жақында ойлап тапқан микрофонын, үздіксіз тиісетін сағатты және детектор ретінде телефондық қабылдағышты пайдаланды. Сигналдардың күшін өлшеу үшін ол коаксиалды 3 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті ойлап тапты, оны «электрлік сонометр» деп атады. Хьюз индукциялық тепе-теңдіктің танымалдығын арттыруға көп еңбек етті, бұл жалған монеталарды анықтауға арналған практикалық құрылғылардың пайда болуына әкелді. 1880 жылы Дж. Манро мырза металл іздеу үшін 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті пайдалануды ұсынды. Хьюздің коаксиалды 3 катушкалы индукциялық тепе-теңдігі де металл іздеуде қолданыла бастады. 1881 жылдың шілдесінде Александр Грэм Белл 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті Америка президенті Джеймс Гарфилдтің кеудесіне кірген оқты табуға әрекеттену үшін алғаш рет қолданды. Көптеген тәжірибелерден кейін, оқтарды анықтаудың ең жақсы қашықтығы 2 дюймді құрады. Содан кейін ол өзінің бұрынғы жаңалықтарын – жартылай жабысқан 2 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті пайдаланды, нәтижесінде анықтау диапазоны 5 дюймға дейін өсті. Бірақ әрекет сәтсіз аяқталды, өйткені Гарфилд жатқан металл серіппелі төсек детекторды жаңылыстырды. Беллдің 2 катушкалы индукциялық тепе-теңдігі танымал қос D катушкасына айналды. 1881 жылдың 16 желтоқсанында капитан Чарльз Амброз Макэвой су астындағы торпедаларды іздеуге арналған құралдар, және т.б. деген No. 5518 британдық патент алуға өтініш берді, ол 1882 жылдың 16 маусымында мақұлданды. Оның 1882 жылдың 12 шілдесінде берген US269439 патенттік өтінімі 1882 жылдың 19 желтоқсанында мақұлданды. Бұл су астындағы металл торпедаларды, темір кемелерді және басқа да нысандарды анықтауға арналған 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдік болды. Даму уақытын ескере отырып, бұл магниттік индукцияны қолдана отырып, металл іздегіш ретінде арнайы жасалған ең алғашқы құрылғы болуы мүмкін. 1892 жылы Джордж М. Хопкинс металл іздеуге арналған ортогональды 2 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті сипаттады. 1915 жылы профессор Камилл Гаттон Франциядағы бұрынғы шайқас алаңдарындағы егістік жерлерде жарылмаған снарядтарды анықтау үшін 4 катушкалы индукциялық тепе-теңдікті жасады. Ерекшелігі, екі катушка жұбы да анықтау үшін қолданылды. 1919 жылғы сурет Гаттон детекторының кейінгі нұсқасын көрсетеді.

Қазіргі заманғы даму

Металл іздегіштің қазіргі заманғы дамуы 1920 жылдары басталды. Герхард Фишер радиосигналды бағыттау жүйесін жасады, оны дәл навигация үшін пайдалануға болатын еді. Жүйе өте жақсы жұмыс істеді, бірақ Фишер жер бедері кенді тастар бар аймақтарда аномалиялар байқағанын анықтады. Ол радио сәулесі металлмен бұзылуы мүмкін екенін түсінді, сондықтан радио жиілігінде резонансқа түсетін іздеу орамасын пайдаланып металлді анықтайтын машина жасауға болады деді. 1925 жылы ол электронды металл іздегішке алғашқы патентті алды. Герхард Фишер электронды металл іздегішке патент алған алғашқы адам болғанымен, бірінші болып өтініш берген Ширл Херр болды, ол Индиана штатының Крауфордсвилл қаласынан келген кәсіпкер еді. Оның қолда ұсталатын жасырын металл іздегішке арналған өтінімі 1924 жылдың ақпан айында берілді, бірақ 1928 жылдың шілдесіне дейін патенттелмеді. 1929 жылдың тамызында Херр Италияның Неми көлінің түбінде император Калигуланың кемелерінен қалған заттарды табуға итальяндық көшбасшы Бенито Муссолиниге көмектесті. Херрдің өнертабысы 1933 жылы адмирал Ричард Бёрдтың Антарктикаға екінші экспедициясы тарапынан пайдаланылды, ол бұрынғы саяхатшылар қалдырған заттарды табу үшін қолданылды. Ол сегіз фут тереңдікке дейін тиімді болды. Алайда, екінші дүниежүзілік соғыстың басында Шотландияның Файф аймағындағы Сент-Эндрюс қаласында орналасқан бөлімшеде қызмет еткен поляк офицері, лейтенант Йозеф Станислав Косацкий осы конструкцияны практикалық поляк мина іздегішіне жетілдірді. Бұл құрылғылар әлі де ауыр болды, себебі олар вакуумдық түтіктермен жұмыс істеді және жеке батарея жинақтары қажет болды. Косацкий ойлап тапқан конструкция Екінші Эль-Аламейн шайқасында кеңінен қолданылды, онда 500 дана фельдмаршал Монтгомериге шегініп келе жатқан немістердің мина өрістерін тазалау үшін жіберілді, содан кейін Сицилияға, Италияға және Нормандияға жасалған одақтас әскерлерінің шабуылдары кезінде пайдаланылды. Құрылғыны жасау және жетілдіру соғыс уақытындағы әскери зерттеу операциясы болғандықтан, Косацкийдің алғашқы практикалық металл іздегішін жасағаны туралы мәлімет 50 жылдан астам уақыт бойы құпия сақталды.

Биттік жиілікті индукциялау

Осы жаңа құрылғыларды көптеген өндірушілер нарыққа өз идеяларын әкелді. Oregon штатындағы White's Electronics компаниясы 1950 жылдары Oremaster Geiger Counter деп аталатын құрылғыны жасап шығара бастады. Детектор технологиясының тағы бір көшбасшысы Чарльз Гарретт болды, ол BFO (көтеріс жиілікті осциллятор) машинасының негізін қалады. 1950-1960 жылдары транзистордың ойдағыдай табылуымен металл іздеу құрылғыларын жасаушылар мен конструкторлар кішкентай батареялармен жұмыс істейтін, жақсартылған схемалары бар, ыңғайлырақ құрылғылар жасады. АҚШ және Ұлыбританияда өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыру үшін көптеген компаниялар құрылды. Көтеріс жиілікті индукция детектор катушкасын қозғауды қажет етеді, бұл өткізгіштің айналуына ұқсас.

Тазартулар

Қазіргі заманғы жоғары сапалы модельдер толыққанды компьютерлендірілген, интегралды схема технологиясын пайдаланып, пайдаланушыға сезімталдық, дискриминация, іздеу жылдамдығы, шекті дыбыс деңгейі, кесу сүзгілері және т.б. параметрлерді орнатуға мүмкіндік береді, сондай-ақ осы параметрлерді жадыда сақтап, кейін пайдалануға болады. Он жыл бұрынғы детекторлармен салыстырғанда, қазіргілері жеңіл, тереңірек іздейді, аз қуатқа жұмсайды және жақсырақ ажырата алады. Ең соңғы металл іздегіштер кең ауқымды сымсыз технологияларды қолданады, олар құлаққаптарға арналған, Wi-Fi желілеріне және Bluetooth құрылғыларына қосылады. Ал кейбіреулері іздеу орнын және табылған заттардың орналасқан жерін бақылау үшін GPS локатор технологиясын пайдаланады. Тағы да кейбіреулері функционалдықты кеңейту үшін смартфон қосымшаларымен байланысады.

Дискриминаторлар

Детекторлардағы ең маңызды техникалық өзгеріс – реттелетін индукциялық жүйенің дамуы болды. Бұл жүйе электромагниттік тұрғыдан реттелетін екі катушкадан тұрады. Бір катушка радиожиіліктік (РЖ) таратушы, екіншісі қабылдағыш ретінде жұмыс істейді; кейбір жағдайларда оларды 3 және 100 кГц аралығында реттеуге болады. Металл олардың жанында болғанда, металлдың ішінде туындаған еді тоқтарының әсерінен сигнал анықталады. Детекторлардың металдарды ажыратуына мүмкіндік берген фактор – әр металдың кезектес токқа ұшырағанда әртүрлі фазалық жауабына ие болуы; ұзын толқындар (төмен жиілік) жерге тереңірек еніп, күміс, мыс сияқты жоғары өткізгіштік нысаналарды таңдайды, ал қысқа толқындар (жоғары жиілік) жерге аз еніп, темір сияқты төмен өткізгіштік нысаналарды таңдайды. Алайда, жоғары жиілік жердің минералдық құрамынан келетін кедергілерге де сезімтал. Осы таңдау қабілеті немесе ажырату мүмкіндігі, қажетті металдарды таңдап, қажетсіз металдарды елемейтін детекторларды жасауға мүмкіндік берді. Дискриминаторлар қолданылған кезде де, жағымсыз металдарды болдырмау қиын болды, себебі олардың кейбіреулерінің фазалық жауаптары ұқсас (мысалы, қалайы фольга мен алтын), әсіресе олар қорытпа болғанда. Сондықтан, кейбір металдарды дұрыс реттемеу құнды табылғаннан қалыс қалу қаупін арттырады. Дискриминаторлардың тағы бір кемшілігі – олар құрылғылардың сезімталдығын төмендетіп жібереді.

Шүлгінің жаңа үлгілері

Сондай-ақ, орамды жасаушылар инновациялық дизайнды сынап көрді. Алғашқы индукциялық теңгерімді катушкалар жүйесі бір-бірінің үстіне қойылған екі бірдей катушкадан тұрды. Compass Electronics компаниясы жаңа дизайн ұсынды: екі D пішінді орам, артқа қарай тіреліп, шеңбер құрайды. Бұл жүйе 1970-ші жылдары кеңінен қолданылды, сонымен қатар концентрлі және қос D түрі (кейін кең ауқымды деп аталды) өз жанкүйерлерін тапты. Тағы бір жетістік – жердегі минералданудың әсерін жоя алатын детекторлардың ойлап табылуы болды. Бұл іздеу тереңдігін арттырды, бірақ дискриминациясыз режимде жұмыс істеді. Ол бұрынғыдан төмен жиіліктерде жақсы жұмыс істеді, ал 3-тен 20 кГц-ға дейінгі жиіліктер ең жақсы нәтижелерді көрсетті. 1970-ші жылдардағы көптеген детекторларда пайдаланушыға дискриминациялық және дискриминациясыз режимдерді ауыстыруға мүмкіндік беретін қосқыш болды. Кейінірек жасалғандары екі режим арасында электронды түрде ауысты. Индукциялық теңгерім детекторларының дамуы нәтижесінде қозғалыс детекторы пайда болды, ол жердің минералдануын үнемі тексеріп, теңгеріп тұрады.

Импульсті индукциялау

Сонымен қатар, әзірлеушілер металл іздеуде импульстік индукция деп аталатын басқа бір техниканы қолдануды қарастырды. Биттік жиілік осцилляторы немесе индукциялық тепе-теңдік машиналарынан айырмашылығы, олардың екеуі де төмен жиілікте біркелкі ауыспалы ток қолданды, импульстік индукциялық (PI) машинасы іздеу орамасы арқылы салыстырмалы түрде күшті, сәтке дейін созылатын токпен жерді магниттеді. Металл болмаған жағдайда, өріс біркелкі жылдамдықпен әлсірейді, ал нөл вольтқа дейін түсуге кеткен уақытты дәл өлшеуге болады. Бірақ, егер машина оқ атқанда металл болса, металл ішінде шағын едірағымдық ток туындайды және сезілген ток әлсіреу уақыты ұзарады. Бұл уақыт айырмашылықтары өте шағын болды, бірақ электрониканың жетілуі оларды дәл өлшеуге және металдың бар екенін лайықты қашықтықтан анықтауға мүмкіндік берді. Бұл жаңа машиналардың бір маңызды артықшылығы болды: олар көбінесе минералданудың әсеріне төзімді болды, ал жүзіктер мен басқа да әшекейлерді қазір жоғары минералданған қара құмның астында да табуға болады. Компьютерлік басқару және цифрлық сигналды өңдеу импульстік индукциялық сенсорларды одан әрі жетілдірді. Импульстік индукциялық детекторды пайдаланудың бір ерекше артықшылығы – ауыр минералды топырақтағы минералдарды назарға алмау қабілеті; кейбір жағдайларда, жоғары минералдық құрамы PI детектордың жақсы жұмыс істеуіне көмектеседі. VLF детекторы топырақтың минералдануынан кері әсер көрсе, PI құрылғысына ол әсер етпейді.

Қолданылуы

Археологтар мен қазына іздеушілер жер бетінің астында жатырған әшекейлер, монеталар, киімге тігілген түймелер және басқа да аксессуарлар, оқ-дәрілер, сондай-ақ түрлі археологиялық жәдігерлер сияқты металл заттарды табу үшін үлкен, көшпелі металл іздегіштерді қолданады.

Археология

Металл детекторлары археологияда кеңінен қолданылады. Бірінші рет 1958 жылы әскери тарихшы Дон Рики оны Литтл Биг Хорн шайқасы жеріндегі оқ ату шебін анықтау үшін қолданды. Дегенмен, археологтар "артефакт іздеушілер" немесе "ескерткіштерді тонаушылар" металл детекторларын қолдануына қарсы, өйткені олардың қызметі археологиялық ескерткіштерге зиян келтіреді. Археологиялық орындарда металл детекторларын пайдаланудың және археологиялық қызығушылық тудыратын заттарды табатын хоббистердің мәселесі – зат табылған ортаның жоғалуы және оның айналасының толыққанды зерттелмеуі. Белгілі ескерткіштерден тыс жерлерде табылған заттардың маңыздылығы металл детекторларын қолданушы хоббистерге көрінбей қалуы мүмкін.

Англия мен Уэльс

Англия мен Уэльсте металл іздеу құралдарын пайдалану жер иесінің рұқсаты болғанда және аймақ ерекше ғылыми маңызы бар (SSSI) орын немесе Ауылдық жерді сақтау бағдарламасының элементтерімен қамтылмаған жағдайда заңды болып саналады. 1996 жылғы "Қазына туралы" заң табылған заттардың қазына болып танылатынын немесе танылмағанын анықтайды. Заң бойынша қазына деп есептелетін заттарды тапқандар оларды жергілікті сот-медициналық сарапшыға хабарлауға міндетті. Егер олар қазына ретінде танылмаған, бірақ мәдени немесе тарихи маңызы бар заттар тапса, табушылар оларды Көшбасқы археологиялық заттар схемасы мен Ұлыбританияның металл іздеу табыстарының дерекқорына өз еркімен хабарлай алады.

Франция

Францияда металл іздегіштерді сатуға рұқсат етіледі. Францияда металл іздегіштерді алғаш рет пайдалану нәтижесінде археологиялық жаңалықтар 1958 жылы ашылды: Гренкурт-ле-Гавринкур қаласында тұратын адамдар Бірінші дүниежүзілік соғыстың бомбаларынан мыс іздеу үшін әскери мина іздегішін қолданып, римдік күміс қазынасын тапты. Франция заңнамасында металл іздегіштер туралы нақты ережелер жоқ, себебі ол металл іздегішті пайдаланушының мақсатына ғана сілтеме жасайды. Металл іздегіштерді пайдалануды реттейтін алғашқы заң 18 желтоқсан 1989 жылғы № 89–900 заңы болды. Бұл заң өзгеріссіз Мұра кодексінің L. 542–1 бабында қайта жазылған, онда «ешбір адам тарих, өнер және археологияға қатысты ескерткіштер мен заттарды зерттеу мақсатында металл заттарды анықтау құралдарын өтініш берушінің біліктілігі мен зерттеудің сипаты мен әдісіне негізделген әкімшілік рұқсатсыз пайдалана алмайды» делінген. Археологиялық нысандарды зерттеуден басқа металл іздегішті пайдалану үшін жер иесінің рұқсатынан басқа ерекше рұқсат қажет емес. 18 желтоқсан 1989 жылғы № 89–900 заңы туралы парламент мүшесіне қойылған сұраққа сол кездегі Мәдениет министрі Джек Ланг келесідей хатпен жауап берді: «Жаңа заң металл іздегіштерді пайдалануға тыйым салмайды, тек оны реттейді. Егер мұндай пайдаланудың мақсаты археологиялық қалдықтарды іздеу болса, алдын ала рұқсат алу қажет. Осы жағдайдан басқа, заң бойынша кездейсоқ археологиялық қалдықтар табылған жағдайда тиісті органдарға хабарлау қажет». Джек Лангтың толық хаты 1990 жылы француз металл іздеу журналында жарияланды, содан кейін журнал авторының рұқсатымен француз металл іздеу веб-сайтында сканерленіп, интернетте қолжетімді болды.

Солтүстік Ирландия

Солтүстік Ирландияда белгіленген немесе мемлекеттік қамқорлықтағы нысанда Қоғамдық істер департаментінен лицензиясыз металл іздегіштің болуы қылмыс болып есептеледі. Сондай-ақ, мұндай нысаннан металл іздегішпен табылған археологиялық затты жазбаша рұқсатсыз алып кетуге тыйым салынған.

Ирландия Республикасы

Ирландия Республикасында металл іздеуге қарсы заңдар өте қатаң: Мәдениет, мұра және Галтахт министрінің алдын ала жазбаша рұқсатынсыз мемлекеттің немесе оның ішкі теңіздерінің кез келген жерінде археологиялық заттарды іздеу үшін іздеу құрылғысын пайдалану заңсыз, сондай-ақ археологиялық заттарды іздеу мақсатында іздеу құрылғыларын сатуды немесе пайдалануды насихаттау да заңсыз.

Шотландия

Шотландия заңының "bona vacantia" принципіне сәйкес, егер бастапқы иесін табу мүмкін болмаса, кез келген материалдық құндылығы бар затқа Корольдіктің құқығы бар. Шотландияда табылған заттарға 300 жылдық шектеу қойылмаған. Кез келген артефакт, металл іздеу құралдары арқылы немесе археологиялық қазбалар барысында табылған болса, оны Шотландия Ұлттық мұражайларындағы Қазына табу кеңесші тобы арқылы Корольдікке хабарлау қажет. Кеңесші топ содан кейін артефакттардың тағдырын анықтайды. Хабарлау міндетті, ал тарихи артефакттарды жарияламау Шотландияда қылмыс болып есептеледі.

Америка Құрама Штаттары

Америка Құрама Штаттарында металл іздегіштерді сатуға рұқсат етіледі. Адамдар металл іздегіштерді қоғамдық орындарда (саябақтар, жағажайлар және т.б.) пайдалана алады, сондай-ақ жеке меншік иесінің рұқсатымен жеке меншікте де қолдануға болады. АҚШ-та отарлық дәуірдегі үндістердің ауылдарының орналасқан жерін іздеген археологтар мен хоббистер арасындағы ынтымақтастық өнімді болды. Кейбір монета іздеушілер тарихи және коллекциялық монеталар таба алатын жерлерді анықтау үшін тарихи зерттеулер жүргізеді. Кен іздеу – алтын, күміс және мыс сияқты құнды металдарды табиғи күйінде, мысалы, кесек немесе қабыршықтар түрінде іздеу. Металл іздегіштер тасталған немесе жоғалған, құнды қолдан жасалған заттарды – әшекейлерді, ұялы телефондарды, камераларды және басқа да құрылғыларды іздеу үшін де қолданылады. Кейбір металл іздегіштер су өткізбейтін, бұл пайдаланушыға шалшық суларда су астындағы заттарды іздеуге мүмкіндік береді. Жалпы металл іздеу монета іздеуге өте ұқсас, бірақ пайдаланушы кез келген тарихи артефактты іздейді. Детекторшылар тарихи артефакттарды сақтауға берілген болуы мүмкін және көбінесе мол тәжірибеге ие. Монеталар, оқтар, түймелер, балта бастары және белдіктер – реликвия іздеушілердің табатын көптеген заттардың бір бөлігі ғана; жалпы алғанда, Еуропа мен Азияда әлемнің басқа көптеген аймақтарына қарағанда мүмкіндіктер әлдеқайда жоғары. Ұлыбританияда ғана табылған құнды заттардың ішінде 3,285,000 фунт стерлингке сатылған Staffordshire Hoard англосаксон алтыны, алтын кельт Newark Torc, Ringlemere кубогы, West Bagborough Hoard, Milton Keynes Hoard, римдік Crosby Garrett шлемі, Stirling Hoard, Collette Hoard және мыңдаған ұсақ табыстар бар. Жағажайды шолу – жағажайда жоғалған монеталарды немесе әшекейлерді іздеу. Жағажайда аң аулау қалауынша қарапайым немесе күрделі болуы мүмкін. Көптеген жағажай аңшылары толқындардың қозғалысымен және жағажайдың эрозиясымен де танысады. Хоббистердің білім алмасуы, аң аулаудан табылған заттарды көрсетуі және хобби туралы көбірек білуі үшін металл іздеу клубтары бар. Хоббистер басқалармен хобби туралы сөйлескенде көбінесе арнайы терминология қолданады.

АҚШ-тағы металл детекторларының саясаты мен қақтығыстары

Металл іздеушілер қауымдастығы мен кәсіби археологтардың тарихи жәдірелерді табу және сақтау мәселелері бойынша әртүрлі пікірлері бар. Археологтар металл іздеу хоббишілерінің заттарға бағытталған көзқарасқа ие екенін, оларды тарихи контекстінен алып тастап, тарихи мәліметтердің қайтымсыз жоғалуына себеп болатынын айтады. 1987 жылғы Slack Farm және Петербург Ұлттық шайқас алаңы сияқты орындардың археологиялық тонаулары тарихи жерлерде бақылаусыз металл іздеуге рұқсат беруге қарсы дәлел болып табылады.

Қауіпсіздік тексеруі

1926 жылы Германияның Лейпциг қаласындағы екі ғалым қызметкерлердің тыйым салынған металл заттармен шығып кетпеуін қамтамасыз ету үшін зауытқа кіреберіс жол орнатты. 1972 жылы бірқатар ұшақ қақтыру оқиғалары АҚШ-ты әуежолаушыларды тексеру үшін металл іздегіштерді пайдалану технологиясын қабылдауға мәжбүр етті. Бастапқыда олар ағаштарды кесу операциялары үшін жасалған магнитометрлерді қолданып, ағаштардағы металл тікенектерін анықтады. 1970-ші жылдары фин компаниясы Outokumpu тау-кен металл іздегіштерін, әлі де үлкен цилиндрлі құбырға орналастырылған күйінде, коммерциялық түрде жүріп өтетін қауіпсіздік детекторына бейімдеді. Бұл жүйелерді дамыту жекеленген компанияда жалғасты және Metor металл іздегіштері деп танымал жүйелерге ұласты, олар қазір әуежайларда қолданылатын тіктөртбұрышты құрылымға айналды. Басқа қолданулардағы металл іздегіштердің дамуымен салыстырғанда, айырбасталатын ток және импульстік жүйелер де қолданылады, ал осы жүйелердің ажырату қабілетін жақсарту үшін катушкалар мен электрониканың дизайны жетілдірілді. 1995 жылы Metor 200 сияқты жүйелер пайда болды, олар металл заттың жерден шамамен қанша биіктікте екенін көрсете алады, бұл қауіпсіздік қызметкерлеріне сигнал көзін жылдам анықтауға мүмкіндік берді. Адам денесіндегі металл затты дәлірек табу үшін кішкентай қолға ұсталатын металл іздегіштері де қолданылады.

Өнеркәсіптік металл детекторлары

Өндіріс процесінде бұзылған өңдеу машиналарыннан түскен металл сынықтарымен азық-түліктердің ластануы – тамақ өнеркәсібіндегі маңызды қауіпсіздік мәселесі. Көптеген азық-түлік өңдеу жабдықтары тот баспайтын болаттан жасалған, ал пластиктен немесе эластомерден жасалған басқа компоненттерге металл бөлшектері енгізілуі мүмкін, осылайша оларды да анықтауға болады. Осы мақсатта металл детекторлары кеңінен қолданылады және өндіріс желісіне біріктіріледі. Киім-кешек немесе киім өнеркәсібіндегі зауыттарда киімдер толық тігілгеннен кейін және жиналғанға дейін металл іздеуіштерді қолдану арқылы киімдерде металл ластануын (ине, сынған ине т.б.) тексеру қажет. Бұл қауіпсіздік талабы. Өнеркәсіптік металл детекторды 1947 жылы Брюс Керр мен Дэвид Хискок ойлап тапқан. Іргелі компания Горинг Керр алғашқы өнеркәсіптік металл детекторды пайдалану және дамытуда жетекшілік жасады. Mars Incorporated компаниясы Горинг Керрдің алғашқы клиенттерінің бірі болды, олар Mars шоколадтарын тексеру үшін Metlokate металл детекторларын қолданды. Кәсіпорындардағы металл детектордың негізгі жұмыс принципі үш катушкалы конструкцияға негізделген. Бұл конструкцияда амплитудалық модуляцияланған (AM) беріліс катушкасы және беріліс катушкасының екі жағында орналасқан екі қабылдау катушкасы пайдаланылады. Қабылдау катушкаларының дизайны мен физикалық орналасуы 1 мм және одан кіші металл ластануларын анықтау мүмкіндігіне әсер етеді. Қазіргі заманғы металл детекторлары металл іздеу үшін осы конфигурацияны пайдаланады. Катушкалардың орналасуы өнімнің (азық-түлік, пластик, фармацевтикалық өнімдер және т.б.) катушкалар арқылы өтуіне мүмкіндік береді. Бұл ашылу немесе апертура өнімнің үш катушкалы жүйеге кіруіне және шығуына мүмкіндік береді, нәтижесінде екі қабылдау катушкасында бірдей, бірақ кері сигнал пайда болады. Алынған сигналдар қосылып, бір-бірін жояды. Fortress Technology компаниясы өздерінің BSH моделінің катушка құрылымының дірілдің әсерін елемеуіне мүмкіндік беретін жаңа мүмкіндікті ұсынды, тіпті өткізгіш өнімдерді тексеру кезінде де. Өнімге металл ластанушы енгізілген кезде тең емес бұзылу туындайды. Бұл өте кішкентай электрондық сигналды тудырады. Жеткілікті күшейтуден кейін конвейерлік жүйеге орнатылған механикалық құрылғы ластанған өнімді өндіріс желісінен шығаруға сигнал береді. Бұл процесс толық автоматтандырылған және өндірістің үздірілмей жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Азаматтық инженерлік

Құрылыс саласында арнайы металл детекторлары (қақпақ өлшегіштер) қабырғалардың ішіндегі арматураны табу үшін қолданылады. Металл детекторларының ең көп таралған түрі – қолға ұсталатын металл детекторы немесе овал пішіндес дискілерді пайдаланатын, ішіне мыс орамдар орнатылған детекторлар. Іздеу орамы сезімтал зонд ретінде жұмыс істейді және жер астындағы металл нысандарын анықтау үшін жер бетімен қозғалуы тиіс. Іздеу орамы металл заттарды анықтағанда, құрылғы динамик немесе құлаққап арқылы естілетін сигнал береді. Көптеген құрылғыларда кері байланыс аналогты немесе цифрлық индикатор түрінде болады. Бұл металл детекторлар алғаш рет 1930 жылдары Америка Құрама Штаттарында Fisher Labs компаниясымен ойлап табылып, коммерциялық өндіріске енгізілді; ал Garrett сияқты басқа компаниялар келесі онжылдықтарда технология және мүмкіндіктер жағынан металл детекторларын жетілдіріп, дамытты.

Әскери

Бірінші металл детекторы индуктивтілік өзгерістерінің металлді табудың тиімді әдісі екенін көрсетті және ол барлық келесі металл детекторларының прототипі болды. Бастапқыда бұл құрылғылар өте үлкен және күрделі болды. Ли де Форест 1907 жылы триодты ойлап тапқаннан кейін металл детекторлары вакуумдық түтіктерді пайдалана бастады, бұл оларды сезімталдығын арттырды, бірақ олар әлі де ауыр болды. Мысалы, алғашқы металл детекторларының кеңінен қолданылғандарының бірі – Бірінші және Екінші дүниежүзілік соғыстардан кейін Еуропаның бірнеше елінде жер миналарын және жарылмаған бомбаларды табу болды.

Соғыс миналарын анықтау

Минаны жою, сондай-ақ миналарды алып тастау деп те аталады, – жерді миналардан тазарту әдісі. Әскери операциялардың мақсаты мина даласы арқылы мүмкіндігінше жылдам жол ашу, бұл көбінесе мина аралау машиналарын және жарылыс толқындарын қолдану арқылы іске асырылады. Гуманитарлық минаны жою мақсаты – барлық жер миналарын белгілі бір тереңдікке дейін жою және жерді адамдар пайдалануы үшін қауіпсіз ету. Жер миналарын анықтау техникалары түрлі жолдармен зерттелген. Миналарды анықтау арнайы жасалған, миналар мен бомбаларды табуға бағытталған металл іздегіштер арқылы жүргізілуі мүмкін. Электромагниттік технологиялар жер тереңдігін зерттейтін радарлармен бірге қолданылған. Арнайы жаттықтырылған иттер іздеуді назарландыру және аумақтың тазартылғанын растау үшін жиі пайдаланылады, ал миналар көбінесе флейттер мен экскаваторлар сияқты механикалық жабдықтармен жойылады.

Бірінші идея

Бірінші металл детекторы, шамасы, 1830 жылдар шамасындағы қарапайым электр өткізгіш металл детекторы болған. Электр өткізгіштік металл кендерін табу үшін де қолданылды, жерге қадалған металл таяқшалар арасындағы өткізгіштік өлшенді. 1862 жылы итальяндық генерал Джузеппе Гарибальди аяғынан жараланды. Оқ, сүйек және шеміршек арасын ажырату қиын болды. Сондықтан Марсель профессоры Фавр жылдамдатып қарапайым зонд жасады және оны оқтың ізбенен өткізді. Онда батареяға және қоңырауға қосылған екі өткір ұшы болды. Металлға тигенде тізбек толықтанып, қоңырау соқты. 1867 жылы мырза Сильван де Уайльдтің де осындай детекторы және қосымша сырғанағы болды, екеуі де қоңырауға қосылған. 1870 жылы француз электр инженеры Густав Труве де ұқсас құрылғы жасады, бірақ оның қоңырауы қорғасын мен темірге әртүрлі дыбыс берді. Бұл электрлі оқ іздегіштер рентген сәулелері пайда болғанға дейін қолданылып келді.

Герхард Фишер

Герхард Фишер 1925 жылы портативті металл іздегіштің үлгісін жасады. Фишердің бұл моделі алғаш рет 1931 жылы коммерциялық мақсатта сатылды және ол қолмен ұсталатын металл іздегіштерді кең ауқымда дамытуға жауапты болды. Герхард Фишер АҚШ-қа көшіп кеткенге дейін Дрезден университетінде электрониканы оқыған. Лос-Анджелесте (Калифорния) зерттеуші-инженер болып жұмыс істеген кезде, ол ұшақтардың радио анықтағыштарымен жұмыс істеп, портативті металл іздегіштің идеясын ойлап тапты. Фишер бұл идеяны Альберт Эйнштейнмен бөлісті, ол қолмен ұсталатын металл іздегіштердің кеңінен қолданылатынын болжады. Герхард Фишер, Fisher Research Laboratory негізін қалаушы, 1920 жылдардың соңында Federal Telegraph Company және Western Air Express компанияларымен әуеде бағытты анықтау жабдықтарын орнату бойынша келісімшарт жасады. Ол радио негізіндегі әуедегі бағытты анықтау саласындағы алғашқы патенттерді алды. Жұмысы барысында ол кейбір ерекше қателерге тап болды, себебін анықтағаннан кейін, ол бұл шешімді металл мен минералдарды іздеу сияқты мүлдем басқа салаға қолдануға болатынын алдын ала сезді. Фишер 1925 жылы алғашқы портативті электрондық металл іздегіштің патенін алды, ал 1931 жылы ол өзінің алғашқы Fisher құрылғысын жалпы жұртшылыққа ұсынды және қолмен ұсталатын металл іздегіштерді өндіріп, коммерциялық түрде сата бастаған танымал Fisher Labs компаниясын құрды.

Чарльз Гаррет

Фишер электронды металл іздегішке патент алған бірінші адам болғанына қарамастан, ол құрылғыны жетілдіріп, меңгерген көптеген адамдардың бірі ғана еді. Garrett Metal Detectors компаниясының негізін қалаушы Чарльз Гаррет қазіргі металл іздегіштерді жасаудағы маңызды тұлғалардың бірі болды. Гаррет кәсібі бойынша электр инженері, 1960 жылдардың басында металл іздеуді хобби ретінде бастады. Ол нарықтағы көптеген құрылғыларды сынап көрді, бірақ қажетті мүмкіндіктерге ие бірін де таба алмады. Сондықтан ол өзінің металл іздегішін жасауға кірісті. Ол осциллятордың қатесін жоятын жүйені, сондай-ақ көптеген арнайы іздеу катушкаларын жасап, патенттеді. Бұл екеуі де сол кезде металл іздегіштердің дизайнын революциялық түрде өзгертті.

Қазіргі уақытқа дейін

1960 жылдары алғашқы өнеркәсіптік металл іздегіштер шығарылды және олар кен іздеу және басқа да өнеркәсіптік мақсаттарда кеңінен қолданылды. Миналарды іздеу (жердегі миналарды анықтау), пышақтар мен тапаншалар сияқты қаруларды анықтау (әсіресе әуежай қауіпсіздігінде), геофизикалық барлау, археология және қазына іздеу – бұл олардың қолданылуының бірнеше мысалы ғана. Металл іздегіштер сонымен қатар тағамдағы жат денелерді, бетон және құбырлардағы болат арматураны, сондай-ақ құрылыс саласында қабырғалар мен еденге жасырылған сымдарды анықтау үшін де қолданылады.

Дискриминаторлар мен контурлар

Транзисторлардың, дискриминаторлардың, заманауи іздеу орамдарының дизайны және сымсыз технологияның дамуы металл іздегіштердің бүгінгі таңдағы дизайнына зор әсер етті: жеңіл, ықшам, пайдалануға оңай және терең іздеу жүйелері. Түнделетін индукциялық құрылғыны ойлап табу – іздегіштердегі ең маңызды технологиялық жетістік болды. Бұл әдісте екі электромагниттік көйлек пайдаланылды. Бір көйлек радиожиілік (RF) таратушы ретінде, ал екіншісі қабылдағыш ретінде жұмыс істейді; кейбір жағдайларда бұл көйлектер 3-тен 100 кГц-ға дейінгі жиіліктерге реттелуі мүмкін. Металл ішінде туындаған едір токтарының нәтижесінде металл анықталғанда сигнал тіркеледі. Кез келген металлдың айнымалы токқа реакциясы әртүрлі болуы іздегіштерге металдарды ажыратуға мүмкіндік берді. Ұзын толқындар (төмен жиілік) жерге тереңірек еніп, күміс және мыс сияқты жоғары өткізгіштік нысаналарды таңдайды, ал қысқа толқындар (жоғары жиілік) темір сияқты төмен өткізгіштік нысаналарды таңдайды. Айынықса, жердің минералдық құрамы жоғары жиілікке де кедергі келтіреді. Бұл таңдау қабілеті немесе дискриминация қажетті металдарды таңдап анықтайтын іздегіштерді жасауға мүмкіндік берді. Дегенмен, дискриминаторлардың болуына қарамастан, қажетсіз металдардан қашу қиын болды, себебі олардың кейбіреулері ұқсас фазалық жауаптарға ие (мысалы, қалайы фольга және алтын), әсіресе қорытпа түрінде. Соның салдарынан, металдарды дұрыс реттемеу құнды жарылғаннан айырылып қалу қаупін арттырды. Дискриминаторлардың бір кемшілігі – құрылғылардың сезімталдығын төмендетуі.