Введение

Электронный прибор, обнаруживающий наличие металла вблизи.

Металлоискатель – это прибор, обнаруживающий наличие металла поблизости. Металлоискатели полезны для поиска металлических предметов на поверхности, под землей и под водой. Металлоискатель состоит из блока управления, регулируемого штанги и поисковой катушки различной формы. Когда катушка приближается к металлу, блок управления сигнализирует о его присутствии звуковым сигналом, светом или движением стрелки. Интенсивность сигнала обычно возрастает по мере приближения. Другой распространенный тип – стационарные металлоискатели-рамки, используемые в контрольно-пропускных пунктах в тюрьмах, зданиях судов, аэропортах и психиатрических больницах для обнаружения скрытого металлического оружия на теле человека. Самая простая форма металлоискателя состоит из генератора, производящего переменный ток, который проходит через катушку, создавая переменное магнитное поле. Если электропроводящий металл находится вблизи катушки, в нем индуцируются вихревые токи (индуктивный датчик), что создает собственное магнитное поле. Если для измерения магнитного поля используется другая катушка (выступающая в роли магнитометра), можно обнаружить изменение магнитного поля, вызванное металлическим объектом. Первые промышленные металлоискатели появились в 1960-х годах. Они использовались, в частности, для поиска полезных ископаемых. Металлоискатели помогают обнаруживать наземные мины. Они также обнаруживают оружие, такое как ножи и пистолеты, что важно для обеспечения безопасности в аэропортах. Люди используют их даже для поиска захороненных предметов, например, в археологии и кладоискательстве. Металлоискатели также применяются для обнаружения посторонних предметов в пищевой промышленности, а в строительстве – для обнаружения стальной арматуры в бетоне, а также труб и проводов, проложенных в стенах и полах.

История и развитие

В 1841 году профессор Генрих Вильгельм Доув опубликовал изобретение, которое он назвал "дифференциальным индуктором". Это был 4-катушечный индукционный баланс, состоящий из 2 стеклянных трубок, каждая из которых содержала 2 хорошо изолированных медных соленоида, намотанных вокруг них. Заряженные лейденские банки (конденсаторы высокого напряжения) разряжались через 2 первичные катушки; этот скачок тока индуцировал напряжение во вторичных катушках. Когда вторичные катушки были соединены встречно, индуцированные напряжения компенсировались, что подтвердил профессор, держа концы вторичных катушек. Когда кусок металла помещался внутрь одной из стеклянных трубок, профессор ощущал удар током. Это был первый металлоискатель, основанный на магнитном поле, и первый импульсный металлоискатель. В конце 1878 и начале 1879 года профессор (музыки) Дэвид Эдвард Хьюз опубликовал результаты своих экспериментов с 4-катушечным индукционным балансом. Он использовал свое недавнее изобретение – микрофон и тикающие часы для генерации регулярных импульсов, а телефонный приемник – в качестве детектора. Для измерения силы сигнала он изобрел коаксиальный 3-катушечный индукционный баланс, который назвал "электрическим сонометром". Хьюз внес значительный вклад в популяризацию индукционного баланса, что быстро привело к созданию практических устройств, способных выявлять фальшивые монеты. В 1880 году г-н Дж. Мунро, инженер, предложил использовать 4-катушечный индукционный баланс для поиска металлов. Коаксиальный 3-катушечный индукционный баланс Хьюза также нашел применение в металлопоиске. В июле 1881 года Александр Грэм Белл первоначально использовал 4-катушечный индукционный баланс в попытке обнаружить пулю, застрявшую в груди американского президента Джеймса Гарфилда. После многочисленных экспериментов максимальная дальность обнаружения пули, которую ему удалось достичь, составила всего 2 дюйма. Затем он применил свое более раннее открытие – частично перекрывающийся 2-катушечный индукционный баланс, и дальность обнаружения увеличилась до 5 дюймов. Однако попытка все равно оказалась безуспешной, поскольку металлическая пружина кровати, на которой лежал Гарфилд, создавала помехи для детектора. 2-катушечный индукционный баланс Белла впоследствии эволюционировал в популярную катушку типа "ДД". 16 декабря 1881 года капитан Чарльз Амброуз Макэвой подал заявку на британский патент № 5518 на "Аппарат для поиска затонувших торпед и т.п.", который был выдан 16 июня 1882 года. Его патентная заявка US269439 от 12 июля 1882 года была удовлетворена 19 декабря 1882 года. Это был 4-катушечный индукционный баланс для обнаружения подводных металлических торпед, железных кораблей и подобных объектов. Учитывая время, необходимое для разработки, это, возможно, было самое раннее известное устройство, специально разработанное как металлоискатель, использующий магнитную индукцию. В 1892 году Джордж М. Хопкинс описал ортогональный 2-катушечный индукционный баланс для обнаружения металлов. В 1915 году профессор Камил Гаттон разработал 4-катушечный индукционный баланс для обнаружения неразорвавшихся снарядов на полях бывших сражений во Франции. Необычно, но для обнаружения использовались обе пары катушек. На фотографии 1919 года справа изображена более поздняя версия детектора Гаттона.

Современные разработки

Современное развитие металлоискателей началось в 1920-х годах. Герхард Фишер разработал систему радиопеленгации, предназначенную для точной навигации. Система работала очень хорошо, но Фишер заметил аномалии в районах, где в земле встречались рудоносные породы. Он предположил, что если радиолуч может искажаться металлом, то должно быть возможно создать устройство, обнаруживающее металл с помощью поисковой катушки, резонирующей на радиочастоте. В 1925 году он подал заявку на патент и получил его на первый электронный металлоискатель. Хотя Герхард Фишер первым запатентовал электронный металлоискатель, первым подал заявку Ширл Херр, бизнесмен из Кроуфордсвилла, штат Индиана. Его заявка на портативный металлоискатель была подана в феврале 1924 года, но запатентована лишь в июле 1928 года. В августе 1929 года Херр помог итальянскому лидеру Бенито Муссолини извлечь артефакты, оставшиеся от галер императора Калигулы, со дна озера Неми в Италии. Изобретение Херра использовалось во время Второй антарктической экспедиции адмирала Ричарда Бёрда в 1933 году для обнаружения предметов, оставленных предыдущими исследователями. Оно было эффективно на глубине до двух с половиной метров. Однако именно лейтенант Йозеф Станислав Косацкий, польский офицер, прикомандированный к подразделению, дислоцированному в Сент-Эндрюсе, Файф, Шотландия, в первые годы Второй мировой войны, доработал конструкцию, создав практичный польский миноискатель. Эти устройства оставались довольно тяжелыми, поскольку работали на вакуумных лампах и требовали отдельных блоков питания. Конструкция, разработанная Косацким, широко применялась во время Второй битвы при Эль-Аламейне, когда 500 единиц были отправлены фельдмаршалу Монтгомери для разминирования полей отступающих немцев, а затем использовалась во время высадки союзников в Сицилии, вторжения союзников в Италию и высадки в Нормандии. Поскольку создание и усовершенствование устройства было военным исследовательским проектом, факт того, что Косацкий создал первый практичный металлоискатель, оставался в секрете более 50 лет.

Индукция частоты биения

Многие производители этих новых устройств внесли свои собственные идеи на рынок. Компания White's Electronics из штата Орегон начала свою деятельность в 1950-х годах со сборки устройства под названием "Гейгер-счетчик Oremaster". Другим лидером в области технологий обнаружения был Чарльз Гарретт, который стал пионером в разработке машин на основе БФО (генератора биений). С изобретением и развитием транзистора в 1950-х и 1960-х годах производители и конструкторы металлоискателей создавали более компактные и легкие устройства с улучшенной схемотехникой, работающие от небольших батарей. Компании стали появляться по всей территории Соединенных Штатов и Великобритании, чтобы удовлетворить растущий спрос. Для работы по принципу генератора биений требуется движение поисковой катушки, подобно тому, как движется проводник рядом с…

Усовершенствования

Современные топовые модели полностью компьютеризированы и используют технологию интегральных схем, позволяя пользователю настраивать чувствительность, дискриминацию, скорость сканирования, порог звука, выемчатые фильтры и другие параметры, а также сохранять их в памяти для последующего использования. По сравнению с тем, что было всего десятилетие назад, детекторы стали легче, способны обнаруживать цели на большей глубине, потребляют меньше энергии батареи и лучше различают типы металлов. Передовые металлоискатели также оснащены широким спектром беспроводных технологий для наушников, подключения к сетям Wi-Fi и устройствам Bluetooth. Некоторые модели также используют встроенную технологию GPS для отслеживания местоположения поиска и координат найденных предметов. Некоторые детекторы подключаются к приложениям для смартфонов, что расширяет их функциональные возможности.

Дискриминаторы

Наиболее значительным техническим изменением в детекторах стало создание настраиваемой индукционной системы. Эта система включала в себя две катушки, электромагнитно настроенные друг на друга. Одна катушка действует как радиочастотный передатчик, другая – как приемник; в некоторых случаях их можно настраивать в диапазоне от 3 до 100 кГц. Когда металл оказывается в зоне действия катушек, сигнал обнаруживается благодаря вихревым токам, наведенным в металле. Возможность различать металлы появилась благодаря тому, что каждый металл имеет уникальный фазовый отклик при воздействии переменного тока: более длинные волны (низкая частота) глубже проникают в грунт и лучше обнаруживают цели с высокой проводимостью, такие как серебро и медь, в то время как более короткие волны (высокая частота), хотя и менее глубоко проникают в грунт, лучше обнаруживают цели с низкой проводимостью, такие как железо. К сожалению, высокая частота также чувствительна к помехам, вызванным минерализацией грунта. Эта селективность, или дискриминация, позволила разработать детекторы, способные выборочно обнаруживать ценные металлы, игнорируя нежелательные. Однако даже при использовании дискриминаторов оставалось сложной задачей избежать обнаружения нежелательных металлов, поскольку некоторые из них имеют схожие фазовые отклики (например, фольга и золото), особенно в сплавах. Таким образом, неправильная настройка дискриминатора для исключения определенных металлов увеличивала риск пропустить ценную находку. Еще одним недостатком дискриминаторов было снижение чувствительности приборов.

Новые конструкции катушек

Конструкторы катушек также экспериментировали с инновационными конструкциями. Изначальная система индукционного баланса состояла из двух идентичных катушек, расположенных одна над другой. Компания Compass Electronics разработала новую конструкцию: две D-образные катушки, смонтированные спиной к спине, образуя круг. Эта система получила широкое распространение в 1970-х годах, и как концентрические, так и катушки типа "двойная D" (или "широкозахватывающие", как их стали называть) имели своих сторонников. Другим важным достижением стало изобретение детекторов, способных компенсировать влияние минерализации грунта. Это позволило достичь большей глубины обнаружения, но работа осуществлялась в недескриминативном режиме. Оптимальная работа достигалась на более низких частотах, чем использовавшиеся ранее, и частоты от 3 до 20 кГц показали наилучшие результаты. Многие детекторы 1970-х годов имели переключатель, позволявший пользователю выбирать между дискриминативным и недескриминативным режимами. В последующих разработках переключение между режимами осуществлялось электронным способом. Развитие детектора индукционного баланса в конечном итоге привело к созданию детектора движения, который постоянно контролировал и компенсировал фоновую минерализацию.

Индукция импульса

В то же время разработчики рассматривали возможность использования другой техники в металлоискании, называемой импульсной индукцией. В отличие от генераторов биений или машин с индуктивным балансом, которые использовали равномерный переменный ток на низкой частоте, машина импульсной индукции (PI) просто намагничивала грунт относительно мощным, кратковременным импульсом тока через поисковую катушку. В отсутствие металла магнитное поле затухало с постоянной скоростью, и время, необходимое для падения напряжения до нуля, можно было точно измерить. Однако, если металл находился в зоне действия импульса, в нем индуцировался небольшой вихревой ток, что увеличивало время затухания измеряемого тока. Эти временные интервалы были очень малы, но усовершенствование электроники позволило точно измерять их и определять наличие металла на разумном расстоянии. Эти новые машины имели одно существенное преимущество: они были в значительной степени нечувствительны к минерализации, и кольца и другие ювелирные изделия теперь можно было находить даже под сильно минерализованным черным песком. Добавление компьютерного управления и цифровой обработки сигналов еще больше улучшило импульсные индукционные датчики. Одним из преимуществ использования импульсного индукционного детектора является способность игнорировать минералы, содержащиеся в сильно минерализованной почве; в некоторых случаях высокое содержание минералов может даже способствовать более эффективной работе детектора ПИ. В то время как на VLF-детектор минерализация почвы оказывает негативное воздействие, на PI-детектор – нет.

Применение

Большие портативные металлоискатели используются археологами и кладоискателями для обнаружения металлических предметов, таких как ювелирные изделия, монеты, пуговицы и другие аксессуары, пули и разнообразные артефакты, находящиеся под землей.

Археология

Металлоискатели широко используются в археологии, начиная с 1958 года, когда военный историк Дон Рики впервые применил их для определения позиций стрелковых линий у Литтл-Биг-Хорн. Однако археологи выступают против использования металлоискателей так называемыми "искателями артефактов" или "мародёрами археологических памятников", чья деятельность разрушает археологические объекты. Проблема использования металлоискателей на археологических раскопках или любителями, обнаруживающими предметы, представляющие археологический интерес, заключается в утрате контекста находки и отсутствии детального исследования окружающей территории. Вне известных археологических зон значимость обнаруженных предметов может быть неочевидна для человека, занимающегося поиском с металлоискателем.

Англия и Уэльс

В Англии и Уэльсе металлоискание законно, при условии получения разрешения от землевладельца и если территория не является охраняемым памятником древности, объектом особого научного интереса (SSSI) или не включена в программу управления сельским хозяйством. Закон о сокровищах 1996 года определяет, какие найденные предметы считаются сокровищами. Лица, обнаружившие предметы, признанные сокровищами по закону, обязаны сообщить о находке местному коронеру. Если обнаружены предметы, не подпадающие под определение сокровищ, но представляющие культурную или историческую ценность, находчики могут добровольно сообщить о них в Портативную схему археологических находок и базу данных находок, сделанных металлоискателями Великобритании.

Франция

Во Франции разрешена продажа металлоискателей. Первое зафиксированное использование металлоискателей во Франции, приведшее к археологическим открытиям, произошло в 1958 году: жители города Гренкур-ле-Хавренкур, искавшие медь в неразорвавшихся снарядах Первой мировой войны с помощью военного миноискателя, обнаружили римский серебряный клад. Французское законодательство о металлоискании является неоднозначным, поскольку регулирует только цель, которую преследует пользователь металлоискателя. Первым законом, регулирующим использование металлоискателей, был Закон № 89–900 от 18 декабря 1989 года. Этот закон без изменений воспроизведен в статье L. 542–1 Кодекса культурного наследия, в которой говорится, что «ни одно лицо не может использовать оборудование для обнаружения металлических предметов с целью исследования исторических памятников и предметов, представляющих интерес с точки зрения предыстории, истории, искусства и археологии, не получив предварительно административного разрешения, выданного на основании квалификации заявителя и характера и методов исследования». Использование металлоискателя вне рамок археологических исследований не требует специального разрешения, за исключением разрешения владельца земли. На запрос депутата парламента о Законе № 89–900 от 18 декабря 1989 года, Жак Ланг, тогдашний министр культуры, ответил следующим письмом: «Новый закон не запрещает использование металлоискателей, а лишь регулирует его. Если целью такого использования является поиск археологических остатков, необходимо предварительное разрешение моих служб. В противном случае закон требует сообщать о случайном обнаружении археологических остатков в соответствующие органы». Полный текст письма Жака Ланга был опубликован в 1990 году во французском журнале, посвященном металлоисканию, а затем, для обеспечения доступа в интернете, был отсканирован с разрешения автора журнала и размещен на французском веб-сайте, посвященном металлоисканию.

Северная Ирландия

В Северной Ирландии является правонарушением нахождение с металлоискателем на объекте, включенном в список охраняемых или находящемся под государственной опекой, без лицензии Департамента по делам общин. Также незаконно извлекать археологический объект, обнаруженный с помощью металлоискателя, с такого объекта без письменного разрешения.

Республика Ирландия

В Ирландской Республике законы, касающиеся металлоискательства, очень строгие: использование металлоискателя для поиска археологических объектов где бы то ни было на территории государства или в его территориальных водах незаконно без предварительного письменного разрешения министра культуры, наследия и Гельтахта, а также незаконно рекламировать продажу или использование металлоискателей с целью поиска археологических объектов.

Шотландия

Согласно принципу шотландского права о безхозяйных вещах (bona vacantia), Корона имеет право на любое имущество, представляющее материальную ценность, если первоначального владельца установить не удается. Для шотландских находок также не существует 300-летнего срока давности. О любом обнаруженном артефакте, будь то найденном с помощью металлодетектора или в ходе археологических раскопок, необходимо сообщать Короне через Консультативный совет по кладам при Национальных музеях Шотландии. Совет затем определяет дальнейшую судьбу артефактов. Сообщение об обнаружении является обязательным, а несоблюдение требования о сообщении об обнаружении исторических артефактов является уголовным преступлением в Шотландии.

Соединенные Штаты

Продажа металлоискателей разрешена в Соединенных Штатах. Люди могут использовать металлоискатели в общественных местах (парках, на пляжах и т. д.) и на частной собственности с разрешения владельца участка. В Соединенных Штатах сотрудничество между археологами, занимающимися поиском местонахождения поселений коренных американцев колониальной эпохи, и любителями оказалось продуктивным. Некоторые охотники за монетами проводят исторические исследования для обнаружения мест, где можно найти исторические и коллекционные монеты. Поиск драгоценных металлов, таких как золото, серебро и медь, включает обнаружение их в естественном виде – в самородках или хлопьях. Металлоискатели также используются для поиска выброшенных или потерянных ценных предметов, созданных человеком, таких как ювелирные изделия, мобильные телефоны, камеры и другие устройства. Некоторые металлоискатели водонепроницаемы, что позволяет искать затонувшие предметы на мелководье. Общий поиск с металлоискателем очень похож на охоту за монетами, за исключением того, что целью является поиск любых исторических артефактов. Детектористы часто посвящают себя сохранению исторических артефактов и обладают значительным опытом. Монеты, пули, пуговицы, топоры и пряжки – лишь некоторые из предметов, которые обычно находят охотники за реликвиями; в целом, потенциал для находок в Европе и Азии значительно выше, чем во многих других частях мира. Среди наиболее ценных находок в одной только Великобритании – Стаффордширский клад англосаксонского золота, проданный за 3 285 000 фунтов стерлингов, золотой кельтский торк из Ньюарка, кубок Ринглмер, клады Вест-Бэгборо, Милтон-Кинс, римский шлем Кросби Гарретта, клад Стирлинга, клад Коллетт и тысячи более мелких находок. Поиск на пляже – это охота за потерянными монетами или ювелирными изделиями на пляже. Охота на пляже может быть как простой, так и сложной, в зависимости от желания охотника. Многие опытные охотники на пляже также изучают движение приливов и эрозию береговой линии. Клубы любителей металлоискания существуют для обмена опытом, демонстрации находок и углубления знаний об этом хобби. Любители часто используют свой собственный профессиональный жаргон при обсуждении хобби с другими.

Политика и конфликты в металлоискательском хобби в Соединенных Штатах

Общество любителей металлопоиска и профессиональные археологи придерживаются различных взглядов на извлечение и сохранение исторических находок и мест их обнаружения. Археологи утверждают, что энтузиасты-металлоискатели фокусируются на самих артефактах, изымая их из контекста, что приводит к безвозвратной утрате исторической информации. Археологические раскопки, проводимые незаконно в местах, таких как ферма Слака в 1987 году и Петерсбургское национальное поле битвы, служат аргументом против допуска бесконтрольного металлопоиска на исторических территориях.

Проверка безопасности

В 1926 году два ученых из Лейпцига, Германия, установили проходную рамку на фабрике, чтобы удостовериться, что сотрудники не покидают территорию с запрещенными металлическими предметами. Серия угонов самолетов в 1972 году побудила Соединенные Штаты внедрить технологию металлодетекторов для досмотра авиапассажиров, первоначально используя магнитометры, изначально разработанные для геологоразведочных работ с целью обнаружения металлических включений в древесине. В 1970-х годах финская компания Outokumpu адаптировала металлодетекторы, применявшиеся в горнодобывающей промышленности, сохранив их в большом цилиндрическом корпусе, для создания коммерческого металлодетектора для прохода. Дальнейшая разработка этих систем велась в дочерней компании, и системы под брендом Metor Metal Detectors эволюционировали до прямоугольной рамки, которая сейчас является стандартной в аэропортах. Как и в других областях применения металлодетекторов, используются как системы переменного тока, так и импульсные системы, а конструкция катушек и электроники была усовершенствована для повышения дискриминационных способностей. В 1995 году появились системы, такие как Metor 200, способные определять примерную высоту металлического предмета над полом, что позволяло сотрудникам службы безопасности быстрее локализовать источник сигнала. Для более точного обнаружения металлических предметов на теле человека также используются небольшие ручные металлодетекторы.

Промышленные металлоискатели

Загрязнение пищевых продуктов металлическими осколками, образующимися при поломке оборудования в процессе производства, является серьезной проблемой безопасности в пищевой промышленности. Большинство оборудования для переработки пищевых продуктов изготавливается из нержавеющей стали, а другие компоненты из пластика или эластомеров могут содержать встроенные металлические частицы, что также позволяет их обнаруживать. Металлодетекторы для этих целей широко используются и интегрированы в производственную линию. В настоящее время на предприятиях швейной промышленности металлодетекция применяется после полного пошива изделий и перед упаковкой для проверки на наличие металлических загрязнений (иглы, обломки игл и т.д.) в одежде. Это необходимо для обеспечения безопасности. Промышленный металлодетектор был разработан Брюсом Керром и Дэвидом Хискоком в 1947 году. Компания Goring Kerr, основанная ими, стала пионером в использовании и разработке первого промышленного металлодетектора. Mars Incorporated была одним из первых клиентов Goring Kerr, использовавших металлодетектор Metlokate для проверки шоколадных батончиков Mars. Основной принцип работы распространенного промышленного металлодетектора основан на трехкатушечной конструкции. Эта конструкция использует передающую катушку с амплитудной модуляцией (AM) и две принимающие катушки, расположенные по обе стороны от передатчика. Конструкция и физическая конфигурация принимающих катушек играют ключевую роль в способности обнаруживать очень мелкие металлические загрязнения размером 1 мм и менее. Сегодня современные металлодетекторы продолжают использовать эту конфигурацию для обнаружения посторонних металлических включений. Конфигурация катушек создает отверстие, через которое проходит продукт (пищевые продукты, пластмассы, фармацевтические препараты и т.д.). Это отверстие позволяет продукту входить и выходить через трехкатушечную систему, создавая равные, но зеркально отраженные сигналы на двух принимающих катушках. Полученные сигналы суммируются, эффективно нейтрализуя друг друга. Компания Fortress Technology разработала новую функцию, позволяющую катушечной структуре их модели BSH игнорировать влияние вибрации, даже при проверке токопроводящих продуктов. При попадании металлического загрязнения в продукт возникает неравномерное возмущение, которое создает очень слабый электронный сигнал. После достаточного усиления механическое устройство, установленное на конвейерной системе, получает сигнал на удаление загрязненного продукта с производственной линии. Этот процесс полностью автоматизирован и обеспечивает непрерывность производственного процесса.

Гражданское строительство

В гражданском строительстве специальные металлоискатели (детекторы защитного слоя) используются для обнаружения арматурных стержней внутри стен. Наиболее распространенным типом металлоискателя является ручной металлоискатель или детекторы на основе катушек, использующие овальные диски со встроенными медными катушками. Поисковая катушка функционирует как зонд и должна перемещаться по поверхности для обнаружения потенциальных металлических объектов, находящихся под землей. При обнаружении металлического объекта устройство подает звуковой сигнал через динамик или наушники. В большинстве моделей обратная связь осуществляется посредством аналогового или цифрового индикатора. Первые металлоискатели были изобретены и начали коммерчески производиться в США компанией Fisher Labs в 1930-х годах; в последующие десятилетия другие компании, такие как Garrett, совершенствовали и развивали металлоискатели с точки зрения технологий и функциональности.

Военный

Первый металлоискатель доказал, что изменения индуктивности представляют собой практичный метод обнаружения металлов и послужил прототипом для всех последующих металлоискателей. Изначально эти устройства были огромными и сложными. После изобретения Ли де Форестом триода в 1907 году металлоискатели стали использовать вакуумные лампы, что повысило их чувствительность, хотя они оставались довольно громоздкими. Одной из ранних и распространенных областей применения первых металлоискателей, например, было обнаружение наземных мин и неразорвавшихся боеприпасов в ряде европейских стран после Первой и Второй мировых войн.

Обнаружение военных мин

Разминирование, также известное как обезвреживание мин, – это процесс очистки территории от наземных мин. Цель военных операций – как можно быстрее проделать проход через минное поле, что в основном достигается с использованием техники, такой как минные плуги и взрывные устройства. Гуманитарное разминирование направлено на полную очистку территории от мин на определенную глубину и обеспечение безопасного использования земли для нужд населения. Методы обнаружения мин изучались в различных вариантах. Обнаружение мин может осуществляться с помощью специально разработанных металлодетекторов, настроенных на обнаружение мин и взрывных устройств. Электромагнитные технологии применялись совместно с георадаром. Специально обученные собаки часто используются для концентрации поиска и подтверждения того, что территория полностью очищена, а мины часто обезвреживаются с использованием механического оборудования, такого как флейлы и экскаваторы.

Первая мысль

Первым металлоискателем, вероятно, был простой электропроводящий металлоискатель около 1830 года. Электрическая проводимость также использовалась для обнаружения местоположения металлических рудных тел путем измерения проводимости между металлическими стержнями, вбитыми в землю. В 1862 году итальянский генерал Джузеппе Гарибальди был ранен в ногу. Было трудно отличить пулю от кости и хряща. Поэтому профессор Фавр из Марселя быстро сконструировал простой зонд, который вводился по траектории пули. Он имел 2 острых контакта, соединенных с батареей и звонком. При контакте с металлом цепь замыкалась, и звонок звенел. В 1867 году у мистера Сильвана де Уайлда был аналогичный детектор и экстрактор, также подключенные к звонку. В 1870 году французский инженер-электрик Густав Труве разработал похожее устройство, но его зуммер издавал разный звук для свинца и железа. Эти электрические локаторы пуль использовались до появления рентгеновских лучей.

Герхард Фишер

Герхард Фишер разработал переносной металлоискатель в 1925 году. Модель Фишера впервые поступила в коммерческую продажу в 1931 году, и он был ответственен за разработку первого крупномасштабного ручного металлоискателя. Герхард Фишер изучал электронику в Дрезденском университете, прежде чем эмигрировать в Соединенные Штаты. Работая инженером-исследователем в Лос-Анджелесе, Калифорния, он пришел к концепции портативного металлоискателя, работая с радиопеленгаторами для самолетов. Фишер поделился этой концепцией с Альбертом Эйнштейном, который предвидел широкое распространение ручных металлоискателей. Герхард Фишер, основатель Fisher Research Laboratory, получил контракт от Federal Telegraph Company и Western Air Express на установку оборудования для радиопеленгации с воздуха в конце 1920-х годов. Он получил одни из первых патентов в области радиопеленгации с воздуха. В ходе своей работы он столкнулся с некоторыми необычными ошибками, и, поняв причину, проявил дальновидность, применив решение к совершенно другой области – обнаружению металлов и минералов. Фишер получил патент на первый портативный электронный металлоискатель в 1925 году, а в 1931 году представил свой первый прибор Fisher широкой публике и основал знаменитую компанию Fisher Labs, которая начала производство, разработку и коммерческую продажу ручных металлоискателей.

Чарльз Гаррет

Несмотря на то, что Фишер первым получил патент на электронный металлоискатель, он был лишь одним из многих, кто усовершенствовал и освоил это устройство. Чарльз Гарретт, основатель компании Garrett Metal Detectors, был еще одной ключевой фигурой в создании современных металлоискателей. Гарретт, по профессии инженер-электрик, начал заниматься металлопоиском как хобби в начале 1960-х годов. Он опробовал несколько моделей, представленных на рынке, но не нашел ни одной, которая бы соответствовала его потребностям. В итоге он приступил к разработке собственного металлоискателя. Ему удалось создать систему, устраняющую дрейф генератора, а также множество специальных поисковых катушек, которые он запатентовал, что в совокупности произвело революцию в конструкции металлоискателей того времени.

До настоящего времени

В 1960-х годах были произведены первые промышленные металлоискатели, которые широко использовались для поиска полезных ископаемых и других промышленных целей. Разминирование (обнаружение наземных мин), обнаружение оружия, такого как ножи и огнестрельное оружие (особенно в обеспечении безопасности аэропортов), геофизическая разведка, археология и поиск сокровищ – это лишь некоторые области их применения. Металлоискатели также используются для обнаружения посторонних предметов в пищевых продуктах, а также стальной арматуры в бетоне и трубах, и проводки, скрытой в стенах или полах при строительных работах.

Дискриминаторы и схемы

Развитие транзисторов, дискриминаторов, современных конструкций поисковых катушек и беспроводных технологий оказало значительное влияние на конструкцию металлоискателей, какими мы их знаем сегодня: легких, компактных, простых в использовании и обеспечивающих глубокий поиск. Изобретение настраиваемого индукционного устройства стало самым важным технологическим прорывом в области металлодетекторов. В этом методе использовались две электромагнитно настроенные катушки. Одна катушка служит радиочастотным передатчиком, а другая – приемником; в некоторых случаях эти катушки могут быть настроены на частоты от 3 до 100 кГц. Сигнал обнаруживается при наличии металла из-за вихревых токов, индуцированных в нем. Тот факт, что каждый металл имеет уникальный фазовый отклик при воздействии переменного тока, позволил детекторам различать металлы. Более длинные волны (низкие частоты) глубже проникают в землю и лучше обнаруживают высокопроводящие цели, такие как серебро и медь, в то время как более короткие волны (высокие частоты) лучше обнаруживают низкопроводящие цели, такие как железо. К сожалению, на высокие частоты также влияет влияние минерализации грунта. Эта селективность, или дискриминация, позволила создать детекторы, способные выборочно обнаруживать нужные металлы. Даже с дискриминаторами было сложно избегать нежелательных металлов, поскольку некоторые из них имеют схожие фазовые отклики (например, фольга и золото), особенно в сплавах. В результате, неправильная настройка для исключения этих металлов повышала риск пропустить ценную находку. Кроме того, дискриминаторы снижали чувствительность приборов.