Metal detector

I metal detector, noti anche come metal detector, vengono utilizzati per localizzare gli oggetti metallici. Sono composti da un'unità elettronica e da una sonda di ricerca, che in genere è una bobina metallica. Entrambi gli elementi sono collegati tra loro tramite una linea. La bobina viene trasmessa da una corrente alternata a bassa frequenza e genera quindi un campo elettromagnetico. Se la sonda viene ora guidata sul pavimento e colpisce un oggetto metallico, il campo magnetico cambia, che a sua volta viene registrato dall'unità elettronica. Questo attiva un segnale ottico o acustico e mostra quindi il rilevamento di un oggetto metallico. Per coprire un'ampia area di ricerca, il campo magnetico della bobina deve essere il più ampio possibile. A questo scopo vengono utilizzate diverse forme di bobina. Ad esempio, vengono utilizzate bobine a forma di piatto e anello, o anche a forma oblunga e cosiddette doppie bobine D (bobine DD) senza nucleo.

I metal detector possono essere utilizzati in molti settori. Vengono utilizzati, ad esempio, durante i controlli delle persone negli aeroporti o in altre strutture pubbliche, per rilevare parti metalliche trasportate in modo non autorizzato. Inoltre, vengono utilizzati nel settore industriale per esaminare prodotti come alimenti o farmaci per la presenza di schegge di metallo che possono penetrare durante il processo di produzione a causa dell'usura delle macchine. Anche gli elettricisti, gli installatori e gli appassionati del fai-da te utilizzano a volte dispositivi di ricerca dei metalli per determinare la posizione e il percorso di tubi e conduttori nella parete. I metal detector sono anche tra gli strumenti di hobby per cercare monete, gioielli, preziosi, oro, meteoriti e altri oggetti più o meno preziosi. Nel gergo tecnico, le persone che si avventurano in ricerca con un metal detector sono chiamate persone che sondano. La ricerca stessa viene chiamata sondaggio.

La storia dei metal detector arriva fino al 19° secolo. Con l'inizio dell'industria, i metalli, in particolare ferro o minerale di ferro, hanno acquisito sempre maggiore importanza come materie prime, poiché sono stati alla base della produzione di numerosi nuovi macchinari e prodotti. Per soddisfare la crescente domanda di metallo, si è cercato di trovare altre soluzioni per la produzione. L'idea era quella di trovare un dispositivo che potesse rilevare i metalli nel terreno o nella roccia e rendere così rapidamente disponibile.

Un primo passo in questo senso è stato fatto dal fisico tedesco, il fisico, l'Heich-Wilhelm-Dave. Ha sviluppato un metal detector basato sul sistema di bilanciamento a induzione. Questo sistema è composto da due bobine con carica bilanciata elettricamente, che viene disturbata non appena un metallo si aggiunge. Poiché ogni metallo ha uno spostamento di fase diverso, è possibile identificare diversi tipi di metallo. Lo svantaggio dell'invenzione di Doves era che consumava molta corrente, era fastidioso e poco maneggevole e aveva una profondità di ricerca ridotta. Tuttavia, la tecnologia di base sembra essere un'avanguardia. Sulla base dello stesso principio, la Bell di Alexander Graham, ha sviluppato una bilancia a induzione, con l'aiuto della quale si dovrebbero localizzare oggetti metallici nel corpo umano. L'occasione fu un attacco del 1881 contro l'allora Presidente degli Stati Uniti, James A.. Garfield, che Bell ha provato a salvare, cercando di individuare con il suo rilevatore le sfere dei proiettili nel suo corpo. L'impresa fallì.

Solo negli anni '30, l'azienda e il tecnico tedesco Gerhard Fischer, nato in Germania, sono riusciti a sviluppare un rilevatore di metalli funzionante, che è anche entrato nella produzione di massa. Durante il suo lavoro su un dispositivo di navigazione radio, Fischer ha scoperto che metalli e rocce contenenti minerali possono interferire con la ricezione di onde radio. In questo modo ha pensato che fosse possibile localizzare parti metalliche utilizzando onde radio. . I metal detector di Fischer e gli sviluppi leggermente più potenti dell'inventore polacco Józef Stanisław Kosacki erano stati concepiti in quel momento in particolare per scopi militari. Con il loro aiuto, i soldati sono stati in grado di localizzare mine e altre pericolose munizioni da guerra. Tuttavia, i dispositivi erano ancora abbastanza pesanti e grandi. Solo negli anni '60, grazie all'invenzione del transistor, è stato possibile costruire metal detector più compatti e più leggeri, come ha fatto il tecnico statunitense, Charles Garrett. I metal detector da lui sviluppati sono ancora oggi noti con il nome di rilevatori Garrett.

Nei metal detector viene utilizzato principalmente uno dei due diversi metodi di misurazione: la tecnologia a induzione a impulsi o l'eccitazione a corrente alternata.

I metal detector basati sulla tecnologia a induzione a impulsi (in breve: Tecnologia PI) funzionano con una forte corrente continua e sono dotati di una sola bobina di ricerca che funge da trasmettitore e ricevitore. Invia brevi e potenti impulsi magnetici, e generano correnti parassite elettriche negli oggetti metallici. Dopo l'invio degli impulsi magnetici, il rilevatore passa alla modalità di ricezione, in modo che possa percepire le correnti parassite come tensione misurabile. I metal detector di questo tipo sono generalmente dotati di una buona potenza del segnale e di un'elevata profondità di ricerca; tuttavia, il tipo di metallo e le dimensioni del metallo possono essere determinati in modo meno preciso.

Durante l'eccitazione della corrente alternata (anche modalità CW per Continuous Wave) si distinguono due ulteriori procedure: l'analisi dell'attenuazione e il processo di misurazione tramite oscillatore BF. Durante l'analisi dell'attenuazione, la sonda invia continuamente un segnale di corrente alternata a bassa frequenza di circa 10 kHz. A differenza della tecnologia a induzione a impulsi, il metal detector non commuta in modo permanente tra la modalità di trasmissione e di ricezione. Invece, i segnali ricevuti vengono continuamente analizzati per l'ampiezza e la posizione di fase della tensione alternata. La conduttività varia notevolmente a seconda della natura dell'oggetto metallico. In base ai segnali ricevuti, la sonda del metal detector può rilevare la grandezza dell'oggetto e il metallo in cui è costituito.

Oltre all'analisi dell'attenuazione, è disponibile il sistema BFO (BFO = Beat Frequency Oscillator). Qui vengono utilizzati due oscillatori. Gli oscillatori generano continuamente segnali elettrici. Un oscillatore elaborato nel metal detector invia una frequenza fissa di più di 100 kHz. Il secondo oscillatore fa parte della bobina di ricerca e genera un'altra frequenza. Entrambe le frequenze si sovrapponono e attivano un segnale acustico, la cui altezza cambia non appena il secondo oscillatore viene spostato in prossimità di un oggetto metallico.

Il metodo di misurazione utilizzato è un criterio importante per l'acquisto di un rilevatore di metalli adatto. A seconda se si desidera effettuare ricerche a grandi profondità o se la determinazione del tipo di metallo è più importante per l'utente, scegliere un rilevatore con tecnologia a induzione a impulsi o con processo di corrente alternata.

La scelta di un metal detector digitale o analogico dipende dallo scopo di utilizzo individuale. I metal detector digitali consentono misurazioni molto precise e sono generalmente dotati di un display LC e di diverse possibilità di impostazione. Tuttavia, un'ampia dotazione si traduce anche in peso, pertanto i metal detector digitali sono spesso più pesanti e meno maneggevoli rispetto ai rilevatori analogici e consumano più energia.

Chi desidera sondare non solo sul terreno, ma anche in acque, deve assicurarsi che la sonda del metal detector sia a tenuta d'acqua. In questo caso sono consigliati speciali rilevatori, disponibili per diverse profondità di immersione. Alcuni modelli sono impermeabili fino a 10 m, altri fino a 80 m. Altri ancora consentono anche di lavorare sul fondo del mare.

Una buona fattura, maneggevolezza e comfort (parola chiave: comodo supporto per il braccio) svolgono anch'essi un ruolo importante. Inoltre, i metal detector che generano segnali acustici dovrebbero essere dotati di un collegamento per cuffie. Sondare con le cuffie ha diversi vantaggi: Da un lato si percepisce meglio il segnale acustico attraverso la schermatura dei rumori ambientali, dall'altro si impedisce ai passanti di sentirsi disturbati dai segnali acustici.

In linea di principio, la dotazione di un metal detector deve essere adattata all'uso. La maggior parte dei modelli è alimentata a batteria e può quindi essere utilizzata in modo flessibile all'aperto. In caso di scarsa visibilità, si rivela utile una lampada a LED.