- Il metal detector - Descrizione e tipi.

Il metal detector è come una macchina che dovete scegliere e guidare. Quando scegliete una macchina tenete conto del suo prezzo e dell'uso che dovrete farne. Così è per il metal detector.
 

Buttarsi sul primo MD che trovate può essere rischioso perché potreste comprare un buon MD come un MD quasi inservibile.

Esistono tipi di Metal Detector progettati per il tipo di tesoro che cercate.

Dipende da cosa decidete di cercare.

Esistono Md polivalenti che si comportano bene con tutti i tipi di metalli. Si possono distinguere, in linea di massima, tre categorie di Metal Detector:

1) MD "Polivalenti".

2) MD x Specifici per la ricerca dell'oro.

3) MD x Ricerca Bellica.

Se non si ricerca l'oro è importante che il MD sia dotato della capacità di DISCRIMINAZIONE (Discrimination).

Nel senso che sia in grado di scartare lattine,tappi di bottiglia e linguette (tabs),fogli di alluminio (foil).

E' importante tenere in considerazione che non tutti i Metaldetectors in commercio sono adatti al tipo di ricerca che si vuole effettuare.

Se per esempio si ricerca militaria sarà adatto un White' 6000 piuttosto che un Minelab Explorer;al contrario se si predilige la ricerca di monete sarà meglio orientarsi su un Minelab Explorer oppure su un GMaxx.

Ancora più importante è la scelta del terreno ove si effettuerà al ricerca che inciderà sulla scelta del Metaldetector.

Alcuni MD mal sopportano l'alta mineralizzazione dei terreni arati mentre avranno eccellenti performance su terreni compatti o poco mineralizzati come terreni piani,prati e boschi.

Le tecnologie di funzionamento di un Metal Detector sono essenzialmente tre:

- 1) Frequenza molto bassa o a Equilibrio di induzione

 ( VLF - IB: Very Low Frequency or Induction Balance):

 - Metal detector analogico VLF

- Metal detector digitale VLF

I metal detector che sfruttano questa tecnologia (VLF-IB) sono tra i più diffusi.

 In un metal detector di questo tipo all'interno della bobina di ricerca ci sono due o tre bobine distinte:

1) Bobina trasmittente:

E' solitamente più esterna rispetto a quella ricevente,possono anche essercene due;la corrente è trasmessa lungo il filo, prima in un senso poi in un altro, per migliaia di volte al secondo.

ll numero di volte con cui la corrente cambia senso di percorrenza stabilisce la frequenza a cui opera il Metal Detector.

La bobina trasmittente serve per creare un campo magnetico temporaneo nell'oggetto sepolto.

Questo campo magnetico nell'oggetto genererà cosi nella bobina ricevente una corrente di induzione,la quale sarà analizzata dal circuito del metal detector.
 

2) Bobina ricevente:

 Solitamente più interna a quella trasmittente,funziona da antenna per ricevere ed amplificare i segnali che vengono dagli oggetti nella terra.

Gli oggetti formano,a causa del campo magnetico a cui sono sottoposti da parte della bobina trasmittente,un campo magnetico attorno a loro stessi.Questo campo magnetico genererà a sua volta una corrente di induzione nella bobina ricevente.

Questa corrente indotta che si crea nella bobina ricevente è il segnale che verrà poi analizzato dal metal detector.


Inoltre mentre il campo magnetico pulsa avanti e indietro nella terra, interagisce con tutti gli oggetti conduttivi che incontra, portando a generare deboli campi magnetici al loro interno.

La polarità del campo magnetico dell'oggetto è opposta al campo magnetico della bobina trasmittente.

Se il campo della bobina trasmittente sta "pulsando" verso il basso, il campo dell'oggetto sta "pulsando" verso l'alto.


La bobina ricevente è protetta dal campo magnetico generato dalla bobina trasmettente.

Tuttavia, non è protetta dai campi magnetici che vengono dagli oggetti nella terra. Di conseguenza, quando la bobina ricevente passa sopra un oggetto che genera un campo magnetico, una piccola corrente elettrica attraversa quest'ultima.

Questa corrente oscilla (chiamata corrente di induzione o eddy current) alla stessa frequenza del campo magnetico dell'oggetto.

   

Inoltre il rivelatore di metallo può determinare approssimativamente la profondità dell'oggetto sepolto in base alla resistenza del campo magnetico che esso genera.

 Più un oggetto è vicino alla superficie e più è forte il campo magnetico sentito dalla bobina ricevente,di conseguenza la corrente elettrica generata è più forte.

 Più è lontano dalla superficie l'oggetto e più è debole il campo. Oltre una certa profondità, l'intensità del campo che arriva in superficie è così debole che è inosservabile dalla bobina ricevente.

 

Come un rivelatore di metallo VLF distingue i metalli differenti?

La discriminazione si basa su un fenomeno conosciuto come sfasamento.

Lo sfasamento è la differenza tra la durata della frequenza della bobina del trasmettitore e la frequenza dell'oggetto.

Questa differenza può derivare da due varianti:

-          Induttanza - (L - Henry) : un oggetto che conduce facilmente l'elettricità (induttivo) è lento a reagire ai cambiamenti di corrente.

Potete pensare all'induttanza come ad un fiume profondo: se cambiate la quantità di acqua che fluisce nel fiume occorrerà un certo tempo prima di notare tale differenza.

 - Resistenza - (R - Ohm) : un oggetto che non conduce facilmente l'elettricità (resistente) è rapido a reagire ai cambiamenti di corrente.

Un oggetto con alta induttanza avrà più sfasamento,questo perché richiederà più tempo per alterare il propio campo magnetico. Un oggetto con alta resistenza avrà invece uno sfasamento più piccolo.

Lo sfasamento fornisce ai rivelatori di metallo basati sulla tecnologia VLF la possibilità di discriminazione.

Poiché la maggior parte dei metalli variano sia nell'induttanza che nella resistenza, un rivelatore di metallo di VLF esamina la quantità di sfasamento, utilizzando un accoppiamento di circuiti elettronici denominati demodulatori di fase e li paragona alla media per un tipo particolare di metallo.

Il rivelatore allora informa l'utilizzatore a che gamma di metalli l'oggetto può appartenere tramite un display o segnali sonori.

 

Molti rivelatori di metallo permettono di filtrare (discriminare) gli oggetti sopra un determinato livello di sfasamento.

- Particolare della manopola che permette di regolare la discriminazione del Md.

 Solitamente, si può regolare il livello di sfasamento filtrato, regolando una manopola che aumenta o fa diminuire la soglia. Un'altra caratteristica che contraddistingue i rivelatori VLF è denominata notching.

Il notch è un filtro discriminatore per un livello particolare di sfasamento.

 Il Metal Detector così non soltanto segnalerà gli oggetti sopra questo livello, come opera la discriminazione normale, ma anche alcuni oggetti al di sotto di essa.

I Metal Detector più avanzati usano diversi filtri insieme.

Per esempio, potreste regolare il Metal Detector per ignorare gli oggetti che hanno uno sfasamento paragonabile ai tappi o ad un piccolo chiodo.

Lo svantaggio della discriminazione e del notch è che molti oggetti importanti potrebbero essere filtrati perché il loro sfasamento è simile a quello dei rifiuti. Ma se state cercando un oggetto specifico, queste funzioni possono essere molto utili.

In ogni caso se il luogo di ricerca non è troppo inquinato si consiglia di mantenere un livello discriminazione basso.



 

- 2) Induzione di impulso (PI: Pulse Induction):

Una forma meno comune di rivelatori di metallo è basata sull'induzione di impulso (PI).

Diversamente dai VLF, i sistemi a PI possono usare una singola bobina sia come trasmittente che ricevente, ed alcuni modelli possono avere due o persino tre bobine che funzionano allo stesso tempo.
 

Questa tecnologia trasmette raffiche potenti e corte (impulsi) di corrente attraverso la bobina.

Ogni impulso genera un breve campo magnetico nell'oggetto.

Quando l'impulso si conclude, il campo magnetico nell'oggetto inverte la polarità e poi si annulla improvvisamente, con un segnale elettrico molto netto.

Il momento in cui si ha questo segnale elettrico,dura alcuni microsecondi e da origine ad un'altra corrente che attraversa la bobina, che in questo momento non trasmette alcun segnale (OFF).

Questa corrente è denominata "impulso riflesso" ed ha una durata molto breve, all'incirca 30 microsecondi.Ed è il segnale che viene analizzato dal metal detector. 

Viene così trasmesso un altro impulso e si ha la ripetizione del processo sopra descritto.

Solitamente i Md a PI vengono utilizzati per la ricerca subaquea.
 

- Metaldetector a PI per ricerca subaquea.

In sintesi:
 I metal a PI inviano un segnale intervallato (ON/OFF).

Nel momento ON ,cioè in cui la bobina invia gli impulsi, l'oggetto metallico crea un campo magnetico intorno a sé.

Nel momento OFF ,cioè in cui la bobina non invia alcun segnale,si ascolta il segnale di ritorno dal terreno e in caso dall'oggetto metallico.
 
Un rivelatore di metallo PI trasmette circa 100 impulsi al secondo, ma il numero può variare notevolmente da modello a modello.





In un Metal Detector PI il circuito di campionamento (sampling circuit) è regolato per controllare la lunghezza dell'impulso riflesso.

Confrontandolo con la durata prevista o preimpostata, il circuito di campionamento può determinare se un altro campo magnetico ha spinto l'impulso riflesso a svanire più lentamente.

 In questo caso se lo svanimento dell'impulso riflesso dura più di alcuni microsecondi rispetto alla durata normale e/o preimpostata, probabilmente ciò è causato da un oggetto di metallo che interferisce.




Il circuito di campionamento trasmette questi piccoli e deboli segnali ad un dispositivo un chiamato integratore.

L'integratore legge i segnali dal circuito di campionamento, gli amplifica e li converte in corrente continua (CC).

La CC in tensione è collegata ad un circuito audio che cambia il tono del Metal Detector in base all'oggetto trovato.

I rivelatori PI in genere non hanno discriminazione perché la lunghezza riflessa dell'impulso dei vari metalli non viene facilmente separata.

In alcuni modelli di PI nonostante ciò si può avere una buona discriminazione.

Tuttavia, sono utili in molte situazioni in cui i VLF avrebbero difficoltà, in pratica nelle zone che presentano materiale altamente conduttivo nel terreno.

 Un buon esempio di una tale situazione è l'esplorazione in acqua salata.

 Inoltre, i sistemi PI possono rilevare metalli più in profondità rispetto altri sistemi.

- 3) Tecnologia di BFO ( beat-frequency oscillator ):

Il principio di funzionamento di un  BFO è molto semplice:

in questi Md si fa il confronto tra le frequenze di un oscillatore di riferimento e quelle di un oscillatore di ricerca che include un sensore induttivo nel suo circuito di sintonia.

Il confronto di solito è effettuato unendo ("mixando") i segnali dei due oscillatori.

Gli oggetti ferrosi e non ferrosi che si trovano vicino al sensore, la bobina di ricerca, cambieranno la loro induttanza la quale a sua volta cambierà la frequenza dell'oscillatore di ricerca.

Il risultato della differenza tra le due frequenze, di riferimento e ricerca, sarà il risultato in uscita che potrà essere ascoltato con le cuffie o visualizzato sul display a seconda del tipo di metal.

La semplicità dei sistemi BFO permette ai metal detector basati su questa tecnologia di essere prodotti e venduti ad un costo molto basso. Questi rivelatori però non forniscono un livello di controllo e d'esattezza pari ai sistemi PI o VLF.

Riassumendo:

I Pulse Induction non hanno discriminazione,se non in pochi casi e sono sono all metal.Sono utilizzati nella ricerca subaquea.

I multifrequenza come i VLF - IB invece hanno un'ottima discriminazione,non arrivano alle profondità dei PI ma sono ideali per la ricerca in terreni inquinati o mineralizzati.