Le tecnologie di funzionamento
1 - Frequenza molto bassa o a Equilibrio di induzione ( VLF - IB: Very Low Frequency or Induction Balance):
I multifrequenza come i VLF - IB hanno un'ottima discriminazione,non arrivano alle profondità dei PI ma sono ideali per la ricerca in terreni inquinati o mineralizzati. Sono i più comuni e diffusi . Possono presentarsi con display analogici , digitali o senza display , non è l’aspetto che li identifica ma la tecnologia utilizzata
All'interno della bobina di ricerca ci sono due o tre bobine distinte:
SEZ BOBINA
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1) Bobina trasmittente: Solitamente più esterna rispetto a quella ricevente,possono anche essercene due o tre ;la corrente è trasmessa lungo il filo, prima in un senso poi in un altro, per migliaia di volte al secondo e appunto il numero di volte con cui la corrente cambia senso di percorrenza identifica la frequenza a cui opera il Metal Detector.
2) Bobina ricevente: Solitamente più interna a quella trasmittente,funziona da antenna per ricevere ed amplificare i segnali provenienti dagli oggetti nella terra.
Funzionamento:La bobina trasmittente crea un campo magnetico che determina un relativo campo temporaneo nell'oggetto sepolto. Questo campo magnetico indotto nell'oggetto sollecita la bobina ricevente crea una una corrente di induzione,la quale sarà analizzata dal circuito del metal detector.
Alcune osservazioni di base !
- in questo modo si possono spiegare anche i famosi disturbi che spesso rendono difficoltose le ricerche infatti , 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 che inevitabilmente vengono rilevati dalla bobina ricevente!
- La polarità del campo magnetico indotto dell'oggetto è opposta al campo magnetico della bobina trasmittente.
- La bobina ricevente è protetta dal campo magnetico generato dalla bobina trasmettente , ma 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.
- il rivelatore di metallo può determinare approssimativamente la profondità dell'oggetto sepolto in base all’ analisi del segnale di risposta rispetto al campo magnetico generato. Più un oggetto è vicino maggiore è il segnale.Oltre una certa profondità, l'intensità del campo che arriva in superficie è così debole che è inosservabile dalla bobina ricevente.
funzionamento della modalità di discernimento (discriminazione) dei metalli differenti in un metal VLF
La discriminazione si basa su un fenomeno conosciuto come sfasamento che è la differenza tra la durata della frequenza della bobina del trasmettitore e la frequenza dell'oggetto.Questa differenza è soggetta a due varianti:
- Induttanza : in quanto un oggetto che conduce facilmente l'elettricità (induttivo) è lento a reagire ai cambiamenti di corrente. Un oggetto con alta induttanza avrà più sfasamento,questo perché richiederà più tempo per alterare il proprio campo magnetico.
- Resistenza : perché un oggetto che non conduce facilmente l'elettricità (resistente) è rapido a reagire ai cambiamenti di corrente.Un oggetto con alta resistenza avrà invece uno sfasamento più piccolo.
La maggior parte dei metalli variano sia nell'induttanza che nella resistenza, un rivelatore di metallo di VLF esamina lo sfasamento, utilizzando due circuiti elettronici (demodulatori di fase) realizzando una media che verrà poi associata ad particolare di metallo. Ma non sempre è possibile avere una risposta univoca perciò solitamente si parla digamma di metalli alla quale l'oggetto può appartenere.
In questo modo analizzando il livello di sfasamento molti rivelatori di metallo permettono di filtrare (discriminare) gli oggetti ,generando segnali di risposta solo in base alle impostazioni dell’ utente. (Funzione notch)
I Metal Detector più avanzati usano diversi filtri insieme.
- 2 Induzione di impulso (PI: Pulse Induction):
I sistemi a PI possono usare una singola bobina sia come trasmittente che ricevente, alcuni modelli possono avere due o persino tre bobine che funzionano contemporaneamente.
I Pulse Induction non hanno discriminazione,se non in pochi casi e sono sono all metal. Sono utilizzati nella ricerca subaquea.
Funzionamento:
I metal a PI inviano un segnale intervallato (ON/OFF). raffiche potenti e corte di impulsi di corrente attraverso la bobina
Nel momento ON ,cioè in cui la bobina invia gli impulsi, 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.
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
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. Questa corrente ,che viene analizzato dal metal detector, è denominata "impulso riflesso" , ha una durata molto breve ( circa 30 microsecondi) .
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 vi è un circuito di campionamento (sampling circuit) che controlla la lunghezza dell'impulso riflesso confrontandolo con la durata prevista o pre-impostata, il circuito di campionamento può determinare se un altro campo magnetico ha spinto l'impulso riflesso a svanire più lentamente.e questo indica la presenza di un oggetto di metallo che interferisce.
Il circuito di campionamento trasmette questi piccoli e deboli segnali ad un dispositivo un chiamato integratore chelegge i segnali dal circuito di campionamento, gli amplifica e li converte in corrente continua che è collegata ad un circuito audio che cambia segnale in base all'oggetto trovato (in genere il tono audio).
- I rivelatori PI in genere non hanno discriminazione perché la lunghezza riflessa dell'impulso dei vari metalli non viene facilmente separata.
- nelle zone che presentano materiale altamente conduttivo nel terreno come in acqua salata i vlf sono inutilizzabili e ci si affida solo ai pi.
- Inoltre, i sistemi PI possono rilevare metalli più in profondità rispetto altri sistemi.
- 3) Tecnologia di BFO ( beat-frequency oscillator ):
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.
Come funziona un Metal Detector
Di Mark Rowan & William Lahr
Introduzione : I metal detector sono macchine affascinanti. Molte delle persone che li usano sono entusiasti nel decantare le virtù dei loro strumenti preferiti così come lo sono nel partire alla ricerca di tesori nascosti. E’ necessario conoscere come un metal detector funziona per poterlo usare efficacemente? Assolutamente no. Conoscerne il funzionamento potrà aiutare qualcuno ad usarlo con più efficacia in futuro? Può essere, ma solo con la persistenza e la pratica. Il miglior metal detector disponibile è ancora colui che lo usa.
VLF TR (Very Low Frequency Transmitter & Receiver)
Trasmettitore :Dentro la bobina del metal detector (chiamata anche testa di ricerca, antenna, ecc.) c’è un avvolgimento di filo conduttore chiamato “bobina trasmittente”. La corrente elettrica viene inviata alla bobina per creare un campo elettromagnetico. La direzione del flusso di corrente viene invertita alcune migliaia di volte ogni secondo; la frequenza di trasmissione “frequenza operativa” si riferisce al numero di volte al secondo che il flusso di corrente va dal verso orario a quello antiorario per tornare ancora al verso orario. Quando la corrente fluisce in una data direzione, viene prodotto un campo magnetico la cui polarità (come i poli nord e sud di un magnete) si allinea sul terreno; quando la corrente viene invertita, si inverte anche la polarità del campo magnetico che penetra nel terreno. Alcuni oggetti metallici ( o altri conduttori di elettricità) investiti dal campo magnetico produrranno una corrente interna indotta dal campo magnetico variabile, allo stesso modo in cui un generatore elettrico produce elettricità ruotando un avvolgimento elettrico dentro un campo magnetico fisso. Questa corrente che scorre dentro l’oggetto produce a sua volta un campo magnetico con una polarità che tende ad opporsi a quella del campo prodotto dalla bobina trasmittente.
Ricevitore : Un secondo avvolgimento di filo elettrico dentro la testa di ricerca, la bobina ricevente, è costruito (secondo diversi metodi) in maniera tale che quella corrente che dovrebbe scorrervi a causa della vicinanza con la bobina trasmittente venga di fatto annullata. Perciò , il campo prodotto dalla corrente che scorre nell’oggetto sotto la testa di ricerca farà scorrere una corrente nella bobina ricevente che potrà essere amplificata ed elaborata dall’elettronica del metal detector senza essere coperta dalla corrente più intensa generata dal campo della bobina trasmittente.
Il segnale ricevuto risultante apparirà solitamente ritardato rispetto al segnale trasmesso. Questo ritardo è causato dalla tendenza dell’oggetto conduttore rilevato a impedire il flusso (resistenza) e la variazione del verso della corrente (induttanza). Noi chiamiamo questo ritardo “spostamento di fase” o “PHASE SHIFT”. Il maggior spostamento di fase sarà causato da oggetti metallici che sono prevalentemente induttivi; oggetti grandi, spessi, fatti di eccellenti conduttori come oro, argento e rame. Piccoli spostamenti di fase sono tipici di oggetti prevalentemente resistivi: piccoli, sottili o quelli composti da materiali a bassa conduttività.
Alcuni materiali che conducono poco o affatto possono comunque causare un forte segnale captato dalla bobina ricevente. Sono i materiali “ferromagnetici”. Le sostanze ferromagnetiche tendono a diventare magnetizzate quando sottoposte ad un campo, come una graffetta diventa temporaneamente magnetizzata se sollevata con una calamita. Parecchi terreni e sabbie contengono piccoli granuli minerali ferrosi che li fanno apparire molto ferromagnetici al metal detector. Ferro di fusione (chiodi quadrati) e oggetti di acciaio (tappi di bottiglia) mostrano entrambe le proprietà elettriche e ferromagnetiche. Quanto appena detto si riferisce al funzionamento di un metal detector “a Bilanciamento di Induzione” o “ INDUCTION BALANCE IB”, talvolta riferito come “VLF” Very Low Frequency (sotto i 30 kHz). Questa è la tecnologia più usata al momento
Discriminazione : Siccome il segnale ricevuto da un qualsiasi oggetto metallico mostra un proprio caratteristico spostamento di fase (phase shift), è possibile classificare differenti tipi di oggetti e distinguerli tra loro. Per esempio una monetina d’argento causa un phase shift molto più grande che uno strappo di lattina d’alluminio, sicché un metal detector può essere impostato per suonare su una monetina di argento e restare muto su uno strappo di lattina ed inoltre mostrare l’identificazione del bersaglio su un o strumentino o su un display. Questo processo di distinzione tra bersagli metallici è chiamata “discriminazione”. La più semplice forma di discriminazione permette a un metal detector di fornire una risposta audio quando rileva un bersaglio il cui phase shift supera una certa soglia (solitamente presettabile). Sfortunatamente, con questo tipo di discriminazione lo strumento non segnalerà alcune monete e gioielli se la soglia viene impostata ad un livello tale da rifiutare rifiuti d’alluminio come strappi di lattine e tappi di bottiglie. Una funzione molto utile in un metal detector è la “NOTCH DISCRIMINATION”. Con questo sistema è possibile inserire nella gamma di discriminazione un filtro a campana, in modo da accettare solo i bersagli che ricadono entro questa campana e rifiutare gli oggetti a sinistra e a destra di essa. Nei metal detector più sofisticati è possibile preimpostare molti di questi notch e impostarli in modo accetta o rifiuta. Un metal detector può fornire una lettura numerica, un’indicazione su uno strumentino o altri tipi di visualizzazione per identificare il bersaglio rilevato. Questa funzione è chiamata VISUAL DISCRIMINATION INDICATOR o VDI. I metal detector con questa funzionalità hanno il vantaggio di fornire informazioni più dettagliate sul tipo di oggetto trovato rispetto alla sola risposta audio. Parecchi, se non tutti, metal detector con la VDI sono comunque equipaggiati con il sistema di discriminazione audio. I metal detector possono distinguere un oggetto metallico da un altro basandosi sul rapporto tra la loro induttanza e la loro resistenza. Questo rapporto si traduce in un ritardo predefinibile nel segnale ricevuto, a una certa frequenza, rispetto al segnale trasmesso. Un circuito elettronico chiamato “demodulatore di fase” può misurare questo ritardo. Per separare i due segnali, la componente del terreno e quella del bersaglio, come pure per determinare la probabile identità del bersaglio, si usano due demodulatori di fase simili i cui picchi delle semionde sono separati di ¼ di periodo del segnale trasmesso. Questi due canali li chiameremo “X” e “Y”. Un terzo segnale demodulato, chiamato “G”, può essere aggiustato in modo che la sua risposta a ogni segnale con fase fissa rispetto al segnale trasmesso (come il segnale del terreno) può essere ridotto a zero indipendentemente dall’ampiezza del segnale. Alcuni metal detector usano un microprocessore per monitorare questi tre canali, per determinare la probabile identificazione e assegnarvi un numero basato sul rapporto delle letture dei canali “X” e “Y”, ogni volta che la lettura del canale “G” eccede un valore predeterminato. Si può calcolare questo rapporto con una risoluzione migliore di 500 a 1 nella gamma completa che va dalla ferrite all’argento puro. Bersagli di ferro sono sensibili all’orientamento; perciò il modo in cui la bobina viene passata su essi può causare drastici cambiamenti sul valore numerico letto. Un display grafico che mostri questo valore numerico sull’asse orizzontale e l’ampiezza del segnale su quello vericale è estremamente utile per distinguere i rifiuti dagli oggetti di valore.
Bilanciamento del terreno ( Ground Balance) : Come accennato precedentemente, alcune sabbie e terreni contengono un certo quantitativo di ferro. Inoltre tali terreni possono avere proprietà conduttive a causa della presenza di sali disciolti nell’acqua. Il risultato è un segnale ricevuto dal suolo che può essere migliaia di volte superiore di un segnale dovuto ad un oggetto interrato a poca profondità. Fortunatamente lo spostamento di fase causato dal terreno tende ad essere abbastanza costante su una superficie limitata. E’ possibile arrangiare la circuiteria interna in modo che se anche la potenza del segnale del terreno cambia drasticamente, come quando la testa di ricerca viene fatta alzare e abbassare dal suolo oppure quando passa su un dosso o un buco, il segnale d’uscita del detector rimane costante. Questo significa che il metal detector è del tipo “GROUND BALANCED”. Un preciso bilanciamento del terreno rende possibile il centramento (PINPOINT) dell’oggetto con un buon grado di precisione così come può stimare la profondità dello stesso. Se si sceglie di cercare in un modo non-discriminante (ALL METAL MODE), un accurato bilanciamento del terreno è necessario.
La forma più semplice di bilanciamento consiste in una manopola che l’operatore regola mentre alza e abbassa la bobina dal suolo finché viene raggiunto un perfetto bilanciamento. Sebbene tale metodo sia abbastanza efficace, può essere a volte molto noioso, e taluno lo considera difficile e confuso da realizzare. I metal detector più avanzati eseguono il bilanciamento del terreno automaticamente, normalmente con una sequenza a due fasi in cui lo strumento viene bilanciato con la bobina sollevata, quindi bilanciato di nuovo con la bobina abbassata sul suolo. I detector ancora più sofisticati si bilanciano continuamente nel variare delle condizioni del terreno; questo sistema è chiamato “TRACKING GROUND BALANCE”. Un buon detector con il sistema di tracking permette di bilanciare una sola volta e di cercare per un’intera giornata senza doverlo fare di nuovo. Una parola al riguardo: molti metal detector pubblicizzati come “Automatic” o “Tracking” Ground Balance in realtà hanno un punto fisso di bilanciamento impostato in fabbrica. E’ come se si saldasse il pedale dell’acceleratore dell’auto a metà strada e si chiamasse ciò “controllo di velocità”!
Modi di ricerca Motion e Non Motion : Sebbene il segnale dovuto al terreno può essere molto più forte del segnale dovuto all’oggetto, il segnale del terreno tende a rimanere lo stesso, o cambiare molto lentamente, quando la bobina si muove. Il segnale del bersaglio, d’altra parte, crescerà rapidamente fino ad un valore massimo e quindi cadrà quando la bobina lo avrà superato. Tutto ciò a la possibilità di utilizzare tecniche per separare il segnale del terreno rispetto a quello dell’oggetto giocando sulla velocità di cambiamento del segnale ricevuto piuttosto che sul livello del segnale stesso. I metal detector che si basano su questo principio sono chiamati “MOTION” metal detectors. L’esempio più importante viene dal modo chiamato “MOTION DISCRIMINATION”. Se si vuole isolare il segnale del bersaglio abbastanza bene da poter determinare la sua natura, il bilanciamento del terreno da solo non è sufficiente. Dobbiamo analizzare il bersaglio con una coppia di differenti parametri, così come una distanza stradale può essere misurata con una triangolazione se si dispone di più di un “punto di riferimento”. Noi possiamo solo essere bilanciati con il terreno da un particolare “punto di riferimento”; l’altro contiene una combinazione di segnali del bersaglio e del terreno. Fortunatamente noi possiamo utilizzare la tecnica “motion” per minimizzare l’effetto del segnale residuo del terreno. A tutt’oggi tutti i metal detector con discriminazione e VDI richiedono il il movimento della bobina per essere efficaci. Questa non è una penalizzazione, giacché si deve comunque spazzolare con la bobina per coprire il terreno da esplorare. Una volta localizzato un bersaglio nel modo “motion discrimination”, probabilmente si desidera conoscere l’esatta localizzazione per lo scavo. Se il metal detector è fornito di un misuratore di profondità, si potrà conoscere anche la distanza del bersaglio dalla superficie. La localizzazione “pinpoint” del bersaglio e la misura della sua profondità sono eseguite nel modo operativo chiamato “All Metal Mode”. Siccome non è richiesta la discriminazione per eseguire queste funzioni, non è necessario il movimento della bobina per rilevare l’oggetto o, più precisamente, non è importante la velocità di scansione della stessa. Il modo “All Metal” (chiamato anche modo “NORMAL” o “D.C.”) è chiamato perciò “NON MOTION MODE”. Potrebbero crearsi alcune confusioni in questo argomento. Alcuni metal detector sono equipaggiati con una caratteristica funzione chiamata “SELF ADJUSTING THRESHOLD”, o S.A.T. (Soglia Auto Regolabile), che serve a tenere il livello audio emesso ad un valore appena percettibile, in assenza di segnali dovuti ad oggetti sepolti. Questo aiuta ad attenuare le variazioni audio causate dal terreno o da un inadeguato bilanciamento. Il S.A.T. può essere molto veloce o molto lento a seconda del modello di metal detector e da come è regolato ed implica il modo operativo “motion”. Ciò spiega perché si dice che alcuni metal detectors hanno un modo operativo “TRUE NON MOTION” (Vero Non Movimento); significa, naturalmente, un modo “ALL METAL” senza la funzione S.A.T.
Un’altra cosa abbastanza confusa è il fatto che alcuni discriminatori permettono una regolazione al di sotto del punto dove vengono rilevati tutti i metalli: in poche parole è un discriminatore che non discrimina. Esso è qualcosa di molto diverso dal modo ALL METAL precedentemente descrittto. Per questa ragione spesso lo si definisce come un ZERO DISC mode.
Controllo a microprocessore : Il microprocessore è un circuito elettronico complesso in grado di effettuare tutte le operazioni logiche, aritmetiche e di controllo necessarie per realizzare un computer. Una sequenza di istruzioni residenti in memoria (PROGRAMMA) viene eseguita dal microprocessore, una alla volta, ad una velocità che può essere anche di milioni di passi al secondo.
L’uso del microprocessore nel campo dei metal detector ha aperto nuove possibilità nemmeno immaginabili solo alcuni anni fa. Nel passato, l'’ggiunta di una nuova funzione in un metal detector significa l'’aggiunta fisica di una manopola e di deviatori. Erano ovviamente dei limiti a questo tipo di approccio lo spazio, il costo e la confusione generata nell’utilizzatore. Con un microprocessore, un display a cristalli liquidi e una semplice tastiera il problema è stato risolto. Un numero virualmente illimitato di funzioni possono essere eseguite senza aggiungere ulteriore componentistica sul pannello. Queste funzioni possono essere gestite da un sistema di MENUS, così che chiunque possa seguire il cursore sul display raggiungere la funzione che si desidera impostare o modificare. Si potrebbe pensare che ciò sia un pò complicato; cosa fare se non si vuol essere infastiditi da tutte queste regolazioni da fare? Ecco la bellezza dei controlli a microprocessore; non devi fare nulla. Ogni controllo può essere può essere regolato su un valore tipico dal microprocessore ogni volta si accende lo strumento, così che il principiante o l’utilizzatore occasionale non sono costretti a conoscere tutte le funzioni avanzate che ci sono. O ancora meglio, si possono selezionare regolazioni caratteristiche, gia impostate, tramite menu, ( ricerca monete, prospezione per oro, ricerca antichità, ecc.) e il microprocessore eseguirà tutti gli aggiustamenti necessari , scegliendo delle regolazioni che sono state approntate da ricercatori molto esperti.
In aggiunta a questi vantaggi, delle potenti routine software possono essere usate per migliorare le capacità di discriminazione audio e per visualizzare informazioni in una varietà di formati su un LCD, rendendo l’interpretazione della risposta del bersaglio più veloce e facile.
(P.I.) Pulse Induction
Trasmettitore : La bobina di ricerca di un metal detector ad induzione ad impulsi (Pulse Induction) è molto semplice se comparata con quella di un metal detector VLF. Un singolo avvolgimento è usato sia da bobina trasmittente che ricevente.
Il circuito di trasmissione consiste di un semplice commutatore elettronico che connette questa bobina attraverso la batteria nel metal detector. La resistenza della bobina è molto bassa, per cui permette lo scorrimento di una corrente di alcuni ampere. Anche se la corrente è molto alta, il tempo per cui scorre è molto breve. Un metal detector P.I. trasmette un impulso di corrente, quindi si spegne e successivamente ne trasmette un altro e cosi’ via. Il DUTY CYCLE, la percentuale di tempo in cui l’impulso è attivo rispetto al tempo in cui è spento, è tipicamente del 4%. Questo previene effetti di surriscaldamento della bobina e riduce il consumo della batteria. La velocità di ripetizione degli impulsi (frequenza di trasmissione) di un tipico P.I. è di circa 100 impulsi al secondo. Sono stati prodotti modelli da un minimo di 22 a un massimo di alcune migliaia di impulsi al secondo. Frequenze più basse solitamente significano più grande potenza trasmessa. La corrente trasmessa scorre per un tempo più alto ad ogni impulso, tuttavia ci sono meno impulsi per secondo. Frequenze più alte significano un impulso trasmesso più corto e minor potenza, tuttavia ci sono più impulsi per secondo. Frequenze più basse tendono a raggiungere maggiori profondità e grande sensibilità per oggetti fatti di argento, però sono meno sensibili al nickel e leghe di oro. Tali frequenze producono una risposta molto lenta del bersaglio per cui richiedono una velocità di scansione della bobina molto lenta. Frequenze più alte sono più sensibili al nickel e leghe di oro ma hanno meno sensibilità per l’argento. Non penetrano molto a fondo come le frequenze basse per quanto riguarda l’argento, però possono essere usate con una scansione della bobina più veloce. I modelli a frequenza più alta sono in genere più prestanti per la ricerca di tesori perché la scansione veloce permette di esplorare più superficie in un dato lasso di tempo e sono più sensibili agli oggetti più ricercati in spiaggia: gioielli d’oro. Come detto prima una tipica bobina di un P.I. contiene un singolo avvolgimento che serve sia da trasmettitore che da ricevitore. Il trasmettitore opera in maniera simile al sistema di ignizione di un’automobile. Ogni volta che un impulso di corrente è commutato nella bobina genera un campo magnetico. Non appena la corrente va giù, il campo magnetico attorno la bobina improvvisamente collassa. Quando avviene ciò, un picco di tensione di alta intensità e polarità opposta si forma attraverso la bobina. Questo picco di tensione è chiamato “forza contro elettromotrice”. In un’automobile sarebbe l’alta tensione che accende le candele. Il picco di tensione in un P.I. è solitamente intorno ai 100 – 130 volt d’ampiezza e molto stretto come durata, meno di 30 milionesimi di secondo. In un P.I. detector esso viene chiamato “impulso riflesso”.
Ricevitore : Una resistenza è messa attraverso la bobina per controllare il tempo che l’impulso riflesso impiega per cadere a zero. Con una resistenza troppo alta, l’impulso potrebbe oscillare. Il risultato è simile a far cadere una palla di gomma su una superficie dura, essa rimbalzerà alcune volte prima di fermarsi. Se viene usata una resistenza troppo bassa il tempo di smorzamento aumenterà e causerà l’allargamento dell’impulso riflesso. Sarebbe come far cadere una palla di gomma su un cuscino. Si deve ottenere un impulso riflesso con un tempo di smorzamento critico, come se si dovesse far cadere una palla di gomma su un tappeto, quindi senza rimbalzare né afflosciarsi. Una bobina P.I. ottiene questo punto di smorzamento critico quando l’impulso riflesso cade rapidamente a zero senza rimbalzare. Una bobina che fa rimbalzare l’impulso o lo “affloscia” causerà instabilità e/o nasconderà i metalli a più veloce conduttività come oro, riducendo inoltre la profondità di ricerca. Quando un oggetto si trova vicino alla testa di ricerca, immagazzinerà parte dell’energia dell’impulso riflesso e quindi aumenterà il tempo che l’impulso impiega per andare a zero. La variazione in larghezza dell’impulso riflesso dovuta ad un oggetto metallico è comparata con quella del segnale trasmesso. Per rivelare un oggetto metallico dobbiamo occuparci della porzione dell’impulso riflesso nel mkmento in cui cade a zero. La bobina trasmittente è accoppiata al ricevitore attraverso una resistenza e un diodo. Il diodo limita la quantità di tensione trasmessa che raggiungerà il ricevitore a meno di 1 volt, in modo da non sovraccaricare il ricevitore stesso. Il segnale dal ricevitore contiene sia l’impulso trasmesso che quello riflesso. Il ricevitore ha un guadagno tipico di 60 decibel, il che significa che l’area dove l’impulso riflesso cade a zero viene amplificata di 1000 volte.
Circuito di campionamento ( Sampling Circuit) : Il segnale amplificato, in uscita dal ricevitore, viene collegato ad un circuito a commutazione che campiona la porzione riflessa dell’impulso appena raggiunge lo zero. L’impulso riflesso viene comparato ad una serie di impulsi alla frequenza di trasmissione. Quando un oggetto metallico si trova vicino alla bobina, la parte del segnale trasmesso rimane invariata mentre la parte riflessa dell’impulso diventa più larga. L’oggetto metallico immagazzina parte dell’energia elettrica dall’impulso trasmesso e aumenta il tempo di caduta a zero dell’impulso riflesso. Un aumento nella durata di pochi milionesimi di secondo è sufficiente per permettere la rilevazione dell’oggetto. L’impulso riflesso è campionato con un commutatore elettronico controllato da una serie di impulsi che sono sincronizzati con il trasmettitore. Il punto di campionamento più sensibile sull’impulso riflesso è il più vivino possibile al punto dove esso raggiunge lo zero. È tipicamente sui 20 milionesimi di secondo dopo che il trasmettitore si spegne e inizia l’impulso riflesso. Sfortunatamente, questa è anche la zona dove un P.I diventa instabile. Per questa ragione parecchi modelli di detector P.I. campionano l’impulso riflesso a 30 o 40 milionesimi di secondo, ben dopo che l’impulso riflesso cade a zero.
Integratore : Per rilevare un oggetto il segnale campionato deve essere convertito in una tensione continua. Ciò è fatto da un circuito chiamato “integratore”. Esso fa la media degli impulsi campionati e fornisce una tensione di riferimento. Questa tensione aumenta quando un bersaglio è vicino alla bobina e decresce quando se ne allontana. La tensione continua viene amplificata e controlla il circuito audio di uscita che aumenta in tono e/o in volume per segnalare la presenza di metallo. La costante di tempo dell’integratore determina quanto velocemente il detector risponderà ad un oggetto metallico. Una costante di tempo lunga (nella gamma dei secondi) ha il vantaggio di ridurre il rumore e rendere il detector facile da sintonizzare. Tempi lunghi della costante richiedono una spazzolata molto lenta poiché un bersaglio potrebbe essere mancato se la bobina passasse troppo velocemente su di esso. Costante di tempo più breve (gamma di decimi di secondo) aumentano la velocità di risposta al bersaglio. Ciò permette una spazzolata più veloce, tuttavia aggiunge più rumore e instabilità.
Discriminazione : I metal detector P.I. non hanno lo stesso grado di discriminazione di quelli VLF.
Aumentando il periodo di tempo tra lo spegnimento del trasmettitore e il punto di campionamento (ritardo dell’impulso), alcuni metalli possono essere discriminati. Fogli di alluminio saranno i primi ad essere rifiutati, seguiti dal nickel, strappi di lattina e oro. Alcune monete possono essere rifiutate con un ritardo di campionamento molto lungo, tuttavia il ferro NON può essere discriminato. Ci sono stati molti tentativi di costruire un detector P.I. che possa rifiutare il ferro ma queste prove hanno dato risultati minimi. Il ferro è rilevabile con ritardi di campionamento molto lunghi, però anche l’argento e il rame hanno questa caratteristica. Inoltre tempi di campionamento lunghi influenzano negativamente la profondità di ricerca. La mineralizzazione del terreno causerà un allargamento dell’impulso riflesso e di conseguenza cambierà il punto in cui un metallo risponde o viene rifiutato. Se il ritardo è regolato in modo tale per cui un anello d’oro non risponda in aria, lo stesso anello potrà rispondere invece in un terreno mineralizzato. I terreni mineralizzati, perciò, cambiano tutto riguardo il ritardo dell’impulso e la discriminazione di un metal detector P.I.
Bilanciamento del terreno : Il bilanciamento del terreno mentre è molto critico per un detector VLF, non è necessario con un P.I. La mineralizzazione media del terreno non immagazzinerà una quantità apprezzabile di energia dalla bobina di ricerca e solitamente non produrrà un segnale. Questi terreni non nasconderanno il segnale di un oggetto sepolto. Al contrario, la mineralizzazione del terreno aggiungerà una lieve quantità alla durata dell’impulso riflesso aumentando la profondità di ricerca. Il termine “automatic ground balance” viene spesso applicato a un detector P.I. perché normalmente esso non reagisce alla mineralizzazione e non vi sono regolazioni esterne per specifiche condizioni di suolo.
Sintonia metalli automatica / manuale : La maggior parte dei detector P.I. sono sintonizzati manualmente. Questo significa che l’operatore deve regolare una manopola finchè un ronzio o clicchettio giunge al suo orecchio. Se le condizioni di ricerca cambiano, la sintonia deve essere regolata di nuovo. Regolare malamente la sintonia significa perdere in profondità e mancare dei bersagli. La sintonia manuale è molto difficile con costanti di tempo d’integrazione brevi, perciò molti modelli a sintonia manuale usano costanti di tempo lunghe e la testa di ricerca deve essere mossa lentamente. Questo non è un problema quando il detector è usato sott’acqua, poiché la bobina non potrebbe comunque essere mossa velocemente. Quando usato sulla linea limite, dove la bobina entra ed esce dall’acqua, un P.I a sintonia manuale è molto frustante da usare. L’operatore deve continuamente sintonizzare per mantenere una soglia accettabile. Alcuni lo regolano appena al di sotto della soglia, tuttavia con ciò può risultarne una riduzione della profondità quando le condizioni del suolo cambiano. La sintonia automatica, o SAT (Self Adjusting Threshold) offre un vantaggio significativo quando si cerca sull acqua u su terreni mineralizzati. Il SAT aiuta a tenere il detector alla massima sensibilità senza richiedere continue regolazioni manuali, migliora la stabilità, riduce il rumore e permette di usare più alti guadagni nei settaggi. Un detector P.I non emette un forte segnale negativo come un VLF, per cui non si sovraccarica su mancanze improvvise di mineralizzazione. Con il SAT la bobina deve essere tenuta in movimento mentre si cerca. Fermarsi su un bersaglio significa mandare fuori sintonia il SAT o terminare la risposta.
Circuiti audio : I circuiti audio di un metal detector P:I: cadono in due categorie: a variazione di tono e a variazione di volume. L’audio a variazione di tono, VCO (Variable Controlled Oscillator) ha il vantaggio che i deboli segnali possono essere percepiti più facilmente in quanto è più semplice sentire una variazione di tono piuttosto che volume. Parecchi cercatori preferiscono un audio più convenzionale che aumenta in volume invece che in tonalità al rilevamento di un segnale. Questo sistema audio lavora meglio con un detector P.I. che ha una risposta al bersaglio veloce e la sintonia automatica ( SAT). La sintonia automatica rende la risposta e il suono di un P.I. simile a quelli di un VLF. I detector Pulse Induction (P.I.) sono strumenti specializzati. In genere non sono adatti alla ricerca di monete in aree urbane perché non hanno la capacità di identificare e rifiutare oggetti di ferro. Possono essere usati per la ricerca di antichità in aree rurali dove i rifiuti di ferro non sono presenti in grande quantità o addirittura si desidera trovarli. Questi strumenti sono concepiti per raggiungere la massima profondità in condizioni di ricerca estreme, come su spiagge di acqua salata e terreni altamente mineralizzati. In queste condizioni i metal detector P.I. forniscono prestazioni superiori se comparati ai modelli VLF, particolarmente nella capacità di essere insensibili alla mineralizzazione di molti tipi di terreno e di penetrarli alla massima profondità.
