Metalldetektoren der Kategorie FD (Frequency Domain), Theorie. Schema, Beschreibung

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Metalldetektoren der Kategorie FD (Frequency Domain), Theorie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Die meisten dem Autor bekannten Konstruktionen von Metalldetektoren gehören zu Geräten der Kategorie FD (Frequency Domain) und nutzen das Prinzip der Beurteilung der Änderung des elektrischen Feldes unter dem Einfluss eines Metallgegenstandes. Ein gemeinsames Merkmal solcher Geräte ist eine aktive Spule, die ein elektrisches Feld erzeugt. Eine Ausnahme von dieser Regel gibt es jedoch: Metalldetektoren, die nach dem „Sende-Empfangs“-Prinzip arbeiten. Sie verwenden zwei Spulen: Senden und Empfangen.

Einzelne Konstruktionen von Metalldetektoren der FD-Gruppe unterscheiden sich in der Art und Weise der Analyse von Änderungen der Feldparameter unter dem Einfluss eng beieinander liegender Metallobjekte sowie in den Kriterien zur Bewertung dieser Änderungen.

Unter den Geräten der Kategorie FD sind aufgrund der Einfachheit der Schaltungslösungen die Detektoren für Metallgegenstände am häufigsten, die auf dem Prinzip der Messung der Frequenz von Schwebungen basieren, die auftreten, wenn zwei Signale mit ähnlicher Frequenz addiert werden. In der Fachliteratur werden solche Geräte oft als BFO-Metalldetektoren (Beat Frequency Oscillator) bezeichnet. Es muss berücksichtigt werden, dass BFO-Metalldetektoren bei der Suche nach Metallen mit schwachen ferromagnetischen Eigenschaften wie Kupfer, Zinn oder Silber weniger empfindlich sind als Geräte, deren Funktionsweise auf anderen Prinzipien basiert.

Metalldetektoren, die das Prinzip der Messung der Frequenzabweichung des Referenzoszillators unter dem Einfluss von Metallgegenständen nutzen, die in den Erfassungsbereich der Suchspule gefallen sind, können in eine Gruppe von Geräten eingeteilt werden, die als frequenzmesserbasierte Metalldetektoren bezeichnet werden. In der Fachliteratur werden solche Geräte teilweise mit der Abkürzung FM (Frequency Meter) bezeichnet. Es kann argumentiert werden, dass Geräte dieser Art derzeit im Zusammenhang mit der Entwicklung der Elementbasis eine Wiedergeburt erleben.

In der Fachliteratur werden manchmal Schemata von Detektoren für Metallobjekte angegeben, die auf dem sogenannten Off-Resonanz- oder Near-Resonanz-Prinzip basieren. Bei diesen Geräten wird die Änderung der Frequenz und Amplitude des Messoszillators mithilfe eines Filters analysiert, der auf eine Resonanzfrequenz, also auf den Abfall seiner Eigenschaften, abgestimmt ist. Solche Geräte werden oft als OR (Off Resonance) bezeichnet.

Eine separate Gruppe bilden Brückendetektoren für Metallgegenstände. Ein Merkmal der Schaltung solcher Geräte besteht darin, dass die Messspule (Suchspule) in einem der Arme der Messbrücke enthalten ist (bei einer Resonanz- oder nahezu Resonanzfrequenz). In diesem Fall wird die Spannungsänderung auf der Reaktanzdiagonale abgeschätzt.

In letzter Zeit ist das Interesse an Metallobjektdetektoren, deren Funktionsweise auf dem sogenannten „Sende-Empfangs“-Prinzip basiert, deutlich gestiegen. Zu beachten ist, dass Metalldetektoren nach dem „Sende-Empfangs“-Prinzip im weitesten Sinne nicht nur Geräte umfassen, die mit einem kontinuierlichen Signal arbeiten (Kategorie FD), sondern auch Geräte, die ein gepulstes Signal verwenden (Kategorie TD). Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Gruppen von Metalldetektoren liegt nicht nur in der Form des verwendeten Signals. Geräte, die mit einem Sinussignal arbeiten, sind mit zwei Spulen ausgestattet – Sende- und Empfangsspule. In diesem Fall ist das Spulensystem auf eine gegenseitige Induktion von Null abgeglichen. Daher werden solche Geräte oft als ausgeglichene Metalldetektoren bezeichnet. In der ausländischen Literatur werden diese Metalldetektoren meist als TR-IB (Transmitter Receiver – Induction Balance) oder einfach TR bezeichnet. Bei Geräten vom Typ TR-IB empfängt die Empfangsspule während des Suchvorgangs ein Signal, das durch Wirbelströme ausgelöst wird, die in einem Metallobjekt unter dem Einfluss eines Sendesignals entstehen. Die Analyse der Parameter des empfangenen Signals (z. B. Amplitude und Phasenverschiebung) ist eine Informationsquelle über das Vorhandensein und die Eigenschaften von Metallgegenständen, die sich im Betriebsbereich des Geräts befinden.

Autor: Adamenko M. V.

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