Impulsmetalldetektor, Theorie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Metalldetektoren

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Bei den zuvor betrachteten Arten elektronischer Metalldetektoren wird das reflektierte Signal vom emittierten Signal entweder geometrisch – aufgrund der relativen Position der Empfangs- und Sendespulen – oder mithilfe spezieller Kompensationsschaltungen getrennt. Offensichtlich kann es eine zeitliche Möglichkeit geben, die ausgesendeten und reflektierten Signale zu trennen. Diese Methode wird beispielsweise häufig im Pulsecho und Radar eingesetzt. Bei der Ortung ist der Verzögerungsmechanismus des reflektierten Signals auf die erhebliche Zeit der Signalausbreitung zum Objekt und zurück zurückzuführen.

Bei Metalldetektoren kann ein solcher Mechanismus das Phänomen der Selbstinduktion in einem leitfähigen Objekt sein. Wie nutzt man es in der Praxis? Nach der Einwirkung eines magnetischen Induktionsimpulses erscheint ein gedämpfter Stromimpuls, der (aufgrund des Phänomens der Selbstinduktion) in einem leitenden Objekt einige Zeit lang aufrechterhalten wird und ein zeitlich verzögertes reflektiertes Signal verursacht. Es enthält nützliche Informationen und muss registriert werden.

Somit kann ein weiteres Schema zum Aufbau eines Metalldetektors vorgeschlagen werden, das sich hinsichtlich der Art der Signaltrennung grundlegend von den zuvor betrachteten unterscheidet. Ein solcher Metalldetektor wird Impuls genannt. Es besteht aus einem Stromimpulsgenerator, Empfangs- und Sendespulen, die zu einem zusammengefasst werden können, einem Schaltgerät und einer Signalverarbeitungseinheit.

Der Stromimpulsgenerator erzeugt kurze Millisekunden-Stromimpulse, die in die Strahlungsspule gelangen und dort in magnetische Induktionsimpulse umgewandelt werden. Da die strahlende Spule – die Last des Impulsgenerators – einen ausgeprägten induktiven Charakter hat, kommt es an den Impulsfronten des Generators zu Überlastungen in Form von Spannungsstößen. Solche Überspannungen können eine Amplitude von mehreren zehnhundert (!) Volt erreichen. Der Einsatz von Schutzbegrenzern ist jedoch nicht akzeptabel, da dies zu einer Verschärfung der Vorderseite des Stromimpulses und der magnetischen Induktion führen und letztendlich die Trennung des reflektierten Signals erschweren würde.

Die Positionierung der Empfangs- und Sendespulen zueinander ist völlig beliebig, da das direkte Eindringen des Sendesignals in die Empfangsspule und die Einwirkung des reflektierten Signals auf diese zeitlich getrennt sind. Grundsätzlich kann eine Spule sowohl die Rolle des Empfängers als auch des Senders übernehmen, allerdings wird es in diesem Fall deutlich schwieriger, die Hochspannungs-Ausgangskreise des Stromimpulsgenerators und die empfindlichen Eingangskreise zu entkoppeln.

Die Schalteinrichtung ist dazu ausgelegt, die oben genannte Trennung der ausgesendeten und reflektierten Signale herbeizuführen. Es blockiert die Eingangskreise des Geräts für eine bestimmte Zeit, die durch die Dauer des Stromimpulses in der Strahlungsspule, die Zeit, in der die Spule entladen wird, und die Zeit, in der kurze Gerätereaktionen von massiven, schwach leitenden Objekten wie Erde möglich sind, bestimmt wird. Nach Ablauf dieser Zeit muss das Schaltgerät die Übertragung eines Signals von der Empfangsspule zur Signalverarbeitungseinheit gewährleisten.

Die Signalverarbeitungseinheit ist so konzipiert, dass sie das eingegebene elektrische Signal in eine für die menschliche Wahrnehmung geeignete Form umwandelt. Es kann auf der Grundlage von Lösungen entwickelt werden, die in anderen Arten von Metalldetektoren verwendet werden.

Zu den Nachteilen gepulster Metalldetektoren zählen die in der Praxis schwierig umzusetzende Unterscheidung von Objekten nach Metallart, die Komplexität der Geräte zum Erzeugen und Schalten von Strom- und Spannungsimpulsen großer Amplitude sowie ein hohes Maß an Funkstörungen.

Autor: Shchedrin A.I.

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