作者：杰夫·泰森

　　金属和黄金的勘探比你想象的更普遍。 TAHREER PHOTOGRAPHY / GETTY IMAGES

　　提及单词 金属探测器 你会从不同的人那里得到完全不同的反应。例如，有些人想到梳理海滩以寻找硬币或埋藏的宝藏。其他人想到的 机场安检，或音乐会或体育赛事中的手持式扫描仪。

　　事实是，所有这些方案都是有效的。金属检测机技术是我们生活的重要组成部分，其用途范围从休闲到工作再到安全。金属探测器 机场、办公楼、学校、政府机构和监狱有助于确保没有人携带武器进入该场所。面向消费者的金属探测器为全球数百万人提供了发现隐藏宝藏(以及大量垃圾)的机会。

　　在本文中，您将了解金属检测机及其使用的各种技术。我们的重点将放在消费类金属探测器上，但大多数信息也适用于安装的检测系统，如机场使用的检测系统，以及手持式安全扫描仪。

　　金属探测器剖析

　　盖瑞特GTI 1500金属探测器

　　照片由盖瑞特电子提供典型的金属检测机重量轻，仅由几个部分组成：

　　稳定 (可选)- 用于在来回扫描设备时保持设备稳定

　　控制箱 - 包含电路，控件， 议长, 电池 和 微处理器

　　轴 - 连接控制箱和线圈;通常可调节，以便您可以将其设置为适合您身高的舒适水平

　　搜索线圈 - 实际感应金属的部分;也称为“搜索头”、“环路”或“天线”

　　大多数系统还具有 千斤顶 用于连接耳机，有些在轴下方有一个控制箱和一个小 显示单元 以上。

　　操作金属检测机很简单。打开本机后，您将在要搜索的区域上缓慢移动。在大多数情况下，您将线圈(搜索头)在面前的地面上来回扫动。当您将其传递到目标对象上时，会出现声音信号。更先进的金属探测器提供显示屏，可精确定位其检测到的金属类型以及目标物体在地下的深度。

　　金属检测机使用以下三种技术之一：

　　极低频率 (甚低频)

　　脉冲感应 (首席)

　　拍频振荡 (BFO)

　　在以下各节中，我们将详细介绍这些技术中的每一种，以了解它们的工作原理。

　　甚低频技术

　　来自Bounty Hunter的LandRanger金属探测器使用VLF。

　　照片由赏金猎人提供极低频率 (VLF)，也称为 感应平衡，可能是当今使用的最流行的探测器技术。在甚低频金属检测机中，有两种不同的线圈：

　　变送器线圈 - 这是外线圈环。里面是一圈电线。电力沿着这根电线发送，首先在一个方向上，然后在另一个方向上，每秒数千次。电流方向每秒切换的次数决定了单位的频率。

　　接收器线圈 - 该内线圈环包含另一个线圈。该导线充当天线，用于拾取和放大来自地面目标物体的频率。

　　流过发射器线圈的电流会产生电磁场，就像在 电动机.磁场的极性垂直于线圈。每次电流改变方向时，磁场的极性都会发生变化。这意味着，如果线圈与地面平行，磁场会不断向下推入地面，然后从中拉出。

　　当磁场在地面上来回脉冲时，它会与它遇到的任何导电物体相互作用，使它们产生自己的弱磁场。物体磁场的极性与发射器线圈的磁场正好相反。如果发射器线圈的磁场向下脉冲，则物体的磁场向上脉冲。

　　接收器线圈完全屏蔽了发射器线圈产生的磁场。但是，它不能屏蔽来自地面物体的磁场。因此，当接收器线圈经过发出磁场的物体时，一个小电流会通过线圈。该电流以与物体磁场相同的频率振荡。线圈放大频率并将其发送到金属探测器的控制箱，传感器在那里分析信号。

　　金属探测器可以根据物体产生的磁场强度来确定物体埋藏的大致深度。物体越靠近表面，接收器线圈拾取的磁场越强，产生的电流越强。地表以下越远，磁场越弱。超过一定深度后，物体表面的磁场非常弱，以至于接收器线圈无法检测到。

　　在下一节中，我们将看到甚低频金属检测机如何区分不同类型的金属。

　　甚低频相移

　　甚低频金属检测机如何区分不同的金属?它依赖于一种称为 相移.相移是发射器线圈的频率与目标物体频率之间的时序差。这种差异可能是由以下几点造成的：

　　电感 - 容易导电的物体(电感)对电流的变化反应缓慢。你可以把电感想象成一条深河：改变流入河流的水量，需要一些时间才能看到差异。

　　电阻 - 不容易导电(具有电阻性)的物体对电流的变化反应迅速。使用我们的水类比，阻力将是一条小而浅的溪流：改变流入溪流的水量，你会注意到水位迅速下降。

　　基本上，这意味着具有高电感的物体将具有更大的相移，因为它需要更长的时间来改变其磁场。具有高电阻的物体将具有较小的相移。

　　相移为基于甚低频的金属检测机提供了一种称为 歧视.由于大多数金属的电感和电阻各不相同，因此VLF金属检测机使用一对称为 相位解调器，并将其与特定类型金属的平均值进行比较。然后，探测器会通过声音或视觉指示器通知您物体可能处于什么金属范围内。

　　许多金属检测机甚至允许您过滤掉(区分)高于特定相移水平的物体。通常，您可以设置滤波的相移电平，通常是通过调整增加或减少阈值的旋钮。甚低频探测器的另一个辨别功能称为 开 槽.从本质上讲，陷波是针对特定相移段的判别滤波器。探测器不仅会像正常识别一样提醒您注意该段上方的物体，还会提醒您注意其下方的物体。

　　先进的探测器甚至允许您对多个凹口进行编程。例如，您可以将检测器设置为忽略相移与汽水罐片或小钉子相当的物体。区分和缺口的缺点是许多有价值的物品可能会被过滤掉，因为它们的相移类似于“垃圾”。 但是，如果您知道您正在寻找特定类型的对象，这些功能将非常有用。

　　PI 技术

　　该盖瑞特金属探测器使用脉冲感应。

　　照片由盖瑞特电子提供一种不太常见的金属检测机形式是基于 脉冲感应 (PI)。与VLF不同，PI系统可能使用单个线圈作为发射器和接收器，或者它们可能有两个甚至三个线圈一起工作。该技术通过线圈发送强大的短脉冲(脉冲)电流。每个脉冲都会产生一个短暂的磁场。当脉冲结束时，磁场反转极性并非常突然地坍缩，导致尖锐的电尖峰。该尖峰持续几微秒(百万分之一秒)，并导致另一个电流流过线圈。该电流称为 反射脉冲 并且非常短，仅持续约30微秒。然后发送另一个脉冲并重复该过程。典型的基于PI的金属检测机每秒发送约100个脉冲，但根据制造商和型号的不同，数量可能会有很大差异，从每秒几十个脉冲到超过一千个脉冲不等。

　　如果金属探测器在金属物体上，脉冲会在物体中产生相反的磁场。当脉冲的磁场坍塌，导致反射脉冲时，物体的磁场使反射脉冲完全消失需要更长的时间。这个过程类似于回声：如果你在一个只有几个坚硬表面的房间里大喊大叫，你可能只听到一个非常短暂的回声，或者你可能根本听不到回声;但是，如果您在有很多坚硬表面的房间里大喊大叫，回声会持续更长时间。在PI金属检测机中，来自目标物体的磁场将其“回波”添加到反射脉冲中，使其持续时间比没有它们的时间长几分之一。

　　一个 采样电路 在金属探测器中被设定为监测反射脉冲的长度。通过将其与预期长度进行比较，电路可以确定另一个磁场是否导致反射脉冲需要更长的衰减时间。如果反射脉冲的衰减比正常时间长几微秒以上，则可能有金属物体干扰了它。

　　采样电路将其监控的微小微弱信号发送到调用 积分器.积分器从采样电路读取信号，放大并转换为直流电(DC)。直流电的电压连接到音频电路，在那里它被改变成金属探测器用来指示目标物体已被找到的音调。

　　基于PI的探测器在区分方面不是很好，因为各种金属的反射脉冲长度不容易分离。然而，它们在基于甚低频的金属检测机遇到困难的许多情况下都很有用，例如在土壤或一般环境中具有高导电材料的区域。这种情况的一个很好的例子是咸水勘探。此外，基于PI的系统通常可以检测地下金属比其他系统更深。

　　BFO 技术

　　检测金属的最基本方法使用一种称为 拍频振荡器 (BFO)。在BFO系统中，有两个线圈。一个大线圈位于搜索头中，一个较小的线圈位于控制箱内。每个线圈都连接到一个 振荡器 每秒产生数千个电流脉冲。这些脉冲的频率在两个线圈之间略有偏移。

　　当脉冲通过每个线圈时，线圈产生 无线电波.控制箱内的微型接收器拾取无线电波，并根据频率之间的差异创建一系列可听见的音调(节拍)。

　　如果搜索头中的线圈经过金属物体，则流过线圈的电流引起的磁场会在物体周围产生磁场。物体的磁场会干扰搜索头线圈产生的无线电波的频率。当频率偏离控制箱中线圈的频率时，可听见的节拍在持续时间和音调上发生变化。

　　BFO 技术

　　基于BFO的系统简单，能够以非常低的成本制造和销售。 但这些探测器不能提供甚低频或PI系统提供的控制和精度水平。

　　宝藏

　　金属探测器非常适合寻找埋藏的物体。但通常情况下，物体必须在距离表面一英尺左右的范围内，探测器才能找到它。大多数探测器的正常最大深度在8到12英寸(20到30厘米)之间。确切的深度因多种因素而异：

　　金属探测器的类型 - 用于检测的技术是探测器能力的主要因素。此外，还有一些变体和附加功能可以区分使用相同技术的探测器。例如，一些VLF探测器使用比其他探测器更高的频率，而一些提供更大或更小的线圈。此外，传感器和放大技术可能因制造商而异，甚至在同一制造商提供的型号之间也可能有所不同。

　　物体中的金属类型 - 一些金属，如铁，会产生比其他金属更强的磁场。

　　物体的大小 - 一角硬币在深层比四分之一更难检测。

　　土壤的组成 - 某些矿物质是天然导体，会严重干扰金属探测器。

　　对象的 光环 - 当某些类型的金属物体在地下放置很长时间时，它们实际上可以增加周围土壤的导电性。

　　来自其他物体的干扰 - 这可以是地面上的物品，如管道或电缆，也可以是地面上的物品，如电力线。

　　业余金属检测是一个迷人的世界，有几个子组。以下是一些比较受欢迎的活动：

　　硬币射击 - 在重大事件(如球赛或音乐会)后寻找硬币，或者只是一般地搜索旧硬币

　　勘探 - 寻找有价值的金属，如金块

　　文物搜寻 - 搜索具有历史价值的物品，例如美国内战中使用的武器

　　寻宝 - 研究并试图找到金，银或其他传闻藏在某处的东西

　　许多金属探测器爱好者加入了当地或国家俱乐部，这些俱乐部提供狩猎技巧和窍门。其中一些俱乐部甚至为其成员赞助有组织的寻宝或其他郊游活动。退房 LostTreasure.com 有关俱乐部的更多信息。

　　侦探工作

　　盖瑞特步行式金属探测器

　　照片由盖瑞特电子提供除了娱乐用途外，金属探测器还具有广泛的实用功能。安装式探测器通常使用一些PI技术的变化，而许多基本的手持式扫描仪都是基于BFO的。

　　金属检测机的一些非娱乐应用包括：

　　机场安检 - 在允许进入登机区和飞机之前对人员进行筛查(请参阅 机场安检如何运作)

　　建筑安全 - 筛选进入特定建筑物的人，例如学校、办公室或监狱

　　事件安全 - 筛选进入体育赛事、音乐会或其他大型人群聚集的人

　　项目恢复 - 帮助某人寻找丢失的物品，例如一件珠宝

　　考古探索 - 寻找具有历史意义的金属物品

　　地质研究 - 检测土壤或岩层的金属成分

　　盖瑞特超级扫描仪手持式金属探测器

　　照片由盖瑞特电子提供

　　金属检测机制造商不断调整流程，使其产品更准确、更灵敏、更通用。