Фетисова Ю.В., Мукаев Р.Ю.

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия

Металло-маркероискатели

Металлоискатели – приборы, позволяющие обнаруживать металлические предметы, расположенные в земле на глубинах до 4 м [1]. Однако такой глубины обнаружения часто бывает недостаточно для поиска глубоко залегающих трубопроводов, кабелей и т.д. Кроме того, часто необходимо искать и неметаллические коммуникации (полиэтиленовые трубы, оптические кабели связи). В этом случае применяются маркеры – специальные герметично упакованные резонансные устройства, которые способны создавать устойчивый отклик на сигнал маркероискателя, и которые можно располагать на небольшой глубине над интересующим объектом [2]. Множество фирм выпускает маркероискатели и металлоискатели в виде отдельных устройств, также есть примеры, когда маркероискатель и металлоискатель совмещали в одной системе, но при этом требовалась смена специальных насадок, переключение режимов и т.п. Особенностью данной разработки является то, что металлоискатель и маркероискатель работают одновременно. О типе обнаруженного объекта сигнализирует специальный индикатор «металл /маркер».

Принцип действия устройства, совмещающем в себе функции металло- и маркероискателя заключается в следующем. Излучающей катушкой (контур L1C1) в металлических объектах наводятся вихревые токи (Iв). Между излучающей катушкой L1, вихревыми токами Iв и приемной катушкой L2 (контур L2C2) образуется общее магнитное поле, т.е. образуется взаимоиндуктивность М между катушками L1, L2 и условной индуктивностью металлического объекта L0 (Рисунок 1,а). Аналогично, если в земле скрыт маркер, то возникнет взаимоиндуктивность Мм. При отсутствии металлического объекта, индукция L0 отсутствует, и взаимоиндуктивность будет иметь значение М0 (Рисунок 1,б).

а)

б)

Рисунок 1 – Образование взаимоиндуктивности при наличии металлического объекта (а) и при отсутствии (б)

При взаимоиндуктивности М или Мм схема должна быть сбалансирована, т.е. сигнал, наводимый в катушке L2, должен быть скомпенсирован другим противофазным ему сигналом, который можно получить из части сигнала, подводимого к излучающей катушке L1. Как только под прибором появляется металл или маркер, происходит разбаланс, т.к. M0 меняется до значения М (для металлов) или Мм (для маркеров). Величина этого разбаланса отображается на светодиодном индикаторе и с помощью зуммера.

В приборе используются катушки вида Double-D – две обмотки по форме напоминающие буквы D латинского алфавита [3]. Такая особенность позволяет достичь большей глубины проникновения сигнала в почву и увеличить площадь обнаружения.

Начальная балансировка при изготовлении заключается в подстройке области пересечения катушек. Окончательная балансировка производится с помощью электронных устройств.

Выходной контур настраивается на резонансную частоту так, чтобы подводимое к возбуждающему контуру напряжение имело частоту на склоне АЧХ около 8 кГц. Частоты 8 и 9 кГц расположены симметрично относительно центра АЧХ, поэтому переключение между ними не приведет к существенной разнице выходного сигнала, т.к металл с зондирующим полем 8-9 кГц взаимодействует неизбирательно. Частота контура настраивается на 8,5 кГц (Рисунок 2, а).

Маркер, в отличие от металла, взаимодействует с зондирующим полем избирательно. Т. к. контур маркера имеет АЧХ с острым резонансным пиком около 8 кГц (Частота контура маркера настраивается на 8 кГц (Рисунок 2, б)), то будет сильная разница в уровнях сигнала на приемной катушке для зондирующих сигналов 8 и 9 кГц. Этот факт используется для дискриминации обнаружения маркеров и металлов.

F,кГц

F,кГц

8кГц

б)

а)

9кГц

8,5кГц

А, В

А, В

Рисунок 2 – АЧХ входного и выходного контуров (а)

и АЧХ контура маркера (б)

Устройство обеспечивает индикацию напряжения разбаланса на линейном светодиодном индикаторе и с помощью звукового излучателя.

Используемые источники:

1)http://solutions.3mrussia.ru/wps/portal/3M/ru_RU/GlobalMining/Home/ Products/ LocatingMarking Оборудование для поиска и маркировки

2) http://www.p-k18.ru/production/tool_fence Средства для идентификации подземных коммуникаций

3) http://detectorist.ru Выбор катушки для металлоискателей