Принцип действия металлоискателей
При включении прибора в поисковой головке создается электромагнитное поле, которое распространяется в окружающую среду. На поверхности металлов, попавших в зону действия поисковой катушки, под действием электромагнитного поля возникают, так называемые, вихревые токи. Эти вихревые токи создают собственные встречные электромагнитные поля, приводящие к снижению мощности электромагнитного поля, создаваемого поисковой катушкой, что и фиксируется электронной схемой прибора. Кроме того, это вторичное поле искажает конфигурацию основного поля, что также улавливается прибором. Электронная схема металлоискателя обрабатывает полученную информацию и сигнализирует об обнаружении металла. Такие металлы как золото, серебро, медь имеют высокую электропроводность по сравнению с железом, тонкой алюминиевой фольгой, никелем и минералами. Определение металла в объекте основано на измерении удельной электропроводности объекта.
В самом общем виде металлоискатели можно разделить на следующие группы: Приборы для начинающих - дешевые приборы, ориентированные для поиска на пляжах и хорошо подходящие для приобретения начального опыта работы с металлоискателями; такие приборы обладают 1-2 органами управления и имеют чаще всего 1 режим работы - динамическую дискриминацию.
Компьютеризированные приборы, предназначенные для подготовленных пользователей, позволяют осуществлять детальный анализ скрытых объектов по размеру, металлу и глубине; их настройка осуществляется обычно с помощью небольшой клавиатуры и жидкокристаллического дисплея;
Универсальные - ориентированные на решение широкого круга задач, от развлечений на пляже до серьезного поиска "сокровищ". Для работы с такими приборами требуется некоторая подготовка; приборы имеют несколько режимов работы, среди которых обязательно есть статический режим точного обнаружения. Для поиска мелких предметов (монет, украшений, самородков) на глубине до 40 см в грунте и крупных (размером с чайник и более) на глубине до 1-1,5 м. Как правило, это приборы, работающие на принципе "передатчик-приемник" с индукционным балансом. Передающая и приемная катушки расположены в одной плоскости и образуют поисковую головку. Диаметр головки 10-40 см (наиболее ходовой-21 см).
Глубинные - для поиска только крупных предметов на глубине 2-6 м. Приборы используют принцип RF, и катушки расположены на большом расстоянии друг от друга (50-100 см) в перпендикулярных плоскостях. Для этих целей используются и импульсные приборы с диаметром катушки метр и более. Этими приборами хорошо искать сундуки, сейфы, потерянную технику и т.д., но они не чувствительны к монетам и другим мелким предметам и не различают металлы. Подводные - герметичные приборы со специфической индикацией для поиска под водой с аквалангом. В большинстве эти приборы используют импульсный индукционный принцип, что существенно уменьшает влияние воды как электропроводящей среды на поиск. Глубина обнаружения импульсного прибора (не только подводного) обычно больше, чем у TR/VLF. Эти приборы не нуждаются в ручной подстройке, но испытывают затруднения в различении металлов. Старательские - для преимущественного поиска отдельных объектов из драгоценных металлов (самородного золота, серебра). Обычно это TR/VLF приборы для поиска золота, оптимизированные для поиска мелких самородков, что требует иной рабочей частоты, чем у универсальных приборов.
Промышленные - для поиска трубопроводов, кабелей и иных подземных коммуникаций. Сюда же можно отнести магнитометры для поиска железа. Их принцип действия несколько отличен от индукционных металлоискателей.
Глубинные приборы
Глубинные приборы для поиска больших предметов (большим считается предмет с площадью поверхности более 400 кв. см.) выпускаются всеми основными американскими фирмами. Увеличение глубины поиска во всех приборах осуществляется за счет разнесения передающей и приемной катушек в пространстве. Катушки оформляются в две поисковых головки, жестко соединенные друг с другом штангой. При этом одна катушка в рабочем положении прибора располагается параллельно поверхности земли, другая - перпендикулярно. Размеры катушек примерно 25x40 см. Одна из катушек излучает электромагнитные колебания с частотой 12-82 кГц, другая принимает отраженный сигнал.
Метод поиска такими приборами отличен от поиска одноголовочными универсальными металлоискателями и имеет несколько особенностей:
1. Сканирование грунта осуществляется не колебательными движениями поисковой головки, максимально приближенной к грунту, а проводкой прибора параллельно грунту, покрывая полосу равную ширине катушки (около 25 см.). И так полоса за полосой. При этом катушки не надо приближать к грунту.
2. Данные приборы нельзя проверять и настраивать в помещении, особенно дома, из-за отражения электромагнитных волн от стен и утвари.
3. Приборы хорошо работают на поверхности земли, однако, если вы выкопали траншею в поисках клада, то отражения от стенок создают ложные сигналы. В этом случае следует перейти к одноголовочному прибору.
4. В отличие от универсальных одноголовочных приборов, глубинные приборы не реагируют на мелкие предметы на небольшой глубине, поэтому мелкий металлический мусор не мешает поиску. 5. Глубинные приборы не различают металлы.
Наиболее популярные глубинные приборы:
GARRETT DEPTH MULTIPLIER
FISHER GEMINI -3
PULSE-STAR II
WHITE'S TM 808
GROUND PROBING RADAR-GPR
Кроме перечисленных в эту группу входят также приборы: ТМ 800 - фирмы White's; TM 900 - фирмы Discovery; 2B Mega Explorer и модели малоизвестных фирм.
Сейчас практически любой из рассмотренных типов приборов можно купить или заказать. Покупать прибор лучше всего в специализированных фирмах, которые предоставят Вам подробную информацию, помогут в выборе модели и дадут гарантию на работу прибора.
С каждым годом расширяется область использования металлоискателей в самых различных сферах деятельности человека. Для военных это, прежде всего, миноискатель. Здесь не требуется способность прибора различать металлы. До недавнего времени не требовалась и высокая чувствительность, однако, с появлением пластиковых мин ситуация изменилась: в пластиковой или керамической мине осталась одна незаменимая металлическая деталь - маленькая пружина во взрывателе. Обнаружить ее способен только высокочувствительный прибор. В России до сих пор засекречены технические разработки на приборы времен Великой Отечественной войны, хотя в магазинах Москвы и Петербурга свободно продается современная американская техника. Российская армия до недавних пор обходилась только отечественными миноискателями (прибор ИМП-1). В последнее время, по разным причинам миноискателей собственного производства стало резко не хватать, и в телевизионных репортажах из горячих точек бывшего Союза то и дело мелькают российские солдаты с американскими приборами в руках.
В охранных структурах и криминалистике металлоискатель применяется сейчас шире, чем где-либо. Любой человек сталкивался с подобными приборами при входе в банк, аэропорт или ночной клуб. Прежде всего, это "магнитные ворота", при проходе через которые можно обнаружить даже незначительные металлические предметы. Бывает, когда в человеке после хирургической операции остается металлический объект (например титановые стержни при переломах костей), и очень трудно доказать охраннику, что это не замаскированный под одеждой нож или пистолет. Тогда на помощь приходит небольшой металлодетектор для личного досмотра. Им без труда и с высокой точностью локализуется подозрительный предмет. Подобными приборами обязательно оснащены подразделения внутренних войск, охраняющие места лишения свободы. Террористы часто практикуют посылку писем с заложенными в них взрывчатыми устройствами, в основном, в средства массовой информации. Пытаясь защититься от этого, крупные учреждения имеют специальные приборы для проверки входящей почтовой корреспонденции.
Ни одно уважающее себя предприятие по производству пищевых продуктов (но не в России), будь то кондитерская фабрика или колбасный цех, не обходится без металлоискателя. В странах с развитыми структурами потребительского рынка попадание, скажем, гвоздя в колбасу - верный путь к банкротству мясоперерабатывающего комбината и судебной ответственности персонала. Незаменимы металлоискатели в строительстве и в процессе ремонтных работ. Трудно обойтись без этого прибора, если нужно составить проект реконструкции старого здания, на которое отсутствуют чертежи расположения балок и других несущих конструкций (не долбить же памятник архитектуры, где попало); или если необходимо проследить в земле трубопровод или электрический кабель; или просверлить отверстие в стене дома, не повредив коммуникаций. В процессе обработки древесины сберечь пилу или избежать поломки другого оборудования, можно только проверив древесину металлоискателем. Специальная рамка, установленная перед циркулярной пилой, автоматически остановит транспортер при обнаружении металла в древесине. При сортировке мусора на мусороперерабатывающих предприятиях возникает необходимость отсортировать макулатуру от металлических предметов. Хорошо, если предметы железные, и их можно удалить магнитом. Обнаружить и удалить немагнитные металлические объекты можно только индукционным металлоискателем.
При добыче полезных ископаемых, особенно самородного золота, металлоискатель незаменим. Многие прииски в Америке, Австралии и других странах пережили второе рождение, когда при помощи металлоискателей производительность труда старателей увеличилась в десятки раз. Российских золотодобытчиков подобная "революция" еще только ждет.
Археологу металлоискатель поможет определить наиболее перспективное место для детальных раскопок, даст возможность извлечь интересные находки там, где сплошные раскопки просто невозможны по разным причинам.
Бок о бок с археологами работают искатели кладов и сокровищ. Ни с чем нельзя сравнить радость открытия, будь то первая найденная старинная монета, потерянный столетия назад перстень или клад древних украшений. Поиск сокровищ захватывает каждого, кто взял в руки металлоискатель. Именно при разработке оборудования для кладоискателей приборы достигли наибольшего совершенства в чувствительности и дискриминации (отсеивании нежелательных находок). Поиск потерянных людьми предметов, своего рода "домашняя археология", в Америке достиг больших размахов. Существуют клубы поисковиков, коллекционеров находок, например, пряжек от ремней или запонок. Издаются специальные журналы, работают десятки фирм, производящих оборудование для кладоискателей.
Разница между дешевыми и дорогими моделями заключается лишь в методах излучения радиоволн и методах улавливания и обработки и интерпретации вторичных сигналов. Более дорогой прибор может определять с известной степенью вероятности тип обнаруженного металла до его извлечения, определять глубину его залегания, может исключать влияние электропроводности минералов грунта, а также иметь много различных дополнительных функций, увеличивающих производительность и эффективность поиска, которые отсутствуют у дешевых приборов. Покупая прибор впервые, старайтесь избегать как слишком дешевых моделей, так и дорогих профессиональных приборов. Дешевый, слабо чувствительный прибор может не оправдать ожидания и неоправданно разочаровать новичка в поиске при помощи детектора. Вероятно, что, впервые столкнувшись с дорогим компьютеризованным прибором, будет сложно освоить его быстро и применять эффективно.
Приборы для поиска самородного золота
FISHER GOLD BUG II
GARRETT SCORPION GOLD STINGER
TESORO DIABLO UMAX
TESORO LOBO SUPER TRAQ
WHITE'S GOLDMASTER II V/SAT
WHITE'S GOLDMASTER 3
WHITE'S GOLDMASTER 4/B
Достойной собственного решения является задача поиска самородного золота. Дело в том, что при обнаружении золота универсальными TR/VLF приборами, мелкие частицы этого металла могут быть приняты прибором за крупинки черных металлов, и не обнаруживаться. Кроме этого, выходы золота часто сопровождаются "черным песком", содержащим магнетит, а также сильной минерализацией грунта. Для преодоления этих явлений увеличивается рабочая частота с 2 - 7 кГц (у универсальных приборов) до 18 - 70 кГц (у специализированных для поиска золота) и применением эллиптических поисковых головок.
Широкую известность приобрели модифицированные импульсные приборы, позволяющие очень результативно искать мелкие золотые изделия или их части на пляжах и мелководьях в прибойной полосе.
Кроме перечисленных в эту группу входят также приборы: SD 2100, SD2200, Eldorado MKII фирмы Minelab и некоторые другие модели малоизвестных фирм.
МАГНИТОРАЗВЕДКА
С появлением в начале 70-х годов XX века быстродействующих цифровых квантовых и протонных магнитометров, измеряющих модуль вектора геомагнитной индукции, поиск и исследования археологических объектов, обладающих остаточной или индукционной намагниченностью, в том числе подводных, стали возможны при больших глубинах их залегания на очень больших площадях, с высокой вероятностью обнаружения. Количественная интерпретация аномалий объектов позволяет определить не только их координаты, но и дать сведения о магнитном моменте, массе, геометрии и глубине залегания.
В качестве примера метода планшетов, приведем открытие остатков дворца в Алексеевской роще Лосиного острова. Остатки фундаментов и глубокие подвалы, заполненные при разборке дворца в начале XIX века строительным мусором, дали очень выразительные магнитные аномалии, позволившие выяснить планировку построек до раскопок. Результаты раскопок, проведенных в последующие годы на заранее намеченных местах, полностью подтвердили выводы, основанные на геофизических данных.
Применение метода планшетов затруднено на лесистых участках местности, в кустарнике, в болотах, на обширных водных акваториях. Маршрут и расстояние между замерами выбираются таким образом, чтобы весь участок оказался перекрытым сетью измерений не реже, чем 1x1 или 2x2 м. В конечном счете, выявляются точки, соответствующие магнитным аномалиям. Преимущество метода свободного поиска - необычайная простота и надежность обнаружения. Кроме того, независимость от геометрически правильной съемочной сети позволяет работать на заселенной территории, в кустарниках, на болоте, открытом водоеме. Применение метода затруднено в зонах с высокими градиентами геомагнитного поля, в частности, в пределах современной застройки, в помещениях и вблизи выходов кристаллических пород.
Особая задача - поиск затонувших объектов. Для локализации намагниченных объектов, находящихся на дне водоемов на глубинах до 20-30 метров, используется специально разработанный донный магнитометр, у которого магниточувствительный элемент помещен в немагнитный, герметичный бокс, опускаемый под воду. Работа с таким магнитометром осуществляется с немагнитного маломерного судна методом свободного поиска. Возможна и микромагнитная съемка по заранее размеченной сети.
Реальные возможности металлоискателей.
1. ГЛУБИНА ОБНАРУЖЕНИЯ
Один из главных параметров металлоискателя - это глубина обнаружения объектов. Как правило, для начинающих этот параметр покрыт мраком. Это неудивительно - ни в одном каталоге, рекламирующем металлоискатели вы не найдете указания, на каком расстоянии прибор обнаруживает монету, металлический кувшин и т.п. Указывается, в лучшем случае, сколько весит прибор и какое время он может работать без смены аккумулятора. Иногда приводится параметр "максимальная теоретически возможная глубина обнаружения", которая в несколько раз больше того, о чем думает человек, держащий в руках металлоискатель.
Для того, чтобы прояснить данный вопрос, информация, изложенная ниже, разбита для удобства по шкале размеров различных предметов поиска.
Монета
Начнем с того, что под монетой в описаниях многих зарубежных приборов обычно подразумевается монета диаметром 25(мм). Для тех, кто еще помнит, - это монета СССР достоинством в 5 копеек. Глубина обнаружения такой монеты составляет от 10(см) для несерьезных приборов до 50(см) для очень серьезных. Глубина обнаружения сильно зависит от размера датчика (обычно - диаметр диска с катушками). Ориентировочно, для такой монеты глубина обнаружения приблизительно равна диаметру датчика. Более мелкие монеты будут обнаруживаться на меньших расстояниях. Например, глубина обнаружения монеты достоинством в 1 копейку будет приблизительно в два раза меньше, чем указано выше для пятака.
Бронзовая статуэтка, пистолет
Естественно, более крупные предметы металлоискатель обнаруживает на большем расстоянии. Для того, чтобы оценить это увеличение, обычно приводят в пример бронзовую статуэтку или пистолет (в качестве реликвии из отечественной истории можно упомянуть пушечное ядро). Глубина обнаружения таких предметов составляет около 1(м). Глубина обнаружения слабо зависит от размера и от типа датчика (он может быть как с компланарными катушками, так и с ортогональными на штанге). Для датчика с катушками большего диаметра и для датчика с системой ортогональных катушек на штанге глубина обнаружения будет несколько больше (на 20% при переходе от дискового датчика диаметром 20(см) к датчику диаметром 30(см)).
Металлический шит, колокола
Все сказанное/в предыдущем абзаце справедливо и для этих объектов, за исключением глубины обнаружения, которая лежит в диапазоне 1,5-2,5(м).
Танк, паровоз, самолет
На серьезном языке глубина обнаружения таких объектов называется: "максимальная теоретически возможная глубина обнаружения". Иными словами, существует теоретический предел, дальше которого электронный металлоискатель не в состоянии регистрировать объекты в принципе, несмотря на сколь угодно большие их размеры.
Существование этого предела по глубине обнаружения легко объяснимо, если вспомнить, что амплитуда отраженного сигнала обратно пропорциональна 6-7й степени расстояния, а от размера объекта зависит лишь в 3-5й степени.
Величина максимальной теоретически возможной глубины обнаружения составляет от 1(м) для простейших приборов с дисковым датчиком до 4(м) для сложных приборов с большим датчиком из ортогональных катушек на штанге. К сожалению, именно эта величина обычно фигурирует в рекламных целях, но на такой глубине вы не найдете ничего!
ЗАПОМНИТЕ!
Самым современным электронным металлоискателем можно обнаружить среднюю монету на глубине максимум 50 см, крупный массивный цельнометаллический предмет - максимум на 2,5 м.
СЕЛЕКТИВНОСТЬ ПО МЕТАЛЛАМ
В отличие от глубины обнаружения, о весьма скромных значениях которой несведующий человек обычно не догадывается, селективность по металлам представляется более ясным вопросом - так думают многие. И они заблуждаются.
Источником заблуждений служит, как водится, не вполне достоверная реклама. Во многих каталогах и проспектах фирм приведены крупным планом фотографии шкал стрелочных индикаторов металлоискателей. Сразу бросается в глаза, что шкала прибора проградуирована по секторам с указанием вида металла: "железо", "не железо", "золото", "серебро" и т.д. Однако, эта градуировка относится, в основном к небольшим предметам и непригодна для дальнего поиска крупных предметов.
Несостоятельность заявлений о высокой селективности металлоискателей может быть установлена даже чисто умозрительно. В самом деле, что произойдет, если для эксперимента попытаться определить металлоискателем с селектором по металлам мишень, состоящую из двух небольших предметов - один из железа, другой - из серебра? Ясно, что любое показание индикатора окажется ложным. Мало того - в зависимости от соотношения масс, формы и размеров этих двух предметов может получиться любой результат. Например, стрелка прибора может остановиться на секторе "золото"! С такой же легкостью металлоискатели с селекцией по металлам "путают" железные предметы с нежелезными, в зависимости от их формы и массы. Представьте себе ощущения человека, который вместо обещанных золотых гор обнаруживает после многочасовых раскопок обрезок железнодорожного рельса!!!
Подытоживая, можно сказать следующее. Рекламируемые возможности электронных металлоискателей преувеличены. Тем не менее, они до сих пор остаются единственным доступным классом приборов, позволяющих "видеть металлические предметы сквозь землю".
Типы металлоискателей.
1. МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ПО ПРИНЦИПУ "ПЕРЕДАЧА-ПРИЕМ"
Термины "передача-прием" и "отраженный сигнал" в различных поисковых приборах обычно ассоциируются с методами типа импульсной эхо- и радиолокации, что является источником заблуждений, когда речь заходит о металлоискателях. В отличие от различного рода локаторов, в металлоискателях рассматриваемого типа как передаваемый сигнал (излучаемый), так и принимаемый сигнал (отраженный) являются непрерывными, они существуют одновременно и совпадают по частоте.
1.1. Принцип действия
Принцип действия металлоискателей типа "передача-прием" заключается в регистрации сигнала, отраженного (или, как говорят, переизлученного) металлическим предметом (мишенью), см. [32], стр.225-228. Отраженный сигнал возникает вследствие воздействия на мишень переменного магнитного поля передающей (излучающей) катушки металлоискателя. Таким образом, прибор данного типа подразумевает наличие как минимум двух катушек, одна из которых является передающей, а другая приемной.
Основная принципиальная проблема, которая решается в металлоискателях данного типа, заключается в таком выборе взаимного расположения катушек, при котором магнитное поле излучающей катушки в отсутствие посторонних металлических предметов наводит нулевой сигнал в приемной катушке (или в системе приемных катушек). Таким образом, необходимо предотвратить непосредственное воздействие излучающей катушки на приемную. Появление же вблизи катушек металлической мишени приведет к появлению сигнала в виде переменной э.д.с. в приемной катушке.
2. МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ НА БИЕНИЯХ
Термин "металлоискатель на биениях" является отголоском терминологии, принятой в радиотехнике еще со времен первых супергетеродинных приемников. Биениями называется явление, наиболее заметно проявляющееся при сложении двух периодических сигналов с близкими частотами и приблизительно одинаковыми амплитудами и заключающееся в пульсации амплитуды суммарного сигнала. Частота пульсации равна разности частот двух складываемых сигналов. Пропустив такой пульсирующий сигнал через выпрямитель (детектор), можно выделить сигнал разностной частоты. Такая схемотехника долгое время была традиционной, однако в настоящее время, ввиду развития синхронных детекторов, обычно не используется ни в радиотехнике, ни в металлоискателях, хотя термин "на биениях" остался до сих пор.
2.1. Принцип действия
Принцип действия металлоискателя на биениях очень прост и заключается в регистрации разности частот от двух генераторов - один из которых является стабильным по частоте, а другой содержит датчик - катушку индуктивности в своей частотозадающей цепи. Прибор настраивается таким образом, чтобы в отсутствие металла вблизи датчика частоты двух генераторов совпадали или были очень близки по значению. Наличие металла вблизи датчика приводит к изменению его параметров и как следствие, к изменению частоты соответствующего генератора. Это изменение, как правило очень мало, однако изменение разности частот двух генераторов уже существенно и может быть легко зарегистрировано.
Разность частот может регистрироваться самыми различными путями, начиная от простейшего, когда сигнал разностной частоты прослушивается на головные телефоны или через громкоговоритель, и кончая цифровыми способами измерения частоты.
Чувствительность металлоискателя на биениях определяется выражениями (1.36)-(1.38) и зависит, кроме того от параметров преобразования изменения полного сопротивления датчика в частоту. Как уже отмечалось, обычно преобразование заключается в получении разностной частоты стабильного генератора и генератора с катушкой датчика в частотозадающей цепи. Поэтому, чем выше будут частоты этих генераторов, тем больше будет разность частот в отклик на появление металлической мишени вблизи датчика. Регистрация небольших отклонений частоты представляет определенную сложность. Так, на слух можно уверенно зарегистрировать уход частоты тонального сигнала не менее 10(Гц). Визуально, по миганию светодиода можно зарегистрировать уход частоты не менее 1(Гц). Другими способами можно добиться регистрации и меньшей разности частот, однако эта регистрация потребует значительного времени, что неприемлемо для металлоискателей, которые всегда работают в реальном масштабе времени.
Способ выделения небольшой по величине разности частот двух генераторов порождает существенную техническую проблему в виде явления захвата фазы. Оно заключается в том, что два генератора, настроенные на очень близкие частоты, имеют тенденцию к паразитной взаимной синхронизации. Эта синхронизация проявляется в том, что при попытке приблизить каким-либо путем разностную частоту двух генераторов к нулю, по достижению разностной частотой некоторого порога, происходит скачкообразный переход к состоянию генераторов, когда их частоты совпадают. Генераторы становятся синхронизированными. Физически, явление захвата фазы объясняется нелинейностями, неизбежно присутствующими в любом генераторе, и паразитньм проникновением сигнала одного генератора в другой (по цепям питания, через паразитные емкости и т.д.). Как показывает практика, если не прибегать к специальным ухищрениям типа оптоэлектронной развязки генераторов, то реально получить для разностной частоты порог наступления паразитной синхронизации порядка 10^(-4) относительно частоты генераторов. Отсюда можно получить оценку для частоты, на которой должен работать металлоискатель на биениях, для получения максимальной чувствительности - 10...100(кГц) и выше.
Селективность по металлам на таких частотах, весьма далеких от оптимальной (1.34), проявляется очень слабо. Кроме того, по сдвигу частоты генератора определить фазу отраженного сигнала практически невозможно. Поэтому селективность у металлоискателя на биениях отсутствует.
Отклик прибора на металлический объект, в соответствии с формулой (1.36), обратно пропорционален шестой степени расстояния. То есть, он практически такой же, как и у металлоискателей по принципу "передача-прием". Однако, дальность обнаружения приборов данного типа обычно намного хуже вследствие эффекта паразитной синхронизации.
Положительной для практики стороной является простота конструкции датчика и электронной части металлоискателя на биениях. Такой прибор может быть очень компактным. Им удобно пользоваться, когда что-либо уже обнаружено более чувствительным прибором. Если обнаруженный предмет небольшой и находится достаточно глубоко в земле, то он может "затеряться", переместиться в ходе раскопок. Чтобы по многу раз не "просматривать" громоздким чувствительным металлоискателем место раскопок, желательно на завершающей стадии контролировать их ход компактным прибором малого радиуса действия, которым можно более точно узнать местонахождение предмета.
3. ОДНОКАТУШЕЧНЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ ИНДУКЦИОННОГО ТИПА
3.1. Принцип действия
Слово "индукционный" в названии металлоискателей данного типа полностью раскрывает принцип их работы, если вспомнить смысл слова "inductio" (лат.) - наведение. Прибор данного типа имеет в составе датчика одну катушку любой удобной формы, возбуждаемую переменным сигналом. Появление вблизи датчика металлического предмета вызывает появление отраженного (переизлученного сигнала), который "наводит" в катушке дополнительный сигнал электрический. Остается этот дополнительный сигнал только выделить.
Металлоискатель индукционного типа получил право на жизнь, главным образом, из-за основного недостатка приборов по принципу "передача-прием" - сложности конструкции датчиков. Эта сложность приводит либо к высокой стоимости и трудоемкости изготовления датчика, либо к его недостаточной механической жесткости, что обуславливает появление ложных сигналов при движении и снижает чувствительность прибора. Если задаться целью устранить у приборов по принципу "передача-прием" этот недостаток, то можно придти к необычному выводу - излучающая и приемная катушки у металлоискателя должны быть объединены в одну! В самом деле, весьма нежелательные перемещения и изгибы одной катушки относительно другой в данном случае отсутствуют, так как катушка только одна и она одновременно и излучающая, и приемная. Налицо также предельная простота датчика. Платой за эти преимущества является необходимость выделения полезного отраженного сигнала на фоне значительно большего сигнала возбуждения излучающей/приемной катушки.
4. ДРУГИЕ ТИПЫ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЕЙ
Первый вопрос, который возникает у человека после ознакомления с недостатками и ограничениями тех или иных металлоискателей, звучит приблизительно так: "Какие существуют другие принципы и приборы на их основе для дистанционного обнаружения металлических предметов?" Вопрос закономерен, однако приводимый ниже ответ на него, вероятно, не сильно обрадует любознательного читателя.
Импульсные металлоискатели
В рассмотренных ранее трех типах электронных металлоискателей отраженный сигнал отделяется от излучаемого. либо геометрически - за счет взаимного расположения приемной и излучающей катушки, либо с помощью специальных схем компенсации. Очевидно, что может существовать и временной способ разделения излучаемого и отраженного сигналов. Такой способ широко используется, например, в импульсной эхо- и радиолокации. При локации механизм задержки отраженного сигнала обусловлен значительным временем распространения сигнала до объекта и обратно. Однако, применительно к металлоискателям, таким механизмом может быть и явление самоиндукции в проводящем объекте. После воздействия импульса магнитной индукции в проводящем объекте возникает и некоторое время поддерживается вследствие явления самоиндукции затухающий импульс тока, обуславливающий задержанный по времени отраженный сигнал. Таким образом, может быть предложена другая схема металлоискателя, принципиально отличающаяся от рассмотренных ранее по способу разделения сигналов. Такой металлоискатель получил название импульсного. Он состоит из генератора импульсов тока, приемной и излучающей катушек, устройства коммутации и блока обработки сигнала.
Генератор импульсов тока формирует короткие импульсы тока миллисекундного диапазона, поступающие в излучающую катушку, где они преобразуются в импульсы магнитной индукции. Так как излучающая катушка - нагрузка генератора импульсов имеет ярко выраженный индуктивный характер, на фронтах импульсов у генератора возникают перегрузки в виде всплесков напряжения. Такие всплески могут достигать по амплитуде сотен (!) вольт, однако использование защитных ограничителей недопустимо, так как оно привело бы к затягиванию фронта импульса тока и магнитной индукции и, в конечном счете, к усложнению отделения отраженного сигнала.
Приемная и излучающая катушки могут располагаться друг относительно друга достаточно произвольно, так как прямое проникновение излучаемого сигнала в приемную катушку и действие на нее отраженного сигнала разнесены по времени. В принципе, одна катушка может выполнять роль как приемной, так и излучающей, однако в данном случае гораздо сложнее будет развязать высоковольтные выходные цепи генератора импульсов тока и чувствительные входные цепи.
Устройство коммутации призвано произвести упомянутое выше разделение излучаемого и отраженного сигналов. Оно блокирует входные цепи прибора на определенное время, которое определяется временем действия импульса тока в излучающей катушке, временем разрядки катушки и временем, в течение которого возможно появление коротких откликов прибора от массивных слабопроводящих объектов типа грунта. По истечении же этого времени устройство коммутации должно обеспечить беспрепятственную передачу сигнала с приемной катушки на блок обработки сигнала.
Блок обработки сигнала предназначен для преобразования входного электрического сигнала в удобную для восприятия человеком форму. Он может быть сконструирован на основе решений, используемых в металлоискателях других типов.
К недостаткам импульсных металлоискателей следует отнести сложность реализации на практике дискриминации объектов по типу металла, сложность аппаратуры генерации и коммутации импульсов тока и напряжения большой амплитуды, высокий уровень радиопомех.
Магнитометры
Магнитометрами называется обширная группа приборов, предназначенных для измерения параметров магнитного поля (например, модуля или составляющих вектора магнитной индукции). Использование магнитометров в качестве металлоискателей основано на явлении локального искажения естественного магнитного поля Земли ферромагнитными материалами, например железом. Обнаружив с помощью магнитометра отклонение от обычного для данной местности модуля или направления вектора магнитной индукции поля Земли, можно с уверенностью утверждать о наличии некоторой магнитной неоднородности (аномалии), которая может быть вызвана железньм предметом.
По сравнению с рассмотренными ранее металлоискателями, магнитометры имеют гораздо большую дальность обнаружения железных предметов. Очень впечатляет информация о том, что с помощью магнитометра можно зарегистрировать мелкие обувные гвозди от ботинка на расстоянии 1(м), а легковой автомобиль - на расстоянии 10(м)! Такая большая дальность обнаружения объясняется тем, что аналогом излучаемого поля обычных металлоискателей для магнитометров является однородное магнитное поле Земли, поэтому отклик прибора на железный предмет обратно пропорционален не шестой, а третьей степени расстояния.
Принципиальным недостатком магнитометров является невозможность обнаружения с помощью них предметов из цветных металлов. Кроме того, даже если нас интересует только железо, применение магнитометров для поиска затруднительно. Во-первых, в природе существует большое разнообразие естественных магнитных аномалий самого различного масштаба (отдельные минералы, залежи минералов и т.п.) Во-вторых, магнитометры обычно громоздки и не предназначены для работы в движении.
Для иллюстрации бесполезности магнитометров при поиске кладов и реликвий можно привести такой пример. С помощью обычного компаса, который по сути является простейшим магнитометром, можно зарегистрировать обычное железное ведро на расстоянии около 0,5(м), что само по себе является неплохим результатом. Однако (!), попробуйте с помощью компаса найти то же ведро, спрятанное под землей, в реальных условиях!
Радиолокаторы
Общеизвестен факт, что с помощью современных радиолокаторов можно обнаружить такой объект, как самолет, на расстоянии нескольких сотен километров. Возникает вопрос: неужели современная электроника не позволяет создать компактное устройство, пусть намного уступающее по дальности обнаружения современным стационарным радиолокаторам, но позволяющее обнаруживать интересующие нас предметы (см. название книги)? Ответом является ряд публикаций, в которых такие устройства описаны.
Типичным для них является применение достижений современной микроэлектроники СВЧ, компьютерной обработки полученного сигнала. Использование современных высоких технологий практически делает невозможным самостоятельное изготовление этих устройств. Кроме того, большие габариты пока не позволяют их широко применять в полевых условиях.
К преимуществам радиолокаторов следует отнести принципиально более высокую дальность обнаружения отраженный сигнал в грубом приближении можно считать подчиняющимся законам геометрической оптики и его ослабление пропорционально не шестой и даже не третьей, а лишь второй степени расстояния.
Статьи закона для кладоискателя.
Гражданский кодекс Российской Федерации
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
(с дополнением на 12 августа 1996 года) Принят Государственной Думой 21 октября 1994 года Текст документа с дополнением, внесенным: Федеральным законом от 20 февраля 1996 года N 18-ФЗ#S (Собрание законодательства РФ N 9, 26 февраля 1996 года, ст.773);
Федеральным законом от 12 августа 1996 года N 111-ФЗ#S (Собрание законодательства РФ, N34, 19 августа 1996 года, ст.4026).
Статья 227. Находка
1. Нашедший потерянную вещь обязан немедленно уведомить об этом лицо, потерявшее ее, или собственника вещи или кого-либо другого из известных ему лиц, имеющих право получить ее, и возвратить найденную вещь этому лицу. 2. Если лицо, имеющее право потребовать возврата найденной вещи, или место его пребывания неизвестны, нашедший вещь обязан заявить о находке в милицию или в орган местного самоуправления.
Статья 228. Приобретение права собственности на находку 1. Если в течение шести месяцев с момента заявления о находке в милицию или в орган местного самоуправления, лицо правомочное получить найденную вещь, не будет установлено или само не заявит о своем праве на вещь нашедшему ее лицу либо в милицию или в орган местного самоуправления, нашедший вещь приобретает право собственности на нее.
Статья 233. Клад 1. Клад, то есть зарытые в земле или сокрытые иным способом деньги или ценные предметы, собственник которых не может быть установлен либо в силу закона утратил на них право, поступает в собственность лица, которому принадлежит имущество (земельный участок, строение и т.п.), где клад был сокрыт, и лица, обнаружившего клад, в равных долях, если соглашением между ними не установлено иное. При обнаружении клада лицом, производившим раскопки или поиск ценностей без согласия на это собственника земельного участка или иного имущества, где клад был сокрыт, клад подлежит передаче собственнику земельного участка или иного имущества, где был обнаружен клад.
2. В случае обнаружения клада, содержащего вещи, относящиеся к памятникам истории или культуры, они подлежат передаче в государственную собственность. При этом собственник земельного участка или иного имущества, где клад был сокрыт, и лицо, обнаружившее клад, имеют право на получение вместе вознаграждения в размере пятидесяти процентов стоимости клада. Вознаграждение распределяется между этими лицами в равных долях, если соглашением между ними не установлено иное. При обнаружении такого клада лицом, производившим раскопки или поиски ценностей без согласия собственника имущества, где клад был сокрыт, вознаграждение этому лицу не выплачивается и полностью поступает собственнику.
3. Правила настоящей статьи не применяются к лицам, в круг трудовых или служебных обязанностей которых входило проведение раскопок и поиска, направленных на обнаружение клада.
Федральный закон
Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации (проект)
Статья 3. Объекты культурного наследия (памятники истории и культуры) народов Российской Федерации
1. К объектам культурного наследия (памятникам истории и культуры) народов Российской Федерации относятся: единичные памятники: структуры археологического характера, в том числе частично или полностью скрытые в земле или под водой, которые имеют ценность с точки зрения истории, искусства или науки; ансамбли: единство или связь с пейзажем которых представляют ценность с археологической, точки зрения, в том числе археологические или палеонтологические объекты; исторические центры поселений, фрагменты исторических планировок и застроек поселений. Достопримечательные места:
культурные слои, остатки построек древних городов, городищ, селищ, стоянок, жилищ, объектов фортификационного назначения, религиозного назначения - храмов, церквей, монастырей, культовых комплексов; святые места и места совершения обрядов, исторические поселения: города и населенные места, облик которых (планировка, силуэт застройки, памятники, связь с ландшафтом и другие характеристики) представляют собой ценность в археологической, архитектурной, исторической, эстетической или социально-культурной точек зрения.
Уголовный кодекс Российской Федерации
Принят Государственной Думой 24 мая 1996 года Одобрен Советом Федерации 5 июня 1996 года.
Статья 243. Уничтожение или повреждение памятников истории и культуры. 1. Уничтожение или повреждение памятников истории, культуры, природных комплексов или объектов, взятых под охрану государства, а также предметов или документов, имеющих историческую или культурную ценность, - наказываются штрафом в размере от двухсот до пятисот минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от двух до пяти месяцев либо лишением свободы на срок до двух лет.
2. Те же деяния, совершенные в отношении особо ценных объектов или памятников общероссийского значения, - наказываются штрафом в размере от семисот до одной тысячи минимальных размеров оплаты труда или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период от семи месяцев до одного года либо лишением свободы на срок до пяти лет.
ВЫДЕРЖКИ ИЗ СТАТЕЙ ЗАКОНА ОБ ОРУЖИИ
Федеральный закон РФ от 1, декабря 1996 г. № 150-Ф3. Принят Гос. Думой 13 ноября 1996 г.
Статья 10. Субъекты, имеющие право на приобретение оружия. Право на приобретение оружия на территории РФ имеют: 4) юридические и физические лица, занимающиеся коллекционированием или экспонированием оружия;
ПРАВИЛА ОБОРОТА СЛУЖЕБНОГО ОРУЖИЯ И БОЕПРИПАСОВ К НЕМУ В РФ. (в ред. Постановления Правительства РФ от 08,02,96 № 116)
IV. Приобретение, учет, хранение, ношение, транспортировка оружия гражданами РФ и иностранными гражданами. 29. Оружие, пришедшее в непригодное для стрельбы состояние, снимается с учёта и может быть сдано его владельцем в орган внутренних дел для уничтожения.
VII. Коллекционирование оружия 38. Коллекционирование оружия, в том числе оружия, не предусмотренного Законом РФ "Об оружии" и настоящими Правилами, может осуществляться в следующих формах: б) частное коллекционирование - по месту жительства владельца;
40. В частных коллекциях может храниться оружие при наличии разрешения органа внутренних на хранение либо оружие, производство выстрела из которого исключено. Коллекции оружия подлежат регистрации в органах внутренних дел.
ИНСТРУКЦИЯ О РАБОТЕ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ ПО КОНТРОЛЮ ЗА ОБОРОТОМ СЛУЖЕБНОГО И ГРАЖДАНСКОГО ОРУЖИЯ (в ред. Приказов МВД России от 21.03.96 № 146, от 25.11.96 № 620)
7. Контроль за приобретением, хранением, ношением, транспортировкой оружия гражданами РФ.
7.15 Пришедшее в непригодное для стрельбы состояние огнестрельное оружие не регистрируется и сдается безвозмездно в органы внутренних дел для его уничтожения или приводятся в оружейной мастерской в состояние, исключающие производство из него выстрела, и снимается с учета.
