金属探知機のしくみ

実際には、これらのシナリオはすべて有効です。金属探知機技術は私たちの生活の大きな部分を占めており、レジャーから仕事、安全に至るまで幅広い用途があります。空港、オフィスビル、学校、政府機関、刑務所の金属探知機は、誰も敷地内に武器を持ち込まないようにするのに役立ちます。消費者志向の金属探知機は、世界中の何百万もの人々に、（たくさんのがらくたとともに）隠された財宝を発見する機会を提供します。

この記事では、金属探知機とそれらが使用するさまざまな技術について学びます。私たちの焦点は消費者向け金属探知機にありますが、ほとんどの情報は、空港で使用されているようなマウントされた検出システムや、ハンドヘルドセキュリティスキャナーにも当てはまります。

コンテンツ

1. 金属探知機の構造
2. VLFテクノロジー
3. VLF位相シフト
4. PIテクノロジー
5. BFOテクノロジー
6. 埋蔵金
7. 探偵の仕事

典型的な金属探知機は軽量で、ほんの数個の部品で構成されています。

ほとんどのシステムにはヘッドホンを接続するためのジャックもあり、シャフトの下にコントロールボックスがあり、上に小さなディスプレイユニットがあるシステムもあります。

金属探知機の操作は簡単です。ユニットの電源を入れたら、検索したいエリアをゆっくりと移動します。ほとんどの場合、あなたはあなたの前の地面の上でコイル（サーチヘッド）を前後に掃きます。ターゲットオブジェクトの上を通過すると、可聴信号が発生します。より高度な金属探知機は、検出した金属の種類と、ターゲットオブジェクトが地面のどのくらいの深さにあるかを正確に示すディスプレイを提供します。

金属探知機は、次の3つのテクノロジーのいずれかを使用します。

次のセクションでは、これらの各テクノロジーを詳細に見て、それらがどのように機能するかを確認します。

誘導バランスとしても知られる超低周波（VLF）は、おそらく今日使用されている最も人気のある検出器技術です。VLF金属探知機には、2つの異なるコイルがあります。

送信機コイルを流れる電流は、電気モーターで起こるような電磁界を生成します。磁場の極性はワイヤーのコイルに垂直です。電流の方向が変わるたびに、磁場の極性が変わります。これは、ワイヤーのコイルが地面に平行である場合、磁場が常に地面に押し下げられ、次に地面から引き戻されることを意味します。

磁場が地面に向かって前後に脈動するとき、それは遭遇する導電性の物体と相互作用し、それらにそれ自身の弱い磁場を生成させます。物体の磁場の極性は、送信機コイルの磁場の正反対です。送信機コイルの磁場が下向きに脈動している場合、物体の磁場は上向きに脈動しています。

上のアニメーションは、VLFテクノロジーを示しています。

受信コイルは、送信コイルによって生成される磁場から完全にシールドされています。ただし、地面にある物体からの磁場からは保護されていません。したがって、受信コイルが磁場を放出する物体を通過すると、小さな電流がコイルを流れます。この電流は、物体の磁場と同じ周波数で振動します。コイルは周波数を増幅し、それを金属探知機のコントロールボックスに送り、そこでセンサーが信号を分析します。

金属探知機は、発生する磁場の強さに基づいて、物体がどれだけ深く埋まっているのかを判断できます。物体が表面に近いほど、受信コイルが拾う磁場が強くなり、生成される電流が強くなります。表面より下にあるほど、フィールドは弱くなります。特定の深さを超えると、オブジェクトのフィールドは表面で非常に弱くなるため、レシーバーコイルでは検出できません。

次のセクションでは、VLF金属探知機がさまざまな種類の金属をどのように区別するかを見ていきます。

VLF金属探知機はどのように異なる金属を区別しますか？これは、位相シフトとして知られる現象に依存しています。位相シフトは、送信機コイルの周波数とターゲットオブジェクトの周波数の間のタイミングの差です。この不一致は、いくつかの原因で発生する可能性があります。

基本的に、これは、インダクタンスが高いオブジェクトは、磁場の変更に時間がかかるため、位相シフトが大きくなることを意味します。抵抗の高い物体は、位相シフトが小さくなります。

位相シフトは、VLFベースの金属探知機に識別と呼ばれる機能を提供します。ほとんどの金属はインダクタンスと抵抗の両方が異なるため、VLF金属探知機は、位相復調器と呼ばれる1対の電子回路を使用して位相シフトの量を調べ、特定の種類の金属の平均と比較します。次に、検出器は、オブジェクトが含まれる可能性のある金属の範囲について、可聴音または視覚的インジケータで通知します。

多くの金属探知機では、特定の位相シフトレベルを超えるオブジェクトをフィルターで除外（識別）することもできます。通常、フィルタリングされる位相シフトのレベルは、通常、しきい値を増減するノブを調整することで設定できます。 VLF検出器のもう1つの識別機能は、ノッチングと呼ばれます。基本的に、ノッチは位相シフトの特定のセグメントの識別フィルターです。検出器は、通常の識別と同様に、このセグメントの上のオブジェクトだけでなく、その下のオブジェクトにも警告を発します。

高度な検出器を使用すると、複数のノッチをプログラムすることもできます。たとえば、ソーダ缶のタブや小さな釘に匹敵する位相シフトを持つオブジェクトを無視するように検出器を設定できます。識別とノッチングの欠点は、位相シフトが「ジャンク」の位相シフトと類似しているため、多くの貴重なアイテムが除外される可能性があることです。ただし、特定のタイプのオブジェクトを探していることがわかっている場合、これらの機能は非常に便利です。

金属探知機のあまり一般的ではない形式は、パルス誘導（PI）に基づいています。 VLFとは異なり、PIシステムは、送信機と受信機の両方として1つのコイルを使用する場合もあれば、2つまたは3つのコイルが一緒に動作する場合もあります。この技術は、ワイヤーのコイルを介して電流の強力で短いバースト（パルス）を送信します。各パルスは短い磁場を生成します。パルスが終了すると、磁場は極性を反転させ、非常に突然崩壊し、鋭い電気スパイクをもたらします。このスパイクは数マイクロ秒（100万分の1秒）続き、コイルに別の電流が流れます。この電流は反射パルスと呼ばれます非常に短く、約30マイクロ秒しか持続しません。次に、別のパルスが送信され、プロセスが繰り返されます。一般的なPIベースの金属探知機は1秒あたり約100パルスを送信しますが、その数はメーカーとモデルによって大きく異なり、1秒あたり数十パルスから1,000パルスを超える範囲です。

金属探知機が金属物体の上にある場合、パルスは物体内に反対の磁場を生成します。パルスの磁場が崩壊して反射パルスが発生すると、物体の磁場により、反射パルスが完全に消えるまでの時間が長くなります。このプロセスはエコーのように機能します。硬い表面が少ない部屋で叫ぶ場合、おそらく非常に短いエコーしか聞こえないか、まったく聞こえない可能性があります。しかし、硬い表面がたくさんある部屋で怒鳴ると、エコーは長く続きます。 PI金属探知機では、ターゲットオブジェクトからの磁場が反射パルスに「エコー」を追加し、ターゲットオブジェクトがない場合よりもわずかに長く持続します。

サンプリング回路金属探知機では、反射パルスの長さを監視するように設定されています。それを予想される長さと比較することにより、回路は、別の磁場が反射パルスの減衰にかかる時間を長くしたかどうかを判断できます。反射パルスの減衰に通常よりも数マイクロ秒以上かかる場合は、金属物体が干渉している可能性があります。

上のアニメーションは、PIテクノロジーを示しています。

サンプリング回路は、監視する小さな弱い信号を積分器と呼ばれるデバイスに送信します。積分器は、サンプリング回路から信号を読み取り、増幅して直流（DC）に変換します。直流の電圧はオーディオ回路に接続され、そこで金属探知機がターゲットオブジェクトが見つかったことを示すために使用するトーンに変更されます。

PIベースの検出器は、さまざまな金属の反射パルス長が簡単に分離されないため、識別があまり得意ではありません。ただし、土壌や一般的な環境に導電性の高い材料がある場所など、VLFベースの金属探知機が困難な多くの状況で役立ちます。このような状況の良い例は、塩水探査です。また、PIベースのシステムは、他のシステムよりもはるかに深い場所で金属を検出できることがよくあります。

金属を検出する最も基本的な方法は、ビート周波数発振器（BFO）と呼ばれる技術を使用します。BFOシステムには、2つのワイヤーコイルがあります。1つの大きなコイルがサーチヘッドにあり、小さなコイルがコントロールボックスの内側にあります。各コイルは、毎秒数千の電流パルスを生成する発振器に接続されています。これらのパルスの周波数は、2つのコイル間でわずかにオフセットされています。

パルスが各コイルを通過すると、コイルは電波を生成します。コントロールボックス内の小さな受信機が電波を受信し、周波数の違いに基づいて一連の可聴トーン（ビート）を作成します。

サーチヘッドのコイルが金属物体の上を通過すると、コイルを流れる電流によって引き起こされる磁場が物体の周囲に磁場を生成します。物体の磁場は、サーチヘッドコイルによって生成される電波の周波数に干渉します。周波数がコントロールボックス内のコイルの周波数から外れると、可聴ビートの持続時間とトーンが変化します。

上のアニメーションは、BFOテクノロジーを示しています。

BFOベースのシステムはシンプルであるため、非常に低コストで製造および販売できます。しかし、これらの検出器は、VLFまたはPIシステムによって提供されるレベルの制御と精度を提供しません。

金属探知機は、埋もれた物体を見つけるのに最適です。ただし、通常、検出器がオブジェクトを検出するには、オブジェクトが表面から1フィート程度の範囲内にある必要があります。ほとんどの検出器の通常の最大深度は、8〜12インチ（20〜30センチメートル）です。正確な深さは、いくつかの要因によって異なります。

趣味の金属探知機は、いくつかのサブグループを持つ魅力的な世界です。最も人気のあるアクティビティのいくつかを次に示します。

多くの金属探知機愛好家は、狩猟のヒントやコツを提供する地元または全国のクラブに参加しています。これらのクラブの中には、会員のために組織された宝探しやその他の外出を後援しているところもあります。チェックアウトLostTreasure.comをクラブの詳細については。

娯楽目的での使用に加えて、金属探知機は幅広い実用的な機能を果たします。マウントされた検出器は通常、PIテクノロジーのバリエーションを使用しますが、基本的なハンドヘルドスキャナーの多くはBFOベースです。

金属探知機のいくつかの非娯楽アプリケーションは次のとおりです。

金属探知機のメーカーは、製品をより正確に、より高感度に、より用途の広いものにするために、常にプロセスを調整しています。次のページでは、メーカーへのリンク、クラブ、趣味としての金属探知に関する詳細情報をご覧いただけます。

金属探知機と関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

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