安防、探宝都不开它 浅述金属探测器的原理与分类

说到金属探测器，不同的人会有完全不同的反应，有人想到的是人们在海滩上搜索钱币或埋藏在地下的财宝。有人则会想到机场安检，或是音乐会或大型运动会上在入场安检时保安人员所使用的手持扫描仪。当然还有战士们用来排雷用的。

确实，金属探测器就在我们的生活中，从休闲娱乐到工作再到安全保障，它们的用途十分广泛。机场、办公楼、学校、政府机构以及监狱等场所使用金属探测器，有助于确保没有人携带危险武器进入这些场所。另外，金属探测器还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆等。

金属探测器的给成结构

一般的金属探测器重量较轻，仅由下面几个部件组成：

稳定器——在用探测器来回扫描时保持设备的稳定 （可有可无）

控制台 ——包含电路、控制机关、扬声器、电池和微处理器

连接杆——将控制台与搜索线圈连接起来；一般是可调的，这样您可以根据身高调节它的高度

搜索线圈——实际感测金属的部件；也称为“搜索探头”、“线圈”或“天线”

多数系统还会有一个用来连接听筒的插座，有些系统将控制台置于下方，将连接杆和一个小型显示部件放在上方。一般的金属探测器操作起来十分简便。打开探测器后，只需让探测器缓慢移过您想搜索的区域上方即可。如果扫过了目标物，探测器会发出一个能够让您听到的信号。更先进的金属探测器配有显示屏，能精确地识别所发现金属的类型，以及目标物在地下埋藏的深度。

金属探测器工作原理

利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。

金属探测器实用技术一般有以下三种：

甚低频（VLF）也称感应平衡，也许是当今最为常用的一种探测技术。甚低频金属探测器有两个截然不同的线圈：

发射线圈 ——外环线圈。里面是一个由导线绕成的线圈。设备沿导线交替变换方向发出电流，每秒钟变换数千次。每秒钟电流方向变换的次数就形成了探测器的频率。

接收线圈——内环线圈，由另一由导线绕成的线圈组成。这一线圈能起到天线的作用，用来收集并放大地下目标物发出的电磁波的频率。

流经发射线圈的电流会产生一个电磁场，就如同电动机也会产生电磁场一样。磁场的极性垂直于线圈所在平面。每当电流改变方向，磁场的极性都会随之改变。这意味着，如果线圈平行于地面，那么磁场的方向会不断地交替变化，一会儿垂直于地面向下，一会儿又垂直于地面向上。

随着磁场方向在地下反复变化，它会与所遇的任何导体目标物发生作用，导致目标物自身也会产生微弱的磁场。目标物磁场的极性同发射线圈磁场的极性恰好相反。如果发射线圈产生的磁场方向垂直地面向下，则目标物磁场就垂直于地面向上。

接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场。但它不会屏蔽从地下目标物传来的磁场。这样一来，当接收线圈位于正在发射磁场的目标物上方时，线圈上就会产生一个微弱的电流。这一电流振荡的频率与目标物磁场的频率相同。接收线圈会放大这一频率并将其传送到金属探测器的控制台，控制台上的元件继而对这一信号加以分析。

金属探测器根据目标物产生的磁场的强度，能近似地判定目标物埋藏的深度。目标物埋藏得越浅，接收线圈收集到的磁场强度就越大，产生的电流也越大。目标物埋藏得越深，磁场就越弱。如果超过了一定的深度，目标物磁场在地表处的强度过于微弱，就不能被接收线圈感测到。

VLF技术的金属探测器具有一种识别能力。由于大多数金属具有不同的电导值和电阻值，VLF金属探测器可利用一对称为相位解调器的电子线路测出相移量，并将实测数据同某一种类的金属相移均值进行比较。然后探测器就会以听觉或视觉信号的形式，将目标物可能所处的金属类型范围告知探测者。

更高级的探测器甚至支持设定多个忽略区间。例如，可以对探测器进行设置，让它忽略与易拉罐拉环或小钉子的相移区间相当的物体。识别和忽略功能的缺点是，有可能过滤掉很多与“废物”具有相近相移的有价值的东西。但如果您要寻找某一特定类型的目标物，这类功能就会极为有用。

脉冲感应（PI）技术的金属探测器不是很常见。有别于VLF系统，PI系统可以利用单个线圈来承担发射器和接收器的双重任务，也可利用两个甚至三个线圈协同工作。这种技术向线圈发送高能、短时的电流脉冲（冲击）。每一次脉冲都产生一个瞬时磁场。脉冲结束后，磁场极性会反转，然后迅速衰减，产生一个尖锐的电流毛刺。这一毛刺可持续几微秒（一微秒等于百万分之一秒），并导致线圈上产生另一电流。这一电流称为反射脉冲，持续的时间极为短暂，只有30微秒左右。随后下一个脉冲会到达线圈，并重复上述过程。基于PI技术的金属探测器每秒一般要发送约100个脉冲，但这一数字可因生产商和产品型号的不同而有很大变化，每秒发送的脉冲数小可至数十次，多可达上千次。

假设金属探测器下方有金属物体，脉冲会在该物体内部形成一个反向磁场。当脉冲产生的磁场衰减并形成反射脉冲时，目标物产生的磁场能够延长反射脉冲从衰减到消失的时间。这一过程的原理有些类似于回声现象。PI金属探测器中，目标物产生的磁场加强了反射脉冲的“回声”，使得它持续的时间要比没有“回声”时略长一些。

金属探测器中的采样电路用来检测反射脉冲的时长。将实测时长与预期时长两相比较，该电路就能判定是否存在另一个磁场延缓了反射脉冲的衰减。如果反射脉冲的衰减时间比通常情况下长出数微秒，就可能是由于存在了金属物体而干预了反射脉冲。

采样电路将它所监测到的微弱信号传送给一个称为集成器的设备。集成器会读取从采样电路传来的信号，将其放大并转化为直流（DC）信号。这一直流电压连到一个音频电路上，在那里被转化为声音，金属探测器就是利用这一声音作为发现目标物的指示信号。

基于PI技术的探测器不擅长识别金属的种类。但在很多情况下VLF金属探测器会遇到一些困难，这时PI系统就能派上用场。每个线圈都与一个每秒钟能产生数千次电流脉冲的振荡器相连。两线圈脉冲频率之间存在一个微小的偏移量脉冲在每个线圈中传播时，线圈都会发出射频电波。控制台内的微型接收器接收这些射频电波，并根据两线圈的频率差生成一个声音序列。当搜索探头内的线圈经过金属物体上方时，线圈内的电流所产生的磁场会在该物体周围形成另一个磁场。目标物磁场会干扰搜索探头发出的射频电波的频率。当这一频率偏离了控制台内线圈的频率时，差拍声音的时长和音调就会发生改变。

固定的探测器通常采用各类 PI技术，而很多基本型手持式扫描仪则基于BFO技术。

影响探测器准确度的主要因素

多数探测器都有一个正常最大探测深度，大约在20至30厘米左右。探测深度的准确值受到下面几个因素的影响：

金属探测器的类型

目标物的金属类型

目标物的大小

土壤的成分

目标物的边带效应

其他物体的干扰——例如管道或缆线，也可以是地面上方的物体，例如输电电线。

金属探测器分类

按功能来划分：

1、全金属探测器：可以检测到铁、不锈钢、铜、铝等所有金属。检测精度和灵敏度都比较高，稳定可靠。

2、铁金属探测器：只能检测到铁质金属，俗称检针机。检测精度和灵敏度较低，容易干扰。通常称作“检针机”“验针机”“过针机”

3、铝箔金属探测器：也仅能检测到铁质金属，但是检测带铝箔包装的产品时，其检测精度和灵敏度仍然较高。这款产品国内欧美，日本有，中国目前没有成熟产品。

按用途来划分：

1）手持金属探测器。

2）地下金属探测器。

3）输送式金属探测器。

4）下落式金属探测器。

5）管道式金属探测器。

6）真空输送式金属探测器。

7）压力输送式金属探测器。

8)平板式金属探测器

地下金属探测器

是应用先进技术制作，它具有探测度广、定位准确、分辨力强、操作简易等特点。金属探测器主要是用探测和识别隐埋地下的金属物。它除了在军事上应用外，还广泛用于：安全检查、考古、探矿,寻找废旧金属.又称“探铁器”是废旧回收的好帮手.

地下金属探测器采用声音报警及仪表显示，探测深度跟被探金属的面积、形状、重量都有很大的关系，一般来说，面积越大，数量越多，相应的探测深度也越大；反之，面积越小，数量越少，相应的深度就越小。

地下金属探测器主要功能：

设有地平衡线路，能消除“矿化反应”带来的影响，大大提高了有效探测的深度及准确率；

具有区别黑色金属和有色金属功能；

采用智能操作系统 ；

采用高强度ABC材料封装，重量轻、寿命长；

可通过耳机识别金属声音。

手持金属探测器

手持金属探测器被设计用来探测人或物体携带的金属物。它可以探测出人所携带或包裹、行李、信件、织物等内所带武器、炸药或小块金属物品。其敏感表面的特别外观令操作简便易行。优于环形传感器式手探。超高灵敏度，特殊应用。如监狱，芯片厂，考古研究 医院等。

技术特性：

－内置蜂鸣器

－灵敏度可调节

－可供选择的收听报警用耳机

－电源和报警指示灯

－电池电压不足指示灯

－电池可连续使用寿命：－镍－氢电池：50小时

－碱性电池：150小时

－操作温度：-15 - +70°C

－相关湿度：0 - 95%

－外壳为黑色防震设计ABS

－重量：0.365kg (含电池)

输送式金属探测器

输送式金属探测器金属探测器产品特点：

• 先进的DSP处理芯片，超高灵敏度；

• 智能液晶显示功能，智能操作系统，功能更强大；

• 较强的稳定性，超强的抗干扰能力和适应能力；

• 符合HACCP体系，QS体系和ISO体系相关技术指标；

• 双路信号探测电路合并技术，准确探测铁与非铁金属杂质；

• 双路信号显示功能；会根据金属大小显示不同的感应强度；

输送式金属探测器用途：

• 专门用于肉类、菌类、糖果、饮料、粮食、果蔬、乳制品、水产品、保健品、添加剂和调味品等食品中的铁金属以及非铁金属杂质的检测。

• 用于化工原料、橡胶、塑胶、纺织品、皮革、化纤、玩具中的金属杂质检测

• 用于医药、保健品、生物制品、化妆品、礼品、包装、纸品中的金属杂质检测

下落式金属探测器

下落式金属探测器一般都带有自动剔除装置，所以习惯称呼下落式金属探测器，或者金属探测器。

金属探测器对产品的包装要求是不能含有金属、但是考虑到密封性、避光性等较高的要求，必须采用金属复合膜进行包装。金属复合膜其本身就是金属，所以用通道式金属探测器的话，检测灵敏度就会有大的偏差，甚至无法检测。鉴于上述原因，可以选择在包装前进行检测。下落式金属探测器就是针对上述情况而被开发出来的，主要用于如药片、胶囊及颗粒状（塑料粒子等）、粉末状物品的检测。当这些物品下落通过下落式金属探测器时，一旦检测到金属杂质，系统即刻启动分离机构排除可疑物品。具有安装简单、灵敏度高、维修方便，效率高、稳定可靠等特点。

管道式金属探测器

一般的金属探测器都无法完整监控流体产品的整个生产过程，比如火腿肠的肉酱、口香糖胶、口服液等，实时在线剔除金属杂质，确保产品安全输送到下道工序。一般情况下这些产品的都是以金属封装的，变成成品以后一般都无法用金属探测器来检测。另外，液态或粘稠状物品在罐装或封装前检测，可以有效提高检测精度。

真空输送式金属探测器

1、塑料处理： 安装在注射铸造机械的真空进料器中以防止喷管阻塞

2、在进料或装袋之前对物料进行检测

平板式金属探测器

通常用于检测厚度比较薄，但是宽度和长度比较大的产品，比如纺织布、挤出的片材。其首要目的是保护下游设备，比如切割刀具、压延系统等；同时，提高产品品质。

主要适用于小件服装、皮革、袜子、拉链、玩具、食品和药品等。