یک فلزیاب چگونه کار میکند
یک مروری کلی و یک مقاله جامع در مورد طرز کار فلزیاب‌ها
(توسط مایکل دبلیو. دیویدسون[1])
عملکرد فلزیاب‌ها بر اساس قوانین القای الکترومغناطیسی می‌باشد. فلزیاب‌ها دارای یک یا چند سیم‌پیچ القا‌کننده می‌باشند که برای برهمکنش با عناصر فلزی در زیر زمین استفاده می‌شوند. فلزیابی با یک سیم‌پیچ در زیر نشان داده شده است که مدلی ساده شده از یک فلزیاب واقعی است.
یک جریان پالسی[2] در سیم‌پیچ ایجاد می‌شود که باعث القای یک میدان مغناطیسی می‌شود و با رنگ آبی نشان داده شده است. وقتی میدان مغناطیسی سیم‌پیچ در فلز (مثل سکه‌ای که در شکل نشان داده شده است) حرکت میکند، میدان جریانهای الکتریکی (که جریانهای گردابی[3] نامیده می‌شوند) را در سکه القا میکند. جریانات گردابی میدان الکتریکی خاص خودشان را القا می‌کنند (با قرمز نشان داده شده‌اند)، که جریان مخالفی را در سیم‌پیچ تولید میکند و این جریان نیز سیگنالی را القا میکند که نشان دهنده وجود فلز می‌باشد.
اطلاعاتی جامع‌تر در مورد طرز کار فلزیاب‌ها
(توسط مارک روآن[4]و ویلیام لار[5])
فلزیاب‌ها دستگاه‌هایی جالبی می‌باشند. خیلی از افرادی که از آنها استفاده می‌کنند فقط در زمانی که درحال رقابت برای پیدا کردن گنج‌های مدفون هستند از ویژگی‌های فلزیاب مورد علاقه خود تعریف می‌کنند. ما طراحان و تولید کننده این دستگاه‌ها وقتی که یکی از مشتریان در مورد تجربیات خود در هنگام کار کردن با این ابزار حرف می‌زند، با دقت گوش می‌کنیم، زیرا این کار یکی از روش‌های ابتدایی برای پی‌بردن به نحوه عملکرد خودمان است و بدین وسیله ما پی می‌بریم که کدام قسمت از کارمان را می‌توانیم بهتر انجام دهید. اما گاهی اوقات برقراری ارتباط مشکل است، زیرا ما و مشتریانمان تقریباً با زبان‌های مختلفی صحبت می‌کنیم. که تا اندازه‌ای هم همین طور است. هدف این صفحه تلاش برای کم کردن این فاصله ارتباطی می‌باشد. برای پاسخ دادن به بعضی از این “کنجکاوی‌های معمولی” کاربران فلزیاب‌ها علاقه‌مند به اطلاح از نحوه کار دستگاه خود هستند.
آیا برای استفاده صحیح و کارآمد از یک فلزیاب آگاهی از نحوه عملکرد آن ضرورت دارد؟ قطاً اینطور نیست. آیا دانستن اینکه این دستگاه چطور کار میکند می‌تواند به کاربر در استفاده بهتر از این دستگاه در آینده کمک کند؟ احتمالاً بله، ولی فقط با ممارست و تمرین. بهترین فلزیاب‌ها نیز به اندازه فردی که از آنها استفاده میکند کارایی دارند.
فرستند و گیرنده VLF (فرکانس خیلی پایین[6])
فرستنده
در داخل حلقه فلزیاب (که گاهاً سر جستجو‌گر، سیم‌پیچ و یا آنتن نیز نامیده می‌شود) یک سیم‌پیچ قرار دارد که سیم‌پیچ فرستنده نامیده می‌شود. جریان الکترونی در سیم پیچ حرکت کرده و ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی میکند. جهت حرکت جریان در هر ثانیه چند هزار بار برعکس می‌شود؛ فرکانس فرستنده و یا “فرکانس عمل‌کننده” نشان‌دهنده تعداد دفعاتی در ثانیه است که جهت جریان از جهت عقربه‌های ساعت به خلاف جهت عقربه‌های ساعت تغییر کرده و دوباره به جهت عقربه‌های ساعت برمی‌گردد.
وقتی جریان الکتریکی در جهت مورد نظر حرکت میکند، میدان الکتریکی تولید می‌شود که قطبیت آن (مثل قطب‌های شمال و جنوب آهنربا) به سمت داخل زمین است؛ وقت جهت جریان برعکس می‌شود، قطبیت میدان به سمت بیرون زمین بر می‌گردد. در هر شی فلزی (و یا رسانای الکتریکی) که در نزدیکی زمین باشد در اثر تغییر در میدان مغناطیسی جریانی القا می‌شود، بسیار شبیه روشی که در آن ژنراتور برق با حرکت سیم‌پیچ در داخل یک میدان الکتریکی برق تولید میکند. این جریان در داخل شی فلزی یک میدان مغناطیسی تولید میکند که قطبیت آن بر خلاف قطبیت میدان مغناطیسی فرستنده است.
گیرنده
سیم‌پیچ دیگری در داخل حلقه وجود دارد که سیم‌پیچ گیرنده نامیده شده و طوری تعبیه می‌شود که معمولاً تمامی جریانی که به واسطه میدان ایجاد شده در آن فرستاده می‌شود، لغو می‌گردد. بنابراین، میدان ایجاد شده بوسیله جریان جاری در شی فلزی، جریاناتی را در سیم پیچ گیرنده ایجاد میکند. این جریان بدون این که تحت تاثیر جریانات ناشی از میدان قوی‌تر از بین برود بوسیله قطعات الکترونیکی فلزیاب تقویت و پردازش می‌شود.
سیگنال دریافتی معمولاً در مقایسه با سیگنال ارسالی کمی تاخیر دارد. این تاخیر بواسطه تمایل اجسام رسانا برای مقاومت در برابر عبور جریان (مقاومت) و مقاومت در برابر تغییرات در جریان (خود القایی) است. ما به این تاخیر مشخص “تغییر فاز” می‌گوییم. بزرگترین تغییر فاز برای اشیای فلزی رخ می‌دهد که بسیار القایی می‌باشند؛ اجسامی بزرگ و ضخیم ساخته شده از رساناهای خیلی خوب مثل طلا، نقره و مس. تغییرات فازی کوچکتر برای فلزاتی که ذاتاً مقاومت الکتریکی بالایی دارند و کوچکتر و نازکتر هستند و یا اجسامی که از موادی با رسانایی کمتر ساخته شده‌اند، معمول می‌باشد.
موادی که رسانا نیستند و یا دارای رسانایی بسیار کمی می‌باشند، نیز می‌توانند سیگنال قوی تولید کنند که بوسیله گیرنده فلزیاب دریافت شود. این مواد “فِرومغناطیس” نامیده می‌شوند. اجسام فِرومغناطیس وقتی در یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند مغناطیسی می‌شوند، مثل گیره کاغذ که وقتی با یک آهنربا برداشته می‌شود بطور موقت خاصیت مغناطیسی پیدا میکند. اگر تغییر فازی اتفاق بیافتد سیگنال دریافتی کوچک خواهد بود. بیشتر خاک‌ها و شن‌ها حاوی ذراتی هستند که مقدار کمی آهن داشته که برای فلزیاب بسیار فِرومغناطیس جلوه میکند. چدن (میخ طویله‌های چهار وجهی) و اجسام فولادی (درپوش بطری‌ها) هم دارای ویژگی الکتریکی و هم ویژگی فِرومغناطیسی می‌باشند.
باید یاد آور شد که این بحث به “تعادل القایی” فلزیاب‌ها می‌پردازد که گاهی اوقات “VLF” و یا فرکانس بسیار پایین (kHz30) نامیده می‌شود. این تکنولوژی امروزه بسیار محبوب بوده و شامل دستگاههای “LF” و یا با فرکانس پایین می‌باشد که برای معدن‌یابی استفاده می‌شوند.
[1] Michael W. Davidson [2] pulsing current [3] Eddy currents [4] Mark Rowan [5] William Lahr [6] Very Low Frequency
