- Metallsuchgerät
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Ein Soldat der US Army sucht mit einem Metalldetektor nach Minen und Munition.Ein Metalldetektor (auch Metallsuchgerät und Metallsonde) ist ein Gerät zur Lokalisierung von verborgenen Metallteilen, Rohrleitungen und elektrischen Leitern an Land sowie unter Wasser.
Inhaltsverzeichnis
Aufbau
Metalldetektoren bestehen aus einer meist batteriebetriebenen elektronischen Schaltung und einer von niederfrequentem Wechselstrom durchflossenen Suchspule, deren Magnetfeld möglichst weit reichen soll. Die Form der Spule ist dazu entweder flach (Teller- oder Ringform, Doppel-D ohne Kern) oder gestreckt (Zylinderspule).
Die flachen Formen werden zum Absuchen von Personen oder von Bodenflächen verwendet, während die gestreckten Formen zur Lokalisierung von Objekten in Hohlräumen wie Bohrschächten oder Gesteinsspalten dienen.
Elektronik und Spule sind mittels eines Kabels miteinander verbunden und meist auf ein Gestänge mit Armstütze montiert.
Funktion
Grundsätzlich können Metalldetektoren nach dem zugrundeliegenden Messverfahren unterteilt werden:
- Pulsmessung (englisch pulse mode): Dabei werden über die Sendespule periodisch einzelne Strompulse ausgesendet. Diese erzeugen in metallischen Objekten in der Umgebung der Spule Wirbelströme. Die Wirbelströme wiederum verursachen in der Empfangsspule eine Signaländerung, die unmittelbar nach dem Ausschalten des Sendepulses als Spannung messbar ist. Je nach zeitlichem Verlauf und Dauer dieser Wirbelstromantworten auf unterschiedlich lange Pulse und Pulsfolgen kann auf verschiedene Metalle und auf die Größe der metallischen Objekte geschlossen werden. Die Signalauswertung erfolgt dabei meistens im Zeitbereich.
- Wechselstrommessung (englisch continuous wave oder CW mode): Dabei wird ein kontinuierliches meist niederfrequentes Wechselstromsignal im Frequenzbereich von einigen 10 kHz ausgesendet. In der Empfangsspule wird das Empfangssignal nach Amplitude und Phasenlage im Spektralbereich analysiert. Das Übertragungsprinzip ist ein magnetisch gekoppeltes System, ähnlich wie bei einem Transformator. Durch metallische Objekte, aber auch durch elektrisch leitfähige Flüssigkeiten (Elektrolyte), kommt es dabei zu einer Änderung der empfangenen Amplitude und Phasenlage bezogen auf das Sendesignal. Diese beiden unabhängigen Parameter ermöglichen eine Unterscheidung verschiedener Materialien und metallischer Objekte. Des Weiteren kann durch den Einsatz von unterschiedlichen Sendefrequenzen, die auch gleichzeitig ausgesendet werden können, eine weitere Klassifizierung der Suchobjekte erfolgen. Geräte die nach dem Prinzip der Wechselstrommessung arbeiten, können, müssen aber nicht mittels Resonanzverfahren arbeiten. Bei einfachen Geräten für den Freizeitbedarf ist die Suchspule Teil eines Oszillators (einige 100 kHz). Frequenzänderungen werden dann mit einem Referenzoszillator als Schwebungen hörbar gemacht und direkt auf einen Kopfhörer gegeben.
Die unterschiedlichen Signalantworten bei verschiedenen Metallen und Stoffen und der Möglichkeit zur Detektion hängt mit deren Stoffkonstanten zusammen. Primäre Einflussfaktoren zur Unterscheidung sind die magnetische Permeabilität und die elektrische Leitfähigkeit. Nichtmetalle unterscheiden sich bei diesen Stoffkonstanten wesentlich von Metallen. Darüber hinaus ist auch die Beweglichkeit der Ladungsträger von Bedeutung.
Die Signaländerung wird bei allen Messverfahren elektronisch ausgewertet und auf einer optischen Skala (beispielsweise verschiedene LEDs) sichtbar oder durch einen akustischen Signalgeber ab einem bestimmten Schwellenwert hörbar gemacht. Bei industriell eingesetzten Metalldetektoren, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie zur Qualitätssicherung und Vermeidung von Metallsplittern in Lebensmitteln, wird die Signalauswertung zur automatischen Steuerungen der Produktionsanlage verwendet.
Anwendung
Metalldetektoren haben viele Einsatzbereiche:
- In Flughäfen und anderen sensiblen Bereichen zur Personenkontrolle.
- Um die Position von metallischen Leitungen und Rohren im Boden und in Wänden zu finden.
- In der Lebensmittelindustrie und Pharmaindustrie, um Metallsplitter in den Produkten zu finden.
- Bei der Schatzsuche und in der Archäologie zum Auffinden von metallischen Objekten, wie vergrabenen oder versunkenen Münzen, Schmuck und so weiter.
- Bei der Kampfmittelbeseitigung zum Aufspüren von Landminen, Blindgängern, Munition und ähnlichem.
- Im Bereich des Maschinenschutzes: Untersuchen von Baumstämmen vor dem Sägen oder von Kunststoffgranulat vor der Verarbeitung im Extruder sowie bei der Vlies- und Folienherstellung.
Induktive Näherungsschalter arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Metalldetektoren, sind jedoch vergleichsweise klein und haben daher geringe Schaltabstände. Sie werden in der Automatisierungstechnik zur Positionsbestimmung und als Endlagenschalter eingesetzt.
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