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地下金属探测器无线电甚长波(VLF,甚低频)原理

文章出处:admin 网责任编辑:admin 作者:admin 人气: 发表时间:2016-11-23


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。甚低频地下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。  

 这种由美国Bounty Hunter 赏金猎人出品的Land Ranger Pro金属探测器采用VLF技术,是目前技术最先进的经典之作。 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。 

VLF甚低频频率范围:3-30kHz,波长范围:100-10km(运用到探盘式地下金属探测器)
 
在不同的波段内的无线电波具有不同的传播特性。频率越低,传播损耗越小,覆盖距离越远,绕射能力也越强。但是低频段的频率资源紧张,系统容量有限,因此低频段的无线电波主要应用于广播、电视、寻呼等系统。
 
高频段频率资源丰富,系统容量大。但是频率越高,传播损耗越大,覆盖距离越近,绕射能力越弱。另外,频率越高,技术难度也越大,系统的成本相应提高。
移动通信系统选择所用频段时要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比,在覆盖效果和容量之间折衷的比较好,因此被广泛应用于手机等终端的移动通信领域。当然,随着人们对移动通信的需求越来越多,需要的容量越来越大,移动通信系统必然要向高频段发展。
 
无线电波的速度只随传播介质的电和磁的性质而变化。无线电波在真空中传播的速度,等于光在真空中传播的速度,因为光就是一种电磁波。无线电波在其他介质中传播的速度为Vε=C/sqrt(ε)。其中ε为传播介质的介电常数。空气的介电常数与真空很接近,略大于1,因此无线电波在空气中的传播速度略小于光速,通常我们近似认为就等于光速。

 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了一种识别能力。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,一般的探测器是根本无法做到这一点的,正因为技术的遥遥领先,市场占有率才不断攀升,稳居金属探测器之首的宝座。
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