Скачать: html doc pdf

Одной из основных характеристик вихретоковых металлодетекторов является вероятность правильной идентификации предмета в грунте. Не секрет, что «зона неопределённости» у современных приборов может достигать 50% от общей глубины обнаружения характерных по величине предметов (в данном случае речь идёт об объектах сопоставимых или меньше площади датчика на глубине до 50 см.).

На качественное определение этих объектов влияют такие параметры грунта как степень минерализации, его состав (неоднородность), рельеф и вариации зазора (расстояния между датчиком и поверхностью грунта).

В современных металлоискателях применяются технологии фильтрации, позволяющие значительно сократить «зону неопределённости» в почве, например FBS, V-Flex и DVT фирмы Minelab, CGM фирмы АКА.

Специалистами фирмы АКА предложен новый алгоритм компенсации влияния грунта (не путать с балансировкой по грунту), основанный на технологии пространственно-гармонической фильтрации (SFT). По заявлению разработчиков, данный метод позволяет значительно эффективнее подавлять влияние минерализации, что должно уменьшить «зону неопределённости» и, как следствие — сократить пропуски и ошибочную идентификацию целей.

Как независимому специалисту1, мне было предложено принять участие в испытаниях новой модели детектора (предсерийный образец, кодовое наименование Сигнум SFT 7270), построенного на вышеописанной технологии. «Оппонентами» были выбраны две «топовых» современных модели зарубежных фирм: Minelab x-Terra T74 (Австралия) и Fisher F75 (США).

В качестве полигона была выбрана тестовая площадка в лесополосе недалеко от МКАД, характеризующаяся очень высокой степенью минерализации (в 2-3 раза большей по сравнению со стандартными суглинками Подмосковья), крайне неоднородным составом (корни деревьев) и сложным рельефом. Площадка подбиралась с учётом ситуации, когда детекторы зарубежных производителей даже при небольшом заглублении тестовых объектов начинали ошибаться.

Все аппараты были укомплектованы датчиками, построенными по технологии DD (Double D) и сопоставимыми размерами (~250-260 мм). Усиление составляло 90-95% от максимального, включён режим «Все металлы». Перед каждым тестом выполнялась полная настройка приборов: отстройка от помех (если таковая функция имелась) и балансировка по грунту.

Для начала была проведена проверка на максимальную чувствительность по воздуху, результаты, которой сведены в таблицу:

За счёт более высокой частоты (13 кГц) относительно небольшие по величине объекты американский аппарат «видит» чуть дальше, тогда как чувствительность к крупным объектам выше у австралийского детектора (7,5 кГц), что предсказуемо. Отечественный прибор с включённым режимом «Турбо» значительно опережает оба импортных образца. Однако, в этом режиме, время автономной работы значительно сокращается. При включении программы «Prospecting» (Георазведка) на Minelab’е дальность обнаружения увеличивается приблизительно на 20% (чувствительность на каску, например, 125 см), что приближает параметры обнаружения к таковым у АКА. Однако, в отличие от отечественного металлоискателя, в этом режиме имеются ограничения по селективности металлов.

Второй, и самый главный эксперимент, является наиболее показательным и может стать стандартом «де-факто» при проведении адекватных испытаний новых моделей металлодетекторов.

Описание эксперимента

На дно специально подготовленного и проградуированного тонкостенного пластикового цилиндра помещался объект, который плотно заполнялся грунтом из шурфа.

Диаметр шурфа (22 мм) легко рализуемый, позволяющий чётко задавать глубину залегания объекта поиска (диаметр 22 мм – это диаметр алюминиевой средней штанги большинства металлодетекторов). Для бурения подходит сверло или кусок аналогичной трубы (а если не жалко, то и сама штанга).

Если свернуть лист пластика (в качестве этого может использоваться обычная ПЭТ-бутылка) вокруг штока и обмотать скотчем, то полученный цилиндр требуемой длины и заполненный грунтом будет входить в шурф практически по скользящей посадке. Учитывая сравнительно малый диаметр шурфа (менее 10% от диаметра датчика) и плотную установку в него тестового цилиндра, гарантируется электрофизическая «однородность» грунта, т.е. сделанные таким образом закладки не будут искажать электромагнитное поле вихретокового преобразователя (ВТП, катушка, датчик), а сигналы от объекта будут максимально приближены к реальным, как при поиске, что очень важно.

Данный метод доступен и несложен в повторении и предполагает закладку в грунт сравнительно небольших предметов диаметром, соответственно, до 22 мм. Однако, по мнению сотрудников ООО «АКА» этого достаточно, чтобы оценить идентификационные возможности любого металлоискателя. Более того, данный способ можно порекомендовать в качестве некого стандарта по оценке вихретоковых металлодетекторов, апеллируя к возможности повторения последовательности указанных операций большинством пользователей и, что важно, с помощью набора калиброванных подручных средств2.

Далее, цилиндр помещался в шурф «заподлицо» и проверялся каждым из тестируемых металлоискателей постепенно заглубляя объект с шагом, кратным 2 см. Расстояние между поверхностью грунта и датчиком составляло 2-3 см. Сканирование выполнялось по двум ортогональным направлениям (крест-накрест) и фиксировалось количество «правильных» и «ложных» срабатываний по 10 махам в каждом из них. Результаты в процентах сведены в таблицы.

Следует уточнить, что во всех случаях приборы выдавали устойчивый отклик на заглубленный объект. Цель эксперимента состояла не в достижении максимальной глубины обнаружения в грунте, а в определении максимальной глубины «правильной» идентификации для конкретных условий.

Сложно сказать, чем вызвана «провальная» идентификация целей у x-Terra T74, но в реальных условиях (на более «легких» почвах) она не уступает F75, а в чём-то даже превосходит (тем более странно то, что более ранняя версия этого же детектора с индексом 70 на той же площадке выдавала результаты сопоставимые с Fisher’ом). По-видимому алгоритмы фильтрации американского детектора более совершенны, что отмечают многие его пользователи.

Хорошо видно, что с увеличением глубины залегания цели оба импортных устройства начинают путаться в показаниях, уводя сигнал в сектор железных объектов, тогда как отечественный продолжает выдавать стабильную годографическую и звуковую картины (режим «Турбо» выключен!). Для латунного диска «правильная» идентификация сохранялась даже при 20-25% увеличении глубины (для чешуйки глубже не проверялось).

Таким образом мы видим как минимум 25% прирост при поиске, что позволит уверенно опережать металлоискателям АКА большинство существующих на сегодняшний момент приборов других фирм.

Предварительное описание металлодетектора АКА Сигнум SFT

Целью проведённой работы была оценка уровня основных показателей назначения изделия SFT по сравнению с лучшими зарубежными образцами. В задачу не входило изучение других особенностей прибора.

Однако, что удалось отметить, так это новый, оригинальный тип звуковой индикации, названной разработчиками РВ-КТ (сигнал в масштабе реального времени – короткий тон). Коротко о его сути. Детектор фирмы Fisher имеет два отдельно работающих включаемых канала, один из которых выдаёт однотонный сигнал в масштабе реального времени (РВ) после чего пользователь смотрит на экран и считывает идентификационный индекс (режим «Все металлы») Второй канал – дискриминационный, работающий в режиме коротких тонов (КТ), частоты которых индицируют тип объекта. Первый канал высокочувствительный, но не очень удобный в применении (приходится постоянно контролировать дисплей), второй – не решает задачу глубинного поиска, но при этом разнотональными сигналами (без использования визуального индикатора) указывает на принадлежность металлического объекта к тому или иному классу.

Аналогичные звуковые режимы и у австралийского металлодетектора, но с одной оговоркой: можно сказать, что этот аппарат имеет два режима «Все металлы» (один – «Георазведка», работающий в режиме РВ с ограниченными возможностями по селективности, другой – «Все металлы» в режиме КТ с разнотональной звуковой индикацией и выводом идентификационного индекса).

Оригинальность нового типа звуковой индикации, реализованной в Сигнуме заключается в том, что два вышеупомянутых режима работают одновременно!

Сначала прибор выдаёт в масштабе реального времени однотональный, нарастающе-спадающий по громкости сигнал (что само по себе является дополнительной звуковой информацией об объекте, в частности, о его размерах) после чего почти мгновенно следует короткий тональный посыл, выдающий заключение об объекте.

Преимущества нового способа очевидны – можно всегда искать предельно глубоко, с одновременной возможностью определения типа объекта. Кроме того, у новинки есть возможность включать и традиционные типы звуковой индикации.

По сравнению с предыдущими моделями фирмы резко сокращено количество «тонких», трудновоспринимаемых настроек (например, скорость автоподстройки, порог грунта, угловая фильтрация), что отпугивало многих, особенно начинающих, пользователей. По всей видимости, если не всё, то очень многое переложено на новый мощный процессор, автоматически устанавливающий оптимальные значения этих параметров.

Большинство параметров (усиление, громкость, звуковой порог) регулируются кнопками на приборной панели и отображаются на дисплее. Такой подход предопределил предельную простоту настройки и эксплуатации аппарата.

Интересная деталь: прибор отображает температуру окружающей среды и в зависимости от этого параметра корректирует контрастность дисплея.

Ну и, напоследок, немного «шпионских» фотографий металлодетектора Сигнум SFT 7270:

Общий вид

Лицевая панель электронного блока

Новая катушка типа Double D

В собранном состоянии (штанги нового образца)

Выводы

Алгоритмы пространственно-гармонической фильтрации, используемые в разрабатываемых фирмой АКА металлодетекторах, являются несомненным «know how» применительно к области низких частот. У устройств, использующих данную технологию в настоящий момент не существует аналогов. Они имеют огромный потенциал для дальнейшего наращивания производительности, что выводит такую поисковую технику на потенциально новый уровень развития.

Также можно сказать, что данный обзор – попытка показать не сколько пользователь подобной техники находит при поиске, а сколько пропускает (выкапывание всего подряд – удел энтузиастов)…

Нельзя не отметить ещё одно обстоятельство: F75 работает на частоте возбуждения ВТП 13 кГц, что в два раза выше рабочей частоты того же Сигнума (6,5 кГц). Выбор американским разработчиком повышенной частоты возбуждения понятен – она повышает чувствительность к неферромагнитным металлам и тем самым улучшает их идентификацию. Однако, при этом целый класс плоских железных объектов со сравнительно большой отражающей поверхностью будет восприниматься таким прибором как цели из цветного металла, например стальные пробки, что повышает вероятность ненужных раскопок.

В этой связи нужно отдать должное инженерам ООО «АКА» — разработчикам SFT технологии, которые в худших частотных условиях не только улучшили распознавание объектов из цветных металлов, но и расширили возможности прибора по идентификации подобных плоских железных объектов.

© Юдаев А.В., Клуб Кладоискателей «Кладенец», 2008

1. Юдаев Антон, м.н.с. Института радиотехники и электроники Российской академии наук (ИРЭ РАН), в настоящий момент – технический консультатнт Клуба Кладоискателей «Кладенец». Имеет большой опыт разработки и эксплуатации оборудования для подповерхностного зондирования.
2. Данный способ послужил основой оригинального конкурса на слёте кладоискателей в г. Боровск 9 августа 2008 года и получил одобрение участников за то, что сигналы от объектов действительно были «приближены к боевым»

Данный текст разрешён к перепечатке только в оригинальном виде, с сохранением ссылок. Любое изменение недопустимо.