в каком году появился металлоискатель
Металлоискатели в России / Только белая техника!
КОМПАНИЯ
УСЛУГИ
РЕСУРСЫ И СЕРВИСЫ
История создания металлоискателей: истоки
Часть 1
В наши дни такое замечательное изобретение человечества, как металлоискатель, чрезвычайно востребовано во многих отраслях: эти приборы являются незаменимыми помощниками в сфере охраны, без них не обходятся на раскопках профессиональные археологи, служители правопорядка зачастую используют металлоискатель для поиска соответствующих улик на месте преступления.
В промышленности пользуются металлоискателями для поиска трубопроводов и проводки кабелей, с их помощью производят разведку полезных ископаемых. Особенно важную роль выполняют металлоискатели в армии: миноискатели спасли не одну тысячу жизней.
Ну и, конечно же, металлоискатели стали верными спутниками и друзьями для множества людей, которые занимаются увлекательнейшим и интересным хобби – приборным поиском.
Наверняка многим будет интересно узнать историю возникновения самой идеи и создания таких приборов. История эта, стоить заметить, невероятно интересная и наполнена яркими и даже печальными событиями.
Все началось очень давно. А если точнее, то примерно за двести с лишним лет до нашей эры! В древнейших китайских документах того периода упоминается о некоей арке в императорском дворце, выполняющей функции детектора металлических предметов. Она была установлена в дверном проеме при входе в императорские покои и защищала императора от потенциальных убийц.
Арка была выполнена из магнитного минерала – магнетита и по своей форме напоминала подкову. Для придания более мощных магнитных свойств, во время изготовления, её нагревали и производили ковку ручными кувалдами. В результате получалась арка с магнитными свойствами, способными притягивать к себе крупные металлические предметы – ножи, сабли, мечи и т.д. Поэтому пронести что-либо металлическое в покои императора было невозможно, и потенциальный ассасин оставался безоружным.
Да-да, все верно! Это самый что ни на есть настоящий прообраз современного арочного металлодетектора. Конечно, в упрощенном и урезанном функционале, но со своей главной задачей – обезоружить нарушителя, он, по всей видимости, справлялся.
Дальнейшее развитие идеи обнаружения металлических предметов при помощи специального устройства неразрывно связано с научными открытиями в области физики.
Теория электромагнетизма впервые была продемонстрирована американцем Джозефом Генри и независимо от него Майклом Фарадеем в 1831 году. А в середине девятнадцатого века немецкий физик и метеоролог Генрих Вильхельм Дове изобрел систему индукционного баланса, которая легла в основу принципа действия металлоискателя.
Генрих Вильгельм Дове (1803-1879)
Очень сильное влияние на данное направление оказал канадский ученый шотландского происхождения Александр Грейам Белл, который больше известен как изобретатель первого в мире телефона.
Александр Грейам Белл (1847-1922)
Конечно, во многом благодаря своему английскому другу Даниэлю Хьюсу, который поделился мыслями о своих экспериментах по индукционному балансу. Дело в том, что Хьюс был профессором музыки и экспериментировал с новейшим электрическим микрофоном. В результате таких экспериментов появилось устройство, использовавшее четыре катушки. При помощи того же микрофона и тикающих часов создавалось электрическое возмущение в схеме, содержащей две основные катушки и две вторичные катушки, соединённые с телефонными наушниками.
Если поместить металлический предмет вблизи к одной из пар катушек, то индукционный баланс нарушался, и тиканье часов становилось слышно в наушниках. Этими исследованиями и поделился Хьюс со своим приятелем Александром Беллом, который использовал данные наработки в последующих экспериментах.
В конце девятнадцатого века, а именно в 1881 году произошло трагическое событие, которое и дало толчок к бурному развитию индустрии металлодетекторов.
Александр Белл обследует президента Гарфилда прототипом металлоискателя.
Однако когда Белл пытался обнаружить пулю, то слышал лишь шипящие звуки. Причиной тому была кровать на металлическом каркасе и пружинах, и металлоискатель реагировал на них. Белл пытался убедить медиков перенести президента на кровать без металлических предметов, но врачи категорически отказывались беспокоить раненого и скептически отнеслись к подобным экспериментам. Печальный итог – 19 сентября 1881 года президент Гарфилд скончался. Позже вскрытие показало, что пуля находилась достаточно глубоко, чтобы быть обнаруженной аппаратурой Белла.
Александр не стал останавливаться и продолжил свои исследования и эксперименты в данной области. В декабре 1882 года он представил катушку для обнаружения металлических залежей и подземных телеграфных проводов.
Своими изобретениями Белл дал, так сказать, сильный стимул для дальнейших исследований и разработок в этой области. Другие изобретатели и ученые загорелись идеей создания подобных приборов.
Его прибор был небольших размеров, в герметичном и портативном корпусе. Внутри содержались две настроечные катушки, прерыватель и батарея. Также имелись наушники. Батарея состояла из двух элементов, но могла быть заменена магнитоэлектрическим генератором, производящим переменный ток. Катушки соединялись между собой изолированным кабелем. Для снижения взаимодействия с металлическими частями, использовались диэлектрические материалы – резиновые шайбы, винты из слоновой кости и эбонитовые ручки.
Принцип действия подобной конструкции был чрезвычайно прост. Катушку опускали в воду и производили сканирование дна. В наушниках звучал непрерывный слабый сигнал. Когда рядом с катушкой появлялся металлический предмет, то баланс нарушался и звук становился очень громким, чистым и ясным, что и свидетельствовало об обнаружении предмета. Детектор собирались использовать на флоте для обнаружения торпед. Но у конструкции был недостаток – предмет, находящийся непосредственно под катушкой, прибор «не видел». И работал нестабильно. Поэтому на вооружение его не взяли.
В то же время Джордж Хопкинс показал свое собственное изобретение – устройство для поиска минералов, которое уже не использовало индукционный баланс, а катушки были расположены перпендикулярно.
Подобный детектор, имеющий катушку диаметром 6 или 8 дюймов, мог обнаруживать металлические руды, расположенные у поверхности. Примерная глубина обнаружения – несколько дюймов (около 5 – 10 сантиметров).
Продолжение следует…
Как появился металлоискатель и почему он работает
Первый металлоискатель был придуман ещё в конце 19 века, но в то время эта технология по какой-то невероятной причине не получила развития. Спустя 100 лет немецкий физик Герхард Фишер изобрёл систему радиопеленгации.
Вообще-то целью учёного было создание точной авиа навигации. Но как часто это бывает в науке, порой случайные открытия оказываются куда более значимыми, чем основное направление работы ученого. В процессе работы физик обнаружил, что металлические детали могут изменять ход радиолуча. Этот факт и натолкнул его на мысль о создании металлоискателя. Ведь исходя из угла отклонения и имея возможность его зарегистрировать, можно сделать безошибочный вывод о материале, отклонившем ход радиолуча. Напомним, что радиолуч — это волна.
Первый образец металлоискателя Фишера
Первый рабочий образец господин Фишер сконструировал в 1937 году. Он назвал его металлоскоп и приобрёл патент на изобретение. Первые конструкции были очень примитивны и имели немного функций. Принцип действия основывался на изменении индуктивности катушки во время обнаружения металлического предмета.
Со временем компания Фишера расширила возможности металлоскопа. Теперь они производили и миноискатели для военных, и металлоискатели для обнаружения драгоценных металлов. Но эти устройства всё ещё не могли определять размер металла, его форму.
Миноикатели состояли из двух LC-генераторов, эталонного и рабочего, оба были настроены на одну частоту. Сигналы от генераторов передавались в наушники и, при обнаружении металлического предмета, звучала особая пульсация. Устройства для поиск драгоценных металлов работали примерно по той же схеме.
Наука не стоит на месте и, со временем, устройство металлоискателя значительно усложнилось, а его функциональность возросла. С появлением микропроцессоров стало возможным различать цветной ли металл или обычный, можно стало узнать его форму и на какой глубине он лежит.
Стало известно, что цветные металлы снижают индуктивность катушки, поэтому частота растёт, а вот с чёрными металлами всё наоборот.
Современные металлоискатели
Для того чтобы найти металл на большой глубине были изобретены импульсные искатели. Принцип их устройства совсем не похож на стандартный. Катушка здесь не часть LC-контура. На неё подаётся импульс с частотой 40-200 Гц, силой тока до 20А и напряжением 200В.
Если устройство обнаруживает металлическую деталь, то задний фронт меняется с короткого на длительный. Кстати, влажность и минерализация грунта не влияет на эффективность работы импульсного металлоискателя.
Самым универсальным прибором для обнаружения разных видов металла являются VLF-металлоискатели. Эта система состоит из двух катушек, расположенных в одной плоскости. Осуществляется подача сигнала в передающую катушку и в приёмной появляется минимальный сигнал. По амплитуде и фазовым сдвигам сигнала можно определить размер металла, его разновидность. В этом приборе можно регулировать различные параметры, подстраиваться под особенности грунта.
Металлоискатели с системой VLF применяются в различных отраслях. Они имеют множество функций. Это очень чувствительные устройства, имеют несколько модификаций. Комплектация с большой поисковой головкой позволяет искать предметы на большой глубине. Металлодетектор имеет возможность распознавать мусор. Для того чтобы искать мелкие предметы на незначительной глубине, используют аппарат с катушкой меньшего диаметра.
История металлоискателя
Электронный прибор, способный обнаружить предметы из металла находящиеся в слабопроводящей или нейтральной среде, и есть металлоискатель. Он способен обнаружить металл в любом месте, будь то грунт или вода, стены, древесина, продукты, багаж, одежда, организм животного или человека и так далее.
Таким компактным металлоискатель стал потому, что очень бурно развивается микроэлектроника. Это на самом деле надежный и весьма «интеллектуальный» прибор. Ранее металлоискатели применялись в основном военными и в сфере безопасности. Заметно расширилась сфера их применения в наши дни. Данный прибор используется людьми еще и для поисков сокровищ и кладов.
Существует металлоискатель намного дольше, чем многие могут себе представить. История металлоискателя начинается еще в конце XIX века, когда многие инженеры и ученые, хорошо разбирающиеся в теории электроники, занялись разработкой прибора, основная функция которого была – поиск металла.
Основы работы металлоискателя заложил немецкий физик Генрих Вильгельм Дове во второй половине XIX века. Ему удалось разработать систему индукционного баланса, на которой основан принцип действия этого прибора. Но до изобретения первого в истории металлоискателя прошло еще сто лет. Случилось это в связи с произошедшим трагическим событием. В 1881 году на железнодорожном вокзале в Вашингтоне был серьезно ранен двадцатый президент Соединенных Штатов Джеймс Гарфилд. Врачи предпринимали попытки извлечь пулю, но не могли ее обнаружить. Тогда свою помощь предложил физик из Шотландии Александр Грейам Белл. Он за несколько дней создал первый металлоискатель, который превосходно работал в лаборатории Белла, но в больнице оказался бессилен. Дело в том, что раненый президент лежал на металлической кровати, которая создавала помехи устройству. Перенести больного на другое место врачи отказались, в итоге Гарфилд скончался. Александр Белл, в свою очередь, в августе 1882 года описал свои опыты с металлоискателем в Американской ассоциации содействия научному развитию.
В 1930 году в США доктором Герхардом Фишером была разработана система радиопеленгации, применяемая для авианавигации. Данная система оказалась эффективна и для поиска металлов. В связи с этим был создан новый вид металлоискателя промышленного типа под названием металлоскоп, запатентованный в 1937 году. После этого компания Фишера по производству металлоискателей занималась созданием военных видов устройств, а также первых образцов приборов по поиску сокровищ. Фирма остается передовым изготовителем металлоискателей и в наши дни.
В 30-е годы также разработками металлоискателей занимался польский лейтенант Юзеф Козацки. Готовый экземпляр ему удалось изготовить только к 1941 году в Великобритании. Устройство стали выпускать в достаточно больших объемах для нужд британских войск.
В Советском Союзе первый металлоискатель был создан инженером Б. Кудымовым в 1936 году. Точнее это устройство можно назвать миноискателем, поскольку использовался он именно для поиска мин в годы Великой Отечественной войны.
После окончания войны металлоискатели стали попадать в руки гражданских людей, которые интересовались возможностями этого прибора для поиска золота, кладов и старинных реликвий. Это способствовало повышению популярности металлоискателей для использования в любительской археологии.
История Азербайджана
Научно-популярный портал по истории Азербайджана
Как появился металлоискатель?
О.БУЛАНОВА
Человек так устроен, что все время придумывает какие-то приборы, облегчающие жизнь. Одним из таких приборов стал металлоискатель (металлодетектор). Но неправильно будет думать, что это изобретение недалекого прошлого. В древних китайских документах были найдены свидетельства того, что металлодетекторы использовались за 200 с лишним лет до н.э.
У китайского императора имелась специальная арка в дверном проеме, работающая как детектор металла и предназначенная для защиты от злоумышленников. Императорские умельцы создали каркас этой арки из магнитного минерала – магнетита, форма каркаса, по-видимому, напоминала подковообразный магнит.
Используя нагрев и ковку магнетита кувалдами, удалось создать устройство, способное притягивать металл. Если бы кто-то попытался скрытно пронести какой-либо металлический предмет – типа меча или кинжала, то эти предметы притянулись бы аркой, а нарушитель был задержан.
Если рассматривать какое-то одно конкретное лицо в качестве изобретателя металлоискателей, то это, скорее всего, английский геолог и горный инженер Фокс. Это он первым обнаружил, что электричество может поступать через металлические руды, а также твердые металлические предметы.
Примерно в 1830 г. он разработал простой локатор металла, который состоял из батареи, нескольких металлических прутьев и подходящей длины провода.
Его первый метод обнаружения металла заключался в следующем: один металлический стержень будет лежать в земле, где может находиться руда, его подключают к одной клемме аккумулятора. Другая клемма аккумулятора была связана с плавающим проводом. Другие металлические прутья были вбиты в землю в нескольких различных точках и последовательно касались плавающего провода. Искры свидетельствовали, то, что металл присутствует.
Около 1870 г. это устройство было изменено до двух стержней, изолированных друг от друга, провод подключался через батарею и погружался в землю. Когда был установлен контакт с металлической рудой, самородком или металлической трубой, то раздавался звонок, что указывает на наличие проводящих объектов.
В 1881 г. изобретатель телефона Александр Белл работал над электрическими индукционными приборами для обнаружения металлов. В это же время было произведено покушение на президента США Джеймса Гарфилда, во время которого он был смертельно ранен. Одна пуля зацепила его руку, а вторая засела в спине. После ряда неудачных попыток обнаружить точное местонахождение пули и в связи с ухудшением самочувствия президента его доктора обратились за помощью к Александру Беллу, прося его принести свой металлодетектор в Белый дом.
Свидетельства о последующих событиях разнятся, по одной версии, у Белла не было достаточно времени для усовершенствования своего инструмента, которым можно было бы обнаружить пулю. По другой версии Белл пробовал обнаружить местоположение пули, но у него ничего не вышло. Двадцатый президент США Джеймс Гарфилд скончался.
В 1890 г. был проведен ряд исследований по поиску сульфидов (соединений металлов с серой, имеющих электропроводность), используя их свойства электрической проводимости. Здесь применялся телеграфный приемник, включенный последовательно с батареей питания и проволочной щеткой. Один контакт цепи был заземлен, а другим контактом являлась проволочная щетка, которую тащили по поверхности земли. Цепь замыкалась тогда, когда щетка касалась сульфидов, что индицировалось щелчком в приемнике.
Этот способ поиска минералов имел ограниченное применение, т.к. работал только при наличии открытой минерализованной поверхности. Исследования способов обнаружения металлов продолжались дальше, среди них был использован измерительный мост Чарльза Витстона для измерения сопротивлений. В этом случае также определяющим фактором являлась проводимость, которую можно было косвенно рассчитать между двумя точками земной поверхности, используя измерение сопротивления. Этот метод тоже оказался неудобным для практического применения.
В те же давние годы был разработан и метод, наиболее близкий к тому, что используют современные детекторы. С помощью этого метода измерялись искажения магнитных полей, генерируемых электрическим проводником с очень низким сопротивлением, проходящем в земле, например, рудным телом.
Поскольку этот метод не требовал использования каких-либо электрических контактов между землей и рудой, то его применение позволяло избежать проблем, вызванных влагой и другими похожими факторами. Этот способ был ограничен только небольшим расстоянием, на котором интенсивность магнитного поля была достаточной для работы.
Другим перспективным методом был метод индуктивного баланса, применение которого позволяет обнаружить наличие золота так же легко, как и наличие сульфидов или других полезных ископаемых. Главная проблема при реализации этого метода заключается в получении необходимой глубины обнаружения объектов.
Идея обнаружения рудных тел электромагнитным способом была, возможно, впервые рассмотрена доктором Даниэлем Чилсоном в 1904 г. в штате Невада. Ранние эксперименты по исследованиям проводимости почвы, воды и других веществ показали, что сульфиды были лучшими проводниками. В 1909 г. доктор Чилсон, экспериментируя с короткими волнами, обратился к известному способу приема-передачи.
В 1902 г., 21 июня, поисковая компания “Электрические руды” подала в Лондоне заявку на патент в управление на совершенно новый тип детектора металла. Это был очень продвинутый инструмент для своего времени, имевший диапазон в сто ярдов (91,44 м).
Он работает следующим образом: батарея поставляет ток в генератор высокого напряжения. С помощью моторизированного контакта-выключателя ток прерывался для достижения сигнала звуковой частоты, который в свою очередь подавался на два датчика, которые загонялись в землю. На основе электропроводимости грунта в данном месте можно было судить о наличии металлических предметов (сейчас по этому принципу работает электроразведка).
Эта компания позже разработала подводный детектор типа копья. При помощи дискриминации детектор мог различать золото и другие металлы.
Компания “Чикаго” приняла иной подход к обнаружению металла – мост с двумя земляными зондами в качестве датчиков. Аналогичный принцип применил другой американский изобретатель Фред Х.Браун, который в одном из своих патентов, указывает пригодность детектора для поиска кладов.
В 1925 г. была разработана электронная проходная, позволявшая сократить на заводах постоянно растущее количество краж инструментов и продукции. Принцип работы этой проходной основывался на использовании электромагнитных волн. Разработано это оригинальное устройство было двумя германскими физиками – доктором Джеффакеном и доктором Рихтером из Лейпцига. Их работу продолжили братья Ветцель из того же города.
Электронная проходная работала следующим образом: генерировалось электромагнитное поле, протекающее через арку. Если кто-нибудь пытался пройти с металлическим предметом через эту проходную, то в электромагнитном поле возникал всплеск, который и обнаруживался схемой, включающей сигнал тревоги.
Эта электронная проходная была предшественницей современных рамочных металлодетекторов, имела возможность регулировки чувствительности, что позволяло так настроить систему, чтобы исключить срабатывания на мелкие металлические предметы типа ключей и наручных часов, обнаруживая при этом только крупные предметы.
Для персонального обыска подозрительных лиц, вызвавших сигнал тревоги при прохождении электронной проходной, использовалась отдельная небольшая поисковая катушка. Чувствительность этой катушки регулировалась так, чтобы она не реагировала на мелкие объекты типа монет в карманах.
Примерно в то же время Ширл Херр был признан изобретателем принципа магнитного баланса. Устройство, использующее этот принцип работы, способно обнаруживать минералы и металлы, лежащие под землей. В 1927 г. был изобретен искровой металлодетектор, фотография которого появилась в журнале “Популярная механика” за сентябрь 1930 г. Это был индукционный балансный двухкатушечный металлодетектор типа прием-передача. Наборы для его сборки продавались довольно неплохо.
С начала 30-х гг., до Второй мировой войны начали производство металлодетекторов, принцип действия которых основывался на разных принципах. Во время войны интерес к металлоискателям возрос, что было связано, в основном, с возможностью обнаружения мин и неразорвавшихся снарядов, и это привело к быстрому росту технологии металлообнаружения.
К концу войны тысячи металлодетекторов были доступны на распродажах, т.к. они уже устарели и стали не нужны армии. Приборы хорошо раскупались бывшими военными, которые были обучены использованию металодетекторов. Они быстро поняли ценность этих устройств для поиска спрятанных сокровищ.
Один из первых, кто использовал их для обнаружения клада, был англичанин Джордж Уильямс, радист на борту корабля Racer, он поднимал золото с потерпевшего крушение лайнера laurentic, торпедированного во время войны. Будучи хорошо знаком с беспроводной техникой и увидев несколько примитивных локаторов, Уильямс решил, что он может улучшить существующие технологии проектирования радиолокации (так в то время называли поиски с помощью металлоискателей).
С начала 1950-х гг. несколько компаний стали производить металлодетекторы на лампах и транзисторах. Т.к. распространение транзисторов позволяло изготавливать простые и легкие приборы, то к началу 60-х производство металлодетекторов на вакуумных лампах было прекращено.
Где-то к концу 60-х – началу 70-х гг. интерес к металлодетекторам значительно вырос благодаря существенному прогрессу в развитии направления металлодетекции. В тот период были разработаны высокостабильные и очень чувствительные приборы, позволяющие отсеивать ненужные объекты и не реагирующие на минерализацию земли.
В 1980-х гг. появились приборы, способные анализировать обнаруженный объект, и с каждым годом точность анализирования возрастала. Применение микропроцессоров и цифровой обработки сигнала позволило сделать гигантский скачок в области обработки информации.
Патент фирмы “Гаррет электроникс” US4709213, выданный фирме в 1987 г., описывает первый металлоискатель с микропроцессорной технологией. Компании потребовалось 10 лет для конструирования и полевых испытаний первого образца микропроцессорного металлодетектора, прежде чем он попал на рынок, где и был восторженно встречен.