Werkingsprincipe Metaaldetector
De voorgeschiedenis: Al lang geleden ontdekte men dat metalen invloed hadden op de werking van elektromagnetische spoelen. Sommige metalen “zuigen” als het ware magneetvelden naar zich toe, andere buigen ze juist af in andere richtingen. De zelfinductie (=de elektronische “waarde” van de spoel) wordt hierdoor beïnvloed. Het lag dan ook voor de hand dit fenomeen te gebruiken voor eenvoudige metaaldetectie. Omdat met deze techniek slechts zeer matige resultaten te boeken zijn zullen we er hier verder niet op ingaan. We gaan meteen door met het volgende principe; Puls-inductie.

Pulsinductie gebruikt slechts 1 spoel. Deze spoel zendt vele malen per seconde een korte magnetische puls uit. Door zo’n puls worden metalen voorwerpen in de omgeving magnetisch geladen. Als de puls stopt zal het magnetisme dat door de voorwerpen is opgenomen weer worden afgegeven aan de omgeving. De detectorspoel vangt deze zwakke afgifte op en de elektronica maakt er een piepje van. Dit principe trekt zich zeer weinig aan van grondmineralisatie en zoutmineralisatie, en is daardoor populair bij industrie en onderwater toepassingen. Nadeel: zeer beperkte discriminatiemogelijkheden.

Het derde principe: de zend/ontvang detector. Het zend/ontvangprincipe gaat uit van minimaal twee spoelen. De een zendt een wisselend magneetveld uit en de ander ontvangt deze. De twee spoelen zijn dusdanig in de schotel geplaatst dat er minimale koppeling is tussen zendspoel en ontvangspoel. De ontvangspoel ontvangt tegelijkertijd evenveel positieve als negatieve krachtlijnen. Het resultaat is dus vrijwel nul. Komt nu een metaal in de buurt dan zal de balans tussen positieve en negatieve krachtlijnen worden verstoord. Met elektronica is dit om te zetten naar bruikbare signalering. (piep). Het minimale signaaltje dat normaliter uit de ontvangspoel komt heeft als groot voordeel dat de ontvangelektronica erachter een extreem hoge gevoeligheid kan hebben, zonder dat ze zich “verslikt” in te grote signalen. Onder andere hieraan dankt dit werkingsprincipe zijn hoge gevoeligheid. Aangezien de zend/ontvang detectoren voor ons het meest bruikbaar zijn zullen we ons nu verder tot deze groep beperken. Vrijwel elke normale hobbydetector, digitaal of analoog, behoort tot deze groep. De goede gevoeligheid samen met de discriminatiemogelijkheden bieden prima mogelijkheden voor de amateur. Om precies te kunnen begrijpen wat de grondbalans en discriminatie doen zullen de werking nog wat nader moeten toelichten.

Wat gebeurt er nu eigenlijk onder de zoekspoel? Een voorwerp komt in het wisselend magneetveld van onze zoekspoel. Vele malen per seconde wordt de richting van het magnetisme omgepoold. Om het spel goed te snappen bekijken we slechts één magnetische trilling. Het voorwerp wordt dus blootgesteld aan magnetisme. Hierdoor ontstaan twee fenomenen;

1- elektrische stroom wordt in het voorwerp opgewekt.

2- magnetisme wordt als magnetisme opgeslagen in het voorwerp.

Als nu de magnetische zendertrilling eindigt en tot nul reduceert, zal de in het voorwerp “gepompte” energie weer worden afgegeven. Zowel de elektrische als de magnetische energie in het voorwerp treden als magnetisme naar buiten, en worden opgevangen door de ontvangspoel. De grap is nu dat elk voorwerp en materiaal zijn eigen verhouding heeft tussen de magnetische en elektrische component. Daardoor is de reactie op het magneetveld voor elk voorwerp anders. De ontvangen energie wordt vergeleken met het zendersignaal, en het faseverschil tussen zend en ontvangsignaal is kenmerkend voor ons voorwerp.

Dit faseverschil geldt overigens ook voor grondmineralisatie, en hier gaan we de boel even lekker neppen! We maken in de detector opzettelijk een faseverschil dat omgekeerd evenredig is met het faseverschil van de bodem. In de detector heft het een het ander op en we krijgen dus geen reactie meer op de grondmineralisatie! Er is nu sprake van “Grondbalans”.
Soortgelijke trucs worden gebruikt om te kunnen discrimineren. De discriminatieknop bepaalt vanaf welk faseverschil het voorwerp hoorbaar wordt gemaakt. In de identificatie detectoren wordt het faseverschil ook nog gewoon gemeten en aan een wijzerplaat toegevoerd.

Nu is het helaas zo dat VIER factoren belangrijk zijn voor het op deze manier identificeren of discrimineren van een voorwerp:

1- het soort materiaal,
2- de hoeveelheid materiaal,
3- de vorm van het voorwerp,
4- de ligging van het voorwerp.

Om dit te demonstreren het volgende bekende experiment: Buig een ring van dik koperdraad (doorsnede 2 cm). Zorg dat de ring niet helemaal gesloten is, en beweeg het langs uw zoekspoel. Draai nu de discriminatie op tot de ring wordt gediscrimineerd. Buig nu de ring verder dicht zodat de uiteinden elkaar goed raken; de ring zal nu vlot door de discriminatie komen! (Mensen die geen koperdraad hebben kunnen natuurlijk ook gewoon hun trouwring doorknippen…)

Het is dus gewoon zo dat geen enkele detector keihard kan aantonen dat een voorwerp zeker van goud is, of zeker een munt. De “vingerafdruk” van het voorwerp is een optelsom van bovenstaande vier parameters.

Om een goede indruk te krijgen van de eigenschappen van de grondbalans en discriminatie zie onderstaande figuur 1.

Bodemmineralisatie en vondsten zijn a.h.w. verdeeld over een lange lineaal. Links zien we de grondmineralisatie. Je moet nu de verticale pijl zien als het scharnierpunt van een balansweegschaal. Alles wat rechts van de verticale pijl zit geeft in de detector een POSITIEVE uitslag. Alles wat links zit een NEGATIEVE. Deze verticale pijl kunnen we met de GEB knop verschuiven over de lineaal. We kunnen dus met de GEB knop een punt opzoeken waar de grondmineralisatie zowel geen negatieve als geen positieve uitslag veroorzaakt. De weegschaal is nu precies in balans; Grondbalans!

Iets vergelijkbaars is nu te bedenken in het rechter (discriminatie) deel van de lineaal. Alles wat rechts van de verticale pijl zit geeft een hoorbare piep, alles wat links ervan zit wordt weg gefilterd (gediscrimineerd). Ook hier kunnen we de verticale pijl verschuiven langs de lineaal, met behulp van de DISC- knop. We bepalen hiermee wat wel en wat niet wordt gemeld door onze detector.

Dit lineaalmodel zal nog diverse keren worden gebruikt om specifieke eigenschappen van een detector duidelijk te maken, en ook om te laten zien hoe onvolmaaktheden in de bediening roet in het eten kunnen gooien!