VLF式電磁感應型金屬探測器的原理

金屬探測器是用于探測金屬的電子儀器，目前主要有三大類：電磁感應型，X射線檢測型，微波檢測型。*常見和實用的是電磁感應型的，其原理是利用電磁感應的原理，利用有交流電通過的線圈，產生迅速變化的磁場。這個磁場能在金屬物體內部能感生渦電流。渦電流又會產生磁場，反過來影響原來的磁場，從而引發探測器的反應，如發出鳴聲等。

金屬探測器的作用場景

金屬探測器常用于*事領域，如掃雷等任務。但其不僅能探測*火及金屬器械，還可以探測到硬幣、鎖匙及其他小型金屬物品。因此在機場等場所會用來檢查是否有妨害安全的金屬物品，如刀械等被夾藏帶入。

另外，金屬探測器現今也應用于食品、藥、塑料制造等多個行業，檢測產品中的金屬，目的提高產品純度，防止雜物混入。

關于電磁感應型金屬探測器原理的深入探討

一般采用的是低頻探測技術（VLF）也稱感應平衡，可能是當今*為常用的一種探測技術。低頻金屬探測器有兩個截然不同的線圈：

發射線圈——外環線圈。里面是一個由導線繞成的線圈。設備沿導線交替變換方向發出電流，每秒鐘變換數千次。每秒鐘電流方向變換的次數*形成了探測器的頻率。

接收線圈——內環線圈，由另一由導線繞成的線圈組成。這一線圈能起到天線的作用，用來收集并放大地下目標物發出的電磁波的頻率。

流經發射線圈的電流會產生一個電磁場，*如同電動機也會產生電磁場一樣。磁場的極性垂直于線圈所在平面。每當電流改變方向，磁場的極性都會隨之改變。這意味著，如果線圈平行于地面，那么磁場的方向會不斷地交替變化，一會兒垂直于地面向下，一會兒又垂直于地面向上。

隨著磁場方向在地下反復變化，它會與所遇的任何導體目標物發生作用，導致目標物自身也會產生微弱的磁場。目標物磁場的極性同發射線圈磁場的極性恰好相反。如果發射線圈產生的磁場方向垂直地面向下，則目標物磁場*垂直于地面向上。

接收線圈能完全屏蔽發射線圈產生的磁場。但它不會屏蔽從地下目標物傳來的磁場。這樣一來，當接收線圈位于正在發射磁場的目標物上方時，線圈上*會產生一個微弱的電流。這一電流振蕩的頻率與目標物磁場的頻率相同。接收線圈會放大這一頻率并將其傳送到金屬探測器的控制臺，控制臺上的元件繼而對這一信號加以分析。

金屬探測器根據目標物產生的磁場的強度，能近似地判定目標物埋藏的深度。目標物埋藏得越淺，接收線圈收集到的磁場強度*越大，產生的電流也越大。目標物埋藏得越深，磁場*越弱。如果超過了一定的深度，目標物磁場在地表處的強度過于微弱，*不能被接收線圈感測到。

VLF金屬探測器如何分辨不同類型的金屬？這是利用一種稱為相移的現象實現的。相移是指發射線圈頻率與目標物頻率之間的時間差。之所以會形成這一差異，有以下兩方面的因素：

電感——易于導電（感應性的）但對于電流變化反應遲緩的導體。您可以將高電感物體理解為一條很深的河流：如果改變河流中的水流量，要過一段時間才能看到變化。

電阻——不易于導通電流（阻抗性的）但對于電流變化反應敏銳的導體。我們還是把高電阻物體比喻成流水，比如一條又窄又淺的溪流：如果改變溪流中的水流量，很快*能發現水位的變化。

因此，我們基本上可以說高電感的物體會造成比較大的相移，這是因為要改變磁場需要較長的時間。而高電阻物體造成的相移則比較小。

相移現象使得基于VLF技術的金屬探測器具有了一種稱為識別的能力。由于大多數金屬具有不同的電導值和電阻值，VLF金屬探測器可利用一對稱為相位解調器的電子線路測出相移量，并將實測數據同某一種類的金屬相移均值進行比較。然后探測器*會以聽覺或視覺信號的形式，將目標物可能所處的金屬類型范圍告知探測者。

很多金屬探測器甚至能讓您過濾出（識別）超過某一特定相移水平的目標物。通常，您可以設定需要過濾的相移水平，一般的方法是調節一個用來增加或降低閾值的旋鈕。VLF探測器還有一種識別功能，稱為忽略功能。實際上，忽略功能是一種針對某一特定相移區間的識別濾波器。探測器不僅像普通識別模式那樣針對高于設定相移區間的物體發出*示，也會針對低于設定相移區間的物體發出*示。

更*的探測器甚至支持設定多個忽略區間。例如，可以對探測器進行設置，讓它忽略與易拉罐拉環或小釘子的相移區間相當的物體。識別和忽略功能的缺點是，有可能過濾掉很多與“廢物”具有相近相移的有價值的東西。但如果您要尋找某一特定類型的目標物，這類功能*會極為有用。