تاریخچه و طرز کار فلزیاب های نوع PI
سیم پیچ در فلزیاب های نوع PI
قلب دستگاه یا همان قسمت اصلی ان سیم پیچ می باشد. متناسب با جریان گذرنده از سیم پیچ و تعداد دور ان به صورت انرژی میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می گردد. در صورت قطع انرژی، ابتدا ولتاژ دو سر سیم پیچ صفر می شود و پس از صفر شدن میدان موجود به صورت میرایی، یک نیروی ضد محرکه در سیم پیچ، القا می گردد. نیروی ضد محرکه در صورت عدم حضور فلز مستهلک می شود و چنانچه فلزی در حوزه ی عملکرد سیم پیچ وجود داشته باشد، میدان مغناطیسی سیم پیچ بر ان اثر کرده و جریان هایی در ان فلز بوجود می اید؛ به عبارتی در اثر شار عبوری میدان مغناطیسی فلز لحظه ای مغناطیس می شود این امر به مغناطیس یا غیر مغناطیس بودن فلز بستگی دارد. ولی در هر دو حالت نتیجه این است که باعث بیشتر شدن زمان میرایی نیروی ضد محرکه می شود یعنی زمان به صفر رسیدن ولتاژ طولانی تر می شود و یا در بعضی از فلزات سریع تر می شود که کاملا” به نوع فلز بستگی دارد. از اندازه گیری سرعت میرایی می توان نوع فلز را مشخص کرد.
پس از القا، موج حاصل از سیم پیچ ابتدا تقویت شده و سپس از ان نمونه برداری به عمل می اید و در لحظه ای که سیگنال به صفر می رود، از نمونه مورد نظر انتگرال گرفته می شود. خروجی انتگرال گیر سیگنالی است که با مدت زمان میرایی نیروی ضد محرکه متناسب است. این ولتاژ فرکانس نوسان ساز کنترل شونده با ولتاژ را تغییر داده و فرکانس خاص به صورت صوت از بلند گو شنیده می شود.
اساس کار فلزیاب های PI بر اشکارسازی این اختلاف ولتاژ چند میکرو ولتی بین دو نمودار یعنی زمانی که سیم پیچ ما در معرض هیچ نوع فلزی قرار ندارد و زمانی که سیم پیچ در معرض یک نوع فلز قرار می گیرد است. فلزات مختلف در طول این نمودار در جاهای خاصی قابلیت تاثیر بیشتری دارند.
تاریخچه ی فلزیاب های PI
از سال ۱۹۶۰ تحقیقات وسیعی بر روی فلزیاب های نوع PI صورت گرفت که یکی از قوی ترین انگیزه های پیشرفت این سیستم کاربرد وسیع ان در باستان شناسی بود. اروپا بیشترین سهم را در پیشرفت سیستم PI داشته و در این میان نام دانشمندی به نام اریک فوستر (Eric Foster) خود نمایی بیشتری دارد. بیشتر تحقیقات او در راستای افزایش میزان تفکیک در فلزیاب های PI بوده است.
شرکت Minelab اولین شرکتی بود که در حدود سال های ۱۹۹۰ فلزیاب PI خود را که مختص جستجوی طلا بود در ایالات متحده ارائه کرد. معرفی محصول SO2000 موجب استفاده ی روز افزون از سیستم PI در جستجوی طلا شد.
طرز کار فلزیاب های PI
اساس کار سیستم PI، ایجاد یک پالس قوی در درون سیم پیچ و انالیز سیگنال در سیم پیچ در مدت کوتاهی بعد از خاموش شدن پالس است که این روند به صورت متناوب تکرار می شود. در زمانی که شدت جریان در سیم پیچ برقرار می گردد میدان مغناطیسی بوجود می اید که در مواجهه با اجسام فلزی، در نتیجه ی این میدان مغناطیسی، جریان در جسم فلزی برقرار می شود.
وقتی جریان درون سیم پیچ به طور ناگهانی باز می ایستد، میدان حاصل از سیم پیچ و جسم فلزی مورد نظر با یکدیگر تداخل کرده و این امر موجب سیگنال حاصل از سیم پیچ می شود. طول این سیگنال و مدت زمان ان، تابع اندازه، شکل و ترکیب جسم مورد نظر خواهد بود. به طور مثال فلزات رسانای خوب، سیگنالی قوی اما کوتاه را به وجود می اورند. در این میان فلز اهن سیگنالی قوی تر از طلا ایجاد که دلیل سهولت یافتن اهن نسبت به طلا نیز همین امر است.
فلزیاب های فرکانس بسیار پایین(VLF)
این روش رایج ترین تکنولوژی فلزیابی است. در این نوع فلزیاب ها ۲ نوع سیم پیچ مجزا وجود دارد:
سیم پیچ فرستنده : این سیم پیچ حلقه بیرونی است و جریان برق با فرکانس ۶/۶ کیلو هرتز در ان جریان دارد.
سیم پیچ گیرنده : این سیم پیچ حلقه درونی است. این سیستم بعنوان انتن گیرنده رفتار می کند. جریانی که از سیم پیچ فرستنده عبور می کند، یک میدان الکترومغناطیسی به سمت پایین ایجاد می کند. فلزاتی که در این میدان قرار می گیرند، بخاطر خاصیت القای الکترومغناطیسی از خود میدان مغناطیسی ضعیفی تولید می کنند. سیم پیچ گیرنده این سیگنال ها را دریافت می کند و پس از تقویت به جعبه کنترل می دهد تا سیگنال ها در انجا تجزیه و تحلیل شوند. فلزیاب بطور تقریبی با توجه به قوی یا ضعیف بودن میدان القایی می تواند تشخیص دهد که فلز در چه عمقی از زمین قرار دارد.
این فلزیاب از اختلاف فاز فرکانس سیم پیچ فرستنده و گیرنده به نوع فلز پی می برد. چون فلزات مختلف مثل اهن و طلا اختلاف فازهای متفاوتی (به هنگام القا) تولید می کنند و به این ترتیب فلزیاب می تواند بطور تقریبی نوع فلز مدفون شده را تشخیص دهد.
این نوع طلایاب ها معمولا” خیلی سبک و کم حجم بوده و دیسک ان ها کوچک (دیسک استاندارد ان ها ۲۵ سانتی متر می باشد) است و عمق کاوش فلز ان ها نیز معمولا” کمتر از یک متر است. یعنی این که یک فلز مربع شکل به اندازه ۱ متر در ۱ متر را حداکثر از فاصله یک متری می توانند پیدا کنند. فلزیاب های تفریحی برای کشف فلزات در سطح خاک طراحی شده اند. این نوع فلزیاب ها دارای صفحه نمایشگری دیجیتالی و پیشرفته هستند. فلزیاب های تفریحی که دارای نمایشگر دیجیتالی می باشند قدرت تفکیکی برابر با ۸۰ درصد دارند. یعنی فقط می توانند فلزات اهنی را از فلزات غیر اهنی با دقت ۸۰ درصد جدا کنند.
فلزیاب های فرستنده و گیرنده (TR)
گنج یاب های فرستنده – گیرنده از یک دیسک فرستنده در جلو و یک دیسک گیرنده در عقب دستگاه که معمولا” به شکل مربع هستند تشکیل شده اند. این نوع فلزیاب ها قدرت تفکیک ندارند و فقط برای کشف فلزات بزرگ مانند لوله های اب و توده های بزرگ فلزی طراحی شده اند و به ان ها گاهی انبوه یاب گفته می شود. کار کردن با این فلزیاب ها مشکل بوده و به دلیل دشوار بودن تنظیم دستگاه، خطای زیاد، گم کردن هدف، خطا در تعیین محل دقیق فلز، از استقبال عمو برخوردار نبوده اند.
این فلزیاب که از خاصیت Transmitter استفاده می کند موج ارسالی خود را درون زمین فرستاده و دریافت انرا توسط دیسک بزرگی که پشت دستگاه قرار گرفته دریافت می کند. این فلزیاب برای پیدا کردن لوله های گاز و نفت طراحی شده است.
کاربرد فلزیاب ها
فلزیاب های صنعتی جهت حفاظت از تجهیزات و ماشین الات خردایش، توانایی تشخیص و جداسازی قطعات فلزی اعم از اهنی و غیر اهنی را از میان مواد عبوری روی نوار نقاله دارند. در بسیاری از کارخانجات صنعتی اگر چه با بکارگیری از جداکننده های مغناطیسی می توان از ورود بخش زیادی از قطعات اهنی جلوگیری کرد ولی به علت عدم جذب فلزات غیر اهنی توسط مگنت در مواقعی که تجهیزات خردایش دارای حساسیت بالایی می باشند از فلزیاب صنعتی استفاده می شود.
این دستگاه ها معمولا” قابلیت تنظیم حساسیت جهت تعییین اندازه قطعاتی که باید شناسایی شوند را دارند.
کاربرد ان ها بیشتر در کارخانجات سیمان، صنایع مس و الومینیوم، صنایع سرب و روی، کاشی و سرامیک، ماسه ریخته گری، شیشه و سیلیس، گچ، اهک، شن و ماسه، اجر و سفال، صنایع غذایی، نئوپان و چوب، پتروشیمی، بازیافت و کود الی و کلیه معادن.
این دستگاه ها معمولا” با انواع تجهیزات هشدار دهنده صوتی، نوری و یا نشانه گذاری(Marker)، طراحی و ساخت با ردیاب های ضد ا، قابلیت نصب در دمای ۲۰- درجه سانتیگراد تا ۱۲۰+ درجه سانتیگراد، دارای نمایشگرهای استاندارد بر روی درب تابلوی تغذیه دستگاه و تست دوره ای صحت عملکرد (Self Monitoring) ارائه می شوند.
طراحی این سیستم های صنعتی معمولا” به این صورت است که فلزیاب از یک ردیاب (Probe) و یک جعبه کنترل (Ampilifier) تشکیل شده است، این دو جزء توسط یک کابل هم محور به یکدیگر متصل شده است. ردیاب به طور فشرده در یک پنل محکم جا گرفته که این پنل از جنس بسیار قوی می باشد و به منظور متناسب شدن با عرض نوار نقاله ساخته شده است، در نتیجه بسیار سریع و آسان بر روی نوار نقاله نصب می گردد. مدل تک ردیاب یک پنل در زیر نوار نقاله قرار می گیرد ولی در مدل دو ردیاب دارای دو پنل می باشد که یکی در زیر نوار و دیگری به وسیله یک جداکننده در بالای نوار نصب می گردد.