مقالات فلزیاب

فلزیاب

فلزیاب چیست و چگونه کار می کند ؟

فروش انواع فلزیاب حرفه ای و تصویری     شماره تماس : ۰۹۹۱۷۵۷۹۰۳۰

فلزیاب به زبان ساده :

فرض کنید که شما دارای یک خط تولید مواد غذایی هستید. همیشه امکان افتادن تکه های ریز فلز درون مواد تولیدی وجود دارد و گاها سبب صدمات جبران ناپذیری به بدن انسان می شود. برای این منظور از دستگاه هایی که توانایی تشخیص فلز را دارند استفاده می شود. این دستگاه ها به محض سنس کردن تکه های فلز با دادن آلارم (به صورت صوتی و تصویری) اپراتور را از وجود فلز در محصول آگاه می کنند.

فلزیاب
فلزیاب

مورد مثال زده شده یکی از صدها کاربرد دستگاه های فلزیاب است که به صورت روزمره در زندگی ما استفاده می شود. در ورودی ورزشگاه ها و اماکن انتظامی و امنیتی از این ابزار ها برای پیدا کردن سلاح سرد و گرم استفاده می شود. به این دسته از فلزیابها فلزیابهای راکتی یا دستی گفته می شود که کار اصلی آنها تفتیش بدنی است. دسته ای دیگر که به آنها فلزیاب های صنعتی گفته می شود برای پیدا کردن کابل های زیر زمین ، لوله های زیر زمینی و … استفاده میشوند که دارای دقت و حساسیت گنج یاب ها نیستند و فقط قادر هستند تا اجسام بزرگ را در عمق کم پیدا کنند.

انواع فلزیابها :

دسته ای دیگر از این ابزار های پرکاربرد که به فلزیابهای فرکانس پایین (VLF) مشهور هستند. دارای مصارف تفریحی و سکه یابی بوده و اشیاء ریز فلزی را در عمق حداکثر ۱٫۵ متری پیدا میکنند. این دستگاه ها برای مصارف گنج یابی مناسب نیستند. برای پیدا کردن گنج از دسته ای از فلزیابها به نام سیستم های پالسی ( PI ) استفاده می شود که دارای عمق نفوذ بالایی در مقایسه با دیگر دستگاه های گنج یاب می باشند. این ابزار ها عملکرد بسیار مناسبی را در زمین های شور و دارای نا خالصی معدنی؛ از خود نشان می دهند. این دسته از فلزیابها برای کاربرد های گنج یابی و فلزیابی می باشند. بیشتر دستگاه هایی که در ایران به کار میروند از این نوع هستند.

فلزیابهای ساخته شده در اروپا و امریکا به سبب ماهیت کارکرد متفاوتی که دارند دارای سیستم کارکرد VLF هستند و عمق بسیار کمی را کاوش میکنند. این دستگاه ها عملا برای گنج یابی در ایران کاربردی ندارند. در اروپا از این دستگاه ها برای مقاصد تفریحی استفاده می شود. فلزیابی در امریکا و اروپای غربی به عنوان یک ورزش و تفریح دیده میشود و به همین دلیل افراد در کشورهای مذکور هزینه زیادی را صرف خرید دستگاه فلزیاب حرفه ای نمیکنند ، اما شرایط در ایران و کشورهای باستانی نظیر عراق و مصر متفاوت بوده و باید دستگاهی را تهیه کرد که عمق بیشتر از ۳ متر را کاوش کند.

نگاهی به تاریخچه فلزیابی :

در اواسط قرن ۱۸ میلادی با کشف الکتریسیته بسیاری از افراد به دنبال اختراع و ساختن دستگاهی بودند که با استفاده از آن بتوان معادن طلا و فلزات با ارزش را پیدا کرد. همزمان با افزایش روز افزون تب طلا در امریکا این موضوع از اهمیت بیشتری برخوردار شد و میتوانست اولین فردی را که چنین اختراعی کند بسیار ثروتمند کند. در سال ۱۸۸۱ پس از ترور رئیس جمهور جیمز گارفیلد ( President James Garfield ) و تلاش ناموفق پزشکان برای یافتن گلوله در بدن او ، الکساندر گراهامبل (Alexander Graham Bell) اولین دستگاه ردیاب فلز را برای کمک به رئیس جمهور ساخت. اگرچه او موفق به یافتن گلوله در بدن رئیس جمهور نشد. اما به هر حال این اولین دستگاه فلزیابی بود که  به دست بشر به ساخته شده بود.

در سال ۱۹۲۵ گرهارد فیشر (Gerhard Fischar) اولین فلزیاب قابل حمل را ساخت که اولین مدل تجاری آن در سال ۱۹۳۱ به فروش رفت.

یک فلزیاب معمول دارای قسمت های زیر است :

  1. دسته نگه داره یا تثبیت کننده (Stabilizer) : برای کنترل بیشتر و تسلط بهتر بر روی دستگاه فلزیاب استفاده میشود
  2. جعبه کنترل دستگاه (Control box) : در بر دارنده مدارهای الکترونیکی ، پردازشگر ، باطری ها ، اسپیکر و … است
  3. دسته (Shaft) : جعبه کنترل را به کویل ها متصل میکند و طول آن معمولا قابل تنظیم است
  4. کویل یا سیم پیچ (Search coil ) : قسمت اصلی که کار جست و جو و سنس فلز را انجام میدهد و با نام های سر جست و جو (search head) ، لوپ (Loop) و آنتن (Antenna) نیز شناخته میشود.
فلزیاب
فلزیاب

همچنین بیشتر دستگاهها دارای یک جک برای وصل شدن هدفون نیز هستند و در برخی از دستگاهها جعبه کنترل در زیر دسته قرار میگیرد و یک نمایشگر کوچک بر روی دسته قرار میگیرد که اطلاعات دریافتی را نشان میدهد.

فلزیابها از لحاظ تخصصی دارای انواع مختلف و سیستم کارکرد های متفاوتی هستند. این سیستم ها عبارتند از :

  • Very low frequency
  • Pulse Induction
  • Beat-Frequency Oscillation

سیستم های VLF :

فلزیابهای Very low Frequency که به اختصار VLF نامیده و با نام Induction Balance نیز شناخته می شوند پر استفاده ترین فلزیابهایی هستند که امروزه کاربرد دارند. در این دسته از فلزیابها از دو کویل متفاوت استفاده می شود :

سیم پیچ فرستنده ( Transmitter coil ) :

این سیم پیچ بیرونی ترین قسمت کویل است که یک دسته از سیم های به هم تنیده شده است و توسط آن فرکانس یکبار به یک جهت و بار دیگر به جهت دیگر فرستاده میشود و این عمل هزاران بار در یک ثانیه انجام میشود.

سیم پیچ دریافت کننده (Receiver coil ) :

این قسمت در زیر سیم پیچ فرستنده قرار دارد و به مانند یک انتن عمل میکند و فرکانس بازگشتی از اهداف زیر زمین را دریافت میکند.

فرکانس های فرستاده شده از طریق سیم پیچ فرستنده یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند ( به مانند اتفاقی که در یک موتور الکتریکی اتفاق می افتد ). قطبش این میدان مغناطیسی عمود بر سیم پیچ است و هر موقع که به جسمی دارای میدان مغناطیسی برخورد میکند سبب میشود تا فرکانس های بازگشتی از زمین ضعیف شوند. جهت میدان مغناطیسی جسم به سمت بالا حرکت میکند و مخالف جهت میدان مغناطیسی کویل است.

سیم پیچ دریافت کننده کاملا در مقابل میدان مغناطیسی ای که سیم پیچ فرستنده تولید میکند عایق است ولی در برابر میدان مغناطیسی ای که هدف درون زمین ایجاد کرده عایق نیست. فلزیابها می توانند عمق هدف را با توجه به قدرت میدان مغناطیسی هدف تخمین بزنند. این دسته از فلزیابها برای تمایز قائل شدن بین فلزات مختلف از مفهومی به نام تغییر فاز ( Phase Shifting ) استفاده میکند. تغییر فاز ، به اختلاف زمان بین فرکانس کویل فرستنده و فرکانس جسم دفن شده میگویند که عامل این اتفاق میتواند یکی از دو مورد زیر باشد :

ظرفیت القاء مغناطیسی (Inductance ) :

اجسامی که رسانا باشند بسیار آهسته به تغییرات در جریان واکنش نشان میدهند برای روشن تر شدن موضوع یک رودخانه را مثال میزنیم که اگر تغییری در مقدار آب آن ایجاد کنید مدت زمانی طول میکشد تا متوجه تغییرات شوید.

مقاومت ( Resistance ) :

اجسامی که رسانا نباشند و یا جریان را به سختی عبور دهند بسیار سریع به جریان عبوری واکنش نشان میدهند. اگر بخواهیم با مثال قبلی این موضوع را توضیح دهیم ، مقاومت مانند یک جریان کم عمق و ضعیف است که تغییر در مقدار ورودی آب میتواند باعث تغییرات زیاد و سریعی شود.

این بدان معنی است که جسمی با ظرفیت القایی بالا تغییر فاز بیشتر و بالاتری دارد زیرا بیشتر طول می کشد تا میدان مغناطیسی خود را تغییر دهد و جسمی با مقاومت بالا دارای تغییر فاز کوچکتری است.

این تغییر فاز به فلزیابهای VLF قابلیت و امکانی به نام تفکیک فلزات ( Discrimination ) را می دهد. از آنجایی که همه فلزات در القاء و مقاومت متفاوت هستند دستگاه فلزیاب VLF مقدار تغییر فاز را با استفاده از یک جفت مدار الکترونیکی به نام Phase Demodulators تخمین میزند و آن را با میانگین فلزات خاص مقایسه میکند و سپس به اپراتور با یک صدای خاص و یا تصویر هشدار میدهد که حدس زده میشود که جنس هدف از کدام نوع فلز باشد.

در ادامه مقاومت ( Resistance ) :

بسیاری از این فلزیابها به اپراتور این امکان را میدهند که فلزات را فیلتر کنند و مشخص کنند چه فلزاتی تشخیص داده شوند یا نه. این کار معمولا با چرخاندن دکمه ای به نام ترش هولد ( Threshold ) انجام می شود. قابلیت دیگر تفکیک در فلزات VLF با نام چوبخط ( Notching ) شناخته میشود. اصولا این قابلیت یک فیلتر تفکیک است برای یک بخش خاص از تغییر فاز. فلزیاب نه تنها برای اهداف بالای این بخش هشدار میدهد بلکه برای اهداف پایین این بخش نیز معمولا هشدار میدهد.

فلزیابهای حرفه ای این امکان را به شما میدهند تا چندین فیلتر Notch را تنظیم کنید. برای مثال این امکان را به اپراتور میدهد تا اهدافی که دارای تغییر فاز شبیه به قوطی نوشابه و یا یک تکه فلز کوچک هستند را نادیده بگیرد. نکته منفی در مورد تفکیک این است که بسیاری از اشیاء دارای تغییر فاز شبیه به اشیاء بی مصرف ( Junk Objects ) دارند نادیده گرفته میشوند. اما هنگامی که به دنبال هدفی خاص هستید این قابلیت به شدت کاربردی است.

فلزیاب های PI :

دسته ای دیگر از فلزیابها هستند که در مقایسه با سیستم های فرکانس پایین کمتر استفاده میشوند. برخلاف سیستم های VLF این دستگاهها ممکن است که از یک کویل هم به عنوان فرستنده و هم گیرنده استفاده کنند یا ممکن است که دارای دو و یا سه کویل باشند که به صورت همزمان کار میکنند. این تکنولوژی سبب میشود تا پالس های کوتاهی از جریان از طریق سیم پیچ ارسال شوند. هر پالس یک میدان مغناطیسی مشخص تولید میکند. وقتی که پالس ها تمام میشوند میدان مغناطیسی قطبش را عوض میکند و به صورت ناگهانی فروکش میکند.

این عمل منجر به یک اسپیک شاخص و مشخص میشود که برای چند میکرو ثانیه طول میکشد و باعث جریان دیگری از طریق کویل میشود. این جریان پالس منعکس شده (Reflected Pulse) نامیده میشود که بسیار کوتاه است(چیزی در حدود ۳۰ میکرو ثانیه). سپس این فرآیند تکرار میشود. یک فلزیاب پالسی معمول، در حدود ۱۰۰ پالس در ثانیه ارسال میکند. این تعداد میتواند با توجه به شرکت سازنده و عوامل دیگری بین صدها تا هزاران عدد در ثانیه متغییر باشد.

در ادامه سیستم های pi :

اگر فلزیابهای پالسی بر روی هدف قرار بگیرد ، این پالس ها باعث ایجاد یک یک میدان مغناطیسی مخالف در هدف میشود. وقتی میدان مغناطیسی هدف به دلیل پالس منعکس شده فروکش میکند ، این میدان مغناطیسی مدت زمان بیشتری طول میکشد تا کاملا ناپدید شود. این فرآیند شبیه به اکو شدن صوت دارد. اگر شما در یک اتاق با سطح سخت بسیار کم فریاد بزنید احتمالا فقط یک اکو واضح از صدای خود را میشنوید یا ممکن است حتی آن را نیز نشنوید ، اما اگر در یک اتاق با سطوح سخت زیاد فریاد بزنید اکو صدای شما مدت زمان بیشتری طول میکشد.

در فلزیابهای پالسی ، میدان مغناطیسی اهداف اثر اکو خود را بر روی پالس های منعکس شده قرار میدهند و باعث میشوند که کسر بیشتری از آنچه که بدون آنها باید باشند طول بکشند. یک مدار نمونه گیری (Sampling Circuit) در فلزیاب استفاده میشود تا طول پالس های منعکس شده را اندازه گیری کند و با مقایسه آن با طول حداکثری ، این مدار میتواند بفهمد که آیا میدان مغناطیسی دیگری بر روی پالس های منعکس شده اثر گذاشته است یا نه و اگر فروکش کردن پالس منعکس شده چند میکرو ثانیه بیشتر از حد نرمال باشد احتمالا یک فلز بر روی آنها تاثیر گذاشته است.

فلزیابهای PI به دلیل اینکه طول پالس بازگشتی انواع فلزات به آسانی قابل تفکیک نیست ، در تفکیک فلزات به خوبی فلزیابهای VLF عمل نمیکنند. به هر حال آنها در بسیاری از موقعیت هایی که فلزیابهای فرکانس پایین دچار مشکل میشوند بسیار کارآمد بوده ( مانند زمین های دارای مقادیر بالا از مواد معدنی ، ساحل و آب شور و …) همچنین این فلزیابها نسبت به سیستم های VLF عمق کاوش بسیار بیشتری دارند.

فلزیابهای BFO :

بنیادی ترین روش شناسایی و سنس فلزات Beat-Frequency Oscillation است. در سیستم های BFO دو سیم پیچ وجود دارد. یک سیم پیچ بزرگ در سرفلزیاب و یک سیم پیچ کوچک در جعبه کنترل. هر سیم پیچ به یک اسیلاتور (Oscillator) که هزاران پالس از جریان در ثانیه تولید میکند وصل است. فرکانس این پالس ها اندکی بین این دو کویل متفاوت است. هنگام عبور پالس ها از هر کدام از این کویل ها ، کویل امواج رادیویی (Radio Waves) تولید میکند. یک رسیور کوچک موجود در جعبه کنترل این امواج رادیویی را دریافت میکند و با توجه به تفاوت میان فرکانس ها یک سری از بوق های صوتی تولید میکند.

اگر سیم پیچ قرار گرفته در سرفلزیاب برروی یک فلز قرار بگیرد میدان مغناطیسی جسم مدفون با امواج رادیویی تولید شده توسط سیم پیچ سر فلزیاب تداخل پیدا میکند و در صورت تفاوت در فرکانس سیم پیچ سرفلزیاب با سیم پیچ داخل جعبه کنترل، صدای هشدار و مدت زمان آن تغییر می یابد. ارزان بودن تکنولوژی به کار رفته در این فلزیابها باعث میشود که در مقیاس زیاد تولید و فروخته شوند. قابل ذکر است که این دستگاهها قابلیت تنظیم حساسیت و همچنین دقت فلزیابهای PI و VLF را ندارند.

گنج یابی با استفاده از فلزیاب ها :

معمول ترین و رایج ترین استفاده از فلزیابها در کشور های باستانی گنج یابی است. همانطور که گفته شد فلزیابهای VLF دارای عمق کاوشی تقریبا یک متری هستند اما دفینه ها ، مقبره ها ، اتاقک ها و سایر مکان هایی که در آنها احتمال وجود گنج میرود دارای عمقی بیش از ۳ متر هستند و برای حل این مشکل باید از فلزیابهای پالسی استفاده کرد. عمق نفوذ فلزیابها تحت تاثیر عوامل مختلفی است که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم :

  • تکنولوژی به کار رفته در ساخت دستگاه فلزیاب : اصلی ترین عامل را میتوان تکنولوژی ساخت دانست. این مورد ممکن است در دستگاههایی که از یک تکنولوژی خاص نیز استفاده میکنند صادق است. یعنی ممکن است دو دستگاه VLF نیز عمق کاوش متفاوتی داشته باشند ( با توجه به فرکانس کاری متفاوت و سایز کویل های به کار رفته و …)
  • جنس فلز مدفون شده : برخی از فلزها مانن آهن میدان مغناطیسی قوی تری را نسبت به دیگر فلزات ایجاد میکنند.
  • سایز فلز مدفون شده : پیدا کردن اجسام بزرگ در عمق بیشتر امکان پذیر است و جست و جوی اشیاء ریز در عمق زیاد بسیار سخت است.
  • جنس خاک : خاک های معدنی و زمین های دارای ترکیبات رسانا باعث اختلال و خطا در دستگاههای فلزیاب میشوند.
  • هاله اطراف هدف : وقتی که فلزات برای مدت زیادی در زیر خاک میمانند ، باعث میشوند تا رسانایی خاک اطراف بیشتر شده و راحت تر توسط فلزیاب شناسایی شوند ( اثر فلز قدیم و جدید ).
  • تداخل فرکانس اشیاء و دستگاههای اطراف : اجسامی مانند دکل های برق فشار قوی ، کابل های زیر زمینی و … باعث اختلال در عمق دستگاه میشوند.

مصارف معمول فلزیابها :

از فلزیابها برای اهداف و کاربرد های متفاوتی استفاده می شود که در ادامه برخی از مهمترین آنها را بر میشمریم :

  • سکه یابی : در اروپا و امریکا پر طرفدار ترین کاربرد فلزیابها را میتوان سکه یابی دانست.
  • معدن یابی : از فلزیابها میتوان برای پیدا کردن معادن فلزات استفاده کرد. یافتن معادن طلا ، رگه های طبیعی طلا و سنگ های معدنی با این دستگاهها بسیار راحت تر است.
  • جست و جوی عتیقه و اشیاء باستانی : جست و جو برای اشیاء به جا مانده از تمدن های باستانی و قدیمی که البته در این مورد از دستگاههای مکمل مانند دستگاههای GPR نیز استفاده میشود.
  • گنج یابی : پیدا کردن دفینه ها و گنج های مدفون در اعماق زمین که بیشترین کاربرد در کشورهای دارای تمدن باستانی است.
  • کاربرد های صنعتی : پیدا کردن لوله ها و کابل های زیر زمینی و میله های موجود در ساختار ساختمان ها ، پیدا کردن تکه های فلزی در محصولات صنایع غذایی و …
  • کاربرد های امنیتی و انتظامی : گیت های بازرسی ، فلزیابهای دستی جهت تفتیش بدنی و … نیز از کاربرد های معمول فلزیابها است
  • کاربرد های زمین شناسی و باستان شناسی : پیدا کردن سنگ های معدنی و بررسی لایه های مختلف زمین

کمپانی های مشهور تولید فلزیاب :

کمپانی های امریکایی :

  • Garrett
  • Fisher
  • Teknetics
  • White’s Electronics
  • Bounty Hunter
  • Quest
  • Tesoro

کمپانی های آلمانی :

  • OKM
  • DRS
  • Lorenz
  • KTS
  • Mega Locators

دیگر کمپانی های مشهور :

  • Minelab
  • XP
  • Nokta
  • Makro
  • C.Scope
  • Detech

فیلم زیر را برای درک بهتر مکانیسم کار فلزیاب ها مشاهده کنید :

منبع : howstuffworks

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا