Metalldetektor


Ein Metalldetektor (auch Metallsuchgerät und Metallsonde) ist ein Gerät zur Lokalisierung verborgener Metallteile, Rohrleitungen und elektrischer Leiter an Land sowie unter Wasser.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte und Entwicklung


Ab 1870 begann man, Geräte zur Lokalisierung von Metallen zu entwickeln. Vorteile versprach man sich vor allem im Bergbau. Der Physiker Heinrich Wilhelm Dove erfand im 19. Jahrhundert das Induktion-Balance-System, das in Metalldetektoren hundert Jahre später als erstes System für Metallsuchgeräte verwendet wurde. Die ersten Geräte benötigten viel Batteriestrom und arbeiteten nur sehr begrenzt. Alexander Graham Bell versuchte ein solches Gerät zu nutzen, um eine Kugel in der Brust von US-Präsident James A. Garfield 1881 zu finden. Der Versuch blieb erfolglos, offenbar weil die Metall-Spiralfedern des Bettes störten.

Die moderne Entwicklung der Metalldetektoren begann in den 1930er Jahren. Der Techniker Gerhard Fischer erkannte, dass Radio-Wellen durch erzhaltiges Gestein und Metallteile gestört bzw. abgelenkt wurden. Es sollte also umgekehrt möglich sein, mit Hilfe von hochfrequenten Wellen Metall zu orten. Im Jahr 1937 erwarb er das erste Patent für einen Metalldetektor.

Józef Stanisław Kosacki, einem polnischen Offizier, der in St Andrews in Schottland in den frühen Jahren des Zweiten Weltkrieges stationiert war, gelang die Entwicklung leichterer und leistungsfähigerer Geräte. Auch diese Geräte arbeiteten jedoch mit Elektronenröhren und hatten dementsprechend große und schwere separate Batterien. Dennoch war das Gerät sehr erfolgreich und verbreitet, zum Beispiel wurde damit erstmals Minensuche in großem Umfang betrieben. Hersteller von neuen Geräten brachten weitere Ideen auf den Markt, so begann etwa White´s Electronics of Oregon in den 1950er Jahren den Oremaster Geigerzähler zu entwickeln. Ein anderer Erfinder in der Detektor-Technologie wurde Charles Garrett, der den BFO (Beat Frequency Oscillator), also die tonfrequente Schwebung zwischen zwei LC-Oszillatoren, von denen der eine durch Metall verstimmt wird, entwickelte.[1] Mit der Erfindung und Entwicklung des Transistors in den 1950er und 1960er Jahren gelang es, immer kleinere und leichtere Geräte mit verbesserten Schaltungen und kleineren Akkus zu entwickeln.

Die größte technische Entwicklung brachte das Induktions-Balance-System. Dieses System bestand aus zwei wechselstromdurchflossenen Spulen, deren Induktivitäten abgeglichen wurden. Sobald Metall in die Nähe kommt, geraten sie aus der Balance, dies erlaubt sogar, Metalle voneinander zu unterscheiden, da jedes Metall eine andere Phasenverschiebung ergibt.

Das ursprüngliche Induktions-Balance-System bestand aus zwei übereinander angeordneten identischen Spulen. Compass Electronics produzierte ein neues Design: die beiden Spulen wurden in eine D-Form gebracht und mit den geraden Abschnitten aneinander gelegt. Dieses System wurde in den 1970er Jahren verwendet. Um den störenden Einfluss insbesondere eisenhaltiger Böden auszublenden, konnte die Frequenz verstellt werden.

Zur gleichen Zeit entstanden die Puls-Induktions-Geräte. Im Gegensatz zu dem Schwebungsprinzip oder dem Induktions-Balance-System senden Puls-Induktions-Geräte magnetische Pulse in den Boden. Nach dem Aussenden eines Pulses wird die Zeit gemessen, die vergeht, bis der Puls abgeklungen ist. Die Abklingdauer erhöht sich aufgrund von Wirbelströmen, die in anwesendem Metall auftreten. Die Geräte sind unempfindlicher gegenüber der Bodenbeschaffenheit und erreichen große Tiefen.

Aufbau


Metalldetektoren bestehen aus einer meist batteriebetriebenen elektronischen Schaltung und einer von niederfrequentem Wechselstrom durchflossenen Suchspule, deren Magnetfeld möglichst weit reichen soll. Die Form der Spule ist dazu entweder flach (Teller- oder Ringform, Doppel-D ohne Kern) oder gestreckt (Zylinderspule).

Die flachen Formen werden zum Absuchen von Personen oder von Bodenflächen verwendet, während die gestreckten Formen zur Lokalisierung von Objekten in Hohlräumen wie Bohrschächten oder Gesteinsspalten dienen.

Elektronik und Spule sind mittels einer Leitung miteinander verbunden und meist auf ein Gestänge mit Armstütze montiert.

Funktion


Grundsätzlich können Metalldetektoren nach dem zugrundeliegenden Messverfahren unterteilt werden:

Die unterschiedlichen Signalantworten bei verschiedenen Metallen und Stoffen und die Möglichkeit zur Detektion hängen mit deren Stoffkonstanten zusammen. Primäre Einflussfaktoren zur Unterscheidung sind die magnetische Permeabilität und die elektrische Leitfähigkeit. Nichtmetalle unterscheiden sich bei diesen Stoffkonstanten wesentlich von Metallen. Darüber hinaus ist auch die Beweglichkeit der Ladungsträger von Bedeutung.

Die Signaländerung wird bei allen Messverfahren elektronisch ausgewertet und auf einer optischen Skala (beispielsweise verschiedene LEDs) sichtbar oder durch einen akustischen Signalgeber ab einem bestimmten Schwellenwert hörbar gemacht. Bei industriell eingesetzten Metalldetektoren, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie zur Qualitätssicherung und Vermeidung von Metallsplittern in Lebensmitteln, wird die Signalauswertung zur automatischen Steuerung der Produktionsanlage verwendet.

Anwendung


Metalldetektoren haben viele Einsatzbereiche:

Induktive Näherungsschalter arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Metalldetektoren, sind jedoch vergleichsweise klein und haben daher geringe Schaltabstände. Sie werden in der Automatisierungstechnik zur Positionsbestimmung und als Endlagenschalter eingesetzt.

Siehe auch


Weblinks


Commons: Metalldetektor  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Metalldetektor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Garrett History bei garrett.com (englisch)









Kategorien: Detektor | Suchgerät | Elektronisches Gerät | Gerät zur Kampfmittelräumung und -beseitigung




Stand der Informationen: 23.11.2020 02:50:54 CET

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