Como funcionam os detectores de metal? A ciência do magnetismo e do metal

May 17, 2023

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Magnetismo mais metal é igual a um hobby legal - e às vezes lucrativo.

Armados com detectores de metal, exploradores curiosos encontram objetos históricos todos os dias. Por exemplo, Bob Podhrasky, COO, vice-presidente sênior e diretor de engenharia da fabricante de detectores de metal Garrett, disse à Popular Mechanics que usou um detector de metais para explorar o local da batalha no Monumento de San Jacinto, onde o Texas conquistou sua independência.

"Eles tinham uma área onde havia um grupo de artefatos pessoais em uma linha, e eles suspeitaram que era onde os soldados se renderam e tiveram que esvaziar os bolsos no chão", disse Podhrasky.

Como funcionam os detectores de metais? Em primeiro lugar, os metais interagem com campos magnéticos.

“Se você tem um campo magnético variável no tempo, esse campo magnético dentro desse metal cria correntes parasitas”, disse Kamal Sarabandi, professor de engenharia da Universidade de Michigan, à Popular Mechanics. "São correntes que estariam circulando em torno do campo magnético. Em troca, essas correntes elétricas que são induzidas em objetos metálicos podem criar seu próprio campo magnético que é detectado pelo... detector de metais."

Cada detector tem um transmissor que energiza uma bobina de busca. Uma bobina receptora detecta objetos de metal, que possuem correntes parasitas devido ao campo da bobina de busca.

"Esses loops de recepção são posicionados de uma maneira particular para que o campo de transmissão primário seja cancelado", disse Podhrasky. "E assim, quando a bobina de busca do detector de metais passa sobre um pedaço de metal, o campo magnético é perturbado e, portanto... cria uma mudança de energia na bobina receptora."

O transmissor é um circuito simples que geralmente cria uma onda senoidal oscilante, disse Podhrasky. O sinal do receptor vai para um pré-amplificador, que filtra frequências indesejadas e, em seguida, é convertido em DC e digitalizado. O circuito cria um som audível. Muitos detectores de metal agora têm visores LCD que mostram suas configurações.

Os detectores de metal podem dizer as diferenças entre os diferentes tipos de metal com base em como os campos magnéticos são distorcidos, quanto eles são distorcidos e quanta energia é perdida como calor, disse Podhrasky.

Podhrasky disse que inventou uma tecnologia chamada "notching" que permite aos usuários usar um microprocessador para selecionar os tipos de objetos que desejam que os detectores de metal observem. "Para ... o sistema Garrett, temos uma série de quadrados na parte superior da tela. Esses quadrados vão desde os condutores muito baixos à esquerda até os condutores muito altos à direita. Podemos desligar os pixels e ligado. Se o pixel estiver desligado, se um objeto cair nessa faixa, o detector não emitirá nenhum som."

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As bobinas do detector de metais estão disponíveis em vários tamanhos. Os menores são mais sensíveis a pequenos objetos próximos à superfície, enquanto os maiores podem detectar metais em profundidades maiores, disse Podhrasky. As bobinas maiores são mais pesadas do que as pequenas. Bobinas concêntricas coplanares funcionam bem em terrenos com menos conteúdo mineral. As bobinas DD são mais ideais para terrenos com altos níveis de minerais.

Normalmente, a detecção subaquática de metais é feita usando detectores de metais por indução de pulso, disse Podhrasky.

"Ao longo dos anos, tem sido um processo de desenvolvimento constante à medida que a eletrônica avança", disse Podhrasky. "A certa altura, os detectores de metal costumavam ter tubos de vácuo e você não podia fazer muito com eles. Eles não podiam discriminar e não eram muito sensíveis. Mas ao longo dos anos, com o avanço dos transistores e microprocessadores e a capacidade de fazer processamento de sinal digital e baixo consumo de energia à medida que a complexidade aumenta, você obtém LCDs para exibição. É uma evolução constante da aplicação da tecnologia à disciplina."