Máy dò kim loại cấu tạo đơn giản bao gồm: bộ thăng bằng, hộp điều khiển, cán và cuộn dây dò. Tuy nhiên các sản phẩm máy dò kim loại hoạt động trên 3 nền tảng công nghệ khác nhau
- Very low frequency (VLF) - tần số rất thấp
- Pulse induction (PI) - cảm ứng xung
- Beat-frequency oscillation (BFO): dao động tần số phách
Máy dò kim loại hoạt động dựa trên công nghệ nào?
Kỹ thuật VLF
Very low frequency (VLF), còn được biết với tên “cân bằng cảm ứng” (induction balance), là công nghệ máy dò khá phồ biết được dùng ngày nay. Trong máy dò VLF, có 2 cuộn dây riêng biệt.Cuộn phát (transmitter coil) - Đây là cuộn dây vòng ngoài. Nó đơn giản chỉ là 1 cuộn dây dẫn. Dòng điện được đưa dọc theo sợ dây, ban đầu theo 1 hướng và sau đó theo hướng ngược lại, lặp đi lặp lại hàng ngàn lần mỗi giây. Số lần mà dòng điện đổi chiều mỗi giây tạo nên tần số của thiết bị.
Cuộn thu (receiver coil) - là cuộn dây vòng trong. Cuộn dây này đóng vai trò như 1 ăng-ten để thu nhận và khuếch đại các tần số nhận được đến từ đối tượng mục tiêu trong lòng đất.
Một sản phẩm máy dò kim loại hoạt động tên công nghệ VLF
Dòng điện di chuyển dọc theo cuộn phát tạo ra một trường điện từ, điều này giống như trong một motor. Cực tính của từ trường trực giao với vòng dây. Mỗi lần dòng điện đổi chiều, cực tính của từ trường thay đổi. Điều này có nghĩa là nếu cuộn dây (hay mặt phẳng chứa vòng dây) song song với mặt đất, từ trường được đẩy ổn định xuống lòng đất và sau đó phản xạ trở lại (bị đẩy ngược lên).
Vì từ trường di chuyển lên và xuống lòng đất trong máy dò kim loại dưới lòng đất , nó tương tác với các vật thể dẫn điện bắt gặp được, làm cho chúng sinh ra một trường cảm ứng yếu. Cực tính của trường cảm ứng của đối tượng ngược với trường của cuộn phát. Nếu trường của cuộn phát rơi xuống thì trường của đối tượng lại đẩy lên.
Cuộn thu hoàn toàn được ngăng cách với từ trường tạo bởi cuộn phát. Tuy nhiên, nó không ngăn cách với từ trường đến từ vật thể trong lòng đất. Vì vậy, khi cuộn thu đưa qua vật thể tạo ra từ trường, một dòng điệ nhỏ chạy trong cuộn dây (cuộn thu). Dòng điện này dao động với cùng tần số như của từ trường tạo bởi vật thể. Cuộn dây khuếch đại tín hiệu này và gửi nó đến hộp điều khiển của máy dò, nơi các cảm biến sẽ phân tích tín hiệu.
Kỹ thuật PI
Một dạng máy dò ít phổ biến hơn dựa trên cảm ứng xung (pulse induction – PI). Không giống như VLF, hệ thống PI có thể sử dụng cùng 1 cuộn dây cho chức năng bộ phát và bộ thu, hoặc người ta có thể sử dụng 2 hay thậm chi 3 cuộn dây đồng thời. Kĩ thuật này tạo ra một xung điện mạnh, ngắn của dòng qua cuộn dây. Mỗi xung tạo ra một từ trường ngắn. Khi xung kết thúc, từ trường đảo cực tính và suy giảm tức thì, kết quả là tạo một xung điện nhọn. Xung nhọn này tồn tại trong vài micro giây và tạo nên một dòng điện khác chạy trong cuộn dây. Dòng này được gọi là “xung phản xạ” (reflect pulse) và nó vô cùng ngắn, chỉ tồn tài khoảng 30 micro giây. Một xung khác sau đó sẽ tiếp tục được tạo ra bởi máy dò và quá trình lặp lại. Một máy dò PI thông dụng tạo ra khoảng 100 xung trong 1 giây, nhưng số lượng này khác nhau rất nhiều tùy vào nhà sản xuất và mẫu thiết bị, trong khoảng từ 25 tới hàng ngàn xung/giây.Kỹ thuật PI không tốt trên phương diện phân biệt đối tượng bởi vì sự khác nhau về độ dài xung phản xạ giữa các kim loại khó tách bạch. Tuy nhiên, nó lại rất hữu ích trong nhiều trường hợp mà kĩ thuật VLF gặp khó khăn, chẳng hạn trường hợp thăm dò nước muối. Thêm vào đó,máy dò kim loại kỹ thuật PI còn có khả năng phát hiện kim loại ở khoảng cách sâu hơn nhiều so với các kĩ thuật khác.
Kỹ thuật BFO
Cách đơn giản nhất để phát hiện kim loại là sử dụng kĩ thuật với tên gọi “bộ dao động tần số phách” (beat-frequency oscilator – BFO). Trong một hệ thống BFO, có 2 cuộn dây. Một cuộn lớn nằm trong đầu dò, cuộn nhỏ hơn được đặt trong hộp điều khiển. Mỗi cuộn được kết nối tới 1 bộ dao động, bộ này tạo ra hàng ngàn xung điện trong 1 giây. Tần số của các xung này chênh nhau một chút giữa 2 cuộn giây. Khi các xung này đi qua mỗi cuộn dây, cuộn dây sẽ sinh ra sóng radio. Một bộ thu nhỏ trong hộp điều khiển thu nhận các sóng radio này và tạo ra chuỗi âm điệu (nhịp) dựa trên sự sai khác giữa 2 tần số.Nếu cuộn dây trong đầu dò đi qua vật thể kim loại, từ trường tạo bởi dòng điện chạy trong cuộn dây tạo ra một từ trường khác quanh đối tượng. Từ trường quanh vật thể giao thoa với sóng radio tạo bởi đầu dò. Vì tần số lệch nhau giữa tín hiệu cuộn dây đầu dò và của hộp điều khiển nên âm nhịp thay đổi về độ dài và cao độ.
Sự đơn giản của kĩ thuật BFO cho phép chúng được các nhà sản xuất tung ra thị trường với các sản phẩm máy dò kim loại giá rẻ. Nhưng những máy dò loại này không cung cấp các mức điều khiển và độ chính xác như dòng VLF hay PI.
