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Ein Metalldetektor (auch Metallsuchgerät) ist ein Gerät zur Lokalisierung von verborgenen Metallteilen, Rohrleitungen und elektrischen Leitern.

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, ohne Kern) oder gestreckt (Zylinderspule).

Die flachen Formen werden zum Absuchen von Personen oder von Bodenflächen verwendet, während die gestreckten Formen zur Lokalisierung des Verlaufes von Rohrleitungen und Kabeln in der Erde und in Wänden Einsatz finden.

Funktion

Grundsätzlich können Metalldetektoren nach dem zugrundeliegenden Messverfahren unterteilt werden:

• Pulsmessung (engl. 'pulse mode') Dabei werden periodisch einzelne Strompulse über die Sendespule ausgesendet. Diese Pulse erzeugen in metallischen Objekten in der Umgebung der Spule Wirbelströme. Diese Wirbelströme wiederum verursachen in der Empfangsspule eine Signaländerung welche unmittelbar nach dem Ausschalten des Sendepulses als Spannung messbar ist. Je nach zeitlichem Verlauf und Dauer dieser Wirbelstromantworten auf unterschiedlich lange Pulse und Pulsfolgen kann auf verschiedene Metalle und Größe der metallischen Objekte geschlossen werden. Die Signalauswertung erfolgt dabei meistens im Zeitbereich.

• Wechselstrommessung (engl. 'continous wave' oder 'CW mode') Dabei wird kontinuierlich ein meist niederfrequentes Wechselstromsignal im Frequenzbereich von einigen 10 kHz ausgesendet. In der Empfangsspule wird kontinuierlich das Empfangssignal nach Amplitude und Phasenlage im Spektralbereich analysiert. Das Übertragungsprinzip ist ein magnetisch gekoppeltes System ähnlich wie bei einem Transformator. Durch metallische Objekte, aber auch durch elektrisch leitfähige Flüssigkeiten (Elektrolyte), kommt es dabei zu einer Änderung der empfangene Amplitude und Phasenlage bezogen auf das Sendesignal. Diese beiden unabhängigen Parameter ermöglichen eine Unterscheidung verschiedener Materialien und metallischer Objekte. Weiters kann durch den Einsatz von unterschiedlichen Sendefrequenzen, welche auch gleichzeitig ausgesendet werden können, eine weitere Klassifizierung der Suchobjekte erfolgen. Geräte die nach dem Prinzip der Wechselstrommessung arbeiten, können, müssen aber nicht mittels Resonanzverfahren arbeiten.

Die unterschiedlichen Signalantworten bei verschiedenen Metallen und Stoffen und der Möglichkeit zur Detektion hängt 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 (z.B. verschiedene LEDs) sichtbar oder durch einen akustischen Signalgeber ab einem bestimmten Schwellenwert hörbar gemacht. Bei industriell eingesetzt Metalldetektoren, z.B. in der Lebensmittelindustrie zur Qualitätssicherung und Vermeidung von Metallsplittern in Lebensmitteln, wird die Signalauswertung zur automatischen Steuerungen der Produktionsanlage verwendet.

Anwendung

Metalldetektoren werden zu unterschiedlichen Einsatzzwecken gebraucht:

• An Flughäfen und anderen sensiblen Bereichen zur Personenkontrolle.

• Um die Position von metallische Leitungen und Rohre im Boden und in Wänden zu finden.

• In der Lebensmittelindustrie und Pharamaindustrie um Metallsplitter in der Produktion zu finden.

• Im Bereich der Schatzsuche und der Archäologie zum Auffinden von vergrabenen Münzen oder metallischen Schmuck.

• Zum Aufspüren von Landminen um nach oder während Kampfhandlungen minenverseuchte Gebiete zu säubern.

• Im Bereich des Maschinenschutzes: Untersuchen von Baumstämmen vor dem Sägen oder von Kunststoffgranulat vor der Verarbeitung im Extruder sowie bei der Vlies- und Folienherstellung.

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.

Weblinks

Selbstbau von Metalldetektoren Praktikum Wirbelstromprüfung

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