#آموزش
شکل فلز بر جریان گردابی و در نتیجه سیگنال دریافتی موثر است. یک حلقه سالم شکل ایده‌آل برای تولید جریان گردابی است. میدان مغناطیسی کویل از حلقه عبور می‌کند و ولتاژ القایی الکترون‌ها را در یک جهت به حرکت درمی‌آورد. تمامی جریان در یک جهت به گردش می‌آید، بنابراین میدان مغناطیسی آن‌ یکدیگر را تقویت می‌کند. میدان مغناطیسی تولید شده توسط حلقه متمرکز و درجهت مخالف میدان دستگاه است و قوی‌ترین سیگنال را دارد.

سکه با اینکه سطح تماس بیشتری دارد، اما سیگنال قوی‌تری نمی‌سازد. جریان گردابی در سکه به چندین حلقه تو در تو تقسیم می‌شود، که هر حلقه میدان مغناطیسی خودش را می‌سازد که میدان مغناطیسی دیگر حلقه‌ها را خنثی می‌کند. در نتیجه میدان مغناطیسی یک سکه ضعیف‌تر از میدان حلقه هم سایز خود است.

میدان حلقه شکسته از سکه نیز ضعیف‌تر است، چون‌که جریان گردابی در مواجه با بخش شکسته شده برمی‌گردد. جریان گردابی به دو قسمت لبه بیرونی (ساعت‌گرد) و لبه داخلی (پادساعت‌گرد) تقسیم می‌شود که میدان مغناطیسی هم را خنثی می‌کنند. در نتیجه هر بخش حلقه شکسته، به بخش های کوچک‌تر و مستقل تقسیم می‌شود که میدان مغناطیسی به مراتب کوچکتری می‌سازد.

#آموزش
با حرکت فلز غیر آهنی در میدان مغناطیسی آهن‌ربای نئودیومی، شار مغناطیسی تغییر می‌کند. طبق قانون القای فارادی این تغییر شار مغناطیسی باعث القای نیروی محرک الکتریکی در مس می‌شود. چون مس یک رسانای عالی است، این نیرو باعث به وجود آمدن جریان گردابی در فلز می‌شود. مانند همان جریان گردابی که دستگاه بر فلز ایجاد می‌کند.
جریان گردابی در مس، میدان مغناطیسی خودش را ایجاد می‌کند. طبق قانون لنز این میدان همواره در جهت مخالف تغییرات میدان مغناطیسی (آهن‌ربا) است. این میدان مغناطیسی مانند ترمز عمل کرده و باعث کاهش سرعت سقوط مس می‌شود. انرژی جنبشی مس در حال سقوط تبدیل به انرژی الکتریکی (جریان گردابی) می‌شود و در ادامه تبدیل به حرارت می‌شود.
در این نوع آزمایش‌ها معمولا از مس استفاده می‌شود،چون هم رسانای الکتریکی و حرارتی خوبی است و هم توسط آهن‌ربا جذب نمی‌شود.

#آموزش
با افزایش جرم فلز و بالا رفتن رسانایی آن، آیا هدف بازتاب قوی‌تری دارد؟
خیر، شکل فلز تاثیر بیشتری نسبت به رسانایی دارد. یک حلقه فلزی در حدود ۲۰ الی ۳۰ درصد عمق بیشتر نسبت به سکه هم جنس و هم سایز آشکارسازی می‌شود. با اینکه حلقه حدود ۷۰٪ فلز کمتری دارد.
برای آزمایش چند حلقه مسی با قطرهای مختلف ساخته و تست شد. حلقه ۴ به عنوان مبنا انتخاب شد. در این آزمایش افزایش قدرت سیگنال دریافتی با «س» و میزان اختلاف فاز با «ف» نشان داده می‌شود:

حلقه ۴+۳:
س ۱۸٪
ف ۳۵٪
قوی‌ترین سیگنال

حلقه ۴+۳+۲:
س ۲۲٪
ف ۲۸٪

همه حلقه‌ها:
س ۲۵٪
ف ٪۱۵
بیشترین ولتاژ

حلقه ۴+۲:
س ۱۲٪
فاز ۴۲٪
بیشترین اختلاف فاز

حلقه ۳+۱:
س ۸٪
ف ۲۰٪

وقتی تمامی حلقه‌ها استفاده می‌‌شود، قوی‌ترین ولتاژ دریافتی در کویل گیرنده مشاهده می‌کنیم. ولی مقدار اختلاف فاز کاهش می‌یابد. برای اینکه حلقه قوی‌ترین واکنش را در کویل گیرنده داشته باشد، به یک حداقل پهنا نیاز دارد. این مقدار پهنا چیزی در حدود ۲۰ الی ۳۰ درصد شعاع بیرونی است. چیزی شبیه به واشر فلزی قوی ترین پاسخ را نسبت سایز فلز دارد.

#آموزش

حلقه و سکه در پست‌های قبلی بررسی شد و با اینکه حلقه ۷۰٪ درصد فلز کمتری دارد ولی به علت اختلاف فاز حداکثری، در فاصله دورتری آشکارسازی می‌شود. حلقه شکسته نیز میدان کل را خنثی می‌کند.

مورد ۴ یک شکاف به عمق ۵ میلی‌متر در سکه ایجاد شده که جریان گردابی حلقه بیرونی را مختل می‌کند، اما جریان گردابی حلقه وسط تغییری نمی‌کند. حتی شکستگی جزئی در مسیر جریان گردابی سیگنال دریافتی از فلز تضعیف می‌کند.

مورد ۵ همان برش تا مرکز سکه ادامه پیدا کرده است. مسیر جریان گردابی نیمه بالا مختل شده و باید مسیر جدیدی از نیمه پایین ایجاد شود. که باعث می‌شود جریان گردابی به حلقه‌های کوچک‌تر تقسیم شود. در نتیجه میدان‌ها همدیگر را خنثی می‌کنند و سیگنال دریافتی ضعیف تر می‌شود.

مورد ۶ همین برش تا قسمت انتهایی سکه ادامه پیدا کرده و سکه به دو نیم دایره تقسیم شده است. جریان گردابی از شکاف نمی‌تواند عبور کند و حداکثر تداخل به وجود می‌آید. این حالت ضعیف‌ترین سیگنال دریافتی دارد.

نتیجه:
پیوستگی فلز مهم‌تر از جرم آن است. به همین علت که قوطی یا فویل له شده سیگنال ضعیف‌تری نسبت به سایز خود دارد یا حلقه آهنی ممکن بوق غیر آهنی داشته باشد.

#آموزش
انواع کویل:

دابل اُ:
مناسب خاک با مواد معدنی کم تا متوسط است. همچنین مقدار نویز الکترومغناطیسی باید کم باشد. در خاک همگن مشکلی ندارد، اما اگر مواد معدنی خاک غیرهمگن باشد، می‌تواند بالانس کویل را بهم بزند.

دابل دی:
مناسب خاک با مواد معدنی بالا می‌باشد. جداسازی و تفکیک اهداف بالایی دارد و گراند بالانس پایداری می‌دهد. در خاک معمولی عمق نفوذ کمتری نسبت به کویل متمرکز دارد. ساخت و تولید هزینه‌بری دارد.

هم مرکز:
مناسب خاک با مواد معدنی متوسط است. بهترین نقطه‌زنی و عمق نفوذ در خاک معمولی دارد ولی در خاک معدنی عمق نفوذ کاهش پیدا می‌کند. قطر کویل فرستنده معمولا ۲-۳ برابر کویل گیرنده است.

طرح ۸:
مناسب مناطق با نویز الکترومغناطیسی بالا و مواد معدنی یک‌دست در خاک است. چند نقطه کور در کویل وجود دارد و به دستگاه با طراحی خاص لازم دارد.

کواکسیکال:
مقاوم به نویز الکترومغناطیسی و فلزات مجاور (فنس) است. حساسیت کمی به فلز درلبه کویل دارد و عمق نفوذ آن کمتر است.

امگا:
طراحی قدیمی که بالانس راحتی با جابه‌جایی کویل گیرنده دارد. ساخت پیچیده، عمق نفوذ کم و عملکرد ضعیف در خاک معدنی باعث منسوخ شدن این مدل شد.

#آموزش
مقایسه کویل در دستگاه:

کویل مونو با میدان مخروطی شکل‌ و پهن حداکثر عمق نفوذ در خاک نرمال دارد ولی در خاک معدنی کمتر از دابل‌دی نفوذ می‌کند. بیشترین حساسیت به اهداف ریز را دارد. جداسازی اهداف نزدیک یکدیگر ممکن نیست.

کویل متمرکز با میدان باریک‌تر که بهترین تفکیک دارد. حساسیت خوبی به اهداف ریز نشان می‌دهد و به راحتی میتوان مرکز یابی کرد. به نسبت مونو گراند بالانس پایدارتری دارد اما به خوبی دابل‌دی نیست. تغییر زاویه کویل گراند بالانس بهم می‌زند. در مرکز کویل نقطه کور دارد.

کویل دابل‌دی با میدان سوزنی شکل باعث شده بهترین جداسازی اهداف از یکدیگر داشته باشد. یک کویل دابل‌دی با طراحی خوب، حدود ۹۰٪ سیگنال زمین حذف می‌کند. در خاک معدنی و شور پایداری خیلی خوبی نشان می‌دهد که آن را به یک کویل همه کاره تبدیل کرده است. اما در خاک معمولی ۳۰-۱۵٪ عمق نفوذ کمتر و حساسیت کمتری به هدف ریز نسبت به مونو دارد. معمولاً به علت پیچیدگی ساخت هزینه و وزن بالاتری دارد.
به علت میدان سوزنی شکل، باید هنگام جستجو حرکت کویل هم پوشانی داشته باشد.

#آموزش

میدان الکترومغناطیسی وقتی تشکیل می‌شود که یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی در حال تغییر باشد. اگر میدان الکتریکی به سرعت تغییر کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. همین‌طور اگر میدان مغناطیسی به سرعت تغییر کند، یک میدان الکتریکی ایحاد می‌شود.

میدان الکتریکی(E) و میدان مغناطیسی(B) بر هم عمود هستند. به عنوان مثال وقتی سنگی در آب می‌اندازید، موج به صورت دایره‌های هم‌مرکز از محل پرتاب دور می‌شود. بالا و پایین رفتن آب(حرکت عمودی) مثل میدان الکتریکی(E) و حرکت امواج به چپ/راست مانند میدان مغناطیسی(B) است.
طبق قانون ماکسول میدان مغناطیسی، حول میدان الکتریکی متغیر به صورت دایره‌ای می‌پیچد. این پیچیدگی دایره‌ای باعث می‌شود اگر میدان الکتریکی در راستای X و میدان مغناطیسی در جهت Y باشد، موج الکترومغناطیسی عمود بر این دو و در راستای Z حرکت کند. یعنی جهت انتشار موج الکترومغناطیسی عمود بر میدان الکتریکی و مغناطیسی است.

مهم‌ترین ویژگی موج الکترومغناطیسی این است که برای انتشار نیازی به ماده ندارد و بر خلاف صدا (که یک موج مکانیکی) که به هوا نیاز دارد، در خلأ نیز حرکت می‌کند.

#آموزش

موج صوتی یک نوع موج مکانیکی که مانند موج الکترومغناطیسی دارای فرکانس، دامنه و طول موج است. یک منبع (بلندگو) باعث ارتعاش ذرات محیط می‌شود. این ذرات به ذرات مجاور خود برخورد کرده و انرژی را منتقل می‌کنند. این ذرات از مکان اصلی خود فاصله نمی‌گیرند، فقط در اطراف نقطه تعادل نوسان می‌کنند.

صدا بدون محیط مادی(جامد،مایع یا گاز) نمی‌تواند منتشر شود. اما موج الکترومغناطیسی در خلأ هم منتشر می‌شود و به هیچ محیط مادی نیاز ندارد. صدا در خلأ منتشر نمی‌شود.

موج صوتی یک موج طولی است، یعنی جهت ارتعاش ذرات موازی با جهت انتشار موج است‌. موج الکترومغناطیسی موج عرضی است، میدان الکتریکی و مغناطیسی عمود بر جهت انتشار و عمود بر یکدیگر نوسان می‌کنند.

باور غلط این است که ذرات هوا از منبع صوت به سمت گوش حرکت می‌کنند، در حالی که ذرات هوا فقط نوسان در همان محل دارند.

سرعت انتشار موج در هوا حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه است. سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی، همان سرعت انتشار نور است که معادل ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه است.

انرژی موج صوتی بیشتر به دامنه مربوط است ولی انرژی موج الکترومغناطیسی با فرکانس آن رابطه مستقیم دارد.

#آموزش

این آزمایش به عنوان نمایش فرکانس رزونانس(تشدید) دست به دست می‌شود. توجه کنید همان‌طور که در پست‌های قبلی توضیح دادیم، ماهیت امواج مکانیکی(صدا) با امواج الکترومغناطیسی کاملاً متفاوت است.

در این آزمایش از دیاپازون برای تولید فرکانس مشخص مکانیکی(صوتی) استفاده می‌شود. ذرات هوا با نوسان در جای خود این موج مکانیکی را به دیاپازون دوم می‌رسانند، که باعث لرزش آن می‌شود. هر ساختار مکانیکی یک فرکانس تشدید طبیعی دارد، که اگر با آن فرکانس تحریک شود، به نوسان درمی‌آید. اما این نوسان کاملا مکانیکی است و باعث حرکت کردن ذرات ماده می‌شود.

اما رزونانس الکترومغناطیسی برپایه میدان الکتریکی و مغناطیسی است، نه حرکت فیزیکی! در یک مدار اندوکتانس و راکتانس باعث ایجاد رزونانس الکترومغناطیسی می‌شوند و انرژی بین حالت الکتریکی و مغناطیسی نوسان می‌کند. مثال این مورد تنظیم فرکانس دریافتی رادیو و یا تیون آنتن است.

بنابراین فرکانس رزونانس نشان داده شده در کلیپ، فرکانس تشدید مکانیکی است که در آن فرکانس، ماده به نوسان(حرکت فیزیکی) درمی‌آید. این مورد کوچک ترین ارتباطی به فرکانس رزونانس دستگاه فرکانسی ندارد و ماهیت آن کاملا متفاوت است.

#آموزش
یک نمونه سواستفاده از کلمه رزونانس مکانیکی که توسط شرکت یونانی GDI در قسمت توضیحات دستگاه ری‌فایندر نوشته شده است. بخش‌هایی از این متن داخل «گیومه» ترجمه شده است.

به گفته ری‌فاندر:«هر عنصر ساختار منحصربفردی داره که با فرکانس مولکولی متفاوتی به لرزه(ویبره) درمی‌آید»

اولاً عناصر ساختار مولکولی ندارند، بلکه اتم‌ها هستند که مولکول‌ها را تشکیل می‌دهند.
دوما لرزش مولکولی وجود دارد ولی محدوده فرکانسی فروسرخ که از ۳۰۰ گیگاهرتز تا ۴۰۰ تراهرتز است. رنج فرکانسی ری‌فایندر تا ۶۰ کیلوهرتز است.

به گفته ری‌فایندر:«مثال شکسته شدن لیوان با صدا در فرکانسی خاص آورده شده»

این مربوط به رزونانس فیزیکی(لرزیدن و ویبره) و برای این کار احتیاج به امواج مکانیکی(صوت) داریم و استفاده از امواج الکترومغناطیسی کوچک‌ترین اثری ندارد چون که ماهیت این دو موج کاملا متفاوت از یکدیگر است.

به گفته ری‌فایندر:«مولکول کوچک‌ترین ذره از یک عنصر، که می‌تواند وجود داشته باشد و هنوز خواص آن عنصر را حفظ کند»

این اطلاعات دیگه در حد فیزیک یا شیمی دبیرستان است!!
کوچک‌ترین ذرات یک عنصر اتم‌ها هستند. مولکول از ترکیب شیمیایی چندین اتم ساخته می‌شود.

#آموزش

تصویر یک نمونه سیگنال دریافتی در کویل گیرنده دستگاه پالسی را نمایش می‌دهد. سیگنال قرمز رنگ دشارژ شدن سیگنال زمین (در غیاب هرگونه فلز) نشان می‌دهد. به همین علت است که بعضی از دستگاه‌های پالسی یک بوق ممتد (صدای پس زمینه) دارند.

نمودار آبی رنگ مخصوص اهداف غیر آهنی است، که با شیب بیشتری (سریع تر) به سمت ولتاژ صفر حرکت می‌کنند. در واقع فلزات غیر آهنی جریان گردابی قوی‌تری می‌سازند که انرژی آن‌ها زودتر تخلیه می‌شود.

نمودار سبز رنگ که با شیب کمتری (کندتر) تخلیه می‌شود، مختص هدف آهنی است که باعث تغییر اندوکتانس کویل می‌شود. همچنین نفوذ پذیری مغناطیسی به آن اضافه می‌کند که باعث کندتر شدن سیگنال دریافتی می‌شود.

مدار گیرنده دستگاه پالسی، در چند فاصله زمانی مشخص از سیگنال دریافتی نمونه برداری می‌کند. با تکیه بر نمونه برداری‌های انجام شده، شیب و دامنه سیگنال به دست می‌آید که بر اساس آن ثابت زمانی هدف محاسبه می‌شود. نمونه برداری اولیه مقدار رسانایی الکتریکی و نمونه برداری انتهایی مقدار رسانایی مغناطیسی را روشن می‌سازد.

با توجه به نمودار مشخص است که تفکیک در دستگاه پالسی، نهایت به صورت آهنی/غیرآهنی است.

#آموزش

هر چه سایز کویل کوچک‌تر باشد، میدان مغناطیسی ایجاد شده کوچک‌تر و متمرکز‌تر است. در واقع کویل کوچک میدان قوی‌تری ایجاد می‌کند اما عمق نفوذ آن کمتر است. اگرچه کویل بزرگ‌تر عمق نفوذ بیشتری دارد، اما میدان مغناطیسی آن پراکنده‌تر و ضعیف تر است. به عنوان مثال قدرت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط کویل ۱۱ اینچ در عمق ۲۵ سانتی، قوی‌تر از میدان مغناطیسی ساخته شده توسط کویل ۱۷ اینچی در همان عمق (۲۵ سانت) است. چرا که میدان مغناطیسی کویل ۱۷ اینچی در ناحیه بزرگ‌تری پخش می‌شود‌.

کویل کوچک بهتربن انتخاب برای شکار کانی‌فلزی، مناطق آلوده با زباله آهنی، موانع محیطی(سنگ یا فضای سبز) است. اما نیازمند حرکت آرام و هم‌پوشانی در حرکت کویل است و عمق نفوذ کمی دارد.

کویل بزرگ در مقایسه با کویل متوسط حدود دو تا ده سانت عمق نفوذ بیشتر روی اهداف بزرگ دارد. اما عمق نفوذ برای اهداف کوچک یکسان (یا در مواردی کمتر) است. همچنین کویل بزرگ آسیب پذیری بیشتری به تداخل الکترومغناطیسی EMI دارد. معمولاً برای خنثی کردن این اثر، حساسیت دستگاه روی مقدار کمتری تنظیم می‌شود که این خود مزیت عمق نفوذ بیشتر کویل بزرگ‌تر خنثی می‌کند.

#آموزش

کویل متمرکز از دو حلقه بیرونی(فرستنده) و حلقه درونی(گیرنده) تشکیل شده است. الگوی میدان مغناطیسی آن مخروطی شکل است و عمق نفوذ یکنواختی ندارد. بنابراین الگوی حرکت دادن کویل باید ۵۰-۶۰ درصد با حرکت قبلی هم‌پوشانی‌ داشته باشد. مرکز یابی بهتری دارد.

کویل دابل-دی از دو حلقه D شکل که یکی گیرنده و دیگری فرستنده می‌باشد تشکیل شده است. الگو میدان مغناطیسی آن از پهلو یکنواخت(پهن) بوده ولی از رو به رو مانند تیغه(باریک) است(الگوی کلی شبیه به چاقو). الگوی حرکت دادن کویل تنها نیاز به ۲۵-۳۰ درصد هم‌پوشانی دارد. در خاک با مواد معدنی بالا بهتر عمل می‌کند.

چون کانی‌های فلزی معمولاً در مناطقی با مواد معدنی زیاد و عمق بالا دفن شده، بهترین گزینه استفاده از کویل دابل-دی است. سایز کانی‌ فلزی غالباً ریز است. با توجه به الگوی میدان مغناطیسی کویل دابل-دی، تفکیک پذیری اهداف بهتر انجام می‌شود، اما باید در نظر داشت که برای داشتن بهترین تفکیک، بهتر است ۹۰ درجه جهت حرکت کویل را عوض کرده و مجددا هدف را چک کنیم(عمود بر هم). مانند آنچه که در آموزش مرکز یابی گفته شد. چون کویل دابل-دی در یک جهت دید پهن و در جهت دیگر دید باریکی دارد.

#آموزش
حرکت صحیح کویل :

همه میدانیم که کویل باید موازی و با فاصله مشخص(۲-۵ سانتی‌متر) از سطح زمین حرکت داده شود(تصویر پایین). اما اکثر کاربران در عمل کویل را به صورت آونگی شکل(تصویر بالا) به حرکت درمی‌آورند.

دلیل اصلی این است که کاربر به جای حرکت دادن بدن(نیم تنه بالا)، فقط با حرکت دست و شانه کویل را می‌چرخاند، که همین باعث می‌شود در انتهای مسیر حرکت، فاصله کویل از سطح زمین بیشتر شود. برای حل این مشکل باید دست ثابت نگه داشته شود و با چرخاندن کمر کویل حرکت داده شود و شانه فقط حرکت کویل را دنبال کند. همچنین توجه داشته باشید که طول شفت باید با توجه به قد کاربر تنظیم شود.

هر بار چرخاندن کویل از لبه سمت چپ تا لبه سمت راست (پهنای مسیر) حدوداً باید ۱.۲-۱ متر باشد. همچنین سرعت حرکت کویل باید کنترل شده باشد، حدوداً ۳-۴ ثانیه از چپ به راست. چون دستگاه به حداقل زمانی برای پردازش سیگنال فلز نیاز دارد، اگر کویل را خیلی سریع حرکت دهیم، سیگنال ضعیف و عمیق از دست می‌رود.

مورد دیگر استفاده از کویل با سایز بزرگ است که به علت داشتن وزن بالا، زودتر کاربر را خسته می‌کند و همین باعث حرکت آونگی شکل می‌شود.

#آموزش
الگوی جستجو :

کاربران آماتور معمولاً به صورت نامنظم و با حرکات رندوم شروع به جستجو می‌کنند، در صورتی که همین مورد به تنهایی باعث می‌شود که حدود ۵۰-۳۰ درصد منطقه اصلا پوشش داده نشود. چند الگوی متدوال جستجو وجود دارد که بهترین آن الگوی شبکه‌ای (شکل بالا) است.

همان‌طور که در تصویر مشخص است، ابتدا از یک نقطه شروع کرده و در یک مسیر مستقیم شروع به جستجو می‌کنیم. در انتها مسیری موازی با مسیر قبلی در جهت عکس جستجو می‌کنیم. فاصله با مسیر قبلی باید طوری باشد که حدود ۵۰-۲۵ درصد هم پوشانی با مسیر مجاور داشته باشد.
در انتها بار دیگر همین الگوی خطی را تکرار می‌کنیم اما مسیر حرکت عمود بر مسیر قبلی انتخاب می‌شود. اما چرا عمود بر مسیر قبلی؟ چون هدف فلزی ممکن است طوری در خاک قرار گرفته باشد که در یک جهت دستگاه آن را تشخیص ندهد، اما از سمت دیگر قابل شناسایی باشد.

الگوی خطی نمونه ناقص الگوی شبکه‌ای است و ممکن است همه اهداف آشکارسازی نشوند.

الگوی دایره‌ای مناسب جایی است که گمان می‌رود در آن نزدیکی هدف مورد نظر وجود داشته باشد (در مجاورت فلزی که پیدا کردید با این روش برای اهداف بیشتر جستجو می‌کنید)