Teoriatopikki: konduktiivisuus

[Maverick]

Minua pitkään kiusannut aihe johon viimein muotoilin itseäni tyydyttävän vastuksen.

Kysymys: miksi eri metallit antavat erilaisen vasteen etsimelle?

Vastaus: Eri metallien phase response eli vaihevaste on erilainen. vaihevaste on suoraan verrannollinen metallin ominaisuuteen nimeltä konduktiivisuus eli sähkönjohtavuus. Konduktiivisuus on kappaleen resistiivisyyden käänteisarvo, resistiivisyys taas saadaan selville vaikkapa tästä taulukosta:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical ... data_page)

Tuo suluissa oleva kuuluu osoitteeseen.

Miksi tämän pitäisi kiinnostaa ketään? No vaikkapa siksi, että kaikki diskriminointi perustuu tuohon ominaisuuteen, joka vieläpä muuttuu lämpötilan mukaan. Teoriassa siis samalle kappaleelle tulee +5C maasta erilainen vaste kuin +25C maasta.

[Keseppa]

Näinhän se menee. Hyvä topikki tosiaan. Vähä lisää minunki tutkimustuloksia aiheesta.

Tämän lisäksi vielä mm. esineen muoto vaikuttaa vaihevasteeseen. Etsimen lähettämä sähköinen signaali aiheuttaa kappaleeseen pieniä pyörrevirtoja jotka muuttavat palautuvan signaalin vaihetta. Etsin mittaa tämän vaiheensiirron ja ilmoittaa arvioimansa materiaalin sen perusteella. Pyörrevisrtojen ja sitä kautta vaiheensiirron suuruus (nopeus) riippuu pääasiassa siis materiaalista tätä kautta.

Kappaleen muodon vaikutus pyörrevirtoihin on helpoin kuvata kolikon ja prikan eroilla jos oletetaan että kolikko ja prikka on samaa materiaalia. Kolikossa syntyy monta pientä pyörrevirtaa kun taas prikassa reijästä johtuen yksi suuri. Kovin paljoa tämä ei vaikuta muodostuvaan vaiheensiirtoon mutta signaalin tunnistusetäisyyteen jo aika paljonki. Helppo keino todeta tämä on myös sormuksella. Tunnistusetäisyys vaihtelee paljonki riippuen missä asennossa sormusta heiluttaa kelan edessä. Jos on etsin missä on tarkka jaottelu ID luvussa niin huomaa myös sen muuttuvan.

Tähän liittyy myös monen miettimä maahäiriön poisto etsimissä. Yksinkertaistettuna vois sanoa että maa aiheuttaa tietyn suuruisen vaiheensiirron jo itsessään ja tämän siirto kompensoidaan maahäiriön säädöllä tai sit se on kiinteesti säädetty johonki arvoon joka on todettu riittäväksi useimmissa tilanteissa.

[SamiS]

Lisäyksenä sen verran että paljastinhan mittaa maan sähkönjohtavuusominaisuuksien muutoksia, joita metallit aiheuttavat ympäristöönsä. Kun maan lämpötila muuttuu, niin sekä metallikappaleen että ympäröivän mineraaliaineksen ominaisuudet muuttuvat likipitäen samassa suhteessa, joten laite erottaa periaatteessa samat kappaleet kaikissa lämpötiloissa, vain kappaleen vasteen ja maahäiriön tasot ovat erilaiset. Tämä on siis ihan omaa päättelyä ja teoriaa, jos joku on käytännössä havainnut jotain muuta, niin kertokaa ihmeessä!

SamiS

[x4pnrmzt]

Hyvä aihe
Näinhän se suunnilleen menee, mutta en ole kyllä missään yhteydessä nähnyt puhuttavan phase responcesta detectoriteoriassa.
Lyhyesti toimintaperiaate on siinä että muodostetaan magneettikenttä oletetun kohteen ylle. Magnettikenttä aiheuttaa kohteessa nk pyörre virtauksia (eddy currents)
Pyörrevirtaukset aiheuttavat oman magneettisen kentän, jonka kelan vastaanottopuoli siirtää käsiteltäväksi koneelle. Pyörrevirtauksen kenttä on miljoonia kertoja heikompi kuin lähetetty signaali. Tämän sgnaalin sieppaaminen ja prosessointi sekä erottaminen maan magnettikentän aihuttamasta ja muista mahdollisista magnettisista häiriöistä on po tekniikkaa. Se kuinka lähetetty signaali käyttäytyy kohteen pyörrevirroissa siis kertoo kohteen laadun. Diskriminointikin perustuu ymmärtääkseni tähän myöskin.
Minelabin kotisivuilla Bruce Candy selittää aika lailla tyhjentävästi ja kansantajuisesti sivuilla: Metal Detector Basic and Theory http://www.minelab.com

[Maverick]

Bongasin phase response -termin Metaldetectingworldista.

http://metaldetectingworld.com/metaldet ... erms.shtml

Tuli mieleen että toimiva suomennos voisi olla myös pyörrevirtavaste.

Magneettikenttien kanssakäyminen on toki primus moottori, itseä kiinnosti tässä yhteydessä lähempi tarkastelu eli se, mikä ominaisuus metallissa tekee tuosta eddy currentista erilaatuisen per metalli. Siihen antaa vastauksen tämä kyseinen ominaisuus. Vielä tarkemmin tarkasteltuna siinä on kyse atomien elektroniverhon rakenteesta, siis siitä kuinka helposti tuo atomi luovuttaa valenssikuoreltaan elektronin viereiselle atomille. Sitähän sähkövirta pohjimmiltaan on.

En saanut kiinni tästä lauseesta: "Se kuinka lähetetty signaali käyttäytyy kohteen pyörrevirroissa siis kertoo kohteen laadun. Diskriminointikin perustuu ymmärtääkseni tähän myöskin."


Ok, pyörrevirtavaste antaa kuvan kohteen laadusta, mutta juuri SE tarkoittaa diskriminointia, eikö?

[Keseppa]

Pyörrevirtavaste ei taida löytyä nykysuomen sanakirjasta mutta minunki mielestä tuo sana kuvaa asiaa erittäin hyvin.

Tarvii jossain välissä lueskella vähä lisää tästä aiheesta. Ehkä sit talvella kun on aikaa. Nyt hetkeks vielä hommiin ja sitte taas pellolle

[x4pnrmzt]

Kyllä, kyllä
Sieltähän se tosiaan löytyy,eli tunnetaan myös vaiheviiveenä ja vaihekulmana ( phase leg, phase angle) ja liittyy sähkönjohtavuuteen, mutta muuttuu ajallisesti
eri metalleihin kohdistuvan magnettikentän aiheuttamien pyörrevirtausten erilaisuuden vuoksi. Kehittyneemmät detectorit eivät mittaa ainoastaan tätä aikaa, vaan prosessoivat palautuvan heikonkin signaalin muotoa. En yritäkään selittää tätä kun en itsekään ole alalle lukenut, saattaa tulla vain vääriä tulkintoja.Mutta viisaammat miehet ovat panneet asian paperille ja sitä on tänä päivänä saatavilla sähköisesti niin paljon, että lukemista varmasti riittää, jos haluaa ymmärtää detectorin sielunelämää.
Yritin kääntää siinä viimeisessä lauseessa Bruce Candyn tekstiä. Vaikka maailmassa ei ole kuin muutama mies jotka ovat tämän päivän brandien takana, heidänkin teorioissaan ja toteuksissa on eroja. Lukekaapa vaikka Steve Hersbachin thread:
FREE Detector Knowledge, joskus kevättalvella. Sieltä selviää mm, että sama mies, Dave Johnson on suunnitellut Fisherin, Tesoron, Whites´n myydyimmät koneet ja tekee nyt töitä First Texasille, joka valmistaa Fisheriä ja Tekneticsejä
http://akmining.com

[NÄÄTÄ]

Ehkä vielä selvennystä asiaan. Toisaalta samaa asiaa, eri paketissa. Kelan aiheuttama magneettikenttä ei kohtaa vaan synnyttää pyörrevirrat. Sama periaate kuin dynamossa, eli muuttuva magneettikenttä saa aikaan sähkövirtaa. Suljetussa kohteessa virta ei lähde liikkeelle muuten kuin että se saa aikaan pyörrevirtoja metalliobjektiin. Tässä astuu esiin konduktiivisuus, eli metallin sähkönjohtavuus. Mitä parempi se on, sitä voimakkaampia pyörrevirtoja kohteeseen muodostuu. (rosteri n.1 - kupari n. 60 (yksikkö 20 C m/ohm,mm2) Pyörrevirtojen ympärille muodostuu sitten magneettikenttä ja mitä suurempi virta sitä suurempi magneettikenttä.
Tämä syntynyt magneetti kenttä on vastakkainen kelan magneettikentään nähden, joten se näkyy suoraan virtahäviönä laitteessa. Tietyllä virralla synnytetty magneettikenttä, ei olekaan enää yhtä voimakas kuin siihen vaikuttaa vastakkainen kenttä. Periaate on aika yksinkertainen, mutta erottelukyky vaati aina vaan pienempien erojen havaitsemisen magneettikentässä. Kohteen muoto on myös kriittinen tekijä. Laboratoriossa mittaaminen on helppoa, kun tutkittava kohte on tietyn muotoinen ja tietyssä asennossa kelaan nähden. Maan alla olevissa aarteissa taas haastetta aiheuttaa kappaleen asento, joka on yleensä aina erilainen. Pyörrevirta muodostuu saman suuntaiseksi kuin etsinkela. Pyörrevirran kentän koko jää aika pieneksi ja samoin siis sen muodostama magneettikenttä, jos kolikko on pystyssä. Kertokaa, jos olen ymmärtänyt väärin.