淺談金屬探測技術的（de）發展

金（jīn）屬（shǔ）探測技術的發展要追溯到上世紀六十年代，首先出現在礦產領（lǐng）域，為了檢測礦產（chǎn）中金屬的含量（liàng），提高金屬純度，世界上（shàng）首台金屬（shǔ）探測裝備研（yán）製出來並取得了良好的效果，減少了工人們（men）的工（gōng）作量，提高了工作（zuò）效率。金屬（shǔ）探測在（zài）工業的成功應用，使其（qí）得到重視並快速發展，逐漸進入到安（ān）保、食品、考（kǎo）古（gǔ）等領域。

一（yī）開始（shǐ），金屬探測主要采用（yòng）電磁感應技術，即通過發射連續的正弦載波，對（duì）金屬回波信號進行處理以得到金屬目標的（de）信（xìn）息，這（zhè）種探測技術的使用時間更長（zhǎng），使用範圍更廣。基於電磁（cí）感應的探測技術在實（shí）現上較容易，因此得到（dào）快速發（fā）展。按照金屬回（huí）波處理的方式不同，電磁式探測技術又可分（fèn）為幅頻探測、相位探測、雙頻探測、跨導探測等（děng）。

幅頻（pín）和（hé）相位探測一般分為兩種，一（yī）種是不具有接收線圈的探測（cè）方式，其應用於（yú）短距離、體積小的金（jīn）屬探測。發射線圈為感性器件（jiàn），當金屬接近（jìn）發射線圈時，金屬和線圈的互感係數發生改變，那麽金屬（shǔ）目標會改變發射信號的幅頻（pín）和相位，監測（cè）發射信號的時域波形（xíng）變化就可以（yǐ）達到探測（cè）金（jīn）屬目標的目的。另一種是帶有接收（shōu）線圈的探測方式，其工作原理是檢測接收線圈感應信號的幅值和相位變化（huà）來探測金（jīn）屬目標，這種（zhǒng）探測方式容易受背景幹擾，需要抑製噪聲（shēng），在實現上相對複雜一些，但是探測效果好。雙頻探測技術是（shì）對幅（fú）頻相位探測技術的發展，這種技術能（néng）夠在一定程度上提高係（xì）統探測靈敏度,其工作方法是發射端同時發射頻率不同的兩種信號（hào），由於金屬目標（biāo）對頻率（lǜ）敏感，因此（cǐ）對兩種頻（pín）率的影響不同，再經過接收端（duān）的混頻濾（lǜ）波處理（lǐ），金屬存在時可以明顯的（de）看出信號變化。跨導探測是一（yī）種（zhǒng）技術複雜的探測方式，其依據的原（yuán）理是發射（shè）、接收線圈和金屬（shǔ）目標在距離不同時其互感係數也不同,接收端接收信號的（de）跨導（dǎo）阻抗會隨（suí）著互感係數的變化而變化（huà），那麽通過分析跨導阻抗就可以探測到金屬目標，這種探測技術為發展（zhǎn）高靈敏度探測提供了思（sī）路。

除了（le）電磁式的探測技（jì）術，基於霍（huò）爾元件的探測技術也較為普遍。1879年美國物理（lǐ）學家霍爾（ěr）發現了霍爾效應（yīng）,霍爾效應是指（zhǐ）在磁場中金屬導體或者半導體內的（de）載流（liú）子（zǐ）受洛倫茲力影響（xiǎng），產生橫向電位差的現象。如今的霍爾（ěr）元件多為集成器件，當器件通上電後，周圍存在附加磁場時，器件的輸出端會產生（shēng）信號，分析輸出信號的（de）幅值和相位可以檢（jiǎn）測到金屬目標。依靠霍爾元件設計的探測係（xì）統效果好，基於霍爾元件的探測係統（tǒng）應用於要（yào）求高靈敏度、距離範圍（wéi）在米（mǐ）級別的探測環境（jìng）下。其（qí）工（gōng）作原理簡單（dān），通過發射端發射載波作用到金屬目標產生渦流（liú）二次磁場,利用霍爾器件檢測二次磁場信號（hào）就可探（tàn）測到金屬目標。這種方式的優點是探測靈敏度高，缺點是探測時容易受噪聲影響，所以該係統在實現上要求比較高。

金屬探（tàn）測（cè）技術經過近60年的（de）發（fā）展，越來越多新的探測方式被研（yán）究出來。從載波（bō）頻率來看，利500MHz微波信號可以進（jìn）行運動金屬探測，其依據多普勒頻（pín）移原理，當金屬目標同向運動時，回波信號被拉（lā）長頻率降低（dī），反向運動時回波信號（hào）被擠壓頻率增大,通過監測回（huí）波信號的頻率變（biàn）化可以感知金（jīn）屬目標的動態信息（xī）。在（zài）地下探測領域，采（cǎi）用（yòng）kHz 級別的載波信號可以探測（cè）地（dì）下礦藏，一般采（cǎi）用的探測方式叫瞬變電磁法，其原理是發射端間斷（duàn）地發射高頻脈衝載波信（xìn）號，載波信號作用到金屬目標產生二（èr）次場（chǎng），通過檢測二（èr）次場來（lái）判斷金屬信息。

21世紀以來，金屬探測技術又有新的（de）發展，更多的探測方式被實現。經過長時期的發（fā）展，金屬探測在不同領域采取的技術也不盡相同，但總體是朝著小型化和智能化的方向發展。隨著（zhe）國（guó）內外的科學（xué）技術發展（zhǎn）,金屬探測載波發展分為三個階段分別是（shì）:模擬載波技術、數字載波技術（shù）和瞬變電磁技術。如今探測技術與主控芯片如單片機、DSP等的（de）結合都使金屬探測更加（jiā）的（de）智能化，可以預期不久的將來，金屬探測將會和物聯網、雲計算（suàn）等結合，屆（jiè）時會更加的智（zhì）能。