Author bodhi3

DFX: Oggetti sottili, 15KHz, Legge di Lenz e “Skin Effect”…


Oggi vorrei spendere due parole sul perchè le frequenze più alte (nel caso del DFX i 15KHz) dovrebbero essere preferite quando si tenta di rilevare oggetti sottili (oggetti sottili in argento, catenine d’oro per esempio… 😉 )

A prescindere dai discorsi già fatti in questo blog relativi a discriminazione, frequenze e materiali indagati e sto alludendo al fatto che con le alte frequenze si riesce a discriminare meglio tra alluminio e oro, come molti di voi sanno già, l’uso del 15KHz si dimostra più “sensibile” agli oggetti minuscoli rispetto ai 3KHz.

Oggi vorrei anche TENTARE di spiegare il perchè (con parole spero semplici) da un punto di vista tecnico…

Come molti già sanno, il nostro metal detector, tramite il passaggio di corrente alternata nella sua bobina “trasmittente”, produce un campo magnetico che si propaga sia sopra che sotto la piastra.

Tralasciando la forma di questo campo magnetico e il suo legame con il tipo di piastra, ciò che ci interessa osservare è cosa accade quando questo campo magnetico, attraversando il terreno, incontra un oggetto metallico.

Quando ciò accade, grazie alla legge di induzione di Faraday, all’interno dell’oggetto metallico si genera una corrente elettrica appunto INDOTTA dal campo magnetico. Questa corrente ha un strano e particolare andamento… Ruota in circolo…come in un gorgo d’acqua…

Questa particolare corrente viene appunto chiamata CORRENTE EDDY (dalla parola inglese “eddy” che significa “vortice”).

Una breve citazione da Wikipedia non farà male… ehehehe

“Le correnti parassite o correnti di Foucault o correnti eddy (dall’inglese eddy: vortice) sono delle correnti indotte in masse metalliche conduttrici che si trovano immerse in un campo magnetico variabile o che, muovendosi, attraversano un campo magnetico costante o variabile. In ogni caso la variazione del flusso magnetico genera queste correnti.
Il fenomeno fu scoperto dal fisico francese Jean Bernard Léon Foucault nel 1851.

Il termine “eddy current” (letteralmente: correnti di vortice) deriva dal comportamento del remo quando lo si immerge nell’acqua e crea piccoli vortici mentre la barca avanza.”

Ora, se la frequenza che utilizziamo sarà 3KHz, le correnti eddy indotte nell’oggetto di metallo dovranno, dato che si tratta di correnti alternate, cambiare direzione di percorrenza esattamente 3.000 volte al secondo. Se utilizziamo i 15KHz, ovviamente, questo “gira di qua-fermati-vai nell’altra direzione-riparti” e così via accadrà 15.000 volte in un secondo.

Questi “STOP, GIRATI & GO!” continuativi sono i responsabili di un altro interessante effetto fisico descritto dal fisico russo Heinrich Lenz nella sua famosa legge. Questa legge (chi vuole può approfondire su internet o su un buon testo di fisica elettronica) ci dice che, nelle condizioni di alternanza di corrente eddy, si viene a creare un effetto elettrico di “auto-repulsione” che, in parole povere, spinge le correnti verso la superficie dell’oggetto metallico.

Questo fenomeno prende il nome di SKIN EFFECT (Effetto “Pelle”). Secondo la Legge di Lenz, questo effetto è tanto maggiore quanto più alta è la frequenza e tanto più sottile l’oggetto.

In altre parole, le correnti eddy di un oggetto sottile attraversato da un campo magnetico generato da una frequenza ALTA (15KHz), sono “PIU’ SUPERFICIALI”  rispetto a quelle di un oggetto sottile ma attraversato da un campo magnetico generato da una frequenza BASSA (3KHz).

Se guardiamo questi dati sperimentali ci renderemo immediatamente di cosa significhi.

In questa  tabella si è esaminato un pezzo di rame investito da campo magnetico generato a varie frequenze e si è calcolata la Profondità dell’Effetto Pelle. Essa rappresenta la profondità in Micrometri in cui la corrente si “muove”. Minore è la profondità (o lo “spessore della pelle”), maggiore sarà la resistenza al passaggio di corrente e, di conseguenza (per quello che ci interessa) l’identificabilità del nostro oggetto.

Frequenza Profondità Effetto Pelle (SKIN EFFECT) (in μm)
60 Hz 8470
10 kHz 660
100 kHz 210
1 MHz 66
10 MHz 21

Guardate tra 10 KHz e 100KHz come lo spessore si sia ridotto di oltre 2/3!

Concludendo, come avrete già intuito è proprio questa legge della fisica che ci permette di usare le frequenze alte (nel caso del DFX – i 15KHz) con maggiore profitto nella ricerca di oggetti molto piccoli e/o molto sottili.

Happy Skin Hunting!

Bodhi3

THEORY: Semplici considerazioni su profondità, discriminazione e pizza margherita…


Ciao a tutti!

Mentre aspetto che si cuocia la pizza che mi sta preparando la mia ragazza, vi butto giù due parole circa la relazione tra discriminazione e profondità di rilevazione in modalità MOTION. Premetto che non mi addentrerò troppo in disquisizioni troppo teoriche/ingegneristiche primo perchè non ne ho le competenze, secondo perchè in questo caso non serve, terzo perché quando ho fame ragiono male… 😀

In teoria questi due concetti potrebbero non avere nulla a che fare tra loro ma, basta riflettere un po’ per capire che in realtà un legame c’è…e pure abbastanza semplice da verificare.

Per semplificare ancora di più la chiacchierata, ho realizzato un orribile grafico che spero possa rendere più intuitivo il mio discorso. Chiedo ancora scusa per la sua bruttezza… l’ho fatto di fretta e sotto i morsi della fame di pizza.

Depth+Discrim

Sulla parte bassa del grafico troviamo un segmento che rappresenta la gamma completa dei cosiddetti VDI (Visual Discrimination Indication) ovvero, per semplificare, un numero che ci aiuta ad identificare il target. Per chi possiede un White’s DFX, XLT e, credo ma non sono certo MXT e M6, sa bene che la scala dei loro VDI va da -95 (Massimo ferroso) a +95 (Massimo Non ferroso). Non lasciamoci distrarre però dallo specifico modello. Questa rappresentazione è valida per la quasi totalità dei metal VLF. Anche l’ACE 250 indica il massimo ferroso a sinistra fino ad arrivare al massimo NON ferroso all’estremo destro. Alcuni modelli potrebbero invertire la destra con la sinistra ma il ragionamento non cambierebbe.

Come vedete, sulla sinistra ci sono i VDI dei target ferrosi e, man mano che ci si sposta verso destra, incontreremo i VDI dei target NON ferrosi (ovvero quelli “buoni”). Al centro c’è lo 0 che indica lo spartiacque tra ferrosi e non ferrosi (una parentesi… di solito sullo 0 e li intorno c’è il feedback della mineralizzazione da sale). X è il VDI esatto (ideale) dell’oggetto che andremo a rilevare con il nostro metal. Immaginiamo che sia una moneta che ci dia un valore VDI di 50 (valore totalmente arbitrario e usato solo per esempio)

Una parte del nostro segmento è stata colorata di rosso per indicare che quei valori sono stati DISCRIMINATI dall’utente attraverso i vari setting dei nostri metal (manopole, programmi, tacche etc etc)

Ho impostato un range a caso che parte dai VDI più ferrosi fino ad una piccola parte dei VDI NON ferrosi che potrebbe, realisticamente, essere la carta stagnola. Ripeto, è un range assolutamente arbitrario e mi serve solo per illustrare come, se si imposta una discriminazione TROPPO FORTE, si perda non solo parecchi target buoni PERCHE’ INCLUSI NELLA DISCRIMINAZIONE, ma si perda anche in profondità di rilevazione di target che, almeno in teoria, non dovrebbero ricadere nell’area DISCRIMINATA.

Alla sinistra del grafico trovate due frecce. Una che va dall’alto in basso e che indica la profondità e l’altra che al contrario va dal basso all’alto e che indica l’intensità (la “forza”) con cui viene segnalato un oggetto.

Tutti sanno infatti che, più un oggetto sepolto è in superficie, maggiore sarà l’intensità del suo segnale con cui verrà rilevata la sua presenza.

Il Triangolone nero è una area ideale dove, spostandoci verticalmente lungo la profondità, potrebbe ricadere il VDI dell’oggetto. Cosa significa? Molto semplice. Immaginiamo che l’oggetto metallico sia appoggiato SOPRA il terreno quindi alla profondità MINIMA TEORICA. Qui, come ho detto prima, l’intensità del segnale sarà massima e il VDI individuato dal 99,99% delle passate della piastra sarà (se il metal non è proprio una ciofeca :D) esattamente X=50, ovvero il valore che noi ci aspettiamo da quell’oggetto.

Se iniziamo a seppellire la moneta a 1, 2, 3, 5, 10  etc centimetri, ovvero AUMENTIAMO LA PROFONDITA’, l’INTENSITA’ DI SEGNALE DIMINUIRA’ e LA PRECISIONE DELLA MISURAZIONE DEL VDI DIMINUIRA’ IN PROPORZIONE. Ovvio direte voi, se il segnale è più debole è più facile che il metal sbagli ad interpretare i dati “dubbi” e che quindi il VDI sia più “ballerino” rispetto a quello, solido come una roccia, individuato prima.

Ecco infatti che l’oscillazione dei VDI si “allarga” rispetto al valore ideale di 50 ipoteticamente sia a destra che a sinistra. Nel grafico infatti vedete che la base del triangolone è la più ampia proprio perché è alla massima profondità rilevabile (e quindi alla minima intensità di segnale).

E qui entra in gioco la discriminazione!!!

Se una discriminazione troppo forte potrebbe non influenzare la ricerca se l’oggetto si trova ancora ad una profondità non eccessiva ove il range dei VDI è ancora abbastanza “stretto” da non ricascare nei valori RIFIUTATI dalla discriminazione! Nel grafico infatti si vede che , alle basse profondità, il triangolone non è toccato dalla zona rossa. Se invece aumentiamo la profondità e quindi l’oscillazione dei VDI, è più facile che essi ricadano nella “zona rossa” di rifiuto e il nostro metal, per tutta risposta, ci dia un segnale “spurio, inconsistente, rovinato o quantomeno molto dubbio” e non più uno solido e limpido.

Quante volte abbiamo lasciato in terra questi segnali che non ci convincono? Tantissime volte direi… Pure troppe… Bhè non è detto che sia stato un pezzo di ferro a generare quel “suonaccio”… potrebbe essere stato un oggetto buono che, dato che era troppo in profondità, ha confuso la macchina mandando qualche valore nel range di quelli da rifiutare a causa della discriminazione.

Semplice no?

Happy ThinkBeforeDig Hunting!

Bodhi3

THEORY: Una semplice introduzione alla teoria della discriminazione dei metalli


Il principio fondamentale di funzionamento della discriminazione dei metalli, almeno nei modelli VLF (Very Low Frequency – ovvero la maggior parte in commercio) è collegato al concetto di “ritardo di fase”. In parole povere (gli ingegneri e i fisici mi perdoneranno) il nostro metal detector, tramite la sua piastra emette un campo magnetico che finisce nel terreno. Questo campo magnetico, paragonabile ad un onda, interagisce con gli oggetti di metallo sepolti e poi “torna indietro” e viene ricevuto dalla piastra con un maggiore o minore ritardo (detto “di fase”). Se l’onda incontra un oggetto NON ferroso, avrà un ritardo di fase più lungo, viceversa gli oggetti ferrosi produrranno ritardi di fase più brevi.

E’ proprio interpretando questi “ritardi” che il nostro metal sarà in grado di identificare e, volendo, di discriminare i vari metalli sepolti.

C’è però un altro importante elemento di cui dobbiamo tener conto… LA FREQUENZA OPERATIVA DEL NOSTRO METAL!

Se volessimo creare una tabella dei vari ritardi di fase e costruire così una mappatura dei vari metalli non possiamo fare a meno di tenere in considerazione qual’è la frequenza che viene usata dal nostro metal per creare il campo magnetico di cui abbiamo parlato prima.

Se immaginiamo di segnare lungo un segmento i vari ritardi di fase relativi ai vari metalli, la “posizione relativa” (tecnicamente si parlerebbe di differenza di ritardo di fase del segnale) dei vari tipi di metalli è legata fortemente alla frequenza operativa utilizzata per rilevarla.

Faccio un esempio pratico che la maggior parte di voi potrebbe già conoscere…

Se utilizzo un metaldetector che opera ad una frequenza medio-alta, tipo 15-18 KHz, la differenza del ritardo di fase tra la stagnola e l’oro sarà più marcata. Viceversa, utilizzando invece un modello che emette una frequenza bassa (3KHz) tenderanno ad essere molto vicine, quasi a coincidere.

Si può ovviamente immaginare ciò cosa comporti. Con le alte frequenze si riesce a discriminare meglio tra stagnola e oro… con le basse invece, come si intuisce… non altrettanto bene se non addirittura non ci si riesce affatto…

Happy Phase Hunting!
Bodhi3