Funktionsweise von Metalldetektoren

Wie funktioniert ein Metalldetektor? Und welche Funktionen sind für eine Metallsonde wichtig?

 

Als Sondengänger und Nutzer eines Metalldetektors sollte man auch die Funktionsweise seines Arbeitsgerätes verstehen und die grundlegenden Funktionen der Metallsonde kennen. Zunächst klären wir jedoch den grundlegenden Aufbau eines Metalldetektors. Wie in der Abbildung zu sehen, besteht der Metalldetektor aus einer Suchsonde, einem Gestänge an dem Handgriff und Armstütze montiert sind, sowie einem Display. Die Handhabung eines Metalldetektors ist aufgrund der bereits montierten Armstütze und dem Handgriff sehr einfach und intuitiv. Der Aufbau ist in der folgenden Grafik am Beispiel eines Garrett Ace 250 dargestellt.

Ein Metallsuchgerät funktioniert grundsätzlich mit Hilfe einer Suchsonde und Magnetfeldern. Die Sonde stellt eine metallische Spule dar. Aus der Physik ist bekannt, dass eine stromdurchflossene Spule ein Magnetfeld erzeugt. Da die Sonde des Metalldetektors in geringem Abstand über der Erdoberfläche bewegt wird, reicht das Magnetfeld bis unter Erde. Befindet sich dort ein metallischer Gegenstand, verändert der Gegenstand das Magnetfeld der Suchsonde. Der Metalldetektor registriert diese Veränderung und gibt ein akustisches oder visuelles Signal zurück. Man teilt Metalldetektoren in drei große Gruppen hinsichtlich der Funktionsmethoden ein. Dazu gehören VLF-Detektoren, BFO-Detektoren und PI-Detektoren. Im Folgenden schauen wir uns diese drei Typen etwas genauer an.

 

 

Beat Frequency Oscillator:

Ein BFO-Detektor besteht aus zwei Schwingkreisen, die man auch als Oszillatoren bezeichnet. Bei dem ersten Oszillator der Metallsonde handelt es sich um einen Quarzoszillator. Diese sind sehr genau und haben nur geringe Abweichungen in der Frequenz. Das Schwingquarz (ein elektronisches Bauteil im Schwingkreis) bestimmt die Frequenz. Dieser Schwingkreis befindet sich meist im Bedienelement des Metalldetektors. Den zweiten Oszillator stellt ein normaler LC-Schwingkreis dar, bestehend aus einer Spule und einem Kondensator. Seine Frequenz ist abhängig von der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Spule. Die Spule des zweiten Schwingkreises ist die Suchspule des Metalldetektors.

Aus der Physik ist bekannt, dass jeder stromdurchflossene Leiter ein Magnetfeld erzeugt. Dies gilt auch für die Spule der Metallsonde. Das von der Suchspule erzeugte Magnetfeld reicht bis unter die Erdoberfläche (muss es ja auch, da die in der Erde vergrabenen Schätze gefunden werden sollen). Befindet sich dort ein metallischer Gegenstand, beeinflusst er das Magnetfeld der Suchspule (genauer gesagt deren Induktivität). Wie oben bereits beschrieben, hängt die Frequenz des Oszillators von der Induktivität der Spule ab. Der metallische Gegenstand verändert daher auch die Frequenz des zweiten Oszillators.

In der sogenannten Mischstufe werden nun die Frequenzen der beiden Oszillatoren überlagert. Die resultierende Schwingung wird anschließend mit Hilfe eines Verstärkers in ein akustisches Signal umgewandelt. Beide Oszillatoren schwingen im normalen Zustand mit nahezu identischer Frequenz. Bei der Überlagerung der Frequenzen löschen sie sich je nach Phasenverschiebung entweder aus oder sie ergeben eine resultierende Schwingung mit unveränderter Frequenz. Am Kopfhörer ist nichts Interessantes zu hören. Es ertönt dauerhaft derselbe Ton. Erst wenn ein metallischer Gegenstand die Frequenz der Suchspule des Metalldetektors verändert entsteht eine Differenz zwischen den Frequenzen der beiden Oszillatoren. Bei der Überlagerung in der Mischstufe entsteht diesmal eine Schwebefrequenz, die einen höheren oder niedrigeren Ton am Kopfhörer verursacht. So können Sie Ihren Fund wahrnehmen.

 

VorteileNachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Für jedes Metall oder Mineral geeignet
Zu empfindlich (fehleranfällig)
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Einfachster Typ Geringe Signalstärke
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Günstig Geringe Suchtiefe

 

BFO-Metalldetektoren waren vor allem in den 60er und 70er Jahren sehr verbreitet und beliebt. Durch die Weiterentwicklung der Technologie sind deutlich bessere Funktionen und Suchtiefen zu verzeichnen. Daher sind BFO-Sonden meist nur noch gebraucht oder als Sammlerstücke zu finden.

 

Very Low Frequency:

Wie der Name schon sagt, handelt es sich um ein Verfahren mit langen Wellen, also sehr kleinen Frequenzen. Der Suchkopf des Metalldetektors besteht aus zwei Spulen – einer Senderspule und einer Empfängerspule. Die Senderspule erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Die Physik lehrt, dass magnetische Wechselfelder elektrische Wirbelströme in metallischen Gegenständen und Wirbelströme in dem Metall wiederum magnetische Wechselfelder erzeugen. Befindet sich der Metalldetektor nun über einem solchen Gegenstand werden solche Wirbelströme und das daraus resultierende magnetische Wechselfeld erzeugt und mit Hilfe der Empfängerspule registriert. Auch hier erzeugt die Veränderung ein akustisches Signal. Bei diesem Verfahren können schon aufgrund des Signals Rückschlüsse über das gefundene Material getroffen werden.

 

Vorteile Nachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Am weitesten verbreitet geringe Reichweite
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gute Metalldiskriminierung
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Genau mit geringer Fehleranfälligkeit

 

 

Pulse Induction:

Bei dem Pulsinduktionsverfahren besitzt der Metalldetektor nur eine einzige Spule, die sowohl als Sender als auch als Empfänger fungiert. Es werden zunächst starke, zeitlich begrenzte Magnetimpulse von der Spule in die Erde abgesondert. Treffen diese auf ein metallisches Objekt, werden (wie oben bereits beschrieben) Wirbelströme in dem Gegenstand erzeugt. Werden nach dem definierten Zeitraum die Magnetimpulse abgeschaltet, sind die Wirbelströme noch für den Bruchteil einer Sekunde existent. Dieser kurze Zeitraum reicht allerdings aus, diese mit der nun als Empfänger arbeitenden Spule zu registrieren. Sende- und Empfangsphase sind zeitlich begrenzt und definiert. Sie arbeiten in ständigem Wechsel miteinander.

 

Vorteile Nachteile
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gute Signalstärke und Suchtiefe schwache Metalldiskriminierung
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Beliebt bei Strandsuchern und Goldschürfern Höherer Preis
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gut geeignet für Hort-/ Depotfunde
Metalldetektor_Metallsonde_Metallsuchgerät Gut geeignet für sehr mineralhaltige Böden

 

Wichtige Funktionen eines Metalldetektors

 

Nun kennen Sie die grundlegende Funktionsweise der Metalldetektoren. Hier sind zusätzlich einige Funktionen und Begriffe erläutert, die Sie auf jeden Fall kennen sollten.

 

all metal mode – Beim „all metal mode“ oder auch Allmetallmodus unterscheidet die Metallsonde beim Fund nicht zwischen unterschiedlichen Metallen. Jeder gefundene metallische Gegenstand liefert ein Signal.

Im Gegensatz dazu haben einige Metalldetektoren die Diskriminierungsfunktion:

 

Diskriminierung/ Diskrimination (engl. discrimination) – Bei der Diskriminierung handelt es sich um die Fähigkeit, Metalle schon bei der Ortung zu unterscheiden. Dies ist mit Hilfe des sogenannten Leitwertes möglich. Wird die Metallsonde auf einen bestimmten Bereich für den Leitwert programmiert, werden nur akustische Signale erzeugt, wenn Metalle mit entsprechendem Leitwert gefunden werden (alle anderen werden ignoriert). Dies ermöglicht dem Sondengänger eine spezifischere Suche nach bestimmten Objekten. Verschiedene Faktoren bestimmen, ob der Metalldetektor den Leitwert ermitteln kann. Dazu zählen die Tiefe und Größe des Gegenstandes aber auch dessen Ausrichtung zur Metallsonde. Liegt eine Münze beispielsweise parallel zur Spule des Metalldetektors, so kann der Leitwert bestimmt werden. Zeigt die schmale Kante der Münze jedoch nach oben, bleibt die Messung des Leitwertes erfolglos. Dennoch ist diese Funktion sehr wichtig, da vor allem in Deutschland viele irrelevante Eisenteile im Boden verborgen sind. Dies führt zu dauerhaftem Anschlagen der Metallsonde.

 

Leitwert – Der Leitwert beschreibt die Leitfähigkeit eines Metalls. Eisen besitzt beispielsweise einen niedrigen Leitwert; Silber und Kupfer dagegen einen hohen.

 

Pinpointing – Das sogenannte Pinpointing ermöglicht es, die genaue Position des gefundenen Gegenstandes zu ermitteln. Es handelt sich um eine Funktion zur Feinlokalisierung. In diesem Modus gibt der Metalldetektor den höchsten Ton aus, wenn sich die Metallsonde direkt über dem Gegenstand befindet. Das Pinpointing ist oft schon in den Matellsonden integriert. Nichts desto trotz ist es sinnvoll, auch einen portablen Pinpointer zu besitzen. Dieser vereinfacht das Orten des Fundes deutlich und ist unter Umständen auch genauer.

 

Bodenabgleich – Vor der Nutzung des Metalldetektors sollte ein sogenannter Bodenabgleich durchgeführt werden. Dieser verhindert mögliche Störsignale bei der Suche, die bspw. aufgrund mineralhaltiger Böden entstehen. Der Bodenabgleich passt also die Empfindlichkeit der Metalldetektors an den Boden an.

 

Veränderung der Sonde/ Spule – Es gibt verschieden Größen und Formen von Spulen für Metalldetektoren. Ein größere Sonde erhöht beispielsweise die Sendeleistung und vergrößert damit die Suchtiefe. Des Weiteren sucht eine größere Sonde auch eine größere Fläche in derselben Zeit ab. Dennoch gibt es auch einige Nachteile. Eine größere Sonde ist schwerer und macht die Suche damit anstrengender. Je größer die Metallsonde, desto größer muss das Objekt sein, damit es registriert wird. Der Metalldetektor kann kleinere Objekte also nicht mehr erkennen. Auch die Diskriminierung verschlechtert sich mit der Vergrößerung der Sonde. Zusätzlich wird auch das Pinpointing gröber. Ob es sinnvoll ist, die Sonde zu vergrößern, muss also individuell entschieden werden und hängt von der Intention des Sondengängers ab.

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