Les chercheurs et les laboratoires du monde entier tentent désespérément de mettre au point un détecteur de mines efficace à 100 %. Les approches pour atteindre cet objectif sont aussi différentes que les technologies de base sur lesquelles ils s'appuient.
Les radars à pénétration de sol et les capteurs infrarouges sont testés, tout comme les "nez artificiels". Alors que les chiens et les rats sont déjà utilisés pour la recherche de mines, des abeilles spécialement entraînées sont en passe d'entrer sur la scène du déminage.
Malheureusement, à l'heure actuelle, toutes les techniques individuelles et combinées présentent des inconvénients considérables pour le démineur. La plupart des dispositifs de détection ne sont capables d'analyser une cible potentielle que sur la base de caractéristiques particulières. Il peut s'agir de la forme extérieure, du contenu chimique, de certains matériaux intégrés, etc. Comme ces dispositifs ne peuvent pas combiner différentes sources d'information, le taux d'alarme est très élevé ou certaines cibles sont tout simplement "invisibles" pour une technique particulière.
Dans la situation actuelle, de nouveaux développements tels que le principe de la résonance quadruple ou les systèmes combinés montrent des performances prometteuses, mais d'un autre côté, il faut accepter des coûts élevés, un poids important et d'autres inconvénients tels que des efforts de formation importants.
Dans ce contexte, le détecteur de métaux manuel standard reste le premier choix en tant qu'outil de base pour la recherche de mines, offrant une combinaison raisonnable de rentabilité et d'efficacité sur le terrain.
Les détecteurs de métaux sont utilisés pour la recherche de mines depuis la Seconde Guerre mondiale. Leur réputation souffre du fait qu'ils ne détectent jamais les mines ; ils détectent le contenu métallique d'une mine. Malheureusement, la teneur en métal des mines a considérablement diminué depuis la Seconde Guerre mondiale, ce qui a contraint les fabricants de ces équipements à pousser leur sensibilité à un niveau proche des limites physiques théoriques.
En répondant aux exigences des démineurs grâce à une sensibilité élevée, le détecteur de métaux moderne indique les mines à teneur minimale en métal très problématiques à des profondeurs suffisantes. Plus le détecteur de métaux est performant, plus il indique également les clous, les fragments de munitions explosées et toutes sortes de débris, qui ne font aucune différence avec une mine. Cela ralentit considérablement le travail de déminage.
En outre, certains types de sols dans le monde réagissent au signal du détecteur comme s'il s'agissait d'un morceau de métal. Bien que l'indication de "pièces métalliques non minières" ne puisse être exclue, les signaux émis par les sols magnétiques constituent la "nouvelle frontière" pour les fabricants de détecteurs de métaux du monde entier. La tâche principale du détecteur n'est plus d'afficher la sensibilité la plus élevée possible ; il s'agit de supprimer les signaux problématiques du sol afin de minimiser le nombre d'alarmes d'erreur. Les bons détecteurs doivent représenter un compromis optimisé entre une sensibilité élevée et une adaptation efficace au sol.
Une excellente ergonomie, de faibles coûts d'entretien, une manipulation facile, la fiabilité et une faible consommation d'énergie sont les normes d'un détecteur de métaux professionnel.
L'idée de base du détecteur de métaux est d'utiliser l'objet caché comme une antenne. Pour ce faire, le détecteur produit un champ électromagnétique. Ce champ se crée automatiquement autour d'un fil conducteur.
L'énergie électromagnétique pénètre dans le sol. Dès qu'elle touche un objet métallique, comme par exemple le percuteur d'une mine, cet objet fonctionne comme n'importe quelle antenne réceptrice :
En raison de la même règle physique, qui décrit la naissance d'un champ électromagnétique autour d'un conducteur, un champ créera un courant à l'intérieur d'un conducteur dès qu'il entrera en contact avec lui. L'objet métallique caché suivra cette règle et, grâce à l'énergie électromagnétique de la bobine du détecteur, un flux de courant apparaîtra.
Dans ce cas, le courant est appelé "courant de Foucault" car, sans aucun pôle électrique positif ou négatif pour le forcer dans une direction particulière, il se déplace à travers l'objet en décrivant des cercles. À ce stade, à l'intérieur de l'objet métallique, on retrouve la même situation que celle que nous avons déjà observée autour du détecteur d'envoi : le métal est parcouru par le courant ! Il n'est donc pas surprenant que le morceau de métal ne fonctionne pas seulement comme une antenne de réception. En outre, il fonctionnera également comme une antenne émettrice. Le courant de Foucault donne naissance à un autre champ électromagnétique, envoyé cette fois par l'objet métallique.
Le détecteur est préparé à recevoir l'énergie électromagnétique envoyée par l'objet en offrant un autre conducteur. Dans la plupart des cas, cette tâche est prise en charge par une bobine réceptrice située à l'intérieur de la tête de recherche. C'est la dernière fois que l'énergie doit initier un courant. L'électronique du détecteur interprétera ce courant et le signalera par un signal audio ou autre.
Malgré sa complexité, ce processus présente des limites inhérentes. Le long voyage du signal, qui implique de multiples étapes telles que l'initiation du champ, la formation de courants de Foucault et le retour du signal, se traduit par un signal final faible. En outre, les différents types de sol posent des défis différents aux performances du détecteur.
Pour en revenir à l'énergie émise par le détecteur, il convient de mentionner deux systèmes possibles. Le premier est décrit comme un "principe d'onde continue". On parle aussi de "principe sinusoïdal". Dans ce système, l'énergie électromagnétique est envoyée en continu et peut être illustrée comme une onde sinusoïdale.
Une autre façon d'envoyer l'énergie est de le faire en une rangée d'impulsions très courtes. Cette méthode présente deux grands avantages :
1. Étant donné que la bobine émettrice entre deux impulsions peut être utilisée pour recevoir un signal, le fabricant de l'équipement ne doit intégrer qu'une seule bobine, ce qui réduit le coût.
2. Le signal d'impulsion fournit beaucoup d'informations et, avec un logiciel sophistiqué, l'évaluation de ces informations peut supprimer l'influence d'un sol "agressif" avec succès. Les détecteurs d'impulsions modernes présentent également une excellente sensibilité, en particulier dans l'air.
Comme toujours dans la vie, chaque chose a ses bons et ses mauvais côtés. La plupart des détecteurs à ondes continues, bien qu'ils conservent une très bonne sensibilité lors des mesures sur le sol, ont d'énormes problèmes pour supprimer cette sensibilité dès qu'ils sont confrontés à un sol agressif. Les bons détecteurs à impulsion sont capables de gérer ce sol agressif, mais par rapport à leur sensibilité dans l'air, la performance sur le sol pour la même cible est très réduite ; en outre, le signal de réponse à l'impulsion courte, produit par un très petit morceau de métal (comme la broche d'une mine métallique minimale), peut être trop court pour être détecté.
Dans une certaine mesure, ce problème peut être résolu en augmentant la puissance de sortie, mais l'envoi d'impulsions à haute énergie consomme davantage de batterie et, d'autre part, les impulsions fortes peuvent déclencher des mines, qui sont construites pour réagir à ces impulsions.
Le MINEX a été construit dans le but de combiner les avantages des deux systèmes en excluant le plus grand nombre possible d'inconvénients. La sensibilité fondamentalement élevée d'un système à ondes continues a dû être modifiée pour permettre un contrôle au sol suffisant. Cela a été réalisé en ajoutant une deuxième fréquence. La bobine émettrice de la tête de recherche MINEX émet en permanence deux fréquences en parallèle.
Le choix des fréquences particulières a été basé sur le fait que différents métaux réagissent plus ou moins bien à différentes fréquences. Un système optimisé pour la recherche d'objets en aluminium ne trouve pas nécessairement l'acier avec la même efficacité. En combinant deux fréquences raisonnables dans le spectre possible, tous les types de métaux seront indiqués avec approximativement la même sensibilité. L'électronique intégrée effectue une comparaison continue du signal de réponse sur les deux fréquences.
Le MINEX utilise principalement un changement de la composante imaginaire pour l'évaluation du signal ; ce changement est forcé, par exemple, par l'acier. Par conséquent, l'objet en acier sera indiqué, qu'il soit dans l'eau salée ou dans un environnement magnétique. Il ne fait aucun doute que, pour ce système également, un "obstacle physique" se présente tôt ou tard. Le démineur rencontre cet obstacle dès qu'il se déplace sur un terrain dont le sol magnétique est fortement inhomogène.
Le terme "inhomogène" décrit simplement le fait qu'au sein du sol, de nombreuses concentrations particulières de sol "magnétique" sont réparties, chacune d'entre elles contenant un signal caractéristique particulier. Dans cette situation, il est impossible de trouver un signal de sol général caractéristique d'une zone entière, et donc de l'utiliser pour le filtrer. L'actionnement d'un simple bouton-poussoir permettra au MINEX de s'adapter à cette situation, ce qui résoudra le problème jusqu'à un certain point. Certaines pierres magnétiques sont si agressives qu'elles entraînent toujours une alarme de défaut car le détecteur les signale comme un morceau de métal. Il existe une dernière façon de les "filtrer" :
En connaissant le type de mine dans une zone donnée, le démineur a la possibilité de la vérifier à l'avance. S'il est en mesure de détecter ce type de mine avec une sensibilité réduite, il peut ainsi réduire le taux d'alarme.
En plus des caractéristiques mentionnées, le MINEX possède un troisième système de bobine à l'intérieur de sa tête de recherche. (En fait, il ne s'agit pas d'une bobine, mais d'un système de cartes imprimées multicouches qui allie la plus grande précision à des capacités mécaniques élevées de charge de pointe).
Les trois bobines (nous conserverons cette expression car elle est encore couramment utilisée) sont responsables de la forme caractéristique de la tête de recherche.
La bobine extérieure est la bobine émettrice, tandis qu'il y a deux bobines réceptrices.
Une erreur très fréquente consiste à confondre le système MINEX à 2 fréquences et les deux bobines. Il faut souligner que chaque bobine réceptrice reçoit en permanence le signal de réponse des deux fréquences.
En fait, le détecteur doit traiter quatre signaux, deux fréquences étant reçues par chacune des bobines réceptrices. Ces bobines de réception sont placées dans une disposition dite différentielle. Si un signal affecte les deux avec la même intensité, aucune indication n'est donnée. Dès que l'influence d'un objet métallique sur l'une des bobines est plus forte que sur l'autre, une alarme sonore est émise.
Chacune des bobines est équipée d'un son caractéristique qui lui est propre.
Le démineur peut entendre si la moitié droite ou gauche de la tête de recherche est plus proche de l'objet. En passant devant un objet avec la tête de recherche, le son change. Cela permet un repérage facile et une séparation nette des objets. En outre, la recherche le long de grands objets métalliques tels que des rails ou des clôtures est possible.
La présence d'une mine peut interférer avec la localisation d'une autre mine à proximité, en particulier si elles sont enfouies à des profondeurs ou dans des orientations différentes. Une tête de recherche Double-D possède deux bobines en forme de D qui se chevauchent et qui créent un champ de recherche plus précis et plus profond que les autres types de têtes de recherche. Ce type de tête de recherche peut détecter plusieurs objets métalliques, y compris des mines terrestres, proches les uns des autres.
Si l'une des bobines de la tête de détection double D arrive à saturation, cela signifie qu'elle a atteint sa capacité de détection maximale et qu'elle peut ne pas être en mesure de détecter des objets plus petits. Dans ce cas, l'autre bobine peut encore être utilisée pour rechercher de petits objets, par exemple près de la clôture.
Le MINEX 4.610, avec sa bobine de recherche double D, fonctionne avec des méthodes magnéto-inductives actives (EMI). Ces méthodes sont bien adaptées à la détection des métaux. Les performances de détection dépendent des paramètres d'émission et de réception ainsi que du type de métal et des conditions locales du sol, car la méthode est basée sur les propriétés de conductivité et de perméabilité magnétique du métal. Une bobine de recherche génère des champs magnétiques qui se propagent dans le sol. Lorsque des pièces métalliques sont touchées par ce champ magnétique, des courants de Foucault se forment, qui déclenchent à leur tour un champ magnétique secondaire. Les effets de ce champ sont détectés et évalués par la bobine réceptrice du détecteur de métaux. Parallèlement, les signaux d'interférence générés au sol doivent être compensés.
Grâce au système à double fréquence MINEX, la sensibilité et le contrôle au sol sont améliorés. En émettant deux fréquences simultanément, le MINEX permet une détection complète des métaux. Les trois bobines permettent au détecteur de distinguer les différents objets métalliques en fonction de leur forme et de leur orientation. Son électronique compare les signaux de réponse des deux fréquences, ce qui permet de filtrer efficacement les interférences.
Il en résulte une plus grande sensibilité et de meilleures capacités de repérage qu'un détecteur de métaux traditionnel dépourvu de système à double fréquence. Les signaux reçus sont évalués et déclenchent des avertissements acoustiques ou optiques afin de localiser la pièce métallique. Son interface utilisateur est conçue pour être intuitive, ce qui facilite son utilisation par les équipes de déminage.