MINEX Doppia-D: Concetto di ricerca per un rilevamento più preciso

Prima scelta per gli strumenti di rilevamento delle mine

Ricercatori e laboratori di tutto il mondo stanno cercando disperatamente di sviluppare un rilevatore di mine efficace al 100%. Gli approcci per raggiungere questo obiettivo sono tanto diversi quanto le tecnologie di base che costituiscono il fondamento dei loro sforzi.

Al momento vengono testati i radar di penetrazione del terreno e i sensori a infrarossi, così come i cosiddetti "nasi artificiali". Mentre cani e ratti sono già utilizzati per la ricerca delle mine, le api appositamente addestrate stanno per entrare nella scena dello sminamento.

Purtroppo, al momento, tutte le tecniche singole e combinate mettono lo sminatore di fronte a notevoli svantaggi. La maggior parte dei dispositivi di rilevamento è in grado di analizzare un potenziale bersaglio solo in base a particolari caratteristiche. Può trattarsi della forma esterna, del contenuto chimico, di alcuni materiali incorporati e molto altro ancora. Poiché questi dispositivi non sono in grado di combinare diverse fonti di informazione, il tasso di allarme per errore è molto alto, oppure alcuni obiettivi sono semplicemente "invisibili" per una particolare tecnica.

Nella situazione attuale, i nuovi sviluppi come il principio della quadrupla risonanza o i sistemi combinati mostrano prestazioni promettenti da un lato, ma dall'altro devono essere accettati i costi elevati, il peso elevato e altri svantaggi come l'elevato impegno di allenamento.

Con queste premesse, il metal detector portatile standard rimane ancora la prima scelta come strumento di base per la ricerca di mine, offrendo una ragionevole combinazione di economicità ed efficacia sul campo.

I metal detectors possono rilevare solo il metallo

I metal detector sono stati utilizzati per la ricerca di mine fin dalla Seconda Guerra Mondiale. La loro reputazione risente del fatto che non rilevino le mine in quanto tali, bensì il loro contenuto metallico. Sfortunatamente, questo contenuto metallico si è ridotto drasticamente dalla Seconda Guerra Mondiale, un fatto che ha costretto i produttori di tali apparecchiature a spingere la loro sensibilità a un livello vicino ai limiti fisici teorici.

Soddisfacendo le esigenze dello sminatore grazie all'elevata sensibilità, il moderno metal detector indica le mine a contenuto metallico minimo a profondità sufficienti. Quanto più il metal detector è performante, tanto più indicherà anche chiodi, frammenti di munizioni esplose e tutti i tipi di rottami, che non fanno alcuna differenza rispetto a una mina. Questo rallenta notevolmente il lavoro di sminamento.

Oltre a questo fatto, un paio di tipi di terreno in tutto il mondo rispondono al segnale del rivelatore proprio come un pezzo di metalli. Sebbene non si possa escludere l'indicazione di "parti metalliche non minerarie", i segnali forniti dai terreni magnetici sono la "Nuova Frontiera" per i produttori di metal detector di tutto il mondo. Il compito principale del rivelatore non è più quello di mostrare la massima sensibilità possibile, bensì quello di sopprimere i segnali problematici del terreno per ridurre al minimo il numero di allarmi di guasto. Un buon rivelatore deve rappresentare un compromesso ottimizzato tra alta sensibilità ed efficiente adattamento al terreno.

Ergonomia eccellente, bassi costi di manutenzione, maneggevolezza, affidabilità e basso consumo energetico sono gli standard di un metal detector professionale.

Come funziona un metal detector?

L'idea di base del metal detector è quella di utilizzare l'oggetto nascosto come un'antenna. Per fare ciò, un rilevatore produce un campo elettromagnetico. Questo campo viene creato automaticamente attorno ad un filo conduttore. L'energia elettromagnetica penetrerà nel terreno. Non appena colpisce un oggetto metallico, come ad esempio il percussore di una mina, questo oggetto funzionerà come una qualsiasi antenna ricevente: Per la stessa regola fisica, che descrive la nascita di un campo elettromagnetico attorno a un conduttore, un campo creerà una corrente all'interno di un conduttore non appena entra in contatto con esso. L’oggetto metallico nascosto seguirà questo principio e, a causa dell’energia elettromagnetica proveniente dalla bobina del rilevatore, si creerà un flusso di corrente. In questo caso, la corrente è chiamata "corrente parassita" perché, senza alcun polo elettrico positivo o negativo che la costringa in una direzione particolare, si muove attraverso l'oggetto in circolo. A questo punto, all'interno dell'oggetto metallico, si verifica la stessa situazione che abbiamo già osservato attorno al rilevatore trasmittente: metallo conduttore di corrente! Quindi non è una sorpresa che il pezzo di metallo non funzioni solo come un’antenna ricevente. Oltre a ciò, funzionerà anche come un'antenna trasmittente. La corrente parassita darà vita ad un altro campo elettromagnetico, questa volta inviato dall'oggetto metallico. Il rilevatore è preparato a ricevere l'energia elettromagnetica inviata dall'oggetto offrendo un altro conduttore. Nella maggior parte dei casi, questo lavoro verrà svolto da una bobina ricevente all'interno della testa di ricerca. L'elettronica del rilevatore interpreterà questa corrente e la indicherà tramite un segnale audio o in altro modo.

Nonostante la sua complessità, questo processo presenta dei limiti intrinseci. Il lungo viaggio del segnale, che coinvolge più fasi come l'inizio del campo, la formazione delle correnti parassite e il ritorno del segnale, si traduce in un segnale finale debole. Inoltre, diversi tipi di terreno pongono sfide considerevoli alle prestazioni del rilevatore.

Tornando all'energia che viene emessa dal rilevatore, dobbiamo citare due diversi sistemi possibili. Quello descritto sopra è un "principio d'onda continua", o"principio del seno", in cui l'energia elettromagnetica viene inviata continuamente e può essere illustrata come un'onda sinusoidale.

Un altro modo per inviare l'energia è farlo in una serie di impulsi molto brevi. Ciò comporta due grandi vantaggi:

1. Poiché la bobina di invio tra due impulsi può essere utilizzata per ricevere un segnale, il produttore dell'apparecchiatura deve integrare solo una bobina, il che riduce i costi.
2. Il segnale dell'impulso offre molte informazioni e, con un software sofisticato, la valutazione di queste informazioni può sopprimere con successo l'influenza del terreno "aggressivo". Anche i moderni rilevatori di impulsi mostrano un'eccellente sensibilità, soprattutto nell'aria.

Come sempre nella vita, tutto ha lati positivi e negativi. La maggior parte dei rilevatori a onda continua, pur mantenendo un'ottima sensibilità durante le misurazioni sul suolo, hanno notevoli problemi a sopprimerla non appena hanno a che fare con terreni complicati. I rilevatori efficaci sono in grado di gestire questo terreno, ma rispetto alla loro sensibilità in aria, le prestazioni sul suolo per lo stesso bersaglio sono piuttosto ridotte; inoltre, il segnale di risposta al breve impulso, prodotto da un piccolissimo pezzo di metallo (come lo spillo in una miniera metallica minima), potrebbe essere troppo breve per essere rilevato.

Fino a un certo punto, questo può essere risolto aumentando la potenza in uscita, ma l'invio di impulsi ad alta energia da un lato consuma più batteria e, dall'altro,potrebbe innescare mine.

In che modo il MINEX 4.610 supera queste sfide?

Il MINEX è stato costruito con l'obiettivo di combinare i vantaggi di entrambi i sistemi escludendo il maggior numero possibile di svantaggi. La sensibilità fondamentalmente elevata di un sistema a onde continue ha dovuto essere modificata per consentire un sufficiente controllo a terra. Ciò è stato realizzato aggiungendo una seconda frequenza così che la bobina di trasmissione emetta continuamente due frequenze in parallelo.

La scelta delle frequenze particolari si è basata sul fatto che metalli diversi reagiscono in modo più o meno "amichevole" a frequenze diverse. Un sistema ottimizzato per la ricerca di oggetti in alluminio non trova necessariamente l'acciaio con la stessa efficienza. Combinando due frequenze ragionevoli all'interno dello spettro possibile, tutti i tipi di metallo saranno indicati con circa la stessa sensibilità. L'elettronica incorporata esegue un confronto continuo del segnale di risposta su entrambe le frequenze.

Il MINEX utilizza principalmente una variazione della componente immaginaria per la valutazione del segnale; questa variazione è forzata, ad esempio, dall'acciaio. Di conseguenza, l'oggetto in acciaio verrà indicato, sia che si trovi in acqua salata o in un ambiente magnetico. Non c'è dubbio che anche per questo sistema, prima o poi, un "ostacolo fisico" diventa effettivo. Lo sminatore incontra questo ostacolo non appena si muove all'interno di un terreno con terreno magnetico altamente disomogeneo.

Il termine "disomogeneo" descrive semplicemente il fatto che all'interno del terreno sono distribuite molte concentrazioni particolari di terreno "magnetico", ognuna delle quali contiene il suo particolare segnale caratteristico. In questa situazione, non è possibile individuare un segnale generale del terreno caratteristico di un'intera area e quindi non è possibile utilizzarlo per il filtraggio. L'azionamento di un semplice pulsante aiuterà il MINEX ad adattarsi a questa situazione, risolvendo il problema fino a un certo punto. Alcune pietre magnetiche sono così aggressive da provocare comunque un allarme di guasto, perché il rilevatore le indica come un pezzo di metallo. C'è un ultimo modo per "filtrarle":

Conoscendo il tipo di mina presente in una determinata area, lo sminatore ha la possibilità di controllarla in anticipo. Se è in grado di rilevare questo tipo di mina con una sensibilità ridotta, grazie a questa conoscenza, può ridurre ulteriormente il tasso di allarme guasti.

Oltre alle caratteristiche citate, il MINEX dispone di un terzo sistema di bobine all'interno della sua testa di ricerca. (In realtà, non stiamo parlando di una bobina, ma di un sistema di schede stampate multistrato che combina la massima precisione con elevate capacità meccaniche di carico di punta).

Le tre bobine (resteremo su questa espressione perché è ancora di uso comune) sono responsabili della forma caratteristica della testa di ricerca.

La bobina esterna è quella di invio, mentre le bobine di ricezione sono due.

Un errore molto comune è quello di confondere il sistema MINEX a 2 frequenze e le due bobine. Va sottolineato che ogni singola bobina ricevente riceve continuamente il segnale di risposta di entrambe le frequenze.

In realtà, i segnali che il rilevatore deve gestire sono quattro, con due frequenze che vengono ricevute da ciascuna bobina ricevente. Queste bobine riceventi sono disposte in una cosiddetta disposizione differenziale. Se un segnale colpisce entrambe con la stessa intensità, non viene fornita alcuna indicazione. Non appena l'influenza di un oggetto metallico su una bobina è più forte che sull'altra, viene prodotto un allarme acustico.

Ciascuna delle bobine è dotata di un suono caratteristico.

L'operatore può sentire se la metà destra o sinistra della testa di ricerca è più vicina all'oggetto. Superando un oggetto con la testa di ricerca, il suono cambia. Ciò consente una facile individuazione e una chiara separazione degli oggetti. Inoltre, è possibile effettuare la ricerca lungo oggetti metallici di grandi dimensioni, come rotaie o recinzioni.

Quali sono i vantaggi della bobina di ricerca MINEX Double-D?

La presenza di una mina può interferire con la posizione di un'altra mina nelle vicinanze, soprattutto se sono sepolte a profondità o orientamenti diversi. Una testa di ricerca Double-D ha due bobine a forma di D sovrapposte che creano un campo di ricerca più preciso e profondo rispetto ad altri tipi di teste di ricerca. Questo tipo di testa di ricerca è in grado di rilevare più oggetti metallici, comprese le mine terrestri, che sono vicini tra loro.

Se una bobina della testa di ricerca a doppia D raggiunge la saturazione, significa che ha raggiunto la sua capacità massima di rilevamento e potrebbe non essere in grado di rilevare oggetti più piccoli. In questo caso, l'altra bobina può ancora essere utilizzata per cercare piccoli oggetti, ad esempio vicino alla recinzione.

In che modo MINEX 4.610 contribuisce a ridurre i rischi?

Il MINEX 4.610, con la sua bobina di ricerca a doppia D, funziona con metodi magneto-induttivi attivi (EMI). Questi metodi sono particolarmente adatti al rilevamento dei metalli. Le prestazioni di rilevamento dipendono dai parametri di trasmissione e ricezione, nonché dal tipo di metallo e dalle condizioni locali del terreno, poiché il metodo si basa sulle proprietà di conduttività e permeabilità magnetica del metallo. Una bobina di ricerca genera campi magnetici che si propagano attraverso il terreno. Quando le parti metalliche vengono toccate da questo campo magnetico, si formano correnti parassite, che a loro volta innescano un campo magnetico secondario. Gli effetti di questo campo vengono rilevati e valutati dalla bobina ricevente del metal detector. Allo stesso tempo, i segnali di interferenza generati sul terreno devono essere compensati.

Grazie al sistema a doppia frequenza MINEX, la sensibilità e il controllo del terreno sono stati migliorati. Emettendo due frequenze simultaneamente, il MINEX offre un rilevamento completo dei metalli. Le tre bobine consentono al rilevatore di discriminare tra diversi oggetti metallici in base alla loro forma e orientamento. L'elettronica confronta i segnali di risposta di entrambe le frequenze, filtrando efficacemente le interferenze.

Ciò comporta una maggiore sensibilità e una migliore capacità di individuazione rispetto a un metal detector tradizionale senza sistema a doppia frequenza. I segnali ricevuti vengono valutati e attivano avvisi acustici o ottici in modo da poter localizzare la parte metallica. L'interfaccia utente è stata progettata per essere intuitiva e facilitare l'utilizzo da parte delle squadre di sminamento.