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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 금속 탐지기의 역사. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 전자기 이론은 1831년 미국인 조셉 헨리와 마이클 패러데이에 의해 처음 입증되었습니다. Henry는 곧 전신, 전화 및 라디오의 기초가 된 유도 및 자기 유도에 대한 성공적인 실험을 수행했습니다. 그는 첫 번째 코일인 절연 전선의 편평한 나선형을 사용하여 유도 실험을 확장했습니다. 다양한 연구자들이 설정한 많은 실험에서 인덕턴스에 대한 금속 물체의 영향과 회로의 한 부분에 대한 유도 효과의 균형 원리와 다른 부분에 대한 동등 및 반대 효과를 연구했습니다. 이러한 목적을 위한 유도 저울의 초기 형태는 1841년경 독일에서 Dove 교수에 의해 분명히 발명되었습니다. 거의 동시에 비슷한 장치가 Henry Rowland 교수에 의해 미국에서 독립적으로 발명되었습니다. 1976년 Bell의 Alexander Graham 교수는 전화선에 가까운 라인의 전신 장비로 인해 발생하는 전화 노이즈 문제로 인해 인덕턴스 균형에 관심을 돌렸습니다. 하나가 아닌 두 개의 도체를 사용하여 간섭을 제거했습니다. 한 도체에 유도된 전류가 다른 도체에 유도된 전류와 방향이 정확히 같고 방향이 반대였기 때문입니다. 따라서 유도 균형이 형성되었고 회로는 출력에서 XNUMX 신호를 가졌습니다. 이 방법은 1877년 벨에 의해 영국에서 특허를 받았고, 1877-78년 겨울 동안 런던 벨은 이 방법을 실험했습니다. 그는 회로가 균형을 이룰 때 인덕턴스 필드에 배치된 금속 조각이 전화(수신기)에서 소리를 발생시킨다는 것을 발견했습니다. 평행하게 놓인 코일 앞에서 반 크라운 은화 또는 플로린이 움직이면 전화의 침묵이 세 번 중단되었습니다. Bell의 영국 지인인 음악 교수 Daniel Hughes는 1878년에 유도 균형을 실험했고 1879년 XNUMX월에 XNUMX개의 코일을 사용하는 유도 균형에 대한 보다 유망한 장치를 시연했습니다. 전화 헤드폰에 연결된 두 개의 메인 코일과 두 개의 보조 코일을 포함하는 회로에서 생성되었습니다. 한 쌍의 코일 근처에 금속 조각을 놓으면 균형이 깨지고 헤드폰에서 시계의 째깍거리는 소리가 들립니다.
Bell이 미국으로 돌아왔을 때, 그는 1879년 XNUMX월 Gardner Hubbard의 요청으로 "평평한 코일의 유도 필드를 조사하기 위한 새로운 방법"이라는 기사를 발표했습니다. 1881년 XNUMX월 XNUMX일, 가드필드 대통령은 암살자의 등에 총을 맞았습니다. 다음 몇 시간 며칠 동안 전 세계는 희망과 두려움으로 기다렸지만 아무도 감히 끝을 예측할 수 없었습니다. 총알의 위치가 알려지지 않았기 때문입니다. 당시 워싱턴에 있던 벨이 도움을 청했습니다. 그는 재빨리 몇 가지 예비 실험을 했습니다. 11년 1881월 XNUMX일 Scientific American의 George Hopkins는 New York Tribune에 개선된 Hughes 귀납적 균형 방법을 사용하여 결과를 발표했습니다. Bell은 Summer Tainter의 도움으로 Hopkins에 연락했고 Hughes, Rowland 및 Harvard의 John Throwbridge와 함께 총알 탐지 장치 개발을 돕기 위한 커뮤니티를 조직했습니다. 그들은 서로 다른 크기, 서로 다른 길이 및 직경의 코일, 서로 다른 배터리의 균형 잡힌 장치를 실험했으며 결국에는 회로에 커패시터를 추가하여 이제 주먹을 꽉 쥐고 XNUMX인치 거리에서 비슷한 납 탄환을 찾을 수 있게 되었습니다. 26월 19일 벨은 자신의 장비를 백악관으로 가져왔다. 튜닝 후 그는 쉭쉭거리는 소리를 들었고 감지 범위가 불충분한 것 같다는 것을 알았습니다. 기기가 총알을 감지하지 못했습니다. 나중에 커패시터가 두 코일 중 하나만 연결되어 있음이 밝혀졌습니다. 벨은 XNUMX월에 돌아와서 가필드의 몸의 넓은 부분에서 악기에서 희미한 소리가 들렸다. 다음날 그는 대통령의 매트리스가 강철 스프링으로 지지되고 있음을 발견했습니다. 이후 XNUMX월 XNUMX일 대통령이 사망했다. 부검 결과 총알이 너무 깊어 Bell의 장비로 감지할 수 없는 것으로 나타났습니다. 24년 1881월 2,5일 벨은 파리에서 유도 균형 방법을 성공적으로 시연하고 "인체의 금속 물체를 고통 없이 감지하기 위한 유도 균형의 성공적인 적용"이라는 기사를 발표했습니다. 그의 장비는 5인치, 총알이 릴의 축에 있을 때 1인치, 가장자리에서 1882인치 거리에서 총알을 감지할 수 있었습니다. 결론적으로 그는 물체의 모양과 투영 각도를 알 수 없으면 물체가 지표면 아래에 있는 깊이를 결정할 수 없다고 설명했습니다. Bell의 관심은 XNUMX년 XNUMX월까지 다른 작업에 집중되어 있었는데, 코일을 사용하여 지상의 금속 정맥을 감지하는 실험을 했으며 이 실험의 목적도 지하 전신선을 감지하는 것이었습니다.
1887년 5월, 600년 전 벨의 연설을 들은 뉴욕의 존 긴더 박사는 인체 내 금속 물체를 감지하기 위한 벨의 실험 결과를 발표했습니다. 그의 장치는 약 6Hz의 차단 주파수를 가진 일반 차단기인 XNUMX셀의 XNUMX크롬 배터리로 구성되었습니다. 검색 코일은 그가 "Explorer"라고 부르는 나무 케이스에 장착되었고 다른 코일은 "튜닝"이라고 불렀습니다. 이 장치는 인체의 XNUMX인치 깊이에서 총알을 감지할 수 있으며 지상에서는 범위가 더 적습니다. 세기 말에 Hughes의 장치로 실험을 하던 McEvoy 대위는 금속 탐지기를 수중에서 사용할 수 있는 크기로 줄였습니다. 휴대용 밀봉 케이스에는 튜닝 코일, 차단기, 교류를 생성하는 소형 자기 전기 발전기로 교체할 수 있는 XNUMX셀 배터리, 헤드폰이 들어 있습니다. 코일 쌍을 연결하는 절연 케이블. 고무 와셔, 상아색 나사 및 단단한 고무 손잡이를 사용하여 금속 부품과의 상호 작용을 줄였습니다. 코일이 물에 잠겼을 때 바닥 근처로 이동하고 어뢰 본체, 체인, 수중 케이블과 같은 금속 조각이 필드에 나타나면 균형이 방해 받고 전화 소리가 들렸습니다. 이전에는 매우 약했지만 매우 크고 명확해졌습니다. 유일한 단점은 코일 바로 아래에 있는 금속 물체가 코일에 영향을 미치지 않는다는 것입니다.
이 기간 동안 금속 탐지를 계속 연구한 Georges Hopkins는 코일이 수직으로 설치된 유도 저울을 사용하지 않는 금속 광석을 찾는 장치를 발명했습니다. 일반적인 6인치 또는 8인치 코일은 몇 인치 깊이의 표면에 있는 광물을 감지할 수 있습니다.
제1915차 세계 대전 동안 폭탄 탐지기에 약간의 관심이 집중되었지만 이러한 탐지기의 실제 사용에 대한 문서는 발견되지 않았습니다. 1922년 M.S. 프랑스의 Gutton은 비슷한 장치로 실험했지만 완전히 균형을 잡지는 못했습니다. 그의 장비는 맥스웰 브리지에 연결된 XNUMX개의 코일 형태의 변압기 XNUMX개로 구성되었습니다. Gutton 장치와 앤더슨 브리지로 실험한 후 XNUMX년 미국 표준국은 "금속체 감지를 위한 유도 균형"이라는 기사를 발표했습니다. 1924년 초, 로스엔젤레스의 다니엘 칠슨(Daniel Chilson)은 "라디오" 탐지기로 알려진 전자기 탐지기를 발명하고 특허를 받았습니다. 그의 장치는 "Chilson Bridge"로 알려지게 된 새로운 비트 회로를 사용했습니다. 보물의 존재를 나타내는 "보라색 빔" 또는 "라디오" 장치를 사용하여 매장된 보물을 처음으로 성공적으로 탐색한 것은 1927년 뉴욕 타임즈의 James Young에 의해 보고되었습니다. 수색은 파나마 지협에서 XNUMX년 정부 면허를 가진 미국인 XNUMX명과 영국인 XNUMX명의 모험가에 의해 마련되었습니다. 발견물에는 해적들이 숨긴 금 사슬, 보석, 접시가 포함되었습니다. 씨. 영은 침몰선에 보물을 실을 수 있게 된 지 XNUMX~XNUMX년 정도밖에 되지 않았다고 말했다. 그는 잃어버린 보물 찾기를 대규모로 조직하는 데 참여했습니다. 그는 무선 장치가 인간이 XNUMX년 이상 동안 찾지 못한 곳에서 성공을 거두었으며 새로운 무선 보물 찾기 장치를 사용하여 미래의 성공이 틀림없이 서인도 제도, 플로리다 키스, 그리고 멕시코 해안. 분명히 금속 탐지에 관한 첫 번째 책은 R.J. Santsky, Modern Dowsing: The Construction and Use of Electronic Metal Detectors, 1927년 출판. 1928년, 1931년, 1939년에 다시 인쇄될 정도로 인기를 끌었습니다. 1929년 캘리포니아 헐리우드의 게르하르트 기셔(Gerhard Gischer)는 Radio Corporation(광업 산업을 위한 지구물리학적 조사로 알려짐)에 자문을 제공하는 연구 엔지니어로 "메탈스코프"에 대한 특허를 받았습니다. 무게는 22파운드(10kg)였으며 건전지, 진공관 및 헤드폰이 장착되었습니다. 그와 함께 일하는 데는 자격이나 특별한 훈련이 필요하지 않았습니다. 작업자는 나무 손잡이로 서로 연결된 수직 송신기와 수평 수신기 사이에 있었습니다. 튜브 전압계는 금속으로 인한 섭동을 기록했습니다. 물체의 깊이는 측정할 수 없지만 화살표가 최대한 벗어나는 송신기의 각도를 알아차린 후 여러 지점에서 측정한 다음 삼각법을 사용하여 종이에 플로팅하면 위치를 얻을 수 있습니다. 상당히 수용 가능한 정확도를 가진 물체. 200달러에 판매된 이 장치는 유틸리티 회사에서 오래된 파이프라인, 케이블, 도관, 강철 레일 및 기타 매장된 물체를 빠르고 정확하게 찾기 위해 널리 사용되었으며 탐사자가 지표 근처의 광맥을 찾기 위해 사용하기도 했습니다. 또한 Fisher는 도면과 지침을 준비하고 표준 무선 구성 요소를 사용하여 애호가가 사용할 수 있도록 했습니다. 곧 "M-스코프"라고 불리는 이 장치는 매장된 보물의 대략적인 위치를 알고 있다고 믿는 사람들에 의해 "보물 찾기"로 사용되었습니다. $ 95에 판매되는 가장 간단한 세트-평균 감도와 조정 가능한 감지 깊이가있는 MT-Scope는 튜브 전압계를 표시기로 사용했습니다. 세 번째 Fisher 회로는 나중에 개발되었지만 상용 시장에 출시되지는 않았습니다. 그녀는 송신기와 수신기에 별도의 코일 대신 램프 XNUMX개와 이중 코일 XNUMX개만 사용했습니다. Fisher는 또한 묻힌 물체가 길수록 감지하기가 더 쉽다고 언급했습니다. 얼마 지나지 않아 Fisher M-Scope는 헤드폰에서 윙윙거리는 소리로 표시되는 지하 몇 인치에서 은화를 찾을 수 있는 수제 "라디오 파인더"를 조립하기 위한 청사진을 게시하여 시장에서 성공을 거두었습니다. 사용된 스풀은 28인치 나무 자전거 림이었습니다. 1930년에 항공학 자문 위원회에서 일하던 물리학자 테오도르 테오도르센은 랭리의 연구실이 항공기에서 투하된 폭발하지 않은 폭탄을 직접 탐지하도록 설계된 "지구의 금속체 탐지를 위한 도구"를 개발했다고 보고했습니다. 폭격 장소는 당시 개조 중이던 버지니아 주 랭글리 필드의 새로운 수상 비행기 시험 운하 근처였습니다. 새로운 "탐지기"는 17피트 깊이에 있는 2파운드 폭탄을 포함하여 내부 또는 근처에 묻힌 많은 폭탄을 성공적으로 찾았습니다. NACA 폭탄 탐지기로 알려진 이 탐지기는 단순한 설계로 숙련된 작업자가 필요하지 않았습니다. 디자인은 M.S. 프랑스에서 온 거튼. 직경 3피트, 높이 1-1,5피트의 속이 빈 나무 프레임에 110개의 코일을 감았습니다. 코일은 사다리 모양의 프레임에 매달려 있었고 장치를 작동하려면 두 사람이 필요했습니다. 이 장치는 큰 상자에 넣은 XNUMX볼트 배터리로 전원을 공급받았습니다. 1935년에 금속 탐지기는 미국의 한 주요 대학 벽 밖의 지하 우물을 찾기 위해 설계되었습니다. 검색 무선 장치는 곧 민감한 보물 찾기 도구임이 입증되었고 취미 생활을 하는 사람들이 인기 잡지에 그 그림을 볼 수 있게 되었습니다. 그 당시 대부분의 탐지기와 마찬가지로 작동하려면 목표물에서 허용 가능한 거리에 있어야 했으며 철금속과 비철금속을 구분할 수 없었습니다. 그리고 일부 감지기는 작업자의 신체와 지면의 영향을 보상할 수 있었지만 다른 감지기는 젖은 토양 조각과 젖은 식물 뿌리에 반응했습니다. 그러나 자성 검은 모래가 많은 해변에서는 최고의 탐지기조차도 쓸모가 없었습니다. 이 기간 동안 "보이지 않는 무기 탐지기"는 자성 금속을 탐지하기 위해 감옥에서 사용되었습니다. 금속의 존재는 음극선관 빔의 날카로운 편향으로 판단할 수 있습니다. 이 장치는 좋은 감도를 제공했지만 설정하기가 어려웠습니다. 1938년에 시가의 금속 입자를 감지하기 위해 조정 가능한 유도 브리지 회로가 개발되었습니다. 이 회로는 우수한 감도와 안정성을 가지고 있으며 어떤 온도, 습도, 먼지 및 진동에서도 작동할 수 있습니다. 조정이 쉽고 컴팩트한 것도 회로의 특징이었으며, 이 회로는 비트 장치보다 안정적이었습니다. 1939년에 Harry Faure는 외부 간섭에 반응하지 않고 제로 비트로 조정된 Chilson beat-on 브리지를 사용하는 저렴한 감지기용 회로를 발표했습니다. 그는 단일 코일을 사용했고 감지 신호는 저항이 4 kOhm인 헤드폰에서 생성되는 "딸깍거리는 소리"였습니다. 적절하게 조정되었을 때 이 기기는 3인치 깊이에서 12인치 정사각형 금속을 감지할 수 있었고 몇 인치 깊이에서 10센트 동전을 감지할 수 있었습니다. 1939년 15월, 오하이오 주립 대학의 Dr. Lincoln La Paz는 운석 탐지기에 관한 논문을 Astronomical Society에 제출했습니다. 폭탄 탐지기를 개발할 때 Theodorsen이 수행한 연구를 사용하여 세 가지 장비를 설계하고 제작했습니다. 첫 번째 장비는 가솔린 엔진으로 구동되는 발전기로 구동되는 대형 XNUMX코일 감지기였습니다. 이 장치는 자동차 트렁크에 들어갈 수 있습니다. 두 번째 디자인은 또한 튜브 발진기에 의해 구동되는 XNUMX코일 시스템을 가지고 있었고 배낭에 휴대할 수 있을 정도로 작았습니다. 모든 크기의 검색 코일은 전구를 소켓에 나사로 조이는 것처럼 쉽게 장치에 연결할 수 있습니다. 세 번째 디자인이 가장 성공적인 것으로 판명되었습니다. 검색 코일과 방출 코일로 구성되었으며 배터리로 구동할 때 상용 장치에 비해 전력 소비가 절반이었습니다. 무게가 XNUMX파운드 미만인 이 장치는 사람이 접근할 수 있는 모든 곳에서 사용할 수 있습니다. 제1928차 세계 대전의 전개는 지뢰 탐지기의 즉각적인 개발을 필요로 했습니다. 이 작업은 공급부의 연구 부서에서 수행했습니다. 그들은 곧 XNUMX개의 실험용 탐지기를 개발했습니다. 문제는 가혹한 작동 조건을 견딜 수 있고 그 무게가 군인이 감당할 수 있는 장치를 개발하는 것이 었습니다. 또한 복잡하지 않고 최소한의 인력으로 작동해야 하며 간단하고 교체 가능한 부품으로 신속하게 교체할 수 있어야 했습니다. 결국 XNUMX년 William Osborne이 설계한 단일 튜브 발전기가 사용되었습니다. 1941년 1941월 초, 연구 팀은 폴란드 육군 중위 XNUMX명이 독자적으로 개발한 새로운 모델의 세부 정보를 받았을 때 마지막 단계에 이르렀습니다. 그것은 새로운 원칙을 포함하지 않았지만 그 레이아웃은 생산 및 운영에서 이점을 약속했습니다. 폴란드 디자인이 매우 훌륭하다는 것이 즉시 분명해졌으므로 이 디자인을 기반으로 테스트 모델이 만들어졌습니다. 생산은 XNUMX년부터 시작되었습니다. 탐지기는 평평한 디스크(탐색 코일)로 구성되었으며 크기는 8x15인치였습니다. 가동 막대는 코일 중앙에 부착되었으며 막대 핸들에는 두 개의 제어 손잡이가 있습니다. 다른 모든 것은 운영자의 어깨 가방에있었습니다. 탐지기 생산을 위한 첫 번째 주문은 무선 장비를 생산하는 여러 영국 회사에서 이루어졌습니다. 이러한 "현대화된" 탐지기는 표준 설계가 되었으며 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 1942년 중요한 실험 작업을 통해 주파수 변조 검출기가 도입되었습니다. FM 로케이터로 알려진 이 제품은 매우 안정적이며 그라운드 밸런스 조정 기능이 있음이 입증되었습니다.
1943년 William Blackmer는 비트 회로를 개선했습니다. 같은 해에 광산 탐지기의 저항을 측정하기 위해 Winston 브리지가 개발되었습니다. 스크러버처럼 지면을 따라 앞으로 밀린 이 장치는 250개의 블록에 포함된 29개의 부품으로 조립되었습니다. 전쟁 직후 북미와 유럽 전역에 군용 장비 폐품을 판매하는 상점이 퍼지면서 수천 개의 금속 탐지기가 $5에서 $50 사이의 가격으로 대중에게 제공되었습니다. 말할 필요도 없이 이것은 실험가와 보물 사냥꾼의 새로운 물결을 낳았습니다. 1946년에 Harry Faure는 영국 육군 연구를 기반으로 전기적으로 결합된 박동 탐지기를 구축하기 위한 도면을 발표했습니다. 그 디자인은 고급 실험자를 대상으로 했으며 아직 상용 기기만큼 강력한 원래 Chilson 검출기의 탁월한 위치를 차지하지 못했습니다. 또한 디자인에 많은 개선 사항이 추가되었습니다. 이 장비는 12인치 거리에서 XNUMX평방피트 금속판을 감지할 수 있습니다. 표시는 "딸깍" 소리를 높이거나 낮춤으로써 수행되었습니다. 전쟁 중에 수행된 지뢰 탐지기 연구는 숨겨진 보물을 발견하는 데 관심이 있는 사람들에게 큰 도움이 되었습니다. 더 높은 감도와 현대적인 외관을 갖춘 새로운 장비가 인기를 끌면서 많은 소규모 회사에서 탐지기 및 보물 찾기 장비를 제조 및 판매하기 시작했습니다. 검출기의 세 가지 주요 유형은 브리지 회로, 비트 회로 및 무선 밸런스 회로였습니다. 또 다른 기술 혁신인 트랜지스터는 XNUMX년 이상 감지기의 설계와 성능을 변화시켰습니다. 거의 반세기가 지난 오늘날, 금속 탐지 취미 및 산업은 여전히 성장하고 번창하고 있습니다. 기본 원칙은 오랫동안 변경되지 않았지만 현재 세대의 감지기에는 식별, 초저주파 동작 식별, 노치 식별, 시각적 대상 식별 및 깊이 표시, 원 버튼 조정 및 자동과 같은 몇 가지 놀라운 혁신이 이루어졌습니다. - 설정, 정밀한 수동 균형 및 자동 접지 균형, 다중 주파수 기능, 고급 펄스 설계, 고성능 컴퓨터 및 소형 감지기, 인체공학적 하우징 설계 등. 내일이 가져올 일에 대해서만 꿈꿀 수 있습니다! Roy T. Roberts는 현재 금속 탐지기와 보물 찾기의 역사를 연구하고 있으며 WE&N 독자들의 지원을 받고자 합니다. 그의 주소는 20609 Dundas Street, London, Ontario, Canada NSW 2Z1입니다. 저자: 로이 T. 로버츠
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