Principe

Un détecteur de métaux fonctionne en exploitant un phénoméne physique bien connu : l'induction électromagnétique. Seuls les objets métalliques peuvent induire un courant.

Un détecteur de métaux est composé de deux bobines :

  • la bobine émettrice est traversée par un courant électrique alternatif sinusoidal d'une certaine fréquence.
  • la bobine réceptrice récupére le courant induit. Il se produit un décalage de phase qui est analysé par un processeur.

Discrimination

Plus l'objet métallique est gros, plus il sera conducteur et plus le décalage de fréquence sera grand. De même certains métaux sont meilleur conducteurs (l'argent notamment) et le décalage de fréquence sera d'autant plus grand. C'est en étudiant ce décalage de fréquence que l'on peut tenter de discriminer l'objet détecté.

Mais dans la pratique, c'est un peu différent. En effet un détecteur de métaux cherche du métal et aussi ses différents alliages. La conductivité électrique d'un alliage est différente d'un alliage à  un autre et sa valeur peut être proche entre deux alliages de nature trés différente.

Ainsi de l'or 18 carats, peut tout à fait être confondu avec du papier d'aluminium et si l'on élimine le papier d'aluminium à  l'aide du bouton discrimination, on élimine aussi l'or !!! De l'or bas titre (14 carats) pourra même être visualisé sur le vu-métre du détecteur comme du ... fer (ou pas loin).

En définitive, la discrimination n'est valable que pour les petits ferreux (petits morceaux de fil de fer barbelé ou petits clous) mais pas pour les grosses masses ferreuses (genre fer à  cheval dont la forme en boucle se détecte facilement). Toutefois il existe des détecteurs de métaux capables de vous indiquer que ce que vous avez sous la tête est une grosse masse ferreuse et sans se tromper. Le fer donne en effet un signal particulier facilement reconnaissable sur un oscilloscope. Du fait de la variété des alliages, la discrimination ne peut être considérée comme totalement fiable. Si tous les métaux étaient purs, discriminer ne serait pas un probléme.

Principes physiques

La détection d'un métal dans l'air par un appareil électronique se fait toujours selon le même principe physique : l'induction magnétique. Un conducteur électrique transportant du courant produit un champ magnétique dans l'espace qui l'entoure mais l'inverse est également vrai. Un champ magnétique variable produit un courant dans un conducteur. A travers une bobine, la loi de Faraday explicite la force électromotrice produite par la variation du champ magnétique. La présence d'un objet métallique dans le champ magnétique induit par une bobine modifie la tension aux bornes de cette derniére ce que l'on repére en électronique par la modification de l'inductance de la bobine.

Les types de détecteurs de métaux

Les premiers détecteurs fonctionnaient selon le principe du battement de fréquence mais ils étaient peu performants. La technique des trés basses fréquences donna une meilleure sensibilité, mais dans les années 1960, l'induction par impulsion fut mise au point et elle est actuellement encore la plus utilisée.

Détecteur à battement de fréquence : Les détecteurs à battement de fréquence furent les premiers à   apparaître car ils sont simples à mettre en oeuvre mais se sont également les moins sensibles. Le principe est le battement de fréquence. Il utilise, en fait, deux oscillateurs, l'un fixe, l'autre sensible aux modifications du champ magnétique. La modification du champ magnétique d'une bobine influe, comme nous l'avons vu, sur son inductance et donc, si l'on construit un oscillateurs autour de cette derniére, celui-ci aura une fréquence qui réagit avec le champ magnétique et donc la présence de métal.

Pour l'utiliser, il suffit de comparer le signal issu de cet oscillateur avec un signal de référence, ce dernier représente le signal de premier oscillateur qui ne serait pas modifié par la présence de métal. Le signal comparé peut servir à allumer une diode ou être relié a un amplificateur pour entendre via un haut parleur la différence des fréquences si celle-ci est comprise entre 20Hz et 20kHz.

Détecteur à trés basse fréquence : Les fréquences utilisées sont inférieures à 30kHz. Ce détecteur est composé de deux bobines, une émettrice et une réceptrice.

La bobine émettrice traversée par un courant sinusoidal génére autour d'elle un champ magnétique ; lorsqu'un objet métallique passe dans ce champ magnétique, des courants de Foucault apparaissent en son sein. Ces courants générent à leur tour un champ magnétique qui tend à compenser le champ magnétique créé par la bobine émettrice. La bobine réceptrice va réagir au champ magnétique émis par l'bjet métallique, un courant induit va la traverser. Ce courant traité par l'électronique permet de savoir s'il y a ou non un objet métallique. Ce détecteur permet de discriminer les métaux et les ferromagnétiques. Le signal perçu par la bobine réceptrice est déphasé par rapport au signal émis. Le déphasage dépend des métaux et permet ainsi de les discriminer.

Détecteur à  induction pulsée : Ce type de détecteur ne nécessite qu'une seule bobine. Ces détecteurs sont trés performants dans la recherche en grande profondeur. Ils peuvent détecter jusqu un métre cinquante sous le sol.

Une puissante impulsion de courant est envoyée dans la bobine. Chaque impulsion génére un champ magnétique trés bref. Quand l'impulsion prend fin, la polarité du champ s'inverse et s'écroule soudainement ce qui provoque un pic de courant, l'impulsion de retour

Celui-ci dure quelques microsecondes et cause un autre courant à travers la bobine. Le processus se répéte. Si le détecteur est au dessus d'un objet métallique, l'impulsion crée un champ magnétique opposé dans l'objet. Quand l'impulsion s'arrête, le champ magnétique de l'objet augmente la durée de l'impulsion de retour. Un circuit test permet de contrôler la durée de l'impulsion de retour. En la comparant avec la longueur de départ, le circuit détermine si un autre champ magnétique a rallongé le temps de décroissance de l'impulsion de retour.

Effets de sol (GROUND)

1) Effets de sol manuels

En détection, il existe sur les détecteurs milieu et haut de gamme un potentiométre appelé "effets de sol" ou ground. Celui-ci permet à l'utilisateur de régler manuellement le détecteur, en fonction de la minéralisation rencontrée sur différents sols composés d'une terre chargée en oxydes de minéraux, de façon à ce qu'il soit toujours calibré à un niveau de stabilité neutre. De cette maniére, l'appareil n'est pas géné par les faux signaux intempestifs que provoquent ces oxydes. Il est bon de savoir que ce genre de terre est chargé de particules métalliques naturelles ; on dira donc que la charge est positive, contrairement à la plage qui elle est chargée en salinité. Le sel n'étant pas un métal, la charge sera donc négative. Donc l'utilité d'un tel réglage sur la plage en bord de mer n'aura aucun effet sur les faux signaux générés par le champs magnétique provoqué par la haute teneur en sel. Il ne servira donc à rien de posséder un tel réglage si ce n'est simplement à corriger les particules et oxydes métalliques contenus dans le sable.

Maintenant certains détecteurs possédent en plus de ce réglage un interrupteur ou autre bouton appelé beach ou mode plage qui permet à l'appareil d'étendre la plage de réglage dans la charge négative de façon à pouvoir s'affranchir au mieux du champ magnétique créé par la salinité.

En conclusion, ces réglages manuels permettront d'obtenir la meilleure puissance de pénétration dans le sol. Par contre, il est parfois possible de trouver sur un même terrain différentes couches karstiques, donc obligatoirement un sol plus ou moins minéralisé. De ce fait, l'utilisateur devra en permanence recaler ses effets de sol en fonction de la nature du sol prospecté.

2) Effets de sol préréglages

Sur certains détecteurs, le réglage d'effets de sol est calibré par le fabriquant. Ce réglage est étalonné de façon assez haut pour que l'appareil soit stable sur les différents sols faiblement minéralisés : sans aucun doute un bon compromis mais au détriment de quelques centimétres de puissance de pénétration.

3) Effets de sol automatiques

Ce réglage est sans doute le mieux qu'un détecteur puisse posséder, dans la mesure où c'est l'appareil qui effectue automatiquement le réglage grâce à un microprocesseur qui analyse et calibre en permanence au mieux les effets de sol en fonction de la nature du terrain présent. Bien sûr, si un tel systéme représente un réel avantage et confort d'utilisation pour le prospecteur, il se fait malgré tout au détriment du temps de réponse de la cible détectée, temps qui, en millisecondes, se révéle trés important en détection.

FONCTIONNEMENT D'UN DETECTEUR DE METAUX