Rilevatore di metalli: come funziona un metal detector. Su quali principi fisici si basa un cercametalli e quali sono le caratteristiche fondamentali di un metal detector

Per comprendere il funzionamento dei rilevatori di metalli, chiamati di sovente con il loro nome anglosassone metal detector, è necessario introdurre alcuni concetti di chimica e di fisica. Faremo questo senza entrare nei dettagli, cercheremo quindi di semplificare il più possibile per non appesantire eccessivamente la lettura, rendendoci conto che una trattazione scientifica richiederebbe ben più di un libro.

Partiamo quindi dal ricordare che gli elementi si suddividono in metalli, non metalli e anfoteri. Senza addentrarci nel come vengono classificati gli elementi, per il nostro scopo serve ricordare che gli elementi si trovano in combinazione fra loro e che reagiscono in maniera differente con il mondo esterno. Una di queste reazioni è di particolare interesse per la comprensione del funzionamento dei metal detector e riguarda il comportamento fisico dei metalli nei confronti dei fenomeni elettrici e magnetici.

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Per quanto riguarda l’elettricità possiamo affermare che i metalli sono conduttivi ovvero permettono il passaggio, più o meno accentuato, di cariche elettriche. Mentre in relazione al fenomeno magnetico, esso interessa i metalli in relazione alla loro composizione e varia dunque da elemento a elemento. Inoltre possiamo definire il magnetismo come la capacità degli elementi di attirare o respingere materia simile.

L’elettromagnetismo: il principio alla base dei metal detector

A questo punto possiamo introdurre il fenomeno che si trova alla base del funzionamento dei metal detector, l’elettromagnetismo. All’inizio del XIX secolo si scoprì che se si applicava una corrente elettrica a un conduttore si generava un campo magnetico e si scoprì anche come questi due elementi, campo magnetico e corrente elettrica, si influenzassero vicendevolmente.

Dunque, il campo magnetico indotto dal passaggio di corrente attraverso un conduttore e l’analisi delle variazioni di questo campo all’introduzione in esso di un oggetto metallico risulta essere alla base del funzionamento dei Rilevatori di metalli. È interessante notare come la forma del campo magnetico indotto da una corrente continua, come quella delle comuni pile, che attraversa un filo risulta essere quella di una spirale con centro il conduttore; mentre se il conduttore ha forma di anello aperto la forma del campo magnetico assume la forma di una spirale concentrica.

Per aumentare l’intensità del campo magnetico generato si utilizza un determinato numero di spire di filo elettrico avvolte nella medesima direzione, questo insieme di fili viene detto solenoide. L’uso dei solenoidi permette di ottenere campi di intensità elevata pur con correnti ridotte. Questi solenoidi altro non sono che le piastre dei metal detector.

Tre sono i principali fenomeni che permettono a un Rilevatore di metalli di informarci sulla presenza di materiale elettricamente conduttivo: la deviazione della frequenza generata causata dal cambio di permeabilità del mezzo (es. terreno), sfasamento nell’accoppiamento dei solenoidi dovuto all’innalzamento del flusso magnetico, creazione di un campo magnetico contrastante a quello emesso.

Le correnti parassite per il rame, argento ed oro

Alcuni metalli, quali il rame, l’argento e l’oro, però non reagiscono magneticamente, dunque per poter rilevare anche questa categoria di metalli i Metal detector sfruttano un altro fenomeno fisico conosciuto come correnti parassite. Questo fenomeno avviene all’immersione del materiale all’interno del campo magnetico, a esempio quello generato dalla piastra del Metal detector. Il fenomeno genera una corrente che percorre l’oggetto, soprattutto in superficie, e che crea a propria volta un campo magnetico antagonista a quello iniziale sottraendone energia.

Alla luce di quanto esposto possiamo concludere affermando che i moderni Rilevatori di metalli sfruttano, integrando nei propri circuiti elettronici le componenti in grado di rilevare uno o più di questi fenomeni al fine di ottenere indicazioni attendibili sulla presenza di oggetti nei suoli. Risulta anche evidente come non tutti i Metal detector siano in grado di rilevare tutti i metalli, ogni materiale come abbiamo evidenziato risulta avere reazioni proprie. Le scelte costruttive renderanno il singolo Rilevatore di metalli maggiormente adatto alla ricerca di determinati oggetti a discapito di altri. Un ottimo compromesso risulta essere quello integrato nella tecnologia VLF (Very Low Frequency) che sfruttando la variazione di fase generata dal metallo immerso nel campo magnetico permette la determinazione precisa del metallo rilevato.

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