EM61 - Metal Detector ad Alta Risoluzione

        Il metal detector ad alta risoluzione EM61, di costruzione canadese (Geonics Ltd.), sfrutta il metodo elettromagnetico nel dominio del tempo (TDEM) ed è costituito da un trasmettitore che genera un campo elettromagnetico primario pulsante; la corrente di energizzazione viene inviata in forma di onde quadre, per cui, ad ogni impulso positivo (time-on), segue un uguale periodo, durante il quale la corrente viene azzerata (time-off). Viene poi invertito il senso di immissione della corrente (tratto negativo nella figura), seguito da un ulteriore periodo di annullamento.

a) corrente immessa nel loop trasmittente
b) forza elettromotrice indotta dalla corrente
c) campo magnetico secondario generato dalle correnti indotte

        Nel momento in cui si azzera bruscamente la corrente (turn-off), secondo la legge di Faraday, si produce un campo elettromagnetico primario, di brevissima durata, che tende ad annullarsi in tempi rapidissimi (nell’ordine dei millisecondi). Questo induce delle correnti nel sottosuolo, che si propagano, col passare del tempo, sempre più in profondità e con un allargamento progressivo, secondo una modalità che ricorda gli anelli di fumo.

        Queste correnti indotte si dissipano in tempi rapidissimi, producendo a loro volta un campo elettromagnetico secondario, il quale contiene le informazioni che ci interessano; esso viene rilevato in superficie come curva di decadimento del voltaggio (transiente), attraverso due bobine riceventi (coils) di 1 m di lato, montate ad altezze differenti nel dispositivo di misura: il “top coil” ed il “bottom coil”. “Loop” e “coils” sono parte integrante di un carrello montato su ruote, che l'operatore trascina sul terreno da esplorare.

        Il decadimento del transiente è rapidissimo all'interno del terreno, poiché le correnti indotte migrano velocemente in profondità; quando invece incontrano corpi metallici, ferrosi e non, tendono a stazionare per cui possono permanere anche per tempi relativamente lunghi, dopo che si è verificato il "turn-off" del campo primario. In effetti, lo strumento è progettato in modo da campionare il transiente dopo tempi relativamente lunghi, per cui si trascura ogni effetto del terreno naturale. Per tale motivo esso si rivela particolarmente efficace nella ricerca dei corpi metallici, indipendentemente dalla conducibilità elettrica del terreno circostante.

        La capacità di risoluzione dello strumento è molto elevata, dato che è possibile effettuare misure secondo un passo molto stretto (circa 20 cm), grazie ad un sistema di acquisizione automatica dei dati: un “trigger” collegato ad una delle ruote, mette automaticamente in comunicazione il “logger” (che immagazzina i dati) con i due “coils”. La scelta poi di un'adeguata spaziatura tra le linee di prospezione, fa sì che la densità delle stazioni di misura sia elevatissima, di molto superiore a qualsiasi altra tecnica di investigazione.

        La lettura del voltaggio (in mV) ai due sensori permette di ricavare le seguenti informazioni:

- canale T (voltaggio al “top coil”)
- canale B (voltaggio al “bottom coil”)
- canale D (differenza tra T e B)

        Il “top coil” è calibrato in modo da avere lo stesso guadagno di segnale del “bottom coil”: in pratica la sua lettura viene amplificata di circa 3 volte. In questo modo un oggetto superficiale determinerà ai canali T e B, un valore di campo molto simile, per cui D sarà molto vicino allo zero. In alcuni casi, quando lo strumento passa direttamente sopra un oggetto superficiale (come nel caso di un tombino), si può avere un valore negativo di D, essendo l’oggetto stesso più vicino al “bottom coil” (B>T). Se invece l'oggetto è profondo, il valore leggibile al canale T sarà sempre più alto, a causa dell'amplificazione del segnale, e quindi D sarà positivo. In questo modo è possibile distinguere rapidamente corpi superficiali da corpi profondi, effettuando un primo fondamentale filtraggio dei dati di campagna. Va doverosamente precisato che la rapida dissipazione delle correnti indotte, le reali dimensioni degli oggetti sepolti ed il rapporto segnale-rumore consentono di rilevare anomalie relative ad oggetti compresi entro un massimo di 3-3,5 metri dal piano di campagna.