Metaaldetectie is in veel sectoren van industriële productie - zoals de voedingsmiddelen-, farmaceutische en (petro-)chemische industrie - een belangrijk aspect van kwaliteitsborging. Hiermee komen bedrijven tegemoet aan de regelgeving van instanties als HACCP, FDA en IFS en aan de eigen criteria of die van de afnemers (bijvoorbeeld Britisch Retail Consortium -BRC) om met een grote mate van zekerheid te voorkomen dat zich ongewenste metalen deeltjes in de afgeleverde producten bevinden.
Ook het risico van schade aan de eigen productiemachines wordt zo afgedekt. We hoeven maar te denken aan het voorbeeld van metaalsplinters in babyvoeding om te begrijpen hoe het achterwege laten van een adequate metaaldetectie kan leiden tot beschadiging van een goede reputatie.
Grootschalig
Met name bij grootschalige, geautomatiseerde productieprocessen kunnen verontreinigingen in producten terecht komen. Oorzaken zijn de aanwezigheid van metaal, glas, rubber en andere materialen in de verwerkte grondstoffen (haakjes in vis, kogeltjes in vlees), onderhoudswerkzaamheden (metaalspanen, lasslakken, koperdraad van reparaties aan bedradingen) en deeltjes uit het productieproces zelf, bijvoorbeeld afkomstig van mixers, transportsystemen e.d. Een pluspunt van de voortgaande automatisering in dit verband is dat persoonlijke bezittingen zoals pennen, knopen, oorbellen en sleutels steeds minder als verontreiniging voorkomen.
In een metaaldetector worden de te inspecteren producten door een hoogfrequent elektromagnetisch veld gevoerd. Indien het product een verontreiniging heeft met magnetische of elektrisch geleidende eigenschappen zal het veld verstoord worden en geeft de detector een signaal af. In de detector bevinden zich drie spoelen. De in het midden geplaatste zendspoel wekt een elektromagnetisch veld op dat door de twee buitenste spoelen ontvangen wordt; hierdoor wordt in deze spoelen een identieke spanning geïnduceerd. Zodra een metaaldeeltje passeert verandert de opgewekte spanning in de ontvangstspoelen.
Dit spanningsverschil wordt elektronisch vergroot en bij het overschrijden van een van tevoren ingestelde waarde - de gevoeligheidsinstelling - zal dit leiden tot detectie. De grootte van het spanningsverschil hangt af van de omvang, de oriëntatie en het soort metaal. Ook spelen de snelheid, werkfrequentie en doorlaatafmetingen een belangrijke rol.
Methoden
Er zijn verschillende detectiemethoden. De betrouwbaarste en het meest toegepast is 'amplitude detectie'. Hierbij wordt de uitslag van het verschil in veldsterkte tussen de twee ontvangstspoelen gemeten. Overschrijdt deze waarde de gevoeligheidsinstelling, dan volgt een detectiesignaal. Slimme elektronica zorgt er voor dat verstoringen vanuit de omgeving de meting niet beïnvloeden.
De gevoeligheid in de praktijk - dus niet onder laboratoriumcondities - is het belangrijkste kwaliteitskenmerk van een metaaldetector. Deze praktijkgevoeligheid is afhankelijk van een groot aantal factoren:
- doorlaatafmetingen;
- soort metaal;
- oriëntatie van het metaal;
- producteffect;
- snelheid;
- omgevingsfactoren;
- verpakkingsmaterialen.
Hoe groter de doorlaat (dus de afmeting van de spoelen), hoe lager de veldsterkte in het midden ervan. Een kleinere doorlaatopening resulteert in een betere gevoeligheid. Ook is de gevoeligheid vlak bij de spoelen het hoogst.
Om het veld te verstoren moet het te detecteren deeltje magnetische eigenschappen hebben en/of elektrisch geleidend zijn. Zo is de detecteerbaarheid van staal goed, van non-ferrometalen redelijk en van roestvast staal (type 316, 304), omdat het niet magnetiseerbaar is en matig elektrisch geleidend is, het minst.
Als er langwerpige deeltjes in het product terecht komen maakt het uit in welke richting ze door de metaaldetector gaan. Daarbij is tevens de metaalsoort van belang.
Een magnetisch draadje wordt eerder gedetecteerd bij doorvoer in lengterichting; bij een geleidend deeltje is dit het geval wanneer dit in de breedterichting gebeurt. Dit komt omdat een magnetisch deeltje het veld verstoort door het 'doorsnijden' van de magnetische veldlijnen terwijl een geleidend deeltje dit doet door het opwekken van een wervelstroom.
Herkennen
Het soort product kan de gevoeligheid beïnvloeden omdat sommige producten - met name die vocht of zouten bevatten, zoals kaas, soep, vlees e.d. - geleidende eigenschappen hebben, waardoor het elektromagnetisch veld van de metaaldetector verstoord wordt. Een moderne detector is in staat deze invloed, die voor ieder product karakteristiek is, te herkennen en uit te filteren.
Een hogere snelheid doet de gevoeligheid toenemen, omdat er meer verstoring van het veld optreedt, waardoor een groter signaal gegenereerd wordt. Extreem lage snelheden zijn, m.n. bij eenvoudige metaaldetectoren, problematisch.
