О сайте Группа в контакте RSS Годограф Volksturm Импульсные металлоискатели IB металлоискатели Пинпоинтеры Другие схемы Заказать Конструкции металлоискателей Полезные ссылки

Схемы металлоискателей MD4U

Сборка, настройка, обсуждение, теория и практика построения металлоискателей.
Текущее время: Чт: 28 мар 2024 14:10

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему
 [ Сообщений: 9 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Сб: 05 дек 2009 19:41 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Корреляционный анализ - метод, позволяющий обнаружить зависимость между несколькими случайными величинами.
При, измерении различных параметров у одного и того же объекта можно получить качественно новую информацию - о взаимосвязи этих параметров.
В импульсных МД основная проблема – это выделить малый сигнал цели на фоне мощного зондирующего сигнала. При этом собственно сам характер принимаемого сигнала достаточно стабилен и меняется весьма незначительно в течение длительного времени. Изменению подвергается амплитуда принятого сигнала в зависимости от удаленности датчика от грунта (сигнал грунта), но характер формы этого сигнала сохраняется. Сигнал же от цели искажает именно форму принятого сигнала на время присутствия цели под катушкой датчика.
Если, например, имеем МД в котором производится оцифровка сигнала, то можно применить корреляционные методы выделения такого искажения отклика в присутствии цели.
Образцовая форма сигнала (тренд) вычисляется обычными методами – фильтрацией (ЕМА, SMA…). Образец представляет собой последовательность Yi, а сравнение принятого сигнала, в виде последовательности Xi, осуществляется уже с этим образцом.
Процесс вычисления коэффициента корреляции весьма прост.
1. Рассчитывается среднее значение одного измерения Xср=(<сумма>Xi)/n и Yср=(<сумма>Yi)/n отфильтрованной последовательности
2. и коэффициент корреляции
R= (<сумма>((Xi-Xср)*(Yi-Yср)))/sqr( <сумма>((Xi-Xср)^2)* <сумма>((Yi-Yср)^2))
R меняется от +1… до -1
Т.к. значения Yi меняются незначительно, то можно сэкономить время контроллера и не вычислять для каждого цикла входных данных Xi.
На примере приведен характер изменения R при искажении формы сигнала (желтый) и изменение R при простом изменении амплитуды принятого сигнала (зеленый). (Для изображения на одном графике сделаны равными количество измеренных отсчетов одногоипульса и количество отображаемых измерений =32. Синий - измеряемый сигнал, розовый - R). Не сложно увидеть, что реакция такого фильтра на изменение формы принятой последовательности существенно больше, чем просто изменение её амплитуды…
Это, можно реализовать на контроллере и нет ли тут подводных камней?


У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.


Вернуться к началу
 Профиль  
 


Вы можете отключить эти сообщения.
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Сб: 05 дек 2009 22:36 
По скольким точкам предполагается считать коэффициент парной корреляции?


Вернуться к началу
  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Вс: 06 дек 2009 15:35 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Простой вопрос, а ответ на него весьма не однозначный…
Сказать по простому: Чем больше, тем лучше… Это будет непонятно, т.к. не отражает заложенную суть в количестве отсчетов на одно измерение. А, суть заключается в том, что количество отсчетов определяется шумовой составляющей этих отсчетов и уменьшает шум в корень из N (количество отсчетов на одно измерение). Что, в конечном итоге повышает правдоподобность вычисления R за счет увеличения отношения сигнал/шум. Кроме того, с уменьшением N падает разрешающая способность во времени импульсного МД у которого отделить сигнал от грунта и от цели возможно только во временной области за счет разного искажения формы отклика по оси времени. А, вот, зафиксировав в тренде форму отклика грунта, можно выделить на его огибающей сигнал цели…


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Вс: 06 дек 2009 16:41 
Я спрашиваю с сугобо практической точки зрения, в плане реализации на микроконтроллере :) Вот, например, в серии ATmega АЦП на максимальной частоте преобразования, рекомендуемой производителем (200 кГц) только время sample&hold занимает 7,5 мкс. Поэтому получение N последовательных выборок с периодом 7,5 мкс потребует N импульсов, а при использовании более быстродействующего АЦП все N выборок можно взять в течение одного импульса.


Вернуться к началу
  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Вс: 06 дек 2009 17:16 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Из того, что я наблюдал, то все переходные характеристики от целей проявляют себя в интервале до 100мкС. Характер формы сигнала отклика достаточно точно отрисовываются с периодом 4-2мкС… Отсюда имеем 32(64) отсчета с шагом 4(2)мкС на оцифровку одного измерения отклика.
Ещё раз – для переходника! (катушка 2D с непрерывной накачкой зондирующего сигнала)
Для других импульсников посмотрите сами по осциллографу с разными целями...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Ср: 23 дек 2009 17:33 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 896
Откуда: Воронеж
Sergey,Вы рассматриваете измерение только на спаде импульса и оцифровывается сигнал спада ? или всетаки и сигнал нарастания амплитуды ? Каким образом устроена катушка , сбалансирована или нет?

_________________
"Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом"


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Чт: 24 дек 2009 11:39 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Serj писал(а):

МД, для меня – это головоломка, типа кроссворда, что ли… Если решение известно, например МД-классик, то -не интересно. Интересно решать задачки, ответов на которые я не знаю. К такому типу задачек отношу МД-переходники, у которых исследуется реакция среды на ступенчатое изменение величины зондирующего поля. Для выделения сигнала отклика среды используется датчик с компенсацией зондирующего сигнала – в частности, 2D, имеющий сравнительно небольшую паразитную емкость между TX и RX, а так же компенсирующий собственно само поле без учета паразитного влияния электрических параметров собственно датчика (индуктивность, сопротивление; шумы TX, токи, напряжения…)
В импульсниках, мне не понятна идеология обработки сигнала в плане дискриминации целей… Принятый сигнал размазывается по оси времени, понятие фаза – утрачивает своё значение, а замещается понятием индуктивности цели, проявляющееся в виде затухающего переходного процесса. Компенсированный датчик (2D) показывает мгновенное значение магнитной восприимчивости цели, но в каждый момент времени от нуля оно различно, т.к. представляет собой некую суммарную составляющую от различных частотных составляющих.
Энергия частотных составляющих фронта зондирующего импульса распределена равномерно между спектральными составляющими, но расходуется она неравномерно. Время расхода энергии различных частотных составляющих в квадрате от частоты. Максимум расхода энергии приходится на начальное время, но, опять же, не от ноля, а спустя некий промежуток времени (синусоиде тоже надо разогнаться от нуля…) Поэтому чувствительность на различные цели по оси времени будет различна. Для хорошо проводящих высокочастотных целей (золото, серебро, медь, латунь, феррит…) – это некий промежуток времени от нуля. Но, опять же, для каждого материала существует свой временной отрезок и главное - это промежуток оптимальной чувствительности, а не положение отклика от фиксированного материала цели. Т.е. отклик может менять своё положение не только от материала цели, но и от размеров цели, силы сигнала.
Коэффициент корреляции покажет степень расхождения формы отклика, но не покажет, на каком месте по оси времени она произошла для решения вопроса дискриминации, а не только для фиксации самого факта такого расхождения. Хотелось бы увидеть идеи векторного анализа подобия образов пары данных.
Нет, вопрос не стоит, чтоб увидеть ферромагнитность, это прекрасно видно и без этого словоблудства… Хочется именно покопаться в дискриминации по материалу цели, что-то типа VDI…
Гистерезисные свойства целей (реализованные в существующих приборах) хорошо работают для обнаружения ферромагнетиков, но для диамагнетиков они малоэффективны и в большей степени ложны. Намного информативнее именно этот начальный участок, но он дает ошибку, от размеров цели, в виде изменения длины отклика цели...
PS эксперименты провожу на знаковом корреляторе (MDC), а у него фазовая манипуляция, т.е. пауз между импульсами - нет, ток качается всегда +/- Прога и железка (TX, RX) естественно всё переделано...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Вс: 27 дек 2009 19:34 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб: 11 фев 2006 0:18
Сообщения: 896
Откуда: Воронеж
Sergey_P писал(а):
Сергей,мне кажется здесь есть маленький ньюанс.. могу и ошибаться,но 2д помоему мало подходит для Ваших целей вычисления коррелятором,размазывание сигнала помоему как раз и происходит из-за свойств катушки 2д,система сбалансирована и как раз на самом начале где нужно взять чувство в импульснике этот баланс и играет злую шутку ..., может быть просто две катушки, приемная и передающая и без баланса ? тогда приемная катушка отвязанная от компенсации на малых значениях сигнала должна бы вести себя свободней,мы работаем во временной области ,от баланса думаю можно и отказаться?

_________________
"Все истинно великое рождается медленным,незаметным ростом"


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Корреляционное выделение целей
СообщениеДобавлено: Вс: 27 дек 2009 22:07 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Меня не интересует, что творится на какой-то катушке…, интерес представляет дополнительное поле, сгенерированное средой. 2Д как раз обладает таким свойством - позволяет скомпенсировать поле генератора почти в ноль в широкой полосе частот, а само поле безинерционно. Катушки приемника и передатчика обладают своей индуктивностью, ограничивающие верхнюю частоту, но этот момент учитывал и выбрал собственную частоту RL ~ 0.5мГц при периоде корреляционных выборок в 1мкС. Т.е. можно считать, что реальные данные начинаются со 2ой мкС.
При прямой оцифровке потребовалось бы многоразрядное быстродействующее АЦП способное зафиксировать малейшее изменение поля. При этом индуктивность катушек оказывало бы точно такое же влияние как в 2Д.
К сожалению, про знаковый коррелятор и его характеристики никакой информации не нашел, ни в Инете, ни в печатной литературе (может быть до сих пор секретят как 40лет назад :) ), пришлось домысливать и проверять на практике самому. Основное отличие от обычного АЦП в том, что он линейно работает на уровнях ниже уровня шумов, а АЦП цифрует сигнал выше уровня шумов. При этом, собственно сам уровень сигнала с шумом его абсолютное значение (например, в вольтах) не имеет никакого значения. Поэтому, знаковый коррелятор для оцифровки прямого сигнала, не применим, а мне этого и не надо… :)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти: