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 18:41

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему
 [ Сообщений: 19 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Ср: 30 мар 2011 21:13 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Задали вопросик: Желаем цифровой монетник (одночастотник)… только не знаем, какую обработку применить...
Стал рассматривать существующие реализации и вдруг обнаруживаю, что ничего НЕТ! Приборы, ориентированные якобы для этих целей - существуют, но их реализация далека от оптимальной именно для целей с малым VDI в присутствии ферромагнитных целей и грунта. Все они реализуют аналоговые решения и способны обнаруживать монетные цели только если суммарный принятый сигнал ляжет в цветную область… нет у них свойств фильтровать и выделять цели по заданному фазовому диапазону. В аналоговых приборах эту операцию выполняют компаратор, но они способны оценивать только суммарную смесь принятых сигналов с различной фазой. Т.е. необходим такой фильтр, который бы пропускал и накапливал только нужные сигналы с нужной фазой и _задерживал_ все внеполосные…
Используя школьную арифметику:
sin(2а) =2sin(а)* cos(а)
cos(2а) =cos(а)^2 -sin(a)^2
был предложен к реализации вот такой фильтр…
Изменяя коэффициенты передачи звеньев и начальные фазы квадратурных каналов можно варьировать параметрами такого фильтра…


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


Вернуться к началу
 Профиль  
 


Вы можете отключить эти сообщения.
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Ср: 30 мар 2011 21:53 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Ну нахуа, если есть ДПФ??? Зачем что-то задерживать??? Бред!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Ср: 30 мар 2011 22:01 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Пт: 23 фев 2007 19:11
Сообщения: 620
Откуда: Украина, Сумы, Киев
RabidWabbit писал(а):
Ну нахуа, если есть ДПФ??? Зачем что-то задерживать??? Бред!

а как ДПФ выделяет полезный сигнал цели из сумы сигналов: расбаланса датчика+грунт+цели?

_________________
Tracker PI2/ ClonePI-W/ Chance/Tesoro Eldorado/КРОТ М


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Ср: 30 мар 2011 22:06 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Ты лучше прикинь, как этот "фазовый фильтр" "выделяет полезный сигнал цели из сумы сигналов: расбаланса датчика+грунт+цели" :^)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Ср: 30 мар 2011 22:42 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс: 28 мар 2010 0:44
Сообщения: 21
Откуда: Магаданская область
Сергей, у Вас есть мысли, - как схематически реализовать этот фильтр?

_________________
Валерий


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 2:38 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Val2504 писал(а):
Сергей, у Вас есть мысли, - как схематически реализовать этот фильтр?


Схемотехнически... вы шутите - это же сколько операционников и аналоговых перемножителей придётся туда впаять :shock:

RabidWabbit писал(а):
Ты лучше прикинь, как этот "фазовый фильтр" "выделяет полезный сигнал цели из сумы сигналов: расбаланса датчика+грунт+цели" :^)


Этот фильтр ничего не делает с суммой векторов начального балансa датчика + грунта. Это здесь никак не фигурирует и не учитыватся. Здесь подразумевается что всё стерильно и идеально т.е. вся чёрная работа уже сделана. И "мистер фильтр" в белых перчаточках будет давать добро либо посылать подальше... т.е. банальный дискриминатор но с наворочеными вычислениями :!:

Хотя вместо этого фильтра достаточно вычислить арктангенс и магнитуду (корень квадратный из суммы квадратов Х и У), тогда имея ВДИ и магнитуду в чистом виде фильтруй насколько фантазии хватит.

А на выходе этого фильтра мы имеем некое абстрактвое число которое будет зависеть от амплитуды входного сигнала и всё что останется это сравнивать его с неким порогом. Вобщем практическая польза весьма сомнительна. Как теоретическая фантазия имеет право на существование.

OSTIN писал(а):
...а как ДПФ выделяет полезный сигнал цели из сумы сигналов: расбаланса датчика+грунт+цели?


ДПФ не выделяет ничего кроме одной отдельно взятой гармоники. Это если хотите селективный синхронный детектор на на интересующую гармонику не более того. Т.е. станцию МАЯК мы им задавим :) А уж после ДПФ идёт вся остяльная обработка.

Sergey_P писал(а):
...
Используя школьную арифметику:
sin(2а) =2sin(а)* cos(а)
cos(2а) =cos(а)^2 -sin(a)^2
был предложен к реализации вот такой фильтр…


Глянул файл, синусы, косинусы, много умножений... Судить о достоинствах такого фильтра по тому графику сложно. Если даже в этом есть рациональное зерно - практически с таким фазовым фильтром справится DSP-xa либо ARM... но не контроллер.

К тому же дискриминатору нужно решать две задачи давить только грунт (-90), либо давить фазы по маске... в идеале в пределах разрешенных значений маски усиление должно быть единица, за пределами - ноль. Здесь же такого я не вижу.

А в аналоговой схемотехнике грунт давят m*sin(x) + n*cos(x), где "m" и "n" подбираются под фазу грунта (в Вайтс 6000 - так называемый ГЕБ). Подстроечник и сумматор сигналов с каналов Х и У на операционнике, как только сигнал на выходе сумматора не ноль - значит есть цель и если амплитуда на выходе выше порога - даём добро на пропускание сигнала с выхода дискриминатора... и если фаза в пределах окна дискриминатора - цель озвучивается.

В чисто цифровой реализации я имею не только Im, Re части (амплитуды Х и У), но и вычисленный угол (то что называют фаза либо ВДИ) и магнитуду. Поэтому всё гораздо проще имея угол актангенса (ВДИ) - окно вырезки по фазе могу делать любого профиля. Т.е. всё гораздо проще чем в аналоговой схемотехнике. Но по мимо дискриминатора там других проблем хватает... Дискриминатор можно вообще не ставить, мозг оператора наилучший дискриминатор, просто надо предоставить в виде картинки (годографа) либо звука как можно больше информации о том что происходит под датчиком.

Одна из практических проблем - это улучшение точности вычисления ВДИ (арктангенса) вдоль осей координат в раионе -90, 0, +90. Но это решается переходом к осям координат повёрнытум на 45 градусов для углов близких к этим значениам. Практически сдвигаем базовые функций ДПФ на 45 градусов, и затем прибавляем/вычитаем 45 из результата арктангенса.

Другая проблема это трэкинг вектора грунта(частотная фильтрация изменения вектора грута), и вычитание фильтрованного значения вектора грунта из текущего вектора РХ (сумма векторв: начального баланса датчика, грунта, цели). Температурные уходы начального баланса датчика меняются намного медленнее поэтому правильно спроектированный цифровой фильтр вектора грунта легко справится с температурными уходами балланса.

Реализация автопорога (SAT - "Self Adjusting Threshold"), инверсии фазы датчика, особенности спектра ВДИ ферромагнетиков, зависимость распределения ВДИ металлов от частоты ТХ и прочее - намного важнее оптимально реализовать нежели бороться с ветряными мельницами.

Пока солидарен с РаббидВэббид насчёт упомянутого им китайского города "Naxua" :wink:

Sergey_P писал(а):
Задали вопросик: Желаем цифровой монетник (одночастотник)… только не знаем, какую обработку применить...


P.S. Тому кто задает такие вопросики ещё предстоит долго "курить тему" :lol:


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 6:20 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
«прямоугольные» фильтры, селекторы, … и любые пороговые устройства работающие на параметре входного сигнала (в нашем случае – фаза) представляют собой нелинейный элемент для этого параметра и являются худшим из зол, какое только можно придумать для выделения полезного сигнала…
1. Пороговое устройство прекрасно справляется со своей задачей только в том случае, когда для анализа представлен чистый незашумленный сигнал в единственном числе. Вероятность его выделения стремится к /1/. Но всё кардинально и необратимо меняется, когда этот сигнал имеет шумовую составляющую, несколько изменяющего параметры этого сигнала. Шумовая составляющая может вывести полезный сигнал за порог и он будет безвозвратно утерян и наоборот, ложный сигнал за счет шума может прикинуться полезным сигналом и проникнуть в канал полезных сигналов, что вызовет накопление уже не полезных сигналов, а смеси полезный+ложь. Чем меньше отношение сигнал/шум, тем хуже работают такие «фильтры»… тем хуже вероятность правильного обнаружения цели, вплоть до их полной неработоспособности.
2. В случае, когда на входе порогового фильтра (нелинейного элемента) кроме полезного сигнала, присутствует дополнительный внеполосной сигнал – эти сигналы детектируются на нелинейном элементе, т.е. результирующее значение представляет собой сумму мгновенных значений входных сигналов, что исключает какую-либо возможность разделить эти сигналы по каким-либо признакам. Разделение сигналов, выделение полезного, накопление полезных составляющих… возможно только в линейных трактах обработки, а это возможно только в линейных фильтрах…
В следствии этих причин реальная чувствительность к выбранным целям никогда не будет выше уровня мешающих фоновых сигналов, а вероятность обнаружения и выделения будет весьма низка.
Данный фильтр – линейная система и способен кроме подавления мешающих сигналов, накапливать полезные составляющие целей, что кардинально решает вопрос дискриминации и выделения цели на фоне мешающих сигналов…
Кучка значений в табличке – это, чтобы построить график.. В реальности же всё очень просто реализуется на контроллере, тем более если он имеет аппаратный мульт.
Пример реализации по входным данным фильтра на картинке…
а) С помощью ДПФ получаем парочку квадратурных значений входного сигнала:
S0 = sin(35), C0 =(2)*cos(40)
б) S1=2*S0*C0, C1=(2)*(C0*C0-S0*S0)
в) S2=2*S1*C1, C2=(2)*(C1*C1-S1*S1)
г) C3=C2*C2-S2*S2
всё… осталось только отследить порог по уровню накопленного отфильтрованного полезного сигнала и включить матюгальник…


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 7:13 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Не нравится прямоугольный кернел - делайте его по любому подходящему закону но это потребует умножений и затормозит цикл обработки и выисляния ВДИ в реальном масштабе времени.

Практически на "мах" получается в зависимости от размеров датчика, размеров цели и расстояния датчик-цель от 5..15 циклов вычислений ДПФ + постобработка.

Ну что из 5-и точек можно вытянуть предложеным вами фильтром тем более на целочисленной арифметике?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 8:17 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Petrucho писал(а):
Одна из практических проблем - это улучшение точности вычисления ВДИ (арктангенса) вдоль осей координат в раионе -90, 0, +90. Но это решается переходом к осям координат повёрнытум на 45 градусов для углов близких к этим значениам. Практически сдвигаем базовые функций ДПФ на 45 градусов, и затем прибавляем/вычитаем 45 из результата арктангенса.
Хех, вот во втором моём макете забацаю такой подход. Для частоты 3 кГц прокатит одна таблица, только для случая сдвига на 45 градусов смещённая на 8 отсчётов (32 отсчёта на один период для 3 кГц), а для 15 кГц придётся вторую таблицу держать, ибо на один период приходится нецелое количество отсчётов (в те же 32 отсчёта получаются вписаны 5 периодов).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 9:22 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Такие вещи проще реализовывать имея число отсчётов кратно степени двойки (2^n) 8,16,32 ...

Кстати генерил в Екселе сигнал ТХ состоящий из суммы двух гармоник 5+15кГц. Для ДПФ 16-и точек на период вполне достаточно как для первой так и для третей гармоник. Речь ведь идёт о корелляции. Но для многочастотного МД проц надо хотябы ARM (с МАК) а лучше DSP с плавучкой. Там по катушке не всё ясно, в общем большое поле для экспериментов.

т.е. по большому счёту для двухчастотника нужно три таблички:
-ТХ,
-первая и
-третья гармоники.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 11:35 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Поясняю для прессы (С) Амвросий Амбруазович Выбегалло.
Число отсчётов у меня = 32.
Для TX есть табличка отсчётов для кодека, смесь синусов 3 кГц (один период в этих 32-х отсчётах) и 15 кГц (5 периодов в этих 32-х отсчётах).
Для ДПФ применительно к частоте 3 кГц есть табличка синуса (32 отсчёта, один период) для сдвига 0 градусов, для сдвига 45 градусов подходит та же самая табличка, но с циклическим сдвигом на 8 отсчётов (32 / 8 = 360 / 45).
Для ДПФ применительно к частоте 5 кГц есть табличка синуса (32 отсчёта, 5 периодов) для сдвига 0 градусов, для сдвига 45 градусов нужна ещё одна табличка, потому как 32 / 5 = 6.4, и это 6.4 не делится на 8 нацело :)
Итого 4 таблички.
Если я где ошибся, подскажи...


Вернуться к началу
 Профиль  
 
В сети

Вы можете отключить эти сообщения.
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 12:03 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Тогда для первой гармоники можно с поворотом осей, а для 3-ей 5-ой без поворота.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 13:50 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Ах да, +2 таблицы для косинусов для 15 кГц ;)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 14:21 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Зачем иметь отдельно таблицу для SIN и COS? У меня только одна таблица, другая получается сдвигом индекса на 1/4 периода.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 16:28 
Не в сети

Зарегистрирован: Пт: 11 мар 2011 11:16
Сообщения: 19
Тебе повезло, а у меня на один период частоты 15 кГц приходится нецелое количество отсчётов (как я уже писал, ваще-то). Вот затем и нужна отдельная таблица косинусов (плюс одна для случая со сдвигом на 45 градусов).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Чт: 31 мар 2011 20:03 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
приходится нецелое количество отсчётов
и это правильное решение, т.к. получаете одинаковое количество фазовых отсчетов на период частоты, что обеспечивает одинаковую эквивалентную добротность входных фильтров для этих частот.
Что касается предложенного фильтра, так это один из возможных математических вариантов построения МД, обладающего свойствами накопления и выделения выбранных по фазе сигналов при помощи чистой линейной математики. Если предложите что-то аналогичное с меньшей математикой… так это будет просто замечательно…
Вопросы реализации не рассматривал, а вариантов может быть множество…


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Пт: 01 апр 2011 15:59 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Petrucho писал(а):
Реализация автопорога
это просто:
порог выставляется на "уровнях" = "среднее" +/- "удвоенная дисперсия"


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Пт: 01 апр 2011 23:17 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Вс: 26 авг 2007 12:54
Сообщения: 1063
Такой порог не будет работать, представьте себе что у нас сигнал не меняется - константа. Матожидание будет равно самому сигналу, а дисперсия будет равна нулю хоть двойная хоть одинарная. Т.е. надо ещё прибавлять некую константу Ко чтобы порог был выше самого сигнала.

А почему удвоенная дисперсия? По идее должно работать от одинарной и более, к дисперсии лучше ввести ручную регулировку порога Кm :

Порог = M + (Кm + 1)*D + Ko

M - мaтожидание (среднее значение)
Кm - ручная установка порога (от нуля и более)
D - дисперсия
Ко - константа

Одно плохо - считать это затратно :(

Только для одного порога надо держать два фильтра один для матожидания, другой для дисперсии. КИХ скользящего среднего по ресурсам оперативки затратно, а БИХ на целочисленной арифметике могут ошибку накапливать т.е. их ещё и постоянно сбрасывать придётся.

Опять таки пока речь идёт только о фильтрах первого порядка.
----------------------------

P.S. В аналоговой сехемотехнике Waits 6000 Di Pro реализaция SAT проще:
Порог = M + Km

Просто? Но это всяко лучше чем у всех остальных приборов просто фиксированный порог:
Порог = Km


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Фазовый фильтр для монетника
СообщениеДобавлено: Сб: 02 апр 2011 8:00 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб: 21 ноя 2009 12:10
Сообщения: 2697
Откуда: Новосибирск
Petrucho писал(а):
Xi=const и D=0 это – труп… в живых процессах всегда присутствует движение…
А почему удвоенная дисперсия?
Так уж повелось в статистике, что сравнивают половинные энергии, когда влияние одного процесса преимущественно преобладают над другим с вероятностью более 0.9
считать это затратно
Например, скользящее среднее по аргументу и по квадратам приращения аргумента это - затратно?
Да, чтобы получить порог (добавить удвоенное среднеквадратичное отклонение), нужно извлечь корень из D…


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 19 ] 

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: