Схемы металлоискателей MD4U

Коррелятор коррелирует.Вычисляет параметр Пирсона.

Преобразователь Фурье вычисляет амплитуды гармоник.

Вода в кране, электричество в розетке, мороз в холодильнике.

Да. Есть такая проблема при "оконном" преобразовании Фурье. Не различает близко расположенные гармоники. Решается усложнением сигнала гетеродина.

Вот даже любопытно , откуда можно взять такую занимательную пургу ? Какие-то прямо "легенды и мифы древней Греции" ... вам ведь даже было показано реальное устройство , работающее по такому принципу - с одним коррелятором , но вы и это понять не можете . Притом не надо забывать , что форум-то открытый , и это читают разные люди - в том числе всякие радиолюбители ... ну и зачем распространять заведомо неправильные сведения среди народа ?

И даже того вы понять не можете , что по точно такому же принципу приёма и передачи широкополосного сигнала работает например система навигации GPS , но если вы откроете любую книжку по радионавигации , то сможете заметить , что первые приёмники GPS появились уже в начале 80-х годов ( разработки начались ещё раньше ) , так что элементная база того времени просто никак не могла бы реализовать все эти ваши "миллионы корреляторов" Даже такое простое рассуждение - и то недоступно , увы . А если посмотреть на реальность - то в том же GPS реально сложная математика применяется только при обработке уже принятых сигналов дальности от спутников - там приходится решать сложные тригонометрические уравнения , учитывать погрешности орбит , реальную форму Земли , итд ... только вот к корреляционному приёму это всё не имеет никакого отношения .

Что же касается множества одновременно действующих корреляторов - то их действительно можно применять ( конечно , в цифровом виде ) , например с целью ускорения вхождения в связь , или с целью одновременного приёма множества сигналов , итд ... но вот например , если мы станем применять эти методы в металлоискателе , то тут нам никак не понадобится множество сигналов , да и синхронизация получается автоматически - приёмник и передатчик ведь рядом ... отсюда вывод - не надо нагнетать таинственность и повышать давление пурги на квадратный сантиметр

Дмитрий, надеюсь, что через недельку примерно, разгребусь со срочными делами и смогу сделать и выложить сюда фото сигналов с компенсированного датчика ДД классического импульсника. Ты уже сам успел посмотреть те кривульки, есть что интересное для тебя там?

Да вы не сердитесь. Нам значит просто врали на лекциях. Говорили, что корреляционные вычисления в приемнике применяются для снижения шумового порога. Хорошо, что вы все объяснили.

В 1974 пендосы первый GPS спутник запустили.
Первый пендосский GPS-приёмник был двухместным на колесах. Весил около 300 килограммов. Не считая антенны. Потреблял 3 кВт электричества, на "борту" был кондиционер для охлаждения схемы приемника.

Вот бы им тогда ваш "волшебный коррелятор".

Есть например структурная схема корреляционного приемника
сигналов с неизвестной фазой, он квадратурный.
И по сути ничем не отличается от обычного "30-летнего" синхродетектора,
кроме того что вместо простейшей опорной функции (ключей) использует полноценные SIN / COS.
Как видно, на сигнал одной частоты и неизвестной фазы нужно всего 2 коррелятора.
Потому что он заранее известной формы и частоты, и привязан к задающему, то есть ТХ.
В обычном СД при помощи ключа происходит умножение на меандр, потому что так проще всего.
А тут предлагается все тоже самое но умножать на полноценный опорный сигнал, то есть на синус.

И вот эту чепуху вам тоже говорили на лекциях ?



Про "предсказание шумов будущего" - это конечно сильно .... интересно было бы узнать , где такие лекции читают ?

Да уж. Что то я не подумал, перед тем как спорить со специалистом.

Да делать нечего. Как говорят французы, старую обезьяну новым трюкам не научишь.

А про преподов ничего плохого не скажу. Их уж нет никого. К тому же время было такое. Не было такого безграничного полета мысли, как сейчас.

Ну хорошо , давайте рассудим логически - для чего нам в принципе может понадобиться "двухчастотность" , и чем две частоты могут в принципе быть лучше одной , особенно в присутствии грунта ? Начнём с одной частоты - при наличии металла рядом с балансным датчиком мы получаем сигнал , имеющий 2 параметра - амплитуду и фазу . Если использовать только амплитуду - то вообще ничего делать не надо , достаточно слушать сигнал в наушниках . Но тогда прибор вообще никак не различает сигнал от металла и грунта , как и не может различать металлы и размеры целей . То есть получается "all metal" в идеальных условиях . Чтобы получить дискриминацию , нам надо измерять фазу ... тут уже надо усложнить схему - добавить два синхронных детектора , и получить от них два сигнала - они обычно называются X и R , и соответствуют двум координатам вектора сигнала цели . Что это нам даёт - можно увидеть , например , на известной картинке из статьи мистера Кэнди ( Metal detector , basics and theory - есть в сети ) . У каждого металлического предмета есть своя постоянная времени ( time constant , T ) и соответственно можно определить "характеристическую частоту" для предмета ( F=1/(2*pi*T) ... и из картинки сразу видно , как сигналы X и R зависят от отношения Ft/F . Когда Ft много меньше F - оба сигнала близки к нулю , так как вихревые токи затухают очень быстро ( намного быстрее периода колебаний ) . Когда Ft много больше F - сигнал R близок к нулю , зато сигнал X достигает максимума ( затуханием вихревых токов за время периода можно пренебречь , предмет становится "идеальным диамагнетиком" ) . Когда Ft=F , сигнал R максимален . Но это для цветных целей , а для чёрных ( ферромагнитных металлов ) - я там нарисовал график для сигнала X ( чёрная линия ) , из него видно , что при Ft<<F сигнал X не стремится к нулю , а меняет знак . Это происходит из-за того , что при малых частотах передатчика проводимость цели имеет мизерное влияние ( из-за быстрого затухания вихревых токов ) , и на первый план выходит магнитная проницаемость цели - которая теперь даёт сигнал не нулевой ( как для цветного металла ) , а обратной полярности . На высоких же частотах поведение чёрных и цветных целей практически одинаково - просто потому , что вихревые токи текут тогда только по поверхности ( скин-эффект ) , и поле не проникает глубоко в металл , металл не может проявить свои магнитные свойства . В принципе , этого достаточно , чтобы при отсутствии ферромагнитного грунта , измеряя отношение X и R получить как определение ( приблизительное ) постоянной времени цели (T) , так и дискриминацию "чёрный-цветной" ...

Но вот когда появляется ферромагнитный грунт - ситуация опять ухудшается Феррит даёт мгновенный отклик , и значит , его сигнал в канале X .... и так как при тяжёлом грунте сигнал может превосходить сигнал от слабой цели - канал X оказывается "забит" помехой и не может быть использован . Конечно , возможны разные "ухищрения" с последетекторными фильтрами , позволяющими в некоторых случаях отделить грунт от цели , но мы пока отставим их в сторону , и будем рассматривать статическое приближение . Итак , что мы можем сделать ? Самое очевидное решение - это точно настроить фазу , чтобы сигнал от феррита не попадал в канал R - и использовать этот канал для обнаружения металла , канал же X игнорировать . При этом мы вместо двух каналов информации о цели опять имеем один , и теряем измерение Т и дискриминацию Как нам теперь улучшить ситуацию ?

И вот тут мы опять усложняем схему и вводим 2 частоты , назовём их F1 и F2 ( F2>F1 ) , соответственно на приёме у нас будут 4 параметра - X1 , R1 , X2 , R2 . Для обнаружения металла ( без дискриминации ) - у нас теперь есть каналы R1 и R2 , в каждом из которых есть сигнал цели . Так что мы возьмём их сумму и пустим на дальнейшую обработку - сигналы при этом сложатся линейно , а шумы и некоррелированные помехи в каналах - среднеквадратично , значит , мы можем получить ещё и выигрыш в отношении сигнал/шум . А что у нас в каналах X ? Феррит ( как и ферромагнитный грунт ) даёт отклик в обоих каналах , так что мы можем так откалибровать их , что отклик от феррита станет равным в обоих каналах , и если взять их разность - она будет равна нулю как в покое , так и в присутствии феррита . Ну а что с металлами ? Если посмотреть на всё тот же график , то станет понятно - при росте частоты отклик цветного металла в канале X монотонно растёт с частотой , значит - при появлении металла около катушки разность (X2-X1) станет положительной . То есть , в этой разности тоже появляется положительный сигнал цели .... а отсюда какой вывод ? Да такой , что надо эту разность сложить с суммой каналов R ( там ведь тоже положительный отклик ) . В результате , в канале обнаружения должна усиливаться ( и фильтроваться ) такая функция каналов - ( R1+R2+(X2-X1)) . С обнаружением вроде всё ...

Что же касается второй задачи металлоискателя - измерения постоянной времени цели (Т) - то тут у нас ( благодаря большему количеству каналов с информацией ) появляются возможности , которых не было у одночастотника . В самом деле , из графика видно , что сигнал в канале R достигает максимума тогда , когда "характеристическая частота" цели (F) равна частоте передатчика , в прочих случаях она будет меньше . А из этого следует , что например если частота F близка к частоте F1 , то R1>R2 . Если близка к F2 , то R1<R2 , если где-то посередине - то R1=R2 ... иначе говоря , если мы вычислим отношение R1/R2 , то по нему можно с приемлемой точностью судить о постоянной времени цели , притом как в отсутствии , так и в присутствии грунта . Это верно потому , что каналы X , поражённые помехой от грунта - для этого не используются . Зависимость там , конечно , получается нелинейная - но в цифре это всё нетрудно вычислить ... да впрочем , и в аналоге тоже можно

Теперь самый интересный ( животрепещущий ) вопрос - дискриминация чёрный-цветной . Что мы можем сделать тут , используя 2 частоты ? Опять же ( в который раз ) посмотрим на график . Как мы уже заметили выше - для цветного металла сигнал в канале Х монотонно растёт с частотой ... притом , снизу он ограничен 0 , сверху 1 . Отсюда вывод - разность между двумя точками на этой кривой , в нашем случае это (X2-X1) , всегда положительна и никогда не может превысить 1 . На практике , для разных целей , мы можем ожидать значение , близкое к 0,5 - более точно это могут показать эксперименты с реальными целями и частотами передатчика . А что , например , насчёт суммы (R1+R2) ? Так как максимум у каждого R положителен и равен 0,5 , то и эта сумма не может превысить 1 ... и так же можно считать , что в среднем будет получаться число около 0,5 - так как если R1 около максимума , то R2 "где-то далеко" , и наоборот ... в общем , если мы вычислим значение частного (X2-X1)/(R2+R1) , то значение его будет примерно около 1 . А если металл ферромагнитный ? А вот тогда разность X2-X1 может стать и больше 0,5 . В самом деле - сверху у нас тот же предел ( 1 ) , но при понижении частоты сигнал X меняет знак ( чёрная линия на графике ) - то есть ожидаемая разность очевидно будет больше . Так что у нас появляется такой критерий распознавания чёрный-цветной , а именно - если значение выражения (X2-X1)/(R2+R1) примерно равно 1 , то металл цветной , если значительно больше - то чёрный . Границу между ними можно опять же установить экспериментально , для реальных частот и целей .... При этом ферромагнитный грунт опять же влиять не будет - просто потому , что значение (X2-X1) не будет меняться в присутствии феррита , феррит ведь даст равную добавку к X в каждом канале , и эти добавки в разности сократятся . Для соблюдения этого , разумеется , нам необходимо обеспечивать хорошую линейность в наших каналах приёма вплоть до выхода демодуляторов , но это уже вопрос схемотехнический ... В общем , если бы я взялся делать двухчастотный прибор - я бы пошёл примерно в таком направлении .

Я эти вопросы изучал год. Сделал 3 макета. Пришел к выводу что на дискрете с этим лучше не связываться. Огород до полусотни интегральных корпусов. Нет смысла. И тем более что чермет весь в цветмете. Разделение ужасное. Все отклики ложатся в один квадрант. Один...Карл! Кому интересно - сразу надо начинать с микропроцессора.
Т.е. вот так сложить/отнять не получается. Надо привлекать исходные актив/реактив основной частоты...отсюда и растет "огород". Интерес и потерялся.

Дима, в твоём сообщении много есть что обсудить, но это, возможно, чуть позже - а пока вот те же рассуждения попробуй повторить для случая, когда сигнал грунта образован морской водой и мы пытаемся найти металл в морском дне, т.е. датчик окружён солёной водой со всех сторон и промодулирован по амплитуде ( фаза пусть пока будет стабильна и =0" ВДИ, ( феррит -90" ВДИ по этой терминологии )).
А потом можно рассмотреть обобщённый вариант фазопеременного грунта. ...до основания, а уже затем рассмотрим влияние фазопеременного сигнала железа и далее - наличие двух металлов рядом.

Дался вам этот фазопеременный грунт... Вроде вы тут придумаете чтото невероятное. Это вас же сбивает с "прицела". Метаться туда/сюда фаза будет не зависимо не от чего, метод такой. Располагает. Кроме фазовой вырезки тут ничего при помощи векторов не получите. Вырезая камни и грунт вы вырежете медь. Вы ставите вопросы/задачи заранее тупиковые. К стати "перемножение" позволяет отсекать камни вместе с грунтом. Отсекает!
Два металла рядом...странный вопрос. Он прежде всего относится к характеристикам датчика, во вторую очередь к способу обработки сигнала, фильтр и т.п. Если вы получите отклик от 2х предметов (предположительно) то есть режим статики. Должен быть. Им и определить в пределах хар-к датчика наличие более 1го предмета. Зачем усложнять тему заведомо провокационными вопросами, которые не имеют нагрузки в данной теме. Проблема проста- вычесть грунт по Х. Она решается и по мере вникания в нее появится решение. Я не успеваю за полетом ваших мыслей.

Соленая вода имеет ВДИ...Не 0.На выс. вастоте вполне себе "фольга" ,с фазовым отклонением. Диамагнетик. Это уже вопрос к прибору, как он видит это "препятствие" с 0ВДИ или есть несколько градусов... Есть реальные методы управления этим процессом.

Вы можете отключить эти сообщения.

Фуф ! - вроде бы закончил срочное дело. ( осталось ещё несколько ! но там не особо гонят пока ...)
Шутка слова : "это не мы гоним, это вы тормозите!" .
Уважаемый Циклон, но мы же с вами чуть выше не раз уже обсуждали вопрос со всех сторон : 1-амплитуда сигнала соли может быть гораздо больше амплитуды сигнала грунта в канале Х; 2- задача предельной глубины в реальном поиске напрямую связана именно с фазопеременным грунтом, т.е. по Х и по У, а не только по Х, - т.е. фаза грунта при предельных глубинах особенно малосигнальных грунтов всегда нестабильна; 3 - многочастотность связана не только с задачей работы в грунте, но и с работой среди в основном железного мусора. Последняя задача решается применением "узконаправленных" в ближнем поле датчиков и срезанием большей части полезного сигнала ( а значит уменьшением глубины ) фильтрами. Как выяснилось, это метод не работает и с грунтом.

А на СВЧ волна отражается от поверхности воды, как от металла. Речь же не о тех частотах.
Я вам уже приводил пример, когда несколько балансных приборов на мокром песке ( это значит, что в ямке вода будет ) не смогли обнаружить кольцо на небольшой глубине. В полностью водной среде у дна ситуация гораздо сложнее. Вы вспомните работы flagman и его отзывы.

Кладоискатели/археологи применяют PI приборы при поиске в подводном соленом положении. Простейшие PI. Невозможно решить все проблемы в одном стакане, т.е. одним глотком. Это все превращается в говорильню "кто о чем, каждый о своем". Особенно когда никто ничего не делает практически. Лично я занят дифференциальным прибором. Пытаюсь чтото решить. Но не могу решить все что тут придумывают. НАпример чувсвтительность стандартного датчика ДД 300мм достигается на монетку "римский динарий" 30см при 4кГц а на дифференциальной 300мм еле 25см на частоте 12кГц. Спрашивается: нафига попу гармонь? У дифф. приемных то 2ве! Коробок нет подходящих... Но решение нашлось и чувство превышено на 2-3 см против ДД. Другое дело...Опять же, невозможно на одной катушке/датчике палучить 2, 3 рабочие частоты, как делают . Оно и удобно, на одном... Чик чик и нате вам. Но по чувству то не адекват , наоборот, теряется. Спрашивается опять про "гармонь". Отсюда вывод- нужно на каждую частоту отдельный датчик...Иначе зачем те частоты, если на 4кГц все прекрасно получается. А где же преимущества на 12кГц куда деваются? Вот это все надо мотать, клеить, заливать, сушить и выбрасывать как не удачное. А вы тут с водой соленой которая по магнитуде превысит грунт...Нифига себе соль...
На осязание каких то вопросов уходят годы!

Это они от безвыходности, - мы же недоработали этот момент !

Я все прекрасно помню. И помню что дифф. катушка вполне пригодна для работы на соленом пляже по сравнению с обычной. Особенно если дмфф. форму сделать особым образом, как для "пляжа" Иного решения (простого) нет. Никто не предлагает. Одержимы чужими решениями, выхваляются друг перед другом. Самостоятельно ничего не делается. Этот вид деятельности умер... За большой редкостью.

Вот чтобы годы на эксперименты не уходили, надо подумать, посоветоваться... А ещё я не раз уже предлагал объединить усилия на общей теме !
А что там за такая особенная форма?

Конечно теряется стандартное чувство в ставнении с ДД в таких размерах, но к мелким целям нормально... Чем ближе половинки друг к другу тем сильнее дифф. процесс к одной конкретной точке поверхности. Чем дальше разноска, тем не симметричнее из-за наклона, расстояния до грунта.

Мне ваша "поперечная восьмёрка" больше нравится - там хотя бы обе половины используются. ( я даже ей название придумал - инфинити, ( хоть эта сука на одном форуме меня и загрызла )).
Но лучше всё таки "монокатушка" с внешней компенсацией, которую deemon предлагал.

В обычной "восьмёрке" же знак на цветной металл разный в половинках. Без изменения схемы обработки так же будет и в вашей "поперечной восьмёрке".

300мм не для всякого пляжа подойдут, как и не для всякого поля. Не понятно, как там обмотки лежат - четвертинки или две восьмёрки перпендикулярно...?

Ну вот...говорили говорили... Обе половинки на цветной металл работают ОДИНАКОВО! Нет инверсий! в ДД датчике нет инверсий! Я уже запарился о том говорить. Не понимают. Катушка с внешней компенсацией- это совсем иная история. Что значит - нравится? Это же не барышня

Фантазии немного приложить ...и все получается. Хоть ДД, хоть Кольцо...любэ! Нет никакой разницы. Чермет игнорится, не озвучивается. Пинпойнтер имеется (статика)
Вот на это уходят годы... А тут рассказать и скажут- тю...так я тоже умею...

Так я же смотрю по законам физики - с чего там не буде инверсии? После выпрямления в СД будет другой знак реакции,- я же приводил рисунок огибающей. Конечно, я вас не понимаю - я же себе верю.

Я уже объяснял, инверсий НЕТ! Они вырождаются в процессе обработки, фильтрации и перемножения. Нету инверсий! Законы физики это позволяют.