Схемы металлоискателей MD4U
http://md4u.ru/

Обсудим матрицу?
http://md4u.ru/viewtopic.php?f=77&t=9375		 Страница 2 из 3
Автор:  Вадим [ Сб: 01 ноя 2014 23:53 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
...Немного опережу ход ответов - можно поставить требование по разрешению в 1 мм. Из перечисленных выше такими свойствами обладает только КВЧ-радар. Если рассматривать матрицу низкочастотных катушек, то мне пока не понятно, как можно достичь такого разрешения на глубине более 10см (хотя бы) в грунте и среди прочих помеховых сигналов ???
Автор:  zzzzzzzz [ Вс: 02 ноя 2014 0:11 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Вадим писал(а):
...Немного опережу ход ответов - можно поставить требование по разрешению в 1 мм. Из перечисленных выше такими свойствами обладает только КВЧ-радар. Если рассматривать матрицу низкочастотных катушек, то мне пока не понятно, как можно достичь такого разрешения на глубине более 10см (хотя бы) в грунте и среди прочих помеховых сигналов ???
Не путайте разрешение при локации с такой технологией. По сути, в пикселе тоже стоит интегратор. Только маленький.

Хотя .... разрешение Релея оказалось не так уж и фундаментально. И его уже на порядок улучшили. :)

Объясняю как можно увидеть.
Представьте железную шестерёнку под катушкой.
Распределение поля в плоскости катушки будет соответствовать форме шестеренки в виде большей плотности потока . Но, не соответствовать масштабу. Однако, можно найти максимум поля в какой-то точке, "отъехать", скажем на 50%. И срезать всю "Джомолунгму". Будет шестеренка. Контрастная и черная. :)
Если шестеренка из латуни, то она будет белая. :)
Чем дальше, тем "гора" просто меньше.
Фишка в том, что всё поле Tx всегда и полностью проходит через матрицу.
Автор:  Вадим [ Вс: 02 ноя 2014 0:15 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Подтвердите расчётами,- хотя бы оценочными.
Автор:  zzzzzzzz [ Вс: 02 ноя 2014 0:17 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Я подумаю над этим.
Автор:  Вадим [ Вс: 02 ноя 2014 0:26 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
...Задача не сложная - сводится к различению самого малого металлического объекта на фоне гораздо большего, и его положения в пространстве с точностью, сопоставимой с его размерами...
Автор:  zzzzzzzz [ Вс: 02 ноя 2014 0:29 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Вадим писал(а):
...Задача не сложная - сводится к различению самого малого металлического объекта на фоне гораздо большего, и его положения в пространстве с точностью, сопоставимой с его размерами...
И как Вы планируете определять распределение поля? Обычно такими задачами грузят машину, а она методом сеток (т.е. численным методом, итерационным) вычисляет картину.
Автор:  Вадим [ Вс: 02 ноя 2014 0:39 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
:) Так я и не планирую такое - моя Ж подсказывает, что это сложнее КВЧ-радара, поэтому я его и упомянул. В случае сканирования вектора, как я описывал выше, ещё можно надеяться на различение зубчиков у пивной крышки,- и то, только потому что она железная, а не медная... А вот , к примеру, различить кольцо от монеты уже не понятно КАК ? Кстати, если решить такие частные задачи, то это уже будет интересно практически и окупится.
Автор:  deemon [ Вс: 02 ноя 2014 4:35 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
zzzzzzzz писал(а):
Получается, что эта технология не особенно интересна.
А учитывая, что она сложна и дорога технологически, - поэтому до сих пор не реализована.
Ситуацию может исправить только строгое математическое доказательство преимуществ, что само по себе неслабая работка.


Но тут преимуществ по глубине обнаружения нет и быть не может - по сравнению с катушкой такого же диаметра , как наша матрица . Потому что количество силовых линий от нашего сигнала цели , попадающих в датчик - будет тем же самым ... разница только в том , что катушка обычного металлоискателя воспринимает их сумму , а каждый пиксель матрицы - лишь часть , пропорциональную площади пикселя . Но если сложить и усреднить сигналы от всех пикселей - мы в теории , при прочих равных условиях , получим чувствительность такую же , как у катушки того же размера , ценой потери разрешения пикселей :wink:

Так что польза от такой матрицы будет только для поиска маленьких предметов на малой глубине - чтобы не возить датчик туда-сюда , а сразу видеть , где лежит потерявшееся кольцо , например .
Автор:  Sergey_P [ Вс: 02 ноя 2014 9:35 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
deemon писал(а):
видеть , где лежит потерявшееся кольцо , например .
Парочка идентичных приемных систем с разнесенными на небольшое расстояние приемными катушками в одном общем поле TX может дать некоторое преимущество в чувствительности и локализации положения цели. Сумма сигнала от этих приемников снизит шум и увеличит чувствительность, а разность сигналов даст точное положение цели по плоскости равных магнитных потенциалов диаграмм чувствительности (по минимуму разности сигналов). Как в артиллерийском радаре целеуказания :)
Автор:  zzzzzzzz [ Вс: 02 ноя 2014 10:28 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Sergey_P писал(а):
deemon писал(а):
видеть , где лежит потерявшееся кольцо , например .
Парочка идентичных приемных систем с разнесенными на небольшое расстояние приемными катушками в одном общем поле TX может дать некоторое преимущество в чувствительности и локализации положения цели. Сумма сигнала от этих приемников снизит шум и увеличит чувствительность, а разность сигналов даст точное положение цели по плоскости равных магнитных потенциалов диаграмм чувствительности (по минимуму разности сигналов). Как в артиллерийском радаре целеуказания :)
Замечательно. А три? А четыре? :)
Автор:  ЛА3 [ Вс: 02 ноя 2014 10:47 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Sergey_P писал(а):
... Парочка идентичных приемных систем с разнесенными на небольшое расстояние приемными катушками в одном общем поле TX может дать некоторое преимущество в чувствительности ...
Как раз думал о такой катушке. И грунт вычитать будет ;)
Вложение:
dif.jpg
Но вот под какой из приемных находится цель - потребует дополнительных "трудозатрат" "оператора".
Автор:  zzzzzzzz [ Вс: 02 ноя 2014 11:03 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
ЛА3 писал(а):
Как раз думал о такой катушке. И грунт вычитать будет ;)
Вложение:
dif.jpg
Но вот под какой из приемных находится цель - потребует дополнительных "трудозатрат" "оператора".
Единственный минус - в линии симметрии будет сбоить дискриминация. А так - всё хорошо. Я делал такую систему. Даже на РСВ, с высокой симметрией. Из усилителя выводится 3 сигнала - с каждой катушки и разностный. По ним можно определить всё.
Автор:  Eddy71 [ Вс: 02 ноя 2014 11:10 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
"..а баба Яга против!" ®

Если набирать матрицу из маленьких катушек, это жутко уменьшит глубину определения мишени.

Поэтому надо просто поставить на датчик обычного IB ма-а-а-ахонькую микросхемку акселерометра (а они реально от 2х2мм) и отслеживая махи строить на экране картинку. Получится механическая развёртка сканирования без ухудшения глубины и прочих качеств. Всё просто. :roll:
Автор:  ЛА3 [ Вс: 02 ноя 2014 11:28 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
zzzzzzzz писал(а):
...в линии симметрии будет сбоить дискриминация...

А если сделать "пересечение" как в ДД (?) - в зоне симетрии цель будет "исчезать" ;) (обнаружили цель, переключились в статику, определии местоположение).
PS. Такое решение даст возможность "накачать" ток и повысит чувствительность к мелким предметам.
Автор:  Sergey_P [ Вс: 02 ноя 2014 11:31 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Увеличение чувствительности, разрешающей способности упираются в теоретический предел габаритов системы ТХ-RX и отведенное время для принятия решения.
Снижение габаритов приводит к уменьшению чувствительности за счет неэффективного перехвата вторичных полей, а отведенное время не позволяет произвести накопление, снизить шумы, отделить сигнал цели от окружающего фона. Таскать за собой поле датчиков или же получать результат после того как оператор просканировал поляну… это технологии не для ручных МД.
Автор:  Вадим [ Пн: 03 ноя 2014 0:36 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
deemon писал(а):
Но тут преимуществ по глубине обнаружения нет и быть не может - по сравнению с катушкой такого же диаметра , как наша матрица .
Теоретически всё таки выигрыш может быть за счёт параллельной работы всех МШУ, которые стоят в каждом канале : мощность сигнала суммируется, а мощность шумов МШУ уменьшается... Так же, может быть будет легче с помехами от грунта и прочих источников. НО ! Но опять нужно начать с условий задачи - КАК обеспечить чутьё на элемент размером 1мм ( например ) на фоне целой "шестерёнки" в 25мм ( например) ??? КАК обеспечить измерение положения двух таких "зубчиков", стоящих рядом с точностью не хуже 1мм ???
...Ну, а то, что отдельную "дробинку" размером 1мм мало какой прибор увидит даже впритык - не то что на расстоянии, где монету видно за 30см... - это вообще забывают... :)
Автор:  Вадим [ Пн: 03 ноя 2014 1:02 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
...Кстати, могу в общую копилку ещё идею дать,- это всё возникает, если тему "копать-работать"...
Ну, можно использовать не матрицу простых катушек, а матрицу "восьмёрочек",- т.е. каждый микроэлемент сам в себе скомпенсирован по отношению к полю. А вот разностный сигнал может быть полезным для более точного определения распределения поля.
...Так же можно добавить таких "восьмёрочек-парочек" ещё в двух перпендикулярных осях... Катушки можно намотать и на феррите. Получим матрицу трёхмерных микродатчиков. :)
Автор:  deemon [ Пн: 03 ноя 2014 12:33 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Вадим писал(а):
deemon писал(а):
Но тут преимуществ по глубине обнаружения нет и быть не может - по сравнению с катушкой такого же диаметра , как наша матрица .
Теоретически всё таки выигрыш может быть за счёт параллельной работы всех МШУ, которые стоят в каждом канале : мощность сигнала суммируется, а мощность шумов МШУ уменьшается... Так же, может быть будет легче с помехами от грунта и прочих источников. НО ! Но опять нужно начать с условий задачи - КАК обеспечить чутьё на элемент размером 1мм ( например ) на фоне целой "шестерёнки" в 25мм ( например) ??? КАК обеспечить измерение положения двух таких "зубчиков", стоящих рядом с точностью не хуже 1мм ???
...Ну, а то, что отдельную "дробинку" размером 1мм мало какой прибор увидит даже впритык - не то что на расстоянии, где монету видно за 30см... - это вообще забывают... :)



Нет , даже теоретически нет вариантов - тут же чистая геометрия . В самом деле - цель даёт сигнал , силовые линии поля расходятся в пространстве , и какая-то их часть попадает в приёмную катушку . Катушка какбы "загребает" их энергию . И в ту же самую катушку попадают шумы и помехи из эфира .... и вот , соотношение мощности сигнала к мощности помех - определяет теоретическую чувствительность системы , всё в точности описано дедушкой Шенноном :wink: Ну а если мы заполним всю площадь катушки нашими "пикселями" - каждый со своей катушечкой и усилителем - то мощность сигнала , попадающая в них - не может быть больше , чем в первом случае . А мощность помех - не может быть меньше ... вот отсюда и вывод - нельзя получить чувствительность больше , чем с одной катушкой той же площади . И это в идеале - а в реале ведь и шумы этих усилителей в пикселях , хотя и будут усредняться ( при оценке интегральной чувствительности ) - не могут же усредниться точно в ноль , так ведь ? Вот , то-то и оно .... тут же вся ситуация в точности такая же , как в радио , при использовании всех этих методов "распыления" спектра . Скажем , передаём мы мощность сигнала 1 ватт в полосе 3 кгц , или разобьём его на 1000 каналов по 1 мвт , с суммарной полосой 3 мгц , а на приёме "соберём в кучу" , и что - получим ли мы прибавку в дальности связи , при равномерном шуме в эфире ? Да вовсе нет - сколько было , столько и будет ( в идеале ) , и это нетрудно доказать . Вот и с металлоискателями та же картина ....

Отсюда , кстати , следует , что максимальная теоретическая чувствительность металлоискателя будет достигнута при использовании одной катушки , с совмещением функций приёма и передачи . А спрашивается - почему я всё время разрабатываю тему МОНО-катушки ? :wink: Да вот , именно поэтому - это и есть будущее направление развития в этой индустрии . И когда удастся из этой технологии всё "выжать" - дальше там нечего будет совершенствовать . Просто потому , что будет достигнут теоретический предел .
Автор:  ЛА3 [ Пн: 03 ноя 2014 12:55 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Не соглашусь. Поха, практически, будет синфазным сигналом. Если отображать лиш "противофазные" сигналы то получим контур цели; если сделать усредненный сигнал и вычитать его из каждого "пикселя" или сигнал в определенном фазовом диапазоне - получим цель; и сложение двух предыдущих. Да еще вариан с плавающей фазой синхронизации: синхронизация СД с фазой максимальной чувствительности по первому варианту.
Тоесть, имея множество сигналов можно получить разностный,что значительно улучшит сигнал/шум.
Автор:  deemon [ Пн: 03 ноя 2014 13:13 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Вадим писал(а):
...Кстати, могу в общую копилку ещё идею дать,- это всё возникает, если тему "копать-работать"...
Ну, можно использовать не матрицу простых катушек, а матрицу "восьмёрочек",- т.е. каждый микроэлемент сам в себе скомпенсирован по отношению к полю. А вот разностный сигнал может быть полезным для более точного определения распределения поля.
...Так же можно добавить таких "восьмёрочек-парочек" ещё в двух перпендикулярных осях... Катушки можно намотать и на феррите. Получим матрицу трёхмерных микродатчиков. :)


Забавно , как иногда мысли совпадают .... вот буквально сейчас делаю магнитную антенну , для приёма сверхдлинных , длинных и средних волн - чтобы немножко отдохнуть от металлоискателей , ха-ха . Так прямо-таки то же самое получается - на одном ферритовом сердечнике три ортогональные катушки . Получается 3D-антенна , с электронно-управляемой диаграммой направленности . И что прикольно - удалось использовать феррит от отклоняющей системы старых телевизоров . Везде этого хлама полно , форма у ферритов такая , что никуда их не впихнуть .... а тут как раз и подошли :mrgreen: .
Автор:  deemon [ Пн: 03 ноя 2014 13:22 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
ЛА3 писал(а):
Не соглашусь. Поха, практически, будет синфазным сигналом. Если отображать лиш "противофазные" сигналы то получим контур цели; если сделать усредненный сигнал и вычитать его из каждого "пикселя" или сигнал в определенном фазовом диапазоне - получим цель; и сложение двух предыдущих. Да еще вариан с плавающей фазой синхронизации: синхронизация СД с фазой максимальной чувствительности по первому варианту.
Тоесть, имея множество сигналов можно получить разностный,что значительно улучшит сигнал/шум.


Так я и не спорю , что всё это может работать .... но в чём суть моего тезиса - всё это не позволит увеличить глубину обнаружения цели . Потому что для глубины обнаружения важна только мощность полезного сигнала , а её нельзя "высосать" больше , чем примет антенна . И цель последующей обработки - лишь не ухудшить исходное соотношение сигнал-шум . Ну а если предмет лежит неглубоко , так что сигнал сильный - то можно даже и картинку получить .... другое дело , что чёткость картинки тоже будет сильно зависеть от глубины - чем глубже , тем более "размыто" , так сказать .
Автор:  ЛА3 [ Пн: 03 ноя 2014 14:02 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Чтоб получить мощность сигнала цели нужно увеличить напряжение поля. В обычной катушке этому мешает грунт, так как сильный отклик от него вызовет перегруз входных цепей; до определенной степени избежать этого можно увеличив напряжение питания. В матрице же на входной усилитель можно подавать только разностный сигнал из двух ближащих ячеек или только среднеквадратическое отклонение от усредненного сигнала; тоесть мощный сигнал от грунта на вход усилителя подается очень ослабленным.
Автор:  deemon [ Пн: 03 ноя 2014 15:08 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
ЛА3 писал(а):
Чтоб получить мощность сигнала цели нужно увеличить напряжение поля. В обычной катушке этому мешает грунт, так как сильный отклик от него вызовет перегруз входных цепей; до определенной степени избежать этого можно увеличив напряжение питания. В матрице же на входной усилитель можно подавать только разностный сигнал из двух ближащих ячеек или только среднеквадратическое отклонение от усредненного сигнала; тоесть мощный сигнал от грунта на вход усилителя подается очень ослабленным.



Ну хорошо , а что мешает скомпенсировать сигнал грунта в обычной моно-катушке ? Грунт же даёт преимущественно ферромагнитный отклик ( Х-компонент ) - то есть выглядит это как изменение индуктивности катушки . Ну а мы ставим сервосистему , которая постоянно балансирует индуктивный мост - компенсирует изменяющуюся индуктивность нашей приёмопередающей катушки другой катушкой , магнитоуправляемой индуктивностью . При этом система работает всё время "на острие" , так сказать - сервосистема не даёт ей "завалиться" в ту или другую сторону , сигнал передатчика всё время МАКСИМАЛЬНО ПОДАВЛЕН , независимо от приближения или удаления грунта от катушки . Усиление входа всё время максимально "разогнано" , и без опасности перегрузки , что характерно . А вот отклики от металлов ( R-компонент ) - при этом проходят и усиливаются . Очень перспективная технология , надо сказать .... :D

А для матричной технологии , кстати , сигнал с каждой приёмной катушечки ведь тоже надо сначала усилить - перед тем , как начать все операции с сигналами ( вычитание , корреляция , итд ) , чтобы не ухудшить отношение сигнал-шум . Ну а значит - и тут будет опасность перегрузки от того же самого сигнала грунта . Так что , ИМХО , все эти проблемы с матрицами никуда не деваются - только ещё усиливаются , да и сложность схемы возрастает многократно .
Автор:  ЛА3 [ Пн: 03 ноя 2014 16:49 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
Вы посмотрите на IB как на TR. Тоесть, индуктивный это только сведение в "ноль" за счет индуктивной связи. А далее вступает в силу передача-прием: передающая катушка формирует свое поое; цель формирует сдвинутое по фазе вторичное, которое создает в катушке ЭДС. Но уровень сигнала от грунта значительно превосходит сигнал от цели; чтобы увеличить уровень сигнала от цели нужно увеличить силу поля, создаваемого передающей катушкой; но, отклик от грунта возрастет намного сильнее и в конечном итоге вызовет перегрузку входных цепей; для минимизации влияния грунта как раз и подходит дифкатушка, а даное решение значительно увеличивает количество дифпар.
PS. Думаю, при массовом производстве промышленным способом такая матрица будет не слишком дорогой.
PPS. В принципе, возможно и на обычной катушке, "подмешивая" к сигналу "имитацию" грунта с автоматическим удержанием уровня сигнала перед СД.
Автор:  Вадим [ Пн: 03 ноя 2014 21:59 ]
Заголовок сообщения:  Re: Обсудим матрицу?
deemon писал(а):
... вот буквально сейчас делаю магнитную антенну , для приёма сверхдлинных , длинных и средних волн - чтобы немножко отдохнуть от металлоискателей , ха-ха . Так прямо-таки то же самое получается - на одном ферритовом сердечнике три ортогональные катушки . Получается 3D-антенна , с электронно-управляемой диаграммой направленности ...
...А я тут хлориды параллельно осаждаю из каких-то старых растворов... И у меня тут такая же тема в разработке - пока заказчик не созрел до радара...- вот там будет сложнее... :| А вот про управление диаграммой антенны - тоже интересно! Нужно подумать, прежде, чем вопросы задавать...
Что касается шумов входных цепей, то там ещё есть вопрос сложения сигналов после МШУ - тоже не всё так просто.
Предложу ещё некоторые соображения в тему. Можно попробовать несколько увеличить сигнал от самых маленьких частей объекта, увеличив частоту поля. А так же можно ввести анализ принятого сигнала с учётом фазы, что даст дополнительную информацию о форме. И так же можно использовать некую обработку принятого сигнала или некоторую схему детектирования, которая даст выигрыш именно для мельчайших объектов с нулевой фазой и значительное подавление всех остальных с не нулевыми фазами. Может быть такие меры помогут выделять мелкие детали на фоне крупных.
Страница 2 из 3 Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/