Схемы металлоискателей MD4U

Скорость изменения – это дифференциал от входной функции. Если имеем гармонический сигнал (sin), то получаем фазовый сдвиг на 90гр (cos).., а знак этого сдвига в (+/-)90гр – определяется знаком изменения скорости (больше/меньше) --- чистая реактивность, Im.
Магнитная восприимчивость (X) показывает, как сильно поле вещества целей отличается от первичного поля… или иначе: как поле вещества целей оказывает влияние на формирование эдс на приемной катушке… или математически: наведенная амплитуда эдс на приемной катушке в случае гармонического сигнала Uвх ~ w*X*H (частота*магнитную восприимчивость*напряженность первичного поля), соответственно со своими знаками и фазовыми сдвигами в 90гр…

deemon , "бери шинель, пошли домой" "есть у нас ещё дома дела"... Сколько лет уже твержу на этом форуме, что прибор должен быть адекватен физическому миру - и не должен смешивать магнитные свойства грунта и мишеней с их электрическими свойствами, потому что это совершенно разные физические явления...
Sergey_P , появление в отклике сигнала с отрицательным сдвигом фазы говорит о том, что есть магнитные силы. Это те, которые проявляют себя и в постоянном поле. Говорить о магнитной восприимчивости хи не имеет никакого практического смысла в нашей теме, по-моему. Только о магнитной проницаемости мю! Только она и вызывает отрицательный сдвиг фазы отклика - как от грунта, так и от железа и т.п..
Что касается положительных сдвигов фазы откликов, то они связаны не с магнитными свойствами ( мю ~ = 1 ), а только с электрическими - индуктивностью от геометрии мишени и проводимостью металла.
Т.е. есть две чёткие зоны - все тела с магнитными свойствами идут влево по фазе, а все без магнитных - вправо.
Это в первом приближении - во втором , вспоминаем о железе, никеле..., которые мечутся между этих зон в зависимости от суммы магнитных и электрических откликов. Думаю, что тоже самое касается грунтов - смесь соли с ферритом.

Нас, больше всего интересует тот момент в изменениях состояния измеряемого поля, которое вызвано Целью, а не какое-то его статическим значением, которое как-то меняется за счет чего-то…, поэтому, магнитная восприимчивость становится главным параметром в магнитных измерениях параметров Цели.
мю=1+Х
X – это и есть параметр, принадлежащий непосредственно к Цели
Знак магнитной восприимчивости Целей в основном определяет знак реактивной составляющей отклика от Цели (Im); «девочки –налево, мальчики – направо» или наоборот…
Активную составляющую отклика (Re), определяемую электрической проводимостью Целей и вихревыми токами мы в этой теме ещё не обсуждаем… т.к. там работают другие законы, отличные от Фарадеевских…

Вот таблицы мю и хи, смотрим внимательно, чтобы не возвращаться к этому вопросу снова и снова...http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0% ... 1%82%D1%8C
http://www.femto.com.ua/articles/part_1/2038.html

Магнитная проницаемость для неферромагнетиков мало отличается от единицы. Поэтому они идут вправо. Если же судить по магнитной восприимчивости х , то, например, алюминий, титан, магний, платина... были бы в железном секторе - ушли бы влево. И так же влияли бы и диэлектрики и даже газы! Но такого нет.
Значит компенсированный датчик реагирует на магнитную проницаемость гораздо больше 1, - на ферромагнетики, а магнитная восприимчивость хи любого знака для любых не ферромагнетиков не оказывает влияния на работу датчика.

Если бы зондирующее поле было стационарным, то весь объем занимаемый веществом цели создавал бы дополнительное магнитное поле, определяемое магнитной восприимчивостью и фиксировался бы значительно больший магнитный эффект от ферромагнетиков, чем тот, который мы наблюдаем в МД. Но, мы имеем дело с изменяющимися полями, а они помимо эффекта намагничивания вещества, создают вихревые токи в объеме целей. Эти вихревые токи создают поля, противоположно направленные внешнему облучающему полю и уменьшают интенсивность поля в веществе по мере его проникновения вглубь объема вещества цели – скин эффект. Чем выше частота облучающего поля, тем меньший объем вещества цели участвует в создании реактивной компоненты отклика, тем меньше реактивная составляющая принимаемая МД… Несмотря на то, что с ростом частоты эта реактивная составляющая должна расти, вихревые процессы развиваются намного быстрее, что приводит к утоньшению слоя материала цели, подверженные эффекту намагничивания… скин слой становится тоньше. С дальнейшим повышением частоты, скин слой практически исчезает, что приводит к потере возможности идентифицировать цели по их магнитным свойствам… остается только проводимость…
Рабочие частоты в МД выбраны в таком диапазоне, чтобы получить альтернативу между магнитными и электрическими свойствами материала целей, получить реактивные и активные отклики от целей для идентификации материала целей по их физическим параметрам (проводимость и магнитная восприимчивость).

Лихтаренковские...

По-моему, Вы подменяете понятия : реактивная составляющая отклика от мишени присутствует и для ферромагнитных, и для неферромагнитных мишеней. Она как раз и определяется "индуктивностью мишени". Но у ферромагнетиков-металлов индуктивность будет определяться суммой электрических и магнитных свойств (мю >1 ). А они направлены в разные стороны и зависят от частоты, формы, напряжённости и т.п.. У неферромагнитного металла его магнитной проницаемостью ( магнитными свойствами , мю=1 ) можно пренебречь,- поэтому они стабильно двигают фазу одночастотника вправо.
Очень уместно напомнить ферромагнетик-неметалл, - феррит. У него нет индуктивности, бесконечное сопротивление, и нет токов проводимости, т.е. нет никаких электрических свойств. Поэтому его нельзя заместить электрической схемой, как LR-цепь для металлической мишени. Однако он влияет на поле вокруг катушек, меняя его геометрию - именно так и возникает, например, разбаланс компенсированного датчика и , как следствие - ЭДС на Рх. Но это чисто магнитное явление. А то, что прибор выкладывает его на одну ось фазового сдвига вместе с откликом от металлических тел , т.е. с электрическими явлениями - это и есть неадекватность метода, о котором я много раз говорил...
Если верить этой таблице, то у железа толщина скин-слоя на порядок меньше любого из неферромагнетиков - и где здесь намагничивание объёма ? Даже на частоте 1КГц уже 0,27мм. А пропорциональность по проводимости между металлами сохраняется с ростом частоты - селекция по проводимости будет работать хоть на 1МГц. Значит, выбор частоты не связан со скин эффектом. А связан с LR - собственным временем мишени,- где L и R - это электрические характеристики, реактивный отклик связан с L, а активный - с R. Оба связаны с геометрией и удельной проводимостью материала. А значит выбор частоты связан только с размерами мишеней.

Старая, уже, шляпа. Фарадей ничего не упоминал про частоту и герцы. Генрих Герц, просто, родился через 36 лет после открытия явления электромагнитной индукции. У Фарадея речь идет про скорость. Веберы в секунду. Веберов можно поддать, увеличивая амперы в секунду. И наоборот, поддавая веберов в ту-же секунду от магнитно-связанной катушки, увеличиваем ток. Поддать скорости амперам (веберам) в ту-же секунду не просто, а очень просто увеличивая амплитуду на той-же частоте.
...С ростом частоты ток в любой индуктивности уменьшается. Любой проводящий объект (мишень) в переменном магнитном поле представляет RL-цепь. Соответственно, с ростом частоты, в любой мишени ток уменьшается.
При изменении рабочих частот, или при работе на трех частотах (эксплорер, вайтсВижн) меняется баланс токов проводимости и токов смещения в мишени. Это повышает заметность мишеней (и не только). В том числе и при уменьшении токов проводимости на «повышенных» частотах.
…..

Такая-же шляпа «магнитная восприимчивость». На 6 кГц, к примеру, огрызок алюминиевой ложки имеет монетный VDI . Алюминиевая фольга, с той-же магической восприимчивостью, имеет отклик на 70° меньше. Одно из двух. Или магнитная восприимчивость «плющиться» при изготовлении фольги. Или оно ни о чОм.

Значит имеет смысл вводить и ещё какие-то измеряемые числа, которые будут более правдивыми, чем ВДИ, или постоянная времени L/R.

Так оно и есть… Для создания дополнительного магнитного поля по Фарадею необходимо обеспечить объем вещества по глубине проникновения первичного магнитного поля. Если же этой глубины не хватает (фольга), то только небольшая часть ориентированных внешним полем атомных структур вещества создаст это дополнительное поле… Внешнее магнитное поле «протекает» через фольгу как через дырявое сито, не очень-то обращая внимание на материал из которого оно сделано… Вихревые же токи, как только увидели проводящий материал, с радостью ломанулись по этой проводящей поверхности и сформировали свое поле, создав действительную часть отклика от цели. Измеренный фазовый сдвиг смещается от объемного материала цели, в сторону чистой проводимости (к нулю на фазовой плоскости). Но, стоит только развернуть фольгу таким образом, чтобы линии индукции проходили не перпендикулярно плоскости цели, а вдоль неё… как все фазы становятся на свои места… Поэтому сравнительно тонкие плоские цели, кольца, шайбы… могут выдавать фазовый сдвиг отличный от материала из которого они сделаны.
Действительная часть отклика на приемной катушке МД, вызванная вихревыми токами, обусловленные проводимостью вещества, создается токами, текущими по поверхности цели и зависит от конфигурации, формы объекта. Вихревые токи внутри тела металлического объекта не выходят наружу к приемной катушке… они взаимно компенсируются. Намагниченность же вещества определяется всем объемом цели. В этом состоит отличие создания реактивной и активной компонент принимаемого сигнала отклика от цели, это является причиной неточной идентификации материала произвольной металлической цели по фазе.

malicious не надо ля-ля насчёт "расплющивания магнитной восприимчивости"!
Алюминиевая фольга, скажем 2х2 см и алюминиевая пластина 2х2 см имеют
одинаковое L, но разное R. Читай внимательно, что я писал: 1/R~VDI, т.е.
у фольги R большое VDI маленький,а у пластины R маленькое VDI большой.


Евгений ТЕРМИНАТОР.

Вы можете отключить эти сообщения.

Ну так понятно , чтобы хорошо "промагнитить" железную цель ( и почувствовать её магнитную проницаемость , которая отличает её от цветного металла ) - надо понижать частоту . С другой стороны - чтобы одновременно почувствовать вихревые токи на поверхности ( которые есть неотъемлемый признак металла ) - надо повышать частоту .... возникает противоречие
Потому-то широкополосная технология рулит

Таким образом имеем две перпендикулярные оси - магнитный и электрический отклик. Отображение обоих откликов на одной оси в виде фазового сдвига или ВДИ будет неадекватным.
Принцип распознавания ферромагнитного отклика от железа и от грунта требует одной полосы частот - а может и другой принцип..., а принцип распознавания по RL выбирает частоты по размерам мишеней. Может имеет смысл подумать о раздельных каналах для каждого отклика? Но это частное решение...- может легче добавлять к ВДИ дополнительные измеряемые параметры ( другие базисные оси, по которым распознаётся образ ), например, размер, форма... - что уже и делают. Тем более, что ВДИ, которое определяется по LR тоже неадекватно. А после выработки подходящего базиса, процесс распознавания будет автоматическим.

.С ферритом и железяками такая «механика», естественно, имеет место быть. Токи смещения у «ферро'в» в сотни (железо) и тысячи (феррит) раз выше, чем у диа-парамагнетиков (слабомагнитных). Они, токи смещения, и определяют «ферр'ы» во второй квадрант декартовой системы координат. Да не просто во второй квадрант, а в самый его «подвал».
.. У «слабых» (диа-пара-) картина кардинально противоположная. Токи смещения у диа-парамагнетиков такие-же, как в вакууме. Они, токи смещения, настолько малы, что для их измерения приходиться городить хитроумные устройства с нормированными образцами и таблицами- вспомните Якова Ароновича Крафтмахера.
…Повторюсь для ясности. Токи смещения у пара-диамагнетиков имеют пренебрежимо малое значение. Малое по сравнению с токами проводимости.
….Пример с фольгой я упомянул для показать значительно большее влияние проводимости на число VDI у диа-парамагнетиков.
Другим примером могут служить два одинаковых шара- из меди и алюминия. Магнитная восприимчивость имеет совершенно противоположные знаки и разное значение по модулю.
Два объекта с совершенно разными магнитными свойства. Но магнитные свойства слабы и токи смещения малы. И как результат близкие значения VDI. Разница минимальна и определяется небольшой разницей в проводимости материалов шаров.
Проводимости, а не магнитной восприимчивости.

.Я исчо железку взял… 2х2 см. У ней, почему-то, VDI отрицательный. Не знаешь, почему?.. Напиши, если знаеш.
..А патенты своими словами не переписывай. Их фсе читали давно. Они уж пожелтели от старости. В них, кстати, половина «фуфломицина». Ты исчо просто не знаешь…

1/R=kxVDI, где к-коэффициент учитывающий ВСЁ необходимое
для перехода от Сименсов к угловым градусам.
Для НЕмагнитных металлов и диэлектриков +к, для
магнитных металлов и магнитодиэлектриков -к.
Патенты фсе читали, а радиолюбители не читали, а если
читали, то не поняли, так, что ИДИ ТЫ, дорогой, перечитай
ещё раз!


Евгений ТЕРМИНАТОР.

т.е. «простой» импульсник и распознавание по постоянной времени распада импульса? – не реально…, т.к. совершенно разные по физическим свойствам вещества цели (составляющие R,L) могут создавать одну и ту же постоянную времени распада экспоненциального импульса. Можно отслеживать _изменение_ постоянной времени RL или крутизну изменения магнитных/электрических составляющих отклика при изменении уровня облучающего первичного поля. По этому принципу работает дискриминация Шанса и минелабовских импульсников…

Это, исходя из вашей модели… В реале (по законам физики) всё с точностью до наоборот, с ростом частоты реактивная составляющая отклика, определяемая магнитной восприимчивостью цели, растет линейно с ростом частоты. Активная составляющая отклика, определяемая вихревыми токами от электрической проводимости, растет в квадрате от частоты. Двигаясь от нуля по оси частот, с ростом частоты имеем рост составляющей отклика, определяемый магнитными свойствами вещества цели, а затем с дальнейшим ростом частоты составляющая от вихревых токов уменьшает магнитную составляющую по сравнению с электрической (вихретоковой).
Для обнаружения малых целей с низкими магнитными свойствами имеет смысл увеличивать рабочую частоту, что увеличивает составляющую от магнитных свойств и улучшает дискриминацию по магнитным свойствам. При этом вихретоковая (действительная) составляющая отклика еще не достаточно велика по сравнению с магнитной, т.к. малая цель имеет площадь в квадрат раз меньше уменьшения линейных размеров цели. Т.е. граница по частотам обнаружения малых целей может быть сдвинута вверх…, а для крупных, монетных целей – наоборот.

Отклик- он от тока. Цель- это индуктивность. Вряд-ли ток в индуктивности растет с увеличением частоты. Что за закон такой?Индуктивность в цели одна. Линейная цепь первого порядка. Работа по перемещению цели не совершается. Откудова рост, да еще и в квадрате?

Дак как-же тебя понять, дорогой. Сначало ты велишь «читать внимательно, что ты написал». Потом посылаешь меня перечитывать патенты. Ты сам-то решил для себя чего с этим коэффициентом К. В формуле твоей он место индуктивности занимает. Но индуктивность не может быть со знаком минус. А если этот К с минусом брать. Токда не получается сдвиг в -90°. А получается инверсия, т.е. 180°… Короче, если знаешь чего- поделись парой абзацев.

Реактивная составляющая отклика от Цели - это _изменение_ величины магнитного поля пересекающего плоскость катушки, вносимое намагниченностью вещества Цели. По Фарадею - один дифференциал от первичного поля… из которого выходит: фазовый сдвиг +/-90гр и частота (w) в случае гармонического характера первичного облучающего поля…
Активная составляющая отклика от Цели – это вихревые токи в проводимости цели, создающих дополнительное поле, которое наводит эдс в приемной катушке. В создания вихревых токов в проводимости цели участвует напряженность вихревого электрического поля (Е), вызванная _изменением_ первичного поля или дифференциал от первичного поля… в случае гармонического характера первичного поля имеем: фазовый сдвиг 90гр (между первичным полем и электрическим кольцевым полем в проводнике цели) и частота (w). Это электрическое кольцевое поле (Е) совершает работу по перемещению зарядов в проводнике цели и создает кольцевые (вихревые) токи. Эти кольцевые токи – создают дополнительное поле, пересекающее плоскость приемной катушки. Это поле наводит эдс в катушке по закону электромагнитной индукции – еще один дифференциал… еще один сдвиг по фазе в 90гр и частота (w). В итоге имеем: фазовый сдвиг 180гр и квадрат частоты (w^2).

Две ступени пропущены.

1.Тх→ мишень. Коэффициент передачи линейно растет с частотой.
2. Сама мишень. В индуктивности мишени ток уменьшается линейно с частотой.
3.Мишень→Rx. Коэффициент передачи растет с частотой.
4.Rx. Напряжение на зажимах линейно уменьшается с частотой.

.Нерезонансная катушка с монеткой. Увеличиваем частоту на Тх в два раза. Отклик на Rx уменьшается в два раза. Из-за уменьшения тока в 2 раза в индуктивности Тх.
..Есть нюансы, конечно. У фольговых, например. Типа насыщения. Но такие «тонкости» лучше опустить для ясности. Вместе с мятыми пробками сложной формы и «флуктуациями» от размахивания катушкой.

Я, опираюсь на объективные законы физики, описывающие процессы и явления...
Стройте дальше свою придуманную "упрощенную модель"… Это, ваше неотъемлемое право пребывать в неведении…

.Я не подвергаю сомнению Ваши выкладки. Они легко подтверждаются экспериментально. Включаются последовательно два дифференциатора. И можно наблюдать квадратичную зависимость амплитуды от частоты. Ессно в рабочей полосе частот.
..Как, подобным образом, подтвердить Ваши выводы для катушки с расположенной на ней медной монетой. Я использовал
широкополосную катушку FBS 1050 и генератор Г3-118. На частотах 8 и 16 кГц зависимость линейная. Каким образом провести измерения, чтобы выявить квадратичную зависимость?

Если бы реактивная и действительная составляющие отклика при изменении частоты подчинялись одному и тому же закону и имели бы одинаковую функциональную зависимость от частоты.., то измеренный фазовый сдвиг сохранял бы свое значение при изменении частоты. На самом же деле мы имеем изменение фазы отклика при изменении частоты зондирующего сигнала. Оптимальной частотой для выбранной цели будет такая частота, при которой реактивная и действительная составляющие отклика равны между собой по величине или фазовый сдвиг составляет 45гр. Вот и проверьте на практике: является ли оптимальной частота вашего прибора для выбранных вами целей… заодно, проследите в какую сторону изменяется фаза при изменении частоты и сравните с вашей моделью...