Схемы металлоискателей MD4U

Ну, я со многими Вашими высказываниями не согласен, но не на все буду отвечать, а то совсем далеко уйдём... здесь...

Итак, упрощённая модель, которую некоторые не усвоили, чтобы перейти к второму приближению.
Шаг 1. Будем рассуждать логически, но максимально просто и доступно. Как уже упоминалось в одной из тем, катушка с током связана с мишенью трансформаторной связью. Значит можем нарисовать это, как на рисунке.
2. Обмотка Тх с током I1 = I1 * cos( 2*пи*f * t) создаёт поле В1. А в точке расположения мишени - поле В2.
3. Поле В2 создаёт ЭДС в мишени Е2= -М21 * dI1/dt. Где М21 - Взаимная индуктивность мишени и Тх.
4. Для простоты понимания заменим мишень кольцом из проволоки, диаметр которой много меньше диаметра кольца. В этом случае такое кольцо можно заменить эквивалентными сосредоточенными параметрами R и L, которые изображены на рисунке справа, и которые можно оценить расчётами. А так же, данная кольцевая мишень из разных типов металла может быть экспериментально проверена на любом приборе - что важно,- с последующими выводами.
5. Е2 вызывает в мишени ток I2= E2 / (sqr ( R^2 + (2*пи*f*L)^2)). Это для синусоидальной ЭДС и тока.
6. Ток в мишени I2 создаёт в приёмной Рх ЭДС Е3= -М12 * dI2 / dt. М12 - взаимная индуктивность мишени и Рх. При всех равных параметрах Тх и Рх и одинаковом расположении относительно мишени М21=М12.
7. В общем получаем. Е3= М12 * М21 * ( d2 I1 / dt2 ) / (sqr ( R^2 + (2*пи*f*L)^2)). Или, после упрощения E3 ~ M12 * M21 * ( f ^2 ) * I1 * cos(2*пи*f * t) / (sqr ( R^2 + (2*пи*f*L)^2)).
Вроде, так - сложно тут всё это печатать...
8. В частном случае, при R=0, Е3 на Рх от частоты линейно. А при R >> 2*пи*f*L зависимость квадратичная.
9. Итак, видим, что зависимость от частоты в таком виде выглядит весьма не однозначной. Внизу на рисунке дана схема замещения трансформаторной связи, которую можно анализировать и моделировать.
10. В LR-цепи есть фазовые сдвиги тока I2 от напряжения Е2. tg (ф) = 2*пи*f*L /R.

Совсем другой разговор!
Теперь берем Тх, полагаем, что М12=М21=L.
Вместо LR-берём катин пятак и с помощью
Е7-8, Е7-14, BR2822 измеряем индуктивность
катиного пятака равную L.
Измерите-напишите.



Евгений ТЕРМИНАТОР.

Евгений, подумал-подумал...- не пойму, как именно Вы советуете измерить индуктивность монеты? Может по изменению индуктивности Тх при внесении монеты ..., или как? И далее - М12 << L монеты.

Я предлагаю намотать Тх прямо на катин пятак-три витка, тогда
М12=М21=L, т.е. катин пятак и будет Тх.



Евгений ТЕРМИНАТОР.

Ну, да, если так близко, то может быть... Только смысл этого замера не совсем понятен. Несколько лет назад я уже высказывал своё мнение, что все эти расчёты для мишеней особого значения и интереса не имеют - только убедиться в правильности теории, разве что... Может Вы расскажете , зачем мерить индуктивность?
В своей практике я делаю проще - принимаю индуктивность проводника из примерной пропорции 1нГн/1см провода. Значит 5 сов.коп. будет иметь индуктивность примерно 5 нГн. Какой измеритель нам поможет?
Теперь по упрощённой модели - ясно, что там будет скин-эффект и сопротивление мишени будет зависеть от частоты. Как не странно, некая условная общая индуктивность мишени тоже будет изменяться с частотой из-за вытеснения основной части токов на периферию тела... Так же ясно, что на разных частотах токи в одной и той же Тх будут разными...
Это всё детали, но главное я уже как-то давно упоминал, что в таких системах очень важно согласование на всём этапе взаимодействия. Например, мы выяснили некоторую формулу для ЭДС, - НО обязаны были вычислить мощность сигнала на Рх, потому что только она нам нужна, только она имеет смысл, только она усиливается... Соответственно, мы обязаны были произвести согласование по входу для Рх, чтобы мощность сигнала максимально передавалась... И ту упрощённую модель необходимо пересчитать в терминах потока мощности - как это делается в радиолокации, например. Тогда , например, частотные зависимости могут быть иными...

Я не расскажу, зачем мерить индуктивность.
Это надо у Брюса Кэнди спрашивать.
Наша дискуссия здесь-это попытка понять
зачем он это делал и как, а самое главное-
нет ли в этой теме каких либо дополнительных
возможностей по увеличению глубины обнаружения
и повышению точности дискриминации целей.
Хорошее понимание физики этих процессов
лишним не будет.



Евгений ТЕРМИНАТОР.

. Намотаешь на 5 мкГн ↔ с пятаком получишь 3,5 мкГн.
.Намотаешь на 50 мкГн ↔ с пятаком получишь 35 мкГн.
.Про сердечники из меди и латуни знают, даже, дети из радиокружка. До любой циферки можно намотать-отмотать. Непонятно, однако, тайный смысл тех измерений в чОм?.. В глупости измеряющего? Ты сам- то как думаешь? Так-то, если чО, у кандибрюсова спроси...

Ну, я думаю, что не стоит нагнетать психологическое напряжение в отношениях, потому что тема очень большая и один человек не сможет её охватить полностью, особенно по мере развития темы. Тем более это актуально в плане самодельных приборов, как конкуренции фирменным и тем, кто занимается темой профессионально - зарабатывает деньги.
Что касается теорий, то там есть некоторые резервы, которые совершенно не очевидны практику. Но с другой стороны, например, те же датчики, которые применяются, относительно оптимальны и что-либо значительно улучшить, наверное, не получится,- разве что, улучшая понемногу, но сразу во многих направлениях.

Никто никого ничего принудительно мотать не заставляет!
Что касается теорий, то там есть очень большие резервы,
которые не очевидны практику. Но, с другой стороны, те же
датчики, которые применяются, относительно не оптимальны
и что-либо улучшить, наверное, получится,-разве,что улучшая
помногу, но в некоторых направлениях.
Мой вам всем добрый совет: посчитайте напряжённость
магнитного поля в Тх и постарайтесь понять своим
могучим разумом от чего она зависит и при каких
условиях она достигает максимума.
Я СЧИТАЛ-Я ЗНАЮ!



Евгений ТЕРМИНАТОР.

Случаем выпало время и попался прибор с цифровым ВДИ. Поэтому провёл маленький эксперимент-замер на мишенях из проволочных колечек одинакового диаметра (5см длины), как упоминалось в модели первого приближения выше. Частота примерно 7,14Кгц, - китайский мультиметр. Чутьё 6 из 12 единиц - на большом чутье сказываются городские помехи!
Сначала некоторые распространённые мишени:
фольга Ал. разная 49-54 ед.
серьга 1гр 47-50 ед.
кольцо 6гр. 59
1руб. никель 55-56
2руб. никель 58
5сов.коп. 73-75
5руб. медь 89-90
Кольца из провода, длина 5см :
ПЭВ 0,15 44-46 ед. дальность 7 см
ПЭВ 0,7 (или чуть больше) 59-61 ед. дальность 20 см.
Все замеры произведены с невысокой точностью - чисто условно, +/-15%
Видно, что изменения ВДИ происходят в соответствии даже с простой моделью: с ростом толщины монеты/провода, с ростом проводимости металла монеты.
Далее - кроме ВДИ изменяется и дальность - пропорционально току в мишени, который зависит от проводимости/толщины монеты/диаметра провода.

По заказу были произведены некоторые замеры в паре датчик магнитного поля НМС1001 и катушка с импульсным возбуждением. Предлагаю некоторые показательные фото для объяснения RL-модели, которая описывалась выше.
Первый рисунок показывает магнитное поле самой катушки : поле сначала растёт, потом уменьшается, - ток в катушке течёт только в одну сторону.

Вы можете отключить эти сообщения.

Фото лучше сделать не получилось по разным причинам - но суть понятна и на них.
Далее вносим в поле импульсника монеты :
1 фото - латунные 5 советских копеек
2 фото - никелевые 2 рубля
3 фото - медные 5 рублей
Расстояние от датчика НМС1001 одинаковое - вплотную. И хорошо видно, какое поле создаёт каждая мишень после окончания возбуждающего поля импульсника. Так вот это собственное поле и есть собственная накопленная энергия в мишени. В хорошо проводящем металле ток, естественно, больше - разницу можно видеть на фото. Размеры монет выбраны близкими. Ограничения сигнала сверху не связано с мишенями - это следствие слишком сильного поля в центре катушки - диаметр катушки 50см, датчик магнитного поля находится в центре, импульс размагничивания на магнитный датчик не подводится ( чутьё меньше возможного ).

поле сначала растёт, потом уменьшается, - ток в катушке течёт только в одну сторону
…чего нельзя сказать о напряжении на катушке
Так вот это собственное поле и есть собственная накопленная энергия в мишени
Соберите индуктивный мост, скомпенсируйте LR-катушки… и только после этого сможете увидеть сигналы определяемые мишенью.
Магниторезисторы не представляют интереса в технике МД, т.к. имеют неприлично большие собственные шумы и малый динамический диапазон…,что не позволяет создавать устройства способные обнаруживать цели за счет малых изменений состояния поля, вызванных этими целями.

Sergey_P , очередное ... сообщение. При чём здесь мост, при чём здесь напряжение ЭДС на катушке, при чём здесь магниторезисторы??? На фото Вы можете увидеть энергию мишеней, которые они запасают в СВОЕЙ СОБСТВЕННОЙ ИНДУКТИВНОСТИ ! (тема же про индуктивность !!!) Никакой мост не нужен для этого - датчик измеряет чистое магнитное поле мишени. Какие могут быть другие интерпретации фото? Всё полностью согласуется с теорией и LR-моделью. Тот же эффект в обычных одночастотных балансниках - мишень накапливает энергию в своей индуктивности, которую мы ловим РХ. Я просто показал, как эта энергия выглядит. Поэтому к МД полностью применимы идеи приёмо-передающей аппаратуры ! Очень показательно сравнение медной, никелевой и латунной монеты. Есть ещё железная, но там поле усиливается во время импульса накачки...
Чутьё получилось до 10см на медную монету в элементарной схеме - можно ещё выжать, но не в этой схеме...

инфа по продвинутому импульснику, есть кусок исходника
viewtopic.php?p=137259#p137259

Ещё другая тема, привязанная к этим картинкам. Уже упоминалось о влиянии на Рх передающей катушки Тх, которая закорочена конденсатором или выходным сопротивлением генератора передатчика. Так вот это влияние тоже можно осознать по картинкам - оно весьма не маленькое. И в разных датчиках может быть совершенно различным. Но это к слову.

Данное утверждение требует экспериментального подтверждения… через руки...
Мотаните парочку одинаковых катушечек, соедините их последовательно на некотором расстоянии друг от друга и снимите картинки полей под каждой... Поместите мишень под одной из катушек и вновь сравните поля…

Сергей, Вы это производителю НМС1001 напишите - мне такое читать как-то уже не смешно. Про какие-то бредовые катушечки - производителю...

Подтверждаю! Я добился тех-же результатов. Не использовал мишени. Вместо мишеней подключал параллельно Тх резисторы 50 ÷ 470 Ом. Такие-же картинки- накапляется!
Подключал, также, параллельно Тх лампы накливания 230 Вольт, в 25 Вт и 40 Вт. Такие-же картинки. Есть накопление!
Это доказывает, что к МД полностью применимы идеи ЛАМПОВОЙ приёмо-передающей аппаратуры !
Подскажите, Вадим. Как нужно соединять лампы и резисторы для наилучшего запасания чиста конкретного магнитного поля... Попендикулярно?...

Это вам вместе с Sergey_P лучше обсудить. Но тут есть и другие приверженцы "старого таза".

Кстати , я тоже подобные картинки показывал в теме про "рекуперацию" .... так мне тоже не верили - говорили , что мне это только кажется

Укажите мне пожалуйста на физический закон, по которому вторичное поле в веществе имеет право на существование без первичного внешнего поля?

Ну вот , предположим - мы поднесли к куску цветного металла магнит . Подержали его достаточно долго ( чтобы силовые линии поля прошли сквозь металл ) , а потом - быстро убрали магнит подальше . Магнит убрали , его поле рядом с металлом теперь исчезающе мало .... а вот в самом металле - циркулируют экспоненциально-затухающие вихревые токи , вполне измеряемой величины - и их можно увидеть на осциллографе . Вот тут как раз и получается , что поле в веществе существует ( и энергия его , разумеется , которая переходит потом в тепло ) , а вызвавшее его ПЕРВИЧНОЕ поле - отсутствует . Всё согласно с законами физики

Приветствую, deemon ! Вот воюю потихоньку... Как Ваши успехи?
Сергей, картинки приведены специально для азбуки - для тех, кому сложно и не нужно разбираться в физике и формулах, но чтобы не быть "негром" в теме. Вещи очевидные и находятся в рамках школьного курса - просто наглядные картинки тех умозрительных вещей. С помощью катушек это сложнее показать. Обсуждать здесь НЕЧЕГО! Но если этой азбуки не понять, то потом будет неприятие LR-модели и принципов, которые уже давно применяются в приёмо-передающей аппаратуре,- значит, не будет развития. Так что есть много тем, действительно стОящих обсуждения - если уж хочется поговорить.
Не отвлекайтесь от темы - предложите свою интерпретацию осциллограммы, если известно, что датчик НМС1001 измеряет только магнитное поле ( без всякой там индукции и пр.). Что мы видим после окончания импульса тока на катушке на этом датчике магнитного поля - по-Вашему ???

Изменение поля катушки с сердечником из какого-нибудь вещества и без оного. За счет внесенного в поле катушки вещества изменяются условия формирования поля катушкой под воздействием тока от источника эдс. Изменяется величина, энергия формируемого первичного поля… активная и реактивная составляющие эквивалентной нагрузки (LR) для импульсного сигнала от источника эдс, определяющие характер нарастания и спада (тау) экспоненциального сигнала… Так, как поле создается совокупностью катушки и вещества мишеней, то и процесс распада поля определяется той же самой катушкой и веществом мишени. Эквивалентная нагрузка катушка+мишень – не изменяется от того: приложено к ней напряжение импульса или нет. В любом случае параметры катушки участвуют в процессе формирования и спада наблюдаемого поля.
Приткнув измеритель поля к мишени, мы всё равно будем наблюдать суммарное поле от катушки и мишени, но никак не поле собственно мишени.