Схемы металлоискателей MD4U http://md4u.ru/ |
|
Насчет оптимального размера поисковой катушки и http://md4u.ru/viewtopic.php?f=77&t=11231 |
Страница 2 из 3 |
Автор: | alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:06 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Из программы расчета напряженности магнитного поля от тока в мишени добавляю расчет напряженности магнитного поля в районе поисковой катушки: i=1 ' ток в катушке, А w=1 ' w - число витков катушки r=0.150 z=0.20 i_target=1 ' ток в "мишени", А r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м r = 0.15 z = 0.2 mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная betta = 0 d_betta = 360/3600 u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 ) t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 ) c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад) c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад) c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад ) c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак ) TextWindow.WriteLine(" РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ") TextWindow.WriteLine(" от ТОКА В ЦЕЛИ ( пятак СССР ) , ") TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w- число витков") TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") ' TextWindow.Write("Число витков катушки ") ' TextWindow.Write("w=") ' TextWindow.Write(w) ' TextWindow.Write(" Ток в катушке ") ' TextWindow.Write("I=") ' TextWindow.WriteLine(i) TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=1") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=2") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=3") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=4") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=5") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=6") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=7") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=8") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=9") TextWindow.Write(" ") TextWindow.WriteLine("I=10") For w=10 To 40 Step 1 TextWindow.Write("w=") TextWindow.Write(w) TextWindow.Write(" ") For i=1 To 10 Step 1 r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом l=0.000005*w*w*r ' индуктивность поисковой катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера ) tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой катушки period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А i_target = i_target * 100 i_target = Math.Floor(i_target ) i_target = i_target / 100 For betta=0 To 360 Step 0.1 h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м h=h+h_point EndFor 'h=h*1000000 h=Math.Floor(h) TextWindow.Write(h) TextWindow.Write(" ") EndFor TextWindow.WriteLine(" ") EndFor Результаты расчета напряженности магнитного поля ( рис_2 ): |
Автор: | alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:08 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
И, соответственно, умножая напряженность поля на число витков катушки, получаем наводимую в поисковой катушке ЭДС: i=1 ' ток в катушке, А w=1 ' w - число витков катушки i_target=1 ' ток в "мишени", А r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м r = 0.15 z = 0.2 mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная betta = 0 d_betta = 360/3600 h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной(совмещенной) катушке от тока в цели u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 ) t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 ) c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад) c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад) c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад ) c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак ) TextWindow.WriteLine(" РАСЧЕТ ЭДС, наводимой в совмещенной ") TextWindow.WriteLine(" поисковой катушке ") TextWindow.WriteLine(" от тока в цели ( пятак СССР ) , микроВольт ") TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w- число витков") TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") ' TextWindow.Write("Число витков катушки ") ' TextWindow.Write("w=") ' TextWindow.Write(w) ' TextWindow.Write(" Ток в катушке ") ' TextWindow.Write("I=") ' TextWindow.WriteLine(i) TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=1") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=2") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=3") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=4") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=5") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=6") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=7") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=8") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=9") TextWindow.Write(" ") TextWindow.WriteLine("I=10") For w=10 To 50 Step 1 TextWindow.Write("w=") TextWindow.Write(w) TextWindow.Write(" ") For i=1 To 10 Step 1 r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом l=0.000005*w*w*r ' индуктивность поисковой катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера ) tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой катушки period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А i_target = i_target * 100 i_target = Math.Floor(i_target ) i_target = i_target / 100 For betta=0 To 360 Step 0.1 h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м h1=h1+h_point EndFor h1=h1*100000000 h1=Math.Floor(h1) EDS = h1 * w EDS = EDS / 10 EDS = Math.Floor(EDS) EDS = EDS/10 TextWindow.Write(EDS) h1 = 0 TextWindow.Write(" ") EndFor TextWindow.WriteLine(" ") EndFor Результаты расчетов ЭДС ( рис_3 ): |
Автор: | alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:09 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
И наконец рассчитываем напряжение на нагрузке, которое будет меньше ЭДС вследствие падения напряжения на делителе, образованном индуктивным сопротивлением катушки и сопротивлением нагрузки: i=1 ' ток в катушке, А w=1 ' w - число витков катушки i_target=1 ' ток в "мишени", А r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м r = 0.15 z = 0.2 mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная betta = 0 d_betta = 360/3600 h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной(совмещенной) катушке от тока в цели u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 ) t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 ) c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад) c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад) c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад ) c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак ) TextWindow.WriteLine(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ") TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ") TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ") TextWindow.WriteLine(" r=0.150 радиус катушки, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w- число витков") TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") ' TextWindow.Write("Число витков катушки ") ' TextWindow.Write("w=") ' TextWindow.Write(w) ' TextWindow.Write(" Ток в катушке ") ' TextWindow.Write("I=") ' TextWindow.WriteLine(i) TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=1") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=2") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=3") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=4") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=5") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=6") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=7") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=8") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=9") TextWindow.Write(" ") TextWindow.WriteLine("I=10") For w=10 To 50 Step 1 TextWindow.Write("w=") TextWindow.Write(w) TextWindow.Write(" ") For i=1 To 10 Step 1 r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом l=0.000005*w*w*r ' индуктивность поисковой катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера ) tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой катушки period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек h= w*i*r*r/ (2*Math.Power((r*r+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А i_target = i_target * 100 i_target = Math.Floor(i_target ) i_target = i_target / 100 For betta=0 To 360 Step 0.1 h_point= mu_null*i_target*r*z/720*d_betta/ Math.Power(((r*Math.Sin(betta))*(r*Math.Sin(betta))+(r-r_target*Math.Cos(betta))*(r-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м h1=h1+h_point EndFor h1=h1*100000000 h1=Math.Floor(h1) EDS = h1 * w EDS = EDS / 10 EDS = Math.Floor(EDS) EDS = EDS/10 E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w*w) E = Math.Floor(E) TextWindow.Write(E) h1 = 0 TextWindow.Write(" ") EndFor TextWindow.WriteLine(" ") EndFor Результаты расчетов ( рис_4): |
Автор: | alex---1967 [ Чт: 16 янв 2020 21:11 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Результаты удивительные. Получается, что больше 4А закачивать в катушку смысла мало, а более 5А вообще никакого смысла нет. Оптимальный диаметр катушки получается 0,27м для глубины поиска 0,2м. Для глубины поиска 0,25м - оптимальный диаметр несколько больше 0,3м. Оптимальный ток ( при котором достигается максимальная чувствительность) 5...6А. При токе через катушку 2А оптимальное число витков - 35, при токе ......................3А оптимальное число витков - 30, при токе ......................4А оптимальное число витков - 25, при токе ......................5А оптимальное число витков - 24. |
Автор: | alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:01 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Попробую теперь подсчитать, как изменится чувствительность, если использовать не совмещенную катушку, а раздельные оптимальные Rx и Tx катушки: i=1 ' ток в катушке, А w_tx=10 ' w_tx - число витков излучающей катушки i_target=1 ' ток в "мишени", А r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м r_tx = 0.19 r_rx = 0.12 z = 0.2 mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная betta = 0 d_betta = 360/3600 h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной катушке от тока в цели u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 ) t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 ) c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад) c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад) c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад ) c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак ) TextWindow.WriteLine(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ") TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ") TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ") TextWindow.WriteLine(" r_Tx=0.19 радиус излуч. катушки, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" r_Rx=0.12 радиус приемной катушки, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w_rx- число витков приемн кат") TextWindow.WriteLine(" w_rx = 10 число витков излучающей катушки") TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") ' TextWindow.Write("Число витков приемной катушки ") ' TextWindow.Write("w_rx=") ' TextWindow.Write(w_rx) ' TextWindow.Write(" Ток в катушке ") ' TextWindow.Write("I=") ' TextWindow.WriteLine(i) TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=1") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=2") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=3") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=4") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=5") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=6") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=7") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=8") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=9") TextWindow.Write(" ") TextWindow.WriteLine("I=10") For w_rx=20 To 60 Step 1 TextWindow.Write("w_rx=") TextWindow.Write(w_rx) TextWindow.Write(" ") For i=1 To 10 Step 1 r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом l=0.000005*w_tx*w_tx*r_tx ' индуктивность излуч. катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера ) tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой излуч. катушки period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек h= w_tx*i*r_tx*r_tx/ (2*Math.Power((r_tx*r_tx+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А i_target = i_target * 100 i_target = Math.Floor(i_target ) i_target = i_target / 100 For betta=0 To 360 Step 0.1 h_point= mu_null*i_target*r_rx*z/720*d_betta/ Math.Power(((r_rx*Math.Sin(betta))*(r_rx*Math.Sin(betta))+(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))*(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м h1=h1+h_point EndFor h1=h1*100000000 h1=Math.Floor(h1) EDS = h1 * w_rx EDS = EDS / 10 EDS = Math.Floor(EDS) EDS = EDS/10 E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w_rx*w_rx) E = Math.Floor(E) TextWindow.Write(E) h1 = 0 TextWindow.Write(" ") EndFor TextWindow.WriteLine(" ") EndFor Подсчитав для разных размеров катушек Tx и Rx, получаю оптимальное число витков излучающей катушки - 10 витков, оптимальный размер катушек для данного случая - радиусы Tx=0.19м, Rx=0.12м. При этом напряжение на нагрузке возрастает чуть больше, чем в полтора раза. Далее. Если использовать катушки Rx и Tx одинакового размера ( с целью компактности например), а изменять только чимло витков приемной и передающей катушек: i=1 ' ток в катушке, А w_tx=10' w_tx - число витков излучающей катушки i_target=1 ' ток в "мишени", А r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м r_tx = 0.15 r_rx = r_tx z = 0.2 mu_null = 0.000001257 ' магнитная постоянная betta = 0 d_betta = 360/3600 h1 = 0 ' напряженность магнитного поля в приемной катушке от тока в цели u=500 ' мах. допустимое напряжение на ключевом транзисторе, В ( 500 для IRF840, 1200 для 5N120 ) t_transitor=0.00000002 ' время закрытия транзистора, сек ( 20 наносекунд IRF740, 300 нс 5N120 ) c_transistor = 0.00000000005 ' емкость транзистора, Ф ( 50 пикофарад) c_kabel = 0.0000000001 ' емкость кабеля, Ф ( 100 пикофарад) c_coil = 0.00000000005 ' межвитковая емкость поисковой катушки, Ф ( 50 пикофарад ) c_sum= c_transistor + c_kabel + c_coil ' суммарная емкость катушка + кабель + транзистор l_target=0.00000005 ' индуктивность цели ( пятак ), Гн resistance_target=0.01 ' эквивалентное сопротивление цели (пятак) , Ом r_target= 0.025/2 ' радиус цели ( пятак 25мм/2 ), м tau_target=l_target/r_target ' характерное время цели, сек q_target = 2*3.14159*r_target*r_target ' площадь цели, кв. м ( пятак ) TextWindow.WriteLine(" E = ЭДС*r_shunt / ( r_shunt +0.04*w*w) ") TextWindow.WriteLine(" расчет напряжения на нагрузке ") TextWindow.WriteLine(" (шунтирующем резисторе катушки), микроВольт ") TextWindow.Write(" r_Tx=") TextWindow.Write(r_tx) TextWindow.WriteLine(" радиус катушки") TextWindow.WriteLine(" r_Rx=r_Tx, м; i - ток в катушке, А; ") TextWindow.WriteLine(" z=0.200 - глубина поиска, м; w_rx- число витков приемн кат") TextWindow.WriteLine(" w_rx = 10 число витков излучающей катушки") TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") ' TextWindow.Write("Число витков приемной катушки ") ' TextWindow.Write("w_rx=") ' TextWindow.Write(w_rx) ' TextWindow.Write(" Ток в катушке ") ' TextWindow.Write("I=") ' TextWindow.WriteLine(i) TextWindow.WriteLine("----------------------------------------------------------------------------") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=1") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=2") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=3") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=4") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=5") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=6") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=7") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=8") TextWindow.Write(" ") TextWindow.Write("I=9") TextWindow.Write(" ") TextWindow.WriteLine("I=10") For w_rx=20 To 60 Step 1 TextWindow.Write("w_rx=") TextWindow.Write(w_rx) TextWindow.Write(" ") For i=1 To 10 Step 1 r_shunt=u/i ' сопротивление гасящего резистора, Ом l=0.000005*w_tx*w_tx*r_tx ' индуктивность излуч. катушки, Гн ( упрощ. ф-ла Вилера ) tau = l/r_shunt ' характерное время поисковой излуч. катушки period = 2*3.14159*Math.SquareRoot(l*c_sum) ' период собственных колебаний поисковой катушки, сек delta_t = t_transitor + period/4 + 3*tau ' суммарное время спада тока в поисковой катушке, сек h= w_tx*i*r_tx*r_tx/ (2*Math.Power((r_tx*r_tx+z*z), 3/2)) ' напряженность магнитного поля, А/м b= 0.000001257*h*q_target ' магнитная индукция, Тл u_target = b/delta_t ' ЭДС, наводимая в мишени, В i_target = u_target /resistance_target*(1 - Math.Power( 2.718282, -delta_t/tau_target)) ' ток в мишени, А i_target = i_target * 100 i_target = Math.Floor(i_target ) i_target = i_target / 100 For betta=0 To 360 Step 0.1 h_point= mu_null*i_target*r_rx*z/720*d_betta/ Math.Power(((r_rx*Math.Sin(betta))*(r_rx*Math.Sin(betta))+(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))*(r_rx-r_target*Math.Cos(betta))+z*z ) , 3/2) ' напряженность магнитного поля, А/м h1=h1+h_point EndFor h1=h1*100000000 h1=Math.Floor(h1) EDS = h1 * w_rx EDS = EDS / 10 EDS = Math.Floor(EDS) EDS = EDS/10 E = EDS*r_shunt/ ( r_shunt + 0.04*w_rx*w_rx) E = Math.Floor(E) TextWindow.Write(E) h1 = 0 TextWindow.Write(" ") EndFor TextWindow.WriteLine(" ") EndFor В результате получаем, что при этом, когда диаметры катушек равны между собой и равны диаметру совмещенной катушки, напряжение на нагрузке все равно примерно в полтора раза больше, чем при использовании совмещенной катушки: |
Автор: | alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:03 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Это я все к чему клоню - получается, что схемотехника всяких Клонов и прочих Пиратов неоптимальна: |
Автор: | alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:04 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
сообщение удалено как ошибочное |
Автор: | alex---1967 [ Вс: 02 фев 2020 22:06 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Сообщение удалено как ошибочное, пояснения будут ниже. |
Автор: | Andy_F [ Вс: 02 фев 2020 23:26 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Автотрансформаторное включение резистора эквивалентно полному включению резистора с соответствующим номиналом (одно пересчитывается в другое). |
Автор: | alex---1967 [ Сб: 08 фев 2020 19:25 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Andy_F писал(а): Автотрансформаторное включение резистора эквивалентно полному включению резистора с соответствующим номиналом (одно пересчитывается в другое). Тьфу-тьфу... Я ошибся, конечно. В симуляторе правильно схемы изобразил, а на отдельных картинках ошибся. Исправляюсь. Исправленные рисунки прилагаются. |
Автор: | esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 14:01 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Интересная тема... Сначала мне показалось странным, что существует максимум поля на фиксированной глубине при росте размера передающей катушки. Пока это не объяснил себе так: при маленьком Tx сначала большинство магнитных линий замыкаются вблизи нее, не достигая цели, а при больших уже замыкаются по большим радиусам, обходя ее. И существует оптимум. ...приношу извинения тем, кто прочитал. Здесь были поспешные выводы об аналитическом решении задачи. Убрал кусок текста, слишком много ошибок, чтобы поправлять...когда все несколько раз перепроверю, приведу верное решение в отдельном посте. Импульсники я не смотрел (и не хочу, у меня таких приборов нет, так как для меня важна дискриминация), но что-то мне говорит, что результат должен быть похожим. В общем, исследование крайне интересное, а выводы полезные, буду еще смотреть и разбираться по мере чтения. |
Автор: | Sergey_P [ Вс: 07 мар 2021 14:43 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
esodin2004 писал(а): сначала большинство магнитных линий замыкаются вблизи нее, не достигая цели, а при больших уже замыкаются по большим радиусам, обходя ее Плохое объяснение, потому, что физически в магнитном поле никаких линий магнитной индукции - нет (точно так же нет никаких линий тока водяных или воздушных потоков...)
|
Автор: | esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 20:23 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Sergey_P писал(а): Плохое объяснение, потому, что физически в магнитном поле никаких линий магнитной индукции - нет (точно так же нет никаких линий тока водяных или воздушных потоков...) Просто не знаю как по другому удобно представить векторное поле. Касательные к векторам мне кажутся довольно наглядными.Мне показалось важным другое: я, наконец, понял - можно ли до бесконечности увеличивать приемную катушку Rx, расположенную на расстоянии Z от маленькой плоской цели параллельно ей. Раньше казалось, что да, но что-то смущало (ведь часть поля всегда "убегает" по короткому пути). Интеграл по растущей поверхности считать не хотелось, тем более это только численно можно сделать (кажется) и зависимости в этом случае придется угадывать. А тут простой рисунок (он есть в этой теме выше) все объяснил. Линии поля - это окружности (эллипсы?). Поэтому делать приемную катушку радиусом больше расстояния sqrt(2)*Z бессмысленно. (в отдельном посте поясню, когда все перепроверю). Точно так же (из принципа обратимости), не нужна передающая катушка радиусом больше глубины цели. |
Автор: | Sergey_P [ Вс: 07 мар 2021 21:13 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Тут работает простая пропорция, указанная в начале темы: Для ручного МД (с достижимой в большинстве существующих приборчиков чувствительностью в условиях ограничения времени на обнаружение Цели) на цель размером в 10 раз меньше размера поисковой катушки обеспечивается дальность примерно равная размеру самого датчика. БОльшая дальность может обеспечена на бОльшую цель и оптимальным размером датчика будет такое же пропорциональное его увеличение. Эквичувствительная поверхность зоны обнаружения датчика генерирует шум, ограничивающий чувствительность приборчика, и для обнаружения Цели на бОльшем датчике она так же должна быть увеличена для того, чтобы быть обнаружена. Если же цель останется в прежних размерах при увеличении размеров датчика, то эта цель скроется в шумах и на увеличенной дальности зоны обнаружения будет потеряна.. и даже покажет меньшую дальность за счет увеличившихся шумов… |
Автор: | esodin2004 [ Вс: 07 мар 2021 23:21 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
В общем, принципы определения размеров катушек я поддерживаю. Считаю их обоснованными. Только хочу уточнить, что если убрать все неточности и погрешности, то правильной формулой (исходя из постановки задачи) будет ... (убрал, пока все не перепроверю) Другое дело, какие выводы из этого для практики? Если максимальный коэффициент передачи сигнала в цепочке Тx -> цель -> Rx достигается при расположении цели под центром катушки при расстоянии до цели, равным какому-то радиусу катушки? Это обстоятельство нужно учесть как один из многих факторов. Но учесть нужно... P.S.: Тут была ошибка!!!! Правильно: R = sqrt(2) * Z (пока более уверен для передатчика, так как сошлась аналитика и численное решение) |
Автор: | Sergey_P [ Пн: 08 мар 2021 6:30 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
esodin2004 писал(а): будет R = sqrt(Z) То, что зависимость будет квадратичной это выходит из логики: Площадь эквичувствительной поверхности – в квадрате от размеров датчика. Как связать энергетически необходимый размер датчика с размером цели, не имея коэффициент связи датчик-цель и имеющийся шумовой порог… тут я затрудняюсь..., даже в логике построения такой конструкции…Существует метод подобия/пропорций на основе отработанной и испытанной конструкции, которым частенько пользуются инженеры. Тот же Парсонс клепая свои турбины широко его использовал |
Автор: | esodin2004 [ Пн: 08 мар 2021 13:50 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Sergey_P писал(а): То, что зависимость будет квадратичной это выходит из логики... Спасибо!Ваша интуиция в очередной раз оказалась на высоте. Там была ошибка (пропустил квадрат при выводе). Правильное решение: R = sqrt(2)*Z. На всякий случай привожу формулу и ее производную по dR, которую я к нулю приравнивал. |
Автор: | Sergey_P [ Вт: 09 мар 2021 9:29 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
esodin2004 писал(а): Увеличение/уменьшение тока/поля не приводит к увеличению дальности обнаружения цели, если при этом не учитываются и не принимаются меры по расширению динамического диапазона приборчика (уменьшение шумов, устранение побочных каналов приема, максимальное использование времени на обнаружение цели, выделение и использование всего спектра частот занимаемого целью...). |
Автор: | DesAlex [ Вт: 09 мар 2021 9:53 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Sergey_P писал(а): ...уменьшение шумов, устранение побочных каналов приема, максимальное использование времени на обнаружение цели, выделение и использование всего спектра частот занимаемого целью... ...применение мер по борьбе с влиянием грунта - он самый, родной - пожалуй, главное, что нам мешает "искать глубже". После появления современных любительских цифровиков, где можно плавно регулировать ток накачки ТХ (некоторые умудряются ещё и реостат регулировки добротности приколхозить))) - стало совершенно очевидным не в теории, а на практике, всё об оптимизации добротности контура ТХ и тока накачки, их влияния на отклик грунта. Речь об "увеличении чувствительности МД за счёт повышения размеров катушек" и "увеличении чувствительности за счёт умощнения поля накачки" сейчас ведут, пожалуй, только новички в МД-строении - и то только те, кто сначала пишет, а потом только читает давно обсуждённые на форумах вопросы...
|
Автор: | esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 11:38 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Ответы и обсуждение чуть позже, с вашего позволения... Сейчас хочу сказать, что нашел ошибки в расчетах ТС для Rx. Там, где рисунок с тригонометрией - расчет точки "касания" линии магнитного поля от цели плоскости датчика. Ошибка была в том, что не учитывались "боковушки" - цель моделировалась двумя отрезками, лежащими от и к наблюдателю. Тогда как ток в контуре течет еще слева направо и справа налево. Добавление этих двух отрезков, замыкающих ток (можете проверить, если хотите в тригонометрии поупражняться) добавляет магнитный поток, "продляя" действие поля. Исходная формула (1), скорректированная формула (2) на прилагаемом рисунке. Так вот, ее решением, тоже является R = sqrt(2)*L Что и требовалось доказать! Правило обратимости (выводимое из закона сохранения энергии) работает!!! Формула для определения оптимального размера (в смысле эффективности передачи сигнала до и от цели) передающей и приемной катушки одна и та же!!! Совпадает решения по двум совершенно разным формулам (из разных принципов) и двух численных моделирований (приема и передачи). Расчетная модель для численных расчетов бралась из темы про коллекцию катушек для моделирования. Совпадение численных и аналитических расчетов подтверждает их достоверность. Какие выводы: эффективная глубина поиска с катушкой диаметром 28 см - это 10 см! Поэтому мы и любим (во всяком случае, я - точно) ходить по распашке. Дальше коэффициент передачи сигнала в "двухкаскадном воздушном трансформаторе", которым является IB - датчик. начинает резко падать (шестая степень расстояния). Поэтому на воздухе можно усилить сигнал и поймать монетку на 50 см. А в грунте уже нельзя, так как грунт - это по сути облако очень мелких целей (помех), расположенных гораздо ближе. И сигнал от них замаскирует сигнал от цели, так как будет передаваться с большим коэффициентом. Для меня этот вывод очень важен, поскольку побуждает глубже исследовать конфигурацию полей катушек на относительно малых глубинах, чему я пока не уделил достаточного внимания. |
Автор: | esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 20:33 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Sergey_P писал(а): Размер датчика нужно выбирать исходя из размера цели, которая обеспечит её обнаружение на основе диаграммы чувствительности, обеспечивающей превышение шумового порога. Мне кажется, противоречие можно сгладить, если использовать такие формулировки:Эффективная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум максимально. Эта глубина определена формулой выше. На этой глубине будет обнаружена цель минимально возможного размера. Максимальная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум минимально-возможное. Если цель больше минимально-возможного размера, то ее максимальная глубина обнаружения будет больше эффективной глубины в Х раз. В расчете этого Х (и размера минимальной цели) будет принимать участие "степень минерализации грунта". Ее нужно как-то измерять количественно, тогда шум можно будет оценить, взяв интеграл по объему под катушкой, сложив отклик от его точек (грунт - облако мелких целей?). В общем, много переменных, много зависимостей, но одной неизвестной зависимостью (размер катушки - эффективная глубина обнаружения) теперь стало меньше, по моему мнению. |
Автор: | Sergey_P [ Вт: 09 мар 2021 21:05 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
esodin2004 писал(а): противоречие можно сгладить, если использовать такие формулировки: Ручные МД предназначены для _обнаружения_ целей, а порогом обнаружения по дальности служит пороговый шум (а не максимальная чувствительность) аппаратной части и датчика.Эффективная глубина обнаружения - это глубина, на которой отношение сигнал/шум максимально Это же очевидно, что обнаружить дробинку лежащую на поверхности полуметровым датчиком – почти невозможно, но она обнаружится датчиком малого размера, даже зарытая в землю. Т.е. размер датчика определяется размером предполагаемых целей и шумовым порогом комплекса аппаратуры. У геофизиков исследуемые объекты по размерам значительно больше размеров поисковых зондов, поэтому там можно не обращать внимания на размеры целей, и дальность у них составляет 3…4 размера датчика (за счет неограниченного времени на измерения).., тут так нельзя… |
Автор: | esodin2004 [ Вт: 09 мар 2021 21:53 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Sergey_P писал(а): Это же очевидно, что обнаружить дробинку лежащую на поверхности полуметровым датчиком – почти невозможно, но она обнаружится датчиком малого размера, даже зарытая в землю. Т.е. размер датчика определяется размером предполагаемых целей и ... А можете ответить: если 1 мм дробинка зарыта на 10 см. в землю, какого размера нужно взять датчик? А если дробинка 5 мм? В предположении, что порог чувствительности аппаратуры задан. А если он регулируется? И бОльшая чувствительность увеличивает затраты? В варианте слабой и сильной минерализации грунта.Ну или какого размера датчик взять для золотой цепочки (без застежки), зарытой на 10 см в сильно минерализованный грунт? Мне кажется, что мы с вами ходим по измерениям одного и того же пространства параметров, примерно одинаково понимая зависимости, но никак не придем в одну точку. И еще у меня есть предположение, что все можно посчитать...(пока сезон не начался) Sergey_P писал(а): размер датчика определяется... и шумовым порогом комплекса аппаратуры Не вполне понимаю слова "шумовой порог". Пока я считаю прибор идеальным, имеющим порог обнаружения, но без собственных шумов. За шумы в модели предполагаю сделать ответственным грунт.Такая декомпозиция кажется мне оправданной: до предела усовершенствовать геометрию датчика, потом "взяться" за прибор. |
Автор: | Sergey_P [ Ср: 10 мар 2021 5:42 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
esodin2004 писал(а): Ну или какого размера датчик Сама постановка вопроса не верна, нужно : "на каком расстоянии обнаружится объект такого-то размера при имеющемся датчике такого размера" (ваш вопрос может и не иметь решения)Удивительно, многим поисковикам об этом известно и широко используют, но нигде не встречал этих статистических данных. При имеющихся технологиях голосовалок/сбор данных и представление статистических данных неужели трудно это было сделать? Мне кажется, что трудности сбора таких данных возникают из-за стандартизации объектов выступающих в роли Цели... Поэтому, предлагаю классическую проводящую цель, используемую геофизиками: замкнутые колечки с разными диаметрами из тонкой (0,15...0,2мм) проволочки наклеенные на листик бумажки. |
Автор: | Pawa [ Ср: 10 мар 2021 13:28 ] |
Заголовок сообщения: | Re: Насчет оптимального размера поисковой катушки и |
Обычно в качестве стандартной цели используют 5 коп СССР, но проволочка будет корректнее. |
Страница 2 из 3 | Часовой пояс: UTC + 3 часа |
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |