Схемы металлоискателей MD4U

Разницу озвучить можете ?
Обычные ответы: увеличиваю добротность - дальность к целям увеличивается, но не всегда..., увеличиваю ток - дальность к целям увеличивается, но так же не всегда, а иногда и снижается.
Отчего же так происходит? Попробую обрисовать...
Дальность - это способность приборчика обнаружить слабый сигнал Цели, чувствительность к которой ограничена шумовым порогом, установленным в приборе.
Мощность (А*вит)
Увеличение мощности приводит к увеличению всех отраженных сигналов и отодвиганию собственных шумов прибора и внешних помех в более низкую область, что приводит к к возможности несколько снизить шумовой порог в приборе. Остается только шум собственного генератора. Частично шум генератора ТХ компенсируется датчиком IB, Но только до уровня разбаланса. Если имеется Внешний Генератор компенсации остаточного сигнала, служащий для расширения динамического диапазона приемной системы, - то он не уменьшает шумовую составляющую, а иногда и увеличивает ее, т.к. имеет собственные шумы. Поэтому лучшая изначальная балансировка датчика способствует уменьшению шумов приборчика.
Стремление как можно дальше отодвинуться от внешних и внутренних шумов увеличением мощности излучаемого сигнала, так же не способствует увеличению дальности в грунте, т.к. Грунт, обладая ферромагнитными свойствами, увеличивает свое мешающее вторичное поле с большей интенсивностью, чем искомые Цели.., уменьшая вероятность их обнаружения на его фоне. На таких грунтах мощность необходимо наоборот снижать.., до уровня внешних или собственных внутренних шумов МД.
Добротность (Q)
Допустим, мы оторвались по уровню от внешних и внутренних шумов - остался только шум генератора ТХ. Увеличение добротности например в 2 раза - сужает полосу пропускания контура ТХ в 2 раза, а генерируемый шум ТХ снижается в корень из 2х раз (на 30%). Увеличение добротности - приводит к увеличению крутизны фазочастотной характеристики (в полосе пропускания контура фаза меняется на /+/.../-/45гр). МД - это приборчик реагирующий на изменение в том числе фазы принимаемого сигнала при появлении Цели, которая конечно же меняется при изменении параметров Контура ТХ в присутствии окружающего грунта.
Однозначного ответа какое конкретно поле или добротность выбрать - нет и быть не может. Эти параметры зависят от конкретного исполнения конструктива, условий поиска... и могут быть только ориентировочно рекомендованы по условиям натурных практических работ...

Какая-то у вас сумятица получилась.
Добротность Тх - это тоже что эффективность, соответственно чем она выше, тем больше энергии излучит катушка. Вот и получается что хоть ток поднимай, хоть добротность Тх - результат один и тот же - "засветка" от грунта.

В законе Ома все элементы отвечают за эффективность, при этом они чем-то отличаются
I = U/Z = U/(R*sqrt(Q^2+1)) , (U -напряжение на катушке; R -сопротивление катушки; Q -добротность катушки)

Sergey_P, посмотрите внимательно видео https://youtu.be/9VihiaKy-hY, где вся ваша (и не только) теория опровергается на практике.
Комментарии . дано: тяжёлый грунт , из инструкции Кощея минерализация: 0-20 это слабый грунт , 20-60 это средний грунт , свыше 60 -тяжёлый , в моём случае цифры грунта рядом с 200, то есть это более чем .
Использовался фирменный прибор Кощей , без переделок , что бы не было предвзятости , что чего то там напаяно не так .
Использовалась фирменная катушка , что бы не было предвзятости , что мастер криворуко налепил .
Во входной цепи RX как у "фирмы" так и у "самоделки" нет резонансов , что бы нельзя было возможности списать глюки на "разнос частот".
Индуктивность TX : фирма-2,5мгн , самодел-0,6 мгн
На видео показано , что "фирме" не помогают , не снижение тока , ни снижение добротности , ни понижение частоты, она тупо глючит на грунт , при этом хозяин на своих грунтах никогда не жаловался на работу прибор-датчик ,в его местности , где грунты слабые.
При этом, на том же самом грунте "самоделке" всё равно какой ток , цель даже не сносит по вди . В создании самоделки не использовались калькуляторы , не читались формулы , не слушались "теоретиков".
Вот такая вот реальность.

Неизвестно с каким проводом и сколько виток есть у маленькая катушка, но у ее Q фактор на несколько раз меньше, чем у большая, наверно поетому не глючит из грунта. О глубине обнаружения в тест не обсуждается, но поведение маленькой намного лучше. Сколько относиться к електрические помехи, тест не очень правильной ( по моему), потому что здесь площади катушки особо важнъйе, а площадь маленькой на намного раз меньше ( около 3-4 раза)...значит , внешние помехи на 3- 4 раза меньше о ее, по сравнение с большую.

Главным фактором стабильности маленькой катушки это её меньшая индуктивность (0,6 против 2,5 мГн) . У большой катушки сигнал грунта пролазит в цветную зону из-за размазанного отклика , при этом баланс грунта на своём месте , но края этого отклика пролазят в цветную зону со стороны крупной меди.
При более высокой индуктивности в TX происходит искажение фазы передающего поля под влиянием грунта , сам прибор эти искажения не замечает, отсюда и слепота , и заброс в чернину. При меньшей индуктивности в TX в (моём случае это 0,6мгн) сдвиг фазы минимальный , отсюда отсутствие ошибки.
В Кощеях 20 и 25 которые у меня были и есть , изначально применяли индуктивность в TX-5 мГн , потом были 2,5мГн , по отзывам всех пользователей этот прибор никогда не обнаружит мелкие и мало- проводящие цели , он их тупо сносит в чернину . После перехода на 0.6мГн ситуация меняется в лучшую сторону. В этом мой посыл.
По поводу теста под ЛЭП, это просто реклама датчика и к выше сказанному не относится. Но Ваша теория верна , чем крупнее размеры , тем сильнее электропомехи. В моём же случае применена другая технология , поэтому и результат .

Ну вот кстати в первом посте Сергея ничего не сказано про число витков, только про ток и А*вит.
Про число витков, есть еще общая тенденция у вендоров - уменьшать индуктивность катушек при увеличении частоты прибора. Например, Тесоро на 10-12 кГц делали катушки около 4.5мГн, а 19 кГц уже 1мГн. Внятного обьяснения, почему так, я нигде не видел.

Поэтому вопрос к Сергею. Вы недавно писали, что отклик грунта сильно зависит от частоты. Причем если до 10кГц зависимость линейная (если не ошибаюсь), то выше - все становится сильно хуже. Так вот - а есть какие то графики этих зависимостей, чтобы как то оценть - хотя бы относительно - как должен меняться ток в катушке в зависимости от частоты, чтобы отклик грунта был примерно на одном уровне?

Это как раз - просто, катушка считается исходя из требуемого поля, исходных данных схемы и питающего напряжения: viewtopic.php?f=77&t=10576
Геофизики оперируют понятиями проводимости исследуемой среды и не заморачиваются на величины используемых/получаемых сигналов. На частотах до 10кГц получаемые параметры проводимости не зависят от величин сигналов...

Проводимость грунта- отклик грунта .. понял, спасибо! Значит, надо где то раздобыть зависимость проводимости грунта от частоты ( >10 кГц ) - она должна коррелировать с величиной отклика.
За калькулятор отдельное спасибо!

p.s.
А есть какие то данные, какие токи и величины индуктивностей используются в коммерческих катушках для частот выше 20кГц?

Фирма просто у Вас не та.
Для нерезонанса есть оптимальная индуктивность катушки.
А "фирма" видимо не подбирала этот оптимум, а "от балды" забабахала.
Катушка создаёт силу, которая кратно квадрату тока помноженного на число витков катушки (i * n)^2.
Именно на неё надо ориентироваться, а не на ток в катушке.

Подробнее - формула расчета электромагнитной силы (https://wpcalc.com/sila-elektromagnita/):
F = (n * i)^2 * магнитная постоянна * S / (2 * lср2)
где,
F = Сила,
i = Ток,
lср = Длина зазора между соленоидом и куском металла,
S = Площадь сечения электромагнита
n = Количество витков,
Магнитная постоянная = 4 x PI x 10-7.

Так вот, ниже привожу табличку оптимального соотношения индуктивности к излучению (силе поля катушки).
Делал для своей задачи для двух вариантов раскачки - half-bridge и full-bridge.
В модели опера настроил макс. ток 250ма, как, например, у AD8531/AD8532.
Напряжение питания 3в. Частота 8000 гц.

У излучения есть максимумы, они зависят от возможностей схем раскачки.
Самое любопытное, что с определённого момента, чем больше витков мотаете - тем меньше поле.
А меньше поле - больше шум!
Ещё раз повторю, это для нерезонансной раскачки.

Какие ещё выводы?
Те, кто импульсники изучает, знает, что оптимальная индуктивность катушки импульсника крутится рядом с 300 мкГн.
Почему - ясно из таблички - меньше витков, больше излучаемая сила, но сложно дать много тока, появляются искажения и т.д., а дальше, чем больше витков - тем меньше ток, соответственно меньше сила излучения, а значит и больше шум.

Для разных напряжений и схем раскачки могут получиться разные значения, но оптимум более 500 мкГн вряд ли перейдёт.

Ну а 2,5мгн для нерезонанса - это совсем перебор, хоть как раскачивай.

Объяснение опять-таки можно найти в LTSpice.
Чем больше частота, тем меньше ток, значит можно идти в сторону снижения количества витков и индуктивности,
не упираясь в возможности схемы.
Точнее, в них все равно упрётесь, но при меньшей индуктивности.

Чем больше витков-- тем меньше поле? А про величину ёмкости конденсаторов в контуре забыли? Уменьшаем ёмкость конденсатора в контуре при одновременном увеличении количества витков и излучение поля возрастает ! Ну возьмите простенький индикатор поля из нескольких витков , диода и головки миллиамперметра и поднесите к катушке, чтобы убедиться.

Вы можете отключить эти сообщения.

Разговор идёт о нерезонансном контуре ТХ (типа с заделом на многочастотник).

Раз речь идет о безрезонансе, то не стоит забывать о паразитной емкости катушки индуктивности. Хорошо бы указать емкость (или хотя бы резонансную частоту катушки) в таблице.
А то таблица получается какой-то "избирательной" (сильно зависящей от технологии намотки).

В модели последовательное сопротивление 0.5 ом, ёмкость 200 пик, можно поставить 2000 пик - ничего практически не поменяется.
Во вложении схема LTSpice - можете сами поэкспериментировать с параметрами.

По поводу таблицы:это какая-то особенная намотка катушки - что столько витков,
а то кажется должно быть в два раза меньше...

Спасибо за замечание, ошибся в формуле с к-том, исправил, но принципиально ничего не изменилось, максимумы там же.