Схемы металлоискателей MD4U

А вы не задумывались , что если вашу идею о том, что земля не проводит тока, взять за основу, то можно интерпретировать влияние земли как диэлектрика на приемную катушку? При этом, если рассматривать крайние случаи,возле приемной катушки вещества вроде воды могут существенно менять межвитковую емкость, увеличивая ее в десятки раз (для воды е = 80, те при погружении в воду паразитная емкость катушки увеличится во столько же ) и существенно меняя характеристики принимаемого от цели отклика. Можно развить мысль, и сказать что в импульсных металлоискателях, за счет применения катушки с малой межвитковой емкостью (она там меньше еще и в силу того, что количество витков меньше, специфика данного метода ), и влияние земли меньше.

Основной посыл был в том, что метод определения изменения параметров катушки под влиянием металлических предметов имеет минусы в реальном поиске в грунте. Независимо от того, какой характер имеет проводимость грунта или солёной воды ( а это наши среды, в которых мы ищем ), нам её нужно отличать от металлов - целей.
Такая же история у этого метода с магнитными свойствами грунта и с магнитными свойствами железа...
А так , конечно, можно и такой однокатушечник сделать, тоже как-то будет работать и находить. Грунт проводит переменный ток - и созданный электродами, и созданный переменным полем. Но если взять инертные электроды ( графитовые, угольные...), опустить их в солёный раствор и померить тестером ( при условии, что напряжение на электродах будет меньше 1В ), то скорее всего, мы увидим постепенно увеличивающееся сопротивление,- это заряжается ионный конденсатор, типа электролитического или ионистора... А после ток упадёт до почти нулевых значений. Но переменный же будет проходить легко.
Что касается диполей и прочих поляризующихся объектов, то, видимо, их вклад ещё меньше, раз дистиллированная вода не влияет на металлодетектор.
Но дело не в токе, а в его энергии - в поле этого тока. Именно вторичное, собственное поле металлического предмета мы и регистрируем после того, как его в цели возбудим первичным полем накачки. А в воде происходит по-другому, на мой взгляд,- выше написАл. Первичное поле действует на заряженные частицы, но они успевают потерять эту энергию почти сразу,- раствор просто нагревается. А приведённая выше схема замещения позволяет понять, что ровно на величину потерь возрастает ток в передающей катушке. А точнее в той её части, которая не создаёт поля в поглощающем растворе. Беда балансного датчика как раз в том, что в этой части находятся другие катушки датчика - возникает изменение баланса... Но и монокатушка по методу измерения её параметров тоже даёт те же ошибки.

А что принципиально отличает сигнал земли от сигнала от металла? Насколько я понимаю в статике разницы ведь не будет? А если обходить это, то надо смотреть за тем как меняется сигнал по отношению к третьим факторам например положению поисковой катушки или при смене частоты. Что будет к примеру если не рассматривать сам исходный сигнал, а брать разницу между его замерами на двух частотах?

Я исходил из того, что возможно будет проще изготовить предсказуемый датчик, но конечно у такого варианта существуют недостатки, например нужно отслеживать небольшие изменения тока/напряжения передающей катушки, при этом даже имея динамику в 20+ бит по обоим параметрам (120дб!!) не получается нормальной чувствительности, из за того, что это передающая катушка, у нее мало витков и мала связь с целью. Думаю она только по этому параметру проигрывает разделенному приему/передаче раз в 10, а если учесть усилитель, который обычно стоит в балансных системах то и еще сверх этого в 100-200, грубо говоря проигрыш в тысячу и более раз по чувствительности.

Надо проводить отдельные исследования.
Что касается монокатушки, то она обладает большей симметрией, чем балансный датчик. В ряде практических случаев это свойство очень полезно. Поэтому в качестве развития однокатушечного датчика можно попробовать датчики с внешней компенсацией сигнала передатчика.

Это как?

Есть разные схемы. Суть в том, что с целью взаимодействует только одна катушка - она же и передающая, и приёмная. Остальные активные или реактивные элементы, входящие в схему для возбуждения тока первичного поля и выделения сигнала от цели, не взаимодействуют с той целью. Поэтому устраняется их влияние, как со стороны цели, так и со стороны грунта.

Это типа индукционника Щедрина?

Было бы хорошо узнать о том какие тут есть варианты. Непонятно как мерить в случае нескольких частот и одной катушки. Вариант мерить напряжение на передающей катушке и вычитать его базовую амплитуду ) вроде как не подходит, поскольку устроить резонанс на нескольких частотах одновременно не представляется возможным, разве что на близко расположеных, а в нерезонансной системе катушка будет нагружена на выходное сопротивление унч, которое мало (к примеру 0,2Ом против 2кОм у контура в резонансе , отклик от цели тоже будет ведь в 10к раз меньше).

Так ведь грунт это тоже своего рода цель, одна катушка или больше по идее не должно влиять, отклик от грунта все равно будет.

А оказалось я ошибался, нашел статейку с геотека и стало понятно в чем проблема грунта ( http://www.geotech1.com/pages/metdet/info/coils.pdf ). Оказывается дело не в отклике от грунта, который не сравним с откликом от цели, дело в том, что наличие грунта рядом с балансной катушкой нарушает ее баланс. Интересно как долго нужно было спрашивать по этому форуму, чтобы секрет полишинели вышел наружу . Теперь более менее понятно куда копать. Если сделать электронный баланс приемной и передающей катушек "эффекта земли" просто не будет, что и требуется.

Батенька , ну а я про что говорил тут недавно , в этой же самой теме ? Да и в моей же теме про "рекуперацию" , там ближе к концу - про что говорил ? Да вот , как раз про то самое - про электронный ( автоматический ) баланс катушки . И именно для того , чтобы приближение грунта не сбивало баланс , что позволит нам всегда держать МАКСИМАЛЬНОЕ усиление , не боясь , что сигнал разбаланса от ферромагнитного грунта тупо перегрузит усилитель на приёме ....

P.S. Но кстати , ты должен ещё понять , что иногда попадается такой тип грунта ( довольно редкий ) , который даже при наличии автобаланса может дать ложный сигнал - это явление называется "магнитной вязкостью" ( magnetic viscosity ) . Такой грунт в основном встречается в Австралии , и для борьбы с ним - приходится прибегать к дополнительным изощрениям

Плохая, безграмотная статейка… «Искажения магнитного поля в присутствии сторонних веществ» - это для тупых дилетантов, не имеющих понятия о принципе суперпозиции при взаимодействии полей. Задайте простой вопрос: Что «искажает» поле и нарушает баланс..? Ответ очевиден - вторичное поле от вещества, расположенного в поле катушек. Так, как отдельные элементы сбалансированной системы подвержены различному влиянию от вторичных полей, то и возникает разбаланс… Который собственно даже и НЕ является каким-то сторонним разбалансом, а представляет собой нормальный сигнал от грунта (прямой или инверсный, в зависимости от того, какая из зон балансной системы более чувствительна для приема сигнала от грунта). Для сохранения баланса в присутствии вещества грунта – необходимо уровнять влияния вторичных полей на прямые/инверсные зоны сбалансированной системы катушек. Примеры таких систем на форуме представлялись…

Вы можете отключить эти сообщения.

Да, один из вариантов.
Это уж совсем далеко не в тему, и пользы не будет, даже если..., и вариантов много..., но и дело не в количестве вариантов, а в ошибочной сути метода.
Да, как-то здесь не принято помогать - скорее наоборот... Но есть возможность это дело пробовать исправлять.
Напишите свои статьи. И желающие могут вам помочь - может станет лучше на форуме и в теме МД. Я же уже не первый раз предлагал - пишите и в архив форума.
Вот после того, как будет дано общепринятое и правильное определение терминов, тогда станет понятна разница между разбалансом и сигналом, сигналом грунта и сигналом металлической цели... А потом уже будет ясно, что магнитные и электрические свойства грунта вызывают именно разбаланс датчика, а металл даёт реальный отклик. Например, как в датчике возникает сигнал , ЭДС от солёной воды, которая является средой с чисто активными потерями ? Т.е. подключаем в розетку ТЭН, а у нас в соседней розетке напруга растёт и лампочки ярче светят - так ??? Это и есть ошибка датчика.

А я под это дело уже звуковой кодек получил, можно сделать компенсацию не напрягаясь , будет что-то вроде каскадного ацп, так что и сильный сигнал от металла тоже не перегрузит ничего. Но конечно схема будет с двумя катушками копланарными, одна для передачи и другая для приема, про одну катушку пока ничего не придумывается.

Это пока можно обдумать

А вы рассмотрите другой вопрос, что именно принимает приемная катушка? В статье четко указано и разжевано, мы ищем отклик от цели, который создается вихревыми токами. В самом грунте такого нет, сигнал который наблюдается - это ошибка балансировки, из за несовершенства катушки , которая не в состоянии поддерживать баланс возле земли.

Влияние грунта никто не отрицает, но оно гораздо меньше чем то, что компенсируется в балансниках. Например в импульсных детекторах проблемы грунта особо нету, потому что там одна катушка - нельзя разбалансировать. И кстати статья вполне объясняет эту разносортицу мнений на форуме, когда все по разному пишут как компенсировать грунт, компенсируют то они каждый свою (и по своему кривую) катушку а вовсе не грунт.

Ну а с другой стороны - какая разница входному усилителю , перегружен ли он сигналом от ферромагнитного грунта , или же сигналом криво сбалансированной катушки , которая "плывёт" от температуры или же от механических нагрузок при движении ? Тем более , если одна и та же схема автобаланса будет "убирать" и то и другое , в равной мере ....

Потом , тут есть ещё один нюанс - ведь если наша цель есть ферромагнитный металл , то он наряду с сигналом от вихревых токов ( признаком металла ) - будет давать ещё и "ферромагнитный отклик" , он же "Х-компонент" , который никак не отличить от того же самого "грунтового" разбаланса . Так что , ИМХО , тут не стоит так уж углубляться в терминологические моменты - главное чётко понимать , где Х-компонент ( мгновенный отклик ) и где R-компонент ( задержанный отклик ) , а отчего возник например тот Х-компонент - в принципе не столь и важно , на самом деле - и если у нас есть схема автобаланса , она просто должна его чётко отрабатывать , как бы там ни было .

Хм , ну а что там ещё придумывать , если я в своих "опусах" уже описал ДВА основных метода баланса моно-катушки ( интегральный и дифференциальный ) , притом уже оба практически проверил "в железе" Другое дело , что я всё принципиально делаю в аналоге ( из религиозных соображений ) , а ты - запросто можешь попробовать это же в цифре , используя свои кодеки ... что мешает , например , для баланса катушки в "интегральном виде" применить в качестве того самого интегратора ( который у меня в теме с Геотеха показан на блок-схеме в виде ОУ , а потом - для уменьшения шумов - в виде магнитоуправляемой индуктивности ) тот же цифровой кодек , и интегрирование сделать в цифровом виде , совместив его притом с "обратной связью по решению" ( убирая перегрузку и от "полезных" сигналов металла ) ? Да в принципе , ничто не мешает - тем более , что тогда и автобаланс получается полностью цифровым , а с помощью технологии "noise shaping" можно было бы "задвинуть" шумы кодеков куда-нибудь подальше в мегагерцы , "расчистив" рабочую зону - там где будет полезный сигнал .

Дмитрий, я не совсем понимаю, при чём здесь перегрузка входного усилителя? Речь о том, что прибор не может отличить сигнал от фольги - металла от сигнала от солёной воды - которая нам вообще не нужна, но есть в грунте, а иногда только одна она там и есть . Поэтому не понятно, как схема автобаланса может эту проблему решить?
То же самое про магнитные свойства металла или грунта - как может автобаланс это учесть, что-то не понимаю? Есть только признак - знак изменения баланса. Для магнетиков, ферритов, магнентита, железа..., он всегда в противоположную сторону от немагнетиков, цветных металлов. Вот поэтому и утягивает в железный сектор цветные металлы при поиске в реальных условиях. А это происходит именно потому что мы не отличаем магнитные и электрические свойства хоть железа, хоть грунта,- просто не видим и не хотим.

Да , есть только этот признак - только он даёт надёжную информацию типа "чёрный-цветной" , и другого , лучшего способа нет и не будет . И здесь автобаланс никак не может изменить ситуацию . Но что он реально может - так это помочь НЕ ПРОПУСТИТЬ реальный металл из-за перегрузки входа прибора большим количеством ферромагнитного грунта вокруг , это первое . А второе - он может помочь избежать ЛОЖНЫХ сигналов "металл" при резких скачках концентрации ферромагнетика в грунте при движении катушки . Также возможна ситуация , когда рядом с большим металлическим предметом с большой постоянной времени лежит маленький предмет с малой постоянной времени - и тут автобаланс полезен , так как позволит избежать перегрузки входа от сигнала первого предмета , и "увидеть" также и второй предмет - например монету , лежащую чуть выше или сбоку . То есть , автобаланс может повысить достоверность обнаружения собственно металла ( независимо от его типа ) , а вот надёжность дискриминации "чёрный-цветной" в любом случае должна обеспечиваться другими алгоритмами .... и к сожалению , надо признать , что 100% достоверности в любых условиях (!) - не позволит получить никакой прибор , чисто по принципиальным соображениям

Ну хорошо , а какие "ключи" у нас есть для различения тех и других свойств ? Единственно , что я например вижу - это разная зависимость тех и других свойств от частоты ... скажем , например феррит - будет "втягивать" в себя силовые линии поля независимо от частоты изменения поля ( и соответственно смещать баланс катушки в свою сторону ) . А вот например , кусок железа - тоже будет втягивать в себя эти линии ( и смещать баланс ) , но только при достаточно низкой частоте возбуждения . А при повышении частоты передатчика - из-за вихревых токов на поверхности предмета поле просто не успеет проникнуть внутрь предмета ( намагнитить его полностью ) , и это не даст ему проявить свои ферромагнитные свойства в полной мере .... вот это вот как раз и надо использовать , ИМХО . Я кстати это тоже имел в виду , говоря про "другие алгоритмы" , и в том числе для этого у меня в схеме , например , предусмотрена возможность быстрого ( мгновенного ) изменения частоты передачи .

Есть ещё режим чистой статики, когда смещение фазы от внесения металла или грунта не изменяется, пока он есть под датчиком. В таком режиме ещё как-то можно надеяться следить за тем знаком реакции - а потом фильтровать уже в динамическом режиме, выделяя мелкие объекты на фоне крупных , и анализировать уже с учётом измеренных магнитных свойств грунта ... Однако реально такое можно пробовать только с монокатушкой и внешней компенсацией, как мне кажется...
Ещё сырой вариант в тему Neekeetos - метод измерения индуктивности совместить с методом балансного датчика. Измерение индуктивности использовать для измерения магнитных свойств, а балансный датчик - как обычно... Но обрабатывать сигналы совместно.

Не знаю, Дмитрий, - надо садиться и серьёзно думать разные варианты,- как с датчиками, так и с обработкой сигнала. А потом сравнивать варианты и выделять суть,- или сразу писать общую электродинамическую теорию для МД и выводить общие решения со стороны теории, а не технических вариантов ...
...Сегодня была передача очередная, там рассказывали как раз об эволюции - так же и у нас, идёт накопление вариантов. www.youtube.com/watch?v=bHeScHV-UtM
А потом придумаешь, а кто-нить стыбрит и грязью польёт... - как-то уже не хочется такого "стимула". Но сам для себя - тема интересная !

Мне кажется, что многочастотность нужно сразу выделить отдельно и пока в стороне,- начать с одной частоты. Далее - железо-нежелезо пока оставить на том же уровне ошибки, что и остальные приборы.
Ферриты всё же обладают проводимостью - это не чистые магнетики. А самое главное в природе почти не встречаются,- т.е. далее нужно составить список сред и их сочетаний, которые реально часто встречаются. По этому списку можно увидеть то, что за проводимость грунта отвечает почти всегда только солёная вода - но она не магнетик ; а природные магнетики практически никогда не проводят ток, поэтому дают на балансном датчике практически синфазный сигнал разбаланса = 90". Это первое приближение. На самом деле магнетит может проводить ток, но я его не смог померить... и магнетит обычно очень мелкий, распылённый.
Вот, мне кажется, что нужно искать методы отдельного выделения или подавления этих двух сигналов, или как-то их учитывать при выделении из принятой суммы сигналов сигнала металла. А свойства полезного металлического сигнала известны - положительный сдвиг фазы и положительный знак изменения амплитуды в балансном датчике ( или противоположный магнетикам, при замере индуктивности монокатушки ).
Кроме того, способ отдельного измерения магнитных свойств поможет идентифицировать и железо в любом виде.

Схемку бы для начала,пускай блочную.Вот там уже конкретные бы обсуждения начались.Ну и развели тут страсти,со времен Санта-Барбары такого не было

Так написали же что
Иными словами обсуждение ведется до того момента, пока это не представляет интереса, а если появляется чтото интересное то все тихо начинают творить пользуясь в том числе тем, что выложили другие люди пытаясь спросить что либо . Тут как в каменном веке - информация - сила, книжки должны быть лишь у священников, а если нет, то сразу
Ну конечно для тупых дилетантов, не признавать же что "секретное знание с таким трудом накопленное втихаря" утекло к целой америке . Реально полно статей и дисертаций в сети, где все расписано с формулами и графиками, например http://www.gichd.org/fileadmin/GICHD-re ... _paper.pdf , http://iopscience.iop.org/1742-6596/450 ... 012052.pdf и так далее , ничего сакрального тут нету...

О схемах баланса, смысл в них в том, что если взять например приемную и передающую катушку, то при непрерывном излучении передающей катушки, на приемной наведется часть сигнала передатчика. В IB эта часть удаляется путем нахождения такого расположения катушек, чтобы сигнал от передатчика на приемной катушке был нулевой. Примерно аналогично действуют остальные схемы компенсации, например можно добавить еще одну катушку возле приемной , поле которой будет удалять поле передатчика. Проблема с такими решениями в том, что баланс нестабилен, он зависит от механических факторов, проницаемости среды к которой подносят датчик. Поэтому логично придумать вариант, где сигнал передатчика на приемной катушке удаляется не путем создания некоего компенсирующего магнитного поля, а просто вычитанием опорного сигнала (сигнала компенсации) перед усилителем. Сформировать такое можно и в аналоговом виде, например трансформатором, с параметрами связи как у катушек датчика, или аналоговой схемой как у Щедрина, можно и создать такой сигнал на мк, что я и планирую провернуть на макетке.

По поводу монокатушки, этот вариант понятно почему тут всем нравится, он вроде как тупиковый. Если сделать подобное, то схема будет невероятно тупая в плане чувствительности и не составит никакой конкуренции другим конструкциям даже в теории, поскольку неудобно одной и той же катушкой принимать и одновременно передавать, будет либо прием загублен либо мощность передачи.

Ну тогда это все не более,чем болтовня.Тут как в хохме:пацан сказал-пацан сделал,а если не сделал,то ...сказал Секрет и паранойя где-то рядом идут...Что тут секретного....?

Предлагаю развить тему индукционника Щедрина(как его обозвать,Щедринник,что ли.. )
При применении микроконтроллера здесь можно очень вкусные алгоритмы реализовать,в аналоге про такое даже и думать нечего.

Собирал я когда то индукционник Щедрина,в далекие времена.Тогда я еще не знал про сайт MD4U,компа у меня тогда не было,да и что такое Интернет,я весьма поверхностно представлял.Но записи в тетрадке у меня с тех пор сохранились.Значит,схема оригинальная,собрал я ее только до синхронных детекторов включительно.Параметры датчика следующие-провод 0.4 мм на оправке 210 мм,100 витков.Чувствительность на 5 копеек-22 см.Уровень сигнала на выходе сд при этом в два раза выше уровня шумов на выходе сд(это у меня в тетради так записано).Вроде как резерв есть.И тот,кто писал что это будет мд с чувствительностью,аналогичной схеме на биениях,кажется немного ошибался.Я бы,если сейчас эксперементировал,попробовал бы намотать при схожем диаметре витков 70 алюминиевого провода диаметром 0,6-0,7 мм.Аллюминий то легкий.Потом измерил бы ток в контуре.Здесь ведь,как и в других мд важны и ампер-витки на передачу,и количество витков в приемной,чтобы получше был отклик для слабых сигналов.Выбрать для датчика золотую середину в количестве витков.Прокатит или нет,не знаю,все надо макетировать.Зато при применении контроллера про всякие сведения балансов,временные нестабильности и прочее можно было смело забыть.Сделать только грамотную схему компенсации,адаптивную т.ск:-) И резонанс в этой схеме можно было бы использовать в полную,с пользой,а не уходить от него,как в балансных системах,для получения дополнительной стабильности.Просьба покидать камнями на мои рассуждения

Так он уже сделан и можно сказать показал максимум, развивать там нечего.
Клево когда сам циклон приходит потролить и советует мотать люминием катушки .