Схемы металлоискателей MD4U

Прикольно - наверно, используется какой-то сигнал из обратной связи?
Ладно, будем ждать.

Ну да , там же источником информации служит просто средний уровень тока в катушке ( при приближении металла к катушке ток падает ) - а его , действительно , можно взять из блока обратной связи по потерям обратного хода . При желании , конечно , можно и отдельный детектор сделать - там в принципе всё равно . Так что можно сказать , что в таком приборе вообще нет приёмника - приёмный сигнал берётся из передатчика ... но можно , впрочем , называть эту схему "автодинным приёмником" - такой термин в некоторых книжках тоже употребляется .

Интересно , кто-нибудь понял принцип действия этой схемы передатчика ? Дело в том , что следующая схема будет посложнее - так что без понимания предыдущей там тем более будет всё непонятно ...

Как бы Вам честно сказать?.. Как в "Поле чудес": угадал все буквы но не отгадал слово. По отдельности понятно как элементы работают, но цельная картина в голове не складывается. Может потому, что как-то всё непривычно..

... Мне была интересна идея возбуждения тока в мишени коротким импульсом. Есть аналогия - дельта-импульс для исследования свойств цепей. Если воспринимать так, то встаёт вопрос сравнительной эффективности такого метода. Ведь здесь мы имеем относительно короткий импульс, но очень большой амплитуды.
С другой стороны, два параметра - амплитудный и временной в других приборах подбираются по оптимальным. Т.е. считается, что в LR-цепь нельзя "засунуть" высокие частоты, какой бы величины не была их амплитуда. Отсюда возникает понятие оптимальности амплитудных И частотных параметров зондирующего сигнала.
Здесь же ток в мишени возбуждается импульсом почти в 1000 В но с широченным спектром. Хорошо ли это,- оптимально ?
Другой связанный вопрос - после прохождения сверхкороткого и сверхмощного импульса мишень живёт своей жизнью - то есть рождает свой собственный спектр, оторванный от спектра зондирующего сигнала. Вот и ещё вопрос - оторван ли спектр сигнала цели или он является его частью ? От ответа на вопрос зависит оценка эффективности такого метода исследования LR-цепи - мишени в сравнении с другими методами.
В сравнении этот метод можно назвать "сверхимпульсным" - по аналогии с обычными импульсниками.

..или радарным методом, по аналогии с UWB устройствами.

Вообще-то , насчёт этого до сих пор иногда идут дебаты , на Геотехе тоже были некоторое время назад .... одни люди считают , что отклик цели возбуждается импульсом напряжения ( обратным ходом ) в импульснике . Другие ( и я в том числе ) считаю , что импульс этот не причина отклика цели , а сам есть следствие другой , настоящей причины - а именно , быстрого изменения ПОЛЯ рядом с целью . Но так как мы всегда используем катушку для создания поля , то любая попытка быстро изменить в ней ток ( а значит и поле ) - естественно приводит к появлению того самого импульса , так что без него вроде бы никак не обойтись ..... на это я им возразил , что поле можно ведь создать не обязательно катушкой , что можно применить постоянный магнит , а ИЗМЕНЕНИЕ поля ( например , выключение ) можно сделать механически . Скажем , быстро убрать магнит от цели , или например взорвать его Тогда поле исчезает , а в цели возникнет тот же самый экспоненциально-затухающий процесс , как и от катушки ... только катушки-то теперь и нет , а значит - нет и импульса напряжения на ней

Более того , если этот мысленный эксперимент продолжить , то можно понять - вовсе не обязательно магнит уничтожать ( он же тоже денег стоит ) ... можно вместо уничтожения его - просто ПЕРЕВЕРНУТЬ , поменять полюса . Тогда , как я показывал уже в этой теме - в цели опять же возникнет экспоненциально-затухающий процесс , только в отличие от первого случая - он будет в 2 раза больше по амплитуде , что нас может только радовать , конечно . Ну а с катушкой - реверс поля должен достигаться реверсом ТОКА , отсюда и вытекает идея того первого прибора с рекуперацией , описанного тут в теме , а потом - и последующие идеи с постоянным реверсом , уже без рекуперации - она тут просто не нужна , как и накачка . Ток постоянно есть в катушке , только всё время переворачивается - это же в сущности так просто ... странно , что до этого не додумались раньше .

И кстати , этот ихний мистер Кэнди в своём промо-ролике - http://www.youtube.com/watch?v=fZ0Bts6_axQ - вертит в руках магнит , показывая , как переворачивается поле . То же самое говорит , что и я тут объяснял 2 или 3 года назад .... и там же на осциллографе виден сигнал , пропорциональный полю катушки ( очевидно , с датчика Холла рядом с катушкой ) - тот же сигнал в виде прямоугольной волны ( меандра ) . Но точно такой же сигнал можно видеть - в этой самой теме , на 11 странице - viewtopic.php?f=8&t=6518&start=250 . Правда , пока мы тут разговоры разговаривали - они там уже прибор выпустили , ценой в 8000 баксов ... такие вот они шустрые , буржуи Хотя там реализовано далеко не всё , что я предлагал . Собственно , там пока что реализован только принцип постоянного тока с реверсом в передающей катушке , а приём - делается по-прежнему , отдельной катушкой . И сигнал снимается напряжением , а не током . А со временем до мистера Кэнди дойдёт и всё последующее ... надо же будет делать через 2-3 года следующий прорыв в технологии , так ведь ? Они уже этот в рекламе называют "quantum leap" ( квантовый скачок ) .... а что будет следующим ? Наверно "большой взрыв" , и не менее .... Надо бы предложить мистеру Кэнди название "большой взрыв" - ему должно понравиться ...

Ну , логически говоря - ведь естественный процесс , протекающий в цели при резком изменении поля - это ЗАТУХАЮЩАЯ ЭКСПОНЕНТА ( или сумма таких экспонент ) . Но возбуждаем мы её - резким перепадом поля , и теоретически - в этом перепаде есть ВСЕ частоты . То есть , при бесконечно резком изменении тока катушки ( и поля ) - спектр возбуждения бесконечно широкий . Так что какие бы частоты нам ни выдала цель - в изначальном сигнале они уже есть . Цель как бы "накладывает" свою передаточную функцию на наш сигнал . Понятно же , что если сигнал цели затухает быстро - то нам выгоднее расширять спектр возбуждения , чтобы больше получить информации от цели .... вот собственно говоря , этот метод с "квадратной волной" тем и хорош , что в сигнале одновременно есть и высокие частоты , и относительно низкие - сама основная частота нашей волны , так что мы можем сразу "перекрыть" своим сигналом довольно много разных целей .... ну а при необходимости настроить прибор на поиск каких-то предпочтительных целей - у нас же есть возможность и частоту оперативно изменять . Изменять буквально "на ходу" , то есть мгновенно - ничего не перестраивая в силовой цепи ( в отличие от резонансной схемы , например ) , и сохраняя при этом высокую эффективность использования энергии . Кстати , я же там на Геотехе показал , методом "предельного перехода" - что прибор "квадратно-волновой" системы легко можно превратить ( одним только алгоритмом обработки ) в прибор как импульсный , так и в одночастотный балансный ... а недавно , кстати , я сделал такое же доказательство о возможности перехода к двухчастотному прибору , и опять-таки , только алгоритмом в приёмнике , не трогая передатчик Практически , у нас получается "всё в одном" .... потому я и думаю , что за такой технологией будущее этой индустрии . И когда это всё будет реализовано полностью - тему электромагнитных металлоискателей можно будет полностью "закрыть" , от слова "абсолютно" - они достигнут своего предела , и дальше там делать будет нечего

Мне кажется в этой фразе кроется логическая ошибка. Катушка не может по определению резко изменить ток и поле. Даже если эта катушка всего из одного витка будет - у неё есть какая-то индуктивность, которая не даст полю резко сменить свой знак. А так как мишень в большинстве случаев изрядно меньше катушки (и соответственно её "индуктивность" также меньше), переходный процесс в мишени пройдёт значительно быстрее, чем в катушке. Мне так кажется.

Ну разумеется , бесконечно - это может быть только в теории , а на практике - всегда будет конечная величина . Но что важно для практики - это чтобы катушка всегда была БЫСТРЕЕ цели , иначе мы практически весь сигнал потеряем ... я кстати в теме это особо отмечал . Что же касается связи размеров с постоянной времени - так ведь не надо забывать , что постоянная времени LR цепи определяется из соотношения T=L/R , то есть кроме индуктивности - там участвует и сопротивление цепи , в равной мере ....

Как какие-то технологии реализации испытательных сигналов могут способствовать: увеличению глубины обнаружения искомых целей в грунте? Я, бы с вами согласился, если бы какие-то используемые технологии способствовали уменьшению собственных шумов и увеличению точности измерения параметров откликов от неизвестных целей, Грунта, а так же их разделения из суммы принятых откликов на фоне сторонних шумов и помех…

Вы можете отключить эти сообщения.

Да, я немного не в тему написал про дельта импульс, но такое сравнение позволяет в первом приближении понять суть этих идей в сравнении с прочими приборами. Более точное сравнение со сверхкоротким зондирующим импульсом получается именно для двухтактной схемой...
Здесь уместно сравнить этот принцип с LC-контуром. Ведь время перемены поля катушки будет зависеть от периода собственных колебаний. Ровно та же ситуация и в этих схемах. Но подбором контурного конденсатора можно подбирать время переключения направления поля.
...Здесь, конечно, были бы полезны рисунки, для пояснения работы - но как-то это на форуме не очень приживалось...
В продолжение вопроса о сверхкоротком зондирующем импульсе. Да, цепи линейные, поэтому никаких новых частот в спектре возникать не должно. Поэтому новый вопрос можно сформулировать и так - оптимальное время переключения поля под конкретную цель. Т.е. пробовать улучшить спектр зондирующего сигнала для увеличения содержания нужных частот. Это именно о конденсаторе контура речь. Т.е. в этом смысле идея сверхкороткого ( математического, идеального ) импульса заменяется на сигнал с некоторым оптимальным соотношением времени переключения поля и времени постоянного поля, которое будет оптимальным для любой цели. А вот схема теперь должна уметь перестраивать оба параметра синхронно и "лёгким движением"...

Здесь нужно рассматривать несколько разных вопросов. Точность определения свойств целей увеличивается благодаря более качественному зондирующему сигналу - дельта-импульс некий идеал, сравнивать с которым одну или две частоты просто глупо... Его можно сделать в этой схеме весьма коротким, близким к теоретическому. Остальное не решается в схеме формирования зондирующего импульса.
Увеличение чутья лучше достигается, чем в прочих многочастотных устройствах - классическом импульснике, двух- или трёхчастотниках. Отличие от одночастотника будет лишь при использовании узкополосных контуров и фильтров - что давно и все ругали...
Грунт - с большой буквы написан ! Так и есть - ещё копался недавно в чёрных песках - эффективно искать балансным датчиком в таких средах невозможно ! Эта преувеличенная модель обычного грунта, которая показывает суть проблем с балансными датчиками и всеми схемами с измерением параметров целей во время текущего в катушке изменяющегося тока. На воздухе всё красиво...

Основным предназначением генерации измерительных сигналов - является передача энергии к искомым целям, а затем измерение составляющей этой переданной целям энергии в виде сигналов отклика, фиксируемой приемной системой МД. Для дельта-импульса вся энергия заключена в промежутке времени Т->0, а так как наши цели представляют собой инерционное звено (+/-)LR, то и энергия сообщенная целям от физически реализуемого дельта-импульса Wц->0. Что-то никакого выигрыша от псевдо дельта-импульса не наблюдается.
Черные пески, я так понимаю – магнетиты, т.е. магнитные свойства грунта меняются весьма в широком диапазоне на ограниченной площади поиска, что приводит к невозможности какой-либо идентификации грунта по фазовым характеристикам. Выключите канал, измеряющий реактивную составляющую отклика, и ограничьте вашу чувствительность обнаружения целей до уровня изменений проводимости такого грунта. Да, это примитивный одноканальник по проводимости, без каких-либо фантазий и возможностей … в котором можно поиграться с частотой для получения большего чувства на выбранные цели по сравнению с откликом на конкретном грунте. Нет, не многочастотник, а одночастотник с максимальной разностью откликов от грунта и выбранной целью… (скучно и не интересно…)

Ну да , именно в этом всё дело . В спектре нашего передатчика нижнюю границу определяет частота повторения , а верхнюю - время переключения поля . Эти два параметра изначально надо выбрать так , чтобы в эти границы попало достаточно много "типовых" целей ( и их можно было бы в этих границах дискриминировать по их постоянной времени ) .... ну а если надо ещё точнее "подстроиться" к нужным нам целям - то можно их менять . Ведь когда мы сужаем границы спектра при той же мощности излучения - мы повышаем мощность каждой частотной линии внутри спектра , увеличивая глубину обнаружения для желательных целей и соответственно уменьшая для нежелательных . Причём , частота передатчика может изменяться мгновенно . Так как выходной ток передатчика не зависит от частоты и только переключается с + на - , то отсюда следует - мы можем делать это когда угодно . Только закончили один процесс переключения ( ток установился ) , и можно начинать следующий - это как бы крайний случай , десятки килогерц . Снизу же частота ограничена в данной схеме только индуктивностью трансформатора в силовой цепи , практически это порядка 500 гц - 1 кгц ... ну для особо больших целей можно сделать и меньше , сколько надо - но тогда и катушка должна быть соответственно большего размера . Ну а сверху - частота ограничивается только индуктивностью катушки и ёмкостью конденсатора в силовой цепи . Можно было бы даже сделать два диапазона сверху , переключая конденсаторы с помощью реле .... но при опытах хватало только перестройки частоты . Практически ведь очень высокая частота нужна для поиска совсем уже "микроскопических" целей - а значит , и конструкция катушки должна быть для этого оптимизирована ( меньше диаметр катушки , более тонкий провод , меньше витков ) . Сейчас я могу мгновенно перестраиваться в пределах 1-10 кгц основной частоты , а длительность обратного хода ( переключение поля ) у меня 8 мкс - думаю , что для универсального прибора это более чем достаточно ...

Ну вот - в одночастотнике и так-то канала всего два , и придётся один вообще выключить .... а прибор , про который я говорю - даже и на таком грунте сможет дискриминировать цели . Пусть даже возможности дискриминации снизятся - но это всё же лучше , чем ничего ...

Логика убийственная...
Кому такое нужно - лепить компенсированный датчик, без возможности работать с грунтом, без селективности... Зачем такое писать? И причина совершенно не в гуляющей фазе сигнала грунта, а больше в его пространственной неоднородности рядом с датчиком... А сам чёрный песок примерно одного состава - и свойства примерно постоянные... Сергей, реально -
Этот "чёрный песок" почему важен - потому что галька тоже часто имеет такой же сигнал, и россыпи кирпичей и черепицы, и старые ржавые слоистые грунты... Про влияние соли я вообще пока молчу. И рано или поздно развитие прибора приходит к необходимости уметь работать с таким реальным грунтом, а не кем-то идеалистически усреднённым раньше. И никакие автоподстройки баланса грунта, никакие вырезки-дискриминации секторов здесь не помогут. Потому что я уже писал раньше, как может влиять такая среда на полезные сигналы - это известно... Вот поэтому и важно выбирать другие зондирующие сигналы и другие типы датчиков - чему и посвящены подобные темы.

Если использовать компенсированный датчик, то могут быть похожие проблемы. Но если рабочая область датчика представляет собой монокатушку, т.е. используется как-бы внешняя компенсация, то магнитные неоднородности грунта могут меньше влиять - типа усреднения по объёму... Но это пока догадки...
А что касается этой схемы, то изменяется индуктивность катушки - очень сильно меняется. Т.е. процесс в LC-контуре немножко будет модулироваться - но если это устранить, то какая помеха от этих "кирпичей" ещё может остаться? Вроде ничего мешать полезному сигналу не будет...
Надо собрать песочек и померить проводимость - возможно, и она большая...

Индуктивность конечно будет меняться от ферромагнитного грунта , а как же иначе . Но , для моей-то схемы - эти изменения совершенно пофиг . Сам посмотри , что будет - увеличится индуктивность , возрастёт длительность ОХ , ну и что ? Ток до и после ОХ выравнивает специальная схема ( кстати довольно простая ) , а все измерения делаются на интервале постоянного тока - который как был горизонтальным , так и остаётся ... у меня ведь , что характерно - в схеме нет вообще никакой привязки к "тактовым импульсам" - они только запускают силовую цепь . А дальше - вся обработка делается "по факту" - какой длины импульс есть , такой и обрабатываем Потому и частоту можно свободно менять , кстати .

Тем не менее . на диапазоне СВЧ одновитковая катушка прекрасно меняет знак своего поля за долю микросекунды!

Это не ко мне, а к deemon…, который утверждает, что косинусоидальный импульс, наблюдаемый на осциллографе, и является испытательным сигналом… который «пинает» по цели и она начинает «откликаться» после этого воздействия в виде переходного процесса. Т.е. воздействие на цели уже не производится, а она сама начинает что-то излучать без внешней подпитки энергией… Вы загипнотизированы данным чудом, т.к. где-то существуют аналогии данным процессам, но далеким от радиотехники. Откройте разум и посмотрите, что этот импульс никаким образом не способствует формированию отклика от целей после его окончания, а на самом деле в формировании импульса отклика от целей задействовано постоянное поле созданное катушкой при протекании через неё постоянного тока подпитки. Прибор создает импульс постоянного поля с фронтом нарастания по синусоидальному закону и тогда, когда ток создающий это постоянное поле достигает заданной величины, - формируется сигнал отклика от цели по экспонетоциальному закону определяемому параметрами (+/-)LR цели. Высоковольтный импульс на фронте нарастания тока – лишний, он не участвует в формировании переходного процесса (это не дельта-импульс, предназначенный для возбуждения целей), а активный процесс регистрации сигнала отклика возможен только на полочке постоянного тока (поля). Удержать полочку постоянного тока в присутствии целей, изменяющих параметры LR датчика, - не представляется возможным с необходимой точностью + формируемый фронт нарастания тока… - искажают и отгрызают от нулевого времени достаточно длительный интервал времени переходного процесса в Целях, в которых в основном заключена энергия определяемая магнитными свойствами отклика целей. Да, здесь нет необходимости в датчике компенсирующим первичное поле ТХ, но теряем начальное время переходного процесса в целях.

Ну вообще-то , я как раз тут недавно ( несколько постов назад ) говорил обратное - а именно , что отклик цели возбуждается перепадом поля , связанным с током катушки , а тот импульс напряжения ( в данном случае косинусоидальный ) - который мы видим при этом на осциллограмме - возникает при попытке быстро изменить ток катушки ( и поле тоже ) тем методом , который я применяю . То есть , я именно и говорил , что импульс этот не есть причина отклика цели , а сам есть лишь следствие другой причины ... как это можно по-другому понять ?

У меня возникает такое чувство при попытке представить происходящие процессы, как будто тут происходит то же самое, что и в магнитном тормозе.

http://tomsk.fm/watch/293210

Сергей, я ничем не загипнотизирован. Но вот реально не пойму, почему мне так не везёт с находками ??? Все вокруг копают-копают и находят, а у меня просто "запор" хронический...
Я так и знал, что без рисунков будет не понятно... Давайте начнём с начала.
1 - связь цели и датчика трансформаторная. Это значит, что только изменения поля могут вызвать ЭДС в цели. Или другими словами - когда поле постоянное, то никакого взаимодействия поля катушки на мишень нет и быть не может. ЭДС ~ dФ/dt .
Другое объяснение может быть и таким. Здесь нужен рисунок схемы замещения трансформаторной связи катушки и цели. Там будет видно, что образуется делитель напряжения, состоящий из М - взаимной индуктивности , и L - индуктивности катушки передатчика. Так вот на М есть напряжение, только если есть изменение тока : ЭДС ~ dI/dt . Если через эти индуктивности течёт постоянный ток, то никаких падений напряжения на них нет и энергия возбуждения в цель не приходит. Хотя магнитное поле катушки проходит через цель ровно в той же степени - но оно всего лишь постоянное.
2 - Теперь про дельта-импульс,- это лишь аналогия. Я считаю, что более оптимальным для LR-цепи является прямоугольное напряжение, но это уже другая тема. Так вот, допустим, что мы в той схеме замещения трансформатора пускаем по первичке ( катушке Тх ) импульс 100 мкс с амплитудой 10 В,- это условные цифры. И пусть у нас в катушке растёт ток линейно до 1 А, например.
Теперь делаем следующее - пускаем импульс 10мкс , 100 В, - в результате катушка даст всё тот же ток 1 А. Аналогично получим и с импульсом 1 мкс , 1000 В - то же самое поле катушки. Другими словами временные и энергетические параметры зондирующего импульса с одинаковым воздействием на мишень находятся в зависимости друг от друга. Здесь ситуация подобная зависимости энергетических и геометрических параметров, которую я упоминал в теме об оптимальных параметрах датчика.
Напомню, что геометрические параметры, характеризующие взаимодействие датчика и цели остаются неизменными - это делитель L / M. Поэтому с ростом напруги на Тх растёт и амплитуда на цели, а ток в ней остаётся неизменным.
Поэтому именно импульс напряжения возбуждает ток в цели, а не прямоугольный ток. А форма и амплитуда этого импульса напряжения определяется другими факторами.
Где в этом рассуждении ошибки?

Ну да , это именно то , про что я и говорил . Ведь из-за движения магнита относительно стенок трубы - изменяется поле , то есть количество силовых линий , пронизывающих стенки .... и именно это изменение поля - как раз и производит эти вихревые токи . Но никакого электрического напряжения мы же не прикладываем ни к магниту , ни к трубе - там нет никаких импульсов , что характерно - а вихревые токи есть . Притом , согласно правилу Ленца ( про которое я тут говорил ) - токи эти протекают так , чтобы противодействовать изменению поля ... получается так , что поле , производимое этими токами - работает как бы против магнита . Потому они и отталкиваются - всё так и должно быть ...