[IGK 0]

Раз уж пошла такая пьянка, уважаемый IGK, не распишете ли здесь самый современный принцип построения МД, который используется чаще всего сегодня, флагманами этого хозяйства, типа Фишеров. Как это все работает вообще. Или статейку какую-нибудь порекомендуйте толковую.

Чтобы говорить на одном языке и не изобретать очевидное еще раз.

Статей по современным МД не знаю. Пользуюсь патентами, руководствами и здравым смыслом... По принципам работы гуглится.

 

Вообще все современные МД можно условно разбить на три класса:

-традиционный, с излучением одно-двух-трех частотного синусоидального сигнала и измерения сдвига фазы принятого (он, вообще-то, комплексный). Яркие представители White's, Garrett, Fisher, Tesoro. Самый крутой Вайтс работает на трех частотах. Влияние почвы значительное.

-многочастотные (28 частот). Эту нишу пропахивает Minelab. Они назвали это FBS - Full Band Spectrum. На самом деле там излучается серия прямоугольных импульсов. Гармоник там до черта, поэтому применяется FFT и анализируется отклики (палки) на частотах до 100КГц. Считается, что по влиянию почвы он на уровне импульсных и есть хорошее различение предметов.

-импульсные. Самая популярная ниша среди любителей, так как просты и влияние почвы незначительно. Я в них разбираюсь слабо. Мне не нравится, что там плохое различение предметов.

 

Теперь по традиционным. Эти МД обычно собираются по двум схемам: с подавлением почвы и усилением полезного сигнала аналоговыми фильтрами и (они и есть самые современные) на основе АЦП. В них вся обработка цифровая.

Оба решения используют приемный усилитель на малошумящих ОУ с коэф.усиления 20-200, синхронные детекторы и ФНЧ с усилением 4-20. Далее или идет оцифровка (как в Фишере), или стоят дополнительные фильтры-усилители. Обычно это цепочка из ФВЧ на частоту 3-8 Гц, ПФ с усилением 20-50 на частоте 12-20 Гц и нормирующий ФНЧ. Затем уже оцифровка.

Ясно, что многочастотные МД реализованы по схеме АЦП-ЦФ.

 

Почему такие частоты? Потому, что для уменьшения влияния почвы используется принцип частотного разделения сигнала. Обычно сигнал от предмета лежит в области частот 3-5 Гц, а разные кочки и прочее создают мешающий сигнал в более низкочастотной области. Но этот сигнал в сотни раз больше полезного. Тем не менее все работает.

 

Для получения приемлемых характеристик - например, тока потребления на уровне 50-80 ма,- требуется значительное усиление или, что тоже самое, высокое разрешение АЦП. Но так как здесь важно относительное изменение сигнала за период 5-100 мс, не все так страшно. Например, Вайтс имеет коэф.усиления более 5000000 на частоте 16 Гц, и все работает.

 

Вообще, самое важное в МД - это датчик. Он должен обеспечивать высокую термостабильность (обычно в диапазоне -10...+60 градусов). Это не тривиальная задача и требует применения таких материалов, которые мне, например, недоступны. Также для повышения термостабильности очень часто применяют не резонансный приемник. Поэтому сейчас и не делают сложные объемные датчики. Обычно они намотаны на оправках из термостабильного пластика с добавлением графита. Затем оправка заземляется (экран Фарадея). Затем все заливается эпоксидкой с наполнителем. Или графит добавляется в заливку.

Многочастотные датчики очень сложны. Мне довелось разбирать один такой, так я с трудом разобрался в намотке (встречно-перекрещивающаяся, если кто поймет, что я имел в виду) и нескольких защитных экранах и занулениях.

Ну и по типам разнообразия не много - это дубль Д или кольцо. Часто вырожденное в эллипс :-)

 

И, опять же, хоть и страшно, но можно это обойти. Достаточно подать в точку входа сигнала от датчика компенсирующий сигнал и менять его так, чтобы в рабочем диапазоне температур и при изменении параметров почвы результирующий сигнал был близок к нулю. И менять управляющие сигналы так, чтобы VDI при этих условиях был неизменен. У меня на эту реализацию ушло вечеров на три года :-)

Но получилось, хотя и недавно. До этого были обидные проколы. Например, этим летом возрос шум при сложении сигналов. Искал я долго, но не в том месте... Я думаю, что Атмел изменил схемотехнику выходного каскада Меги. И сейчас переход от 1 к 0 стал сопровождаться более сильным (шумным) выбросом, чем ранее. Я даже специально повторил старую трассировку платы и впаял старый процессор. На одной программе повторяемость результатов 100%. Т.е. меняешь проц - шумы увеличиваюся в 4 раза. Вылечилось буферированием управляющего сигнала, через обычный транзистор. RC цепочки не помогли. Китай, млять...

 

Если будут еше вопросы - задавайте. В этой теме нужны свежие идеи...

[zzzzzzzz 0]

Спасибо, бум подумать.

[AndreyVN 0]

Скачал несколько книг по металлодетекторам, залью в Upload.

 

Не могу понять, почему не пользуют ферритовые сердечники в форме подковы? Можно получить усиление поля в сотни раз.

 

Схем в интернете на самом деле полно, Ваш предыдуший пост дает информацию по их фильтрации. Спасибо.

 

Для подогреву темы вкладываю картинку подпорной забутовки, на ней лежит весьма увесистая плита, то есть просто разобрать кладку нельзя, естественно, хочется пощупать, что за ней.

[IGK 0]

Для подогреву темы вкладываю картинку подпорной забутовки, на ней лежит весьма увесистая плита, то есть просто разобрать кладку нельзя, естественно, хочется пощупать, что за ней.

Такие вещи щупают георадаром.

[zzzzzzzz 0]

Такие вещи щупают георадаром.

А лучше даже просверлить и световодом с подсветкой посмотреть.

[AndreyVN 0]

Такие вещи щупают георадаром.

 

Геородар сделать к лету не реально.

А со светодиодом ничего не получится, это не вход в комнату, это кладка вдоль стены, за которой могла быть

ниша в которую что-то положили, затем засыпали и замуравали. А скорее всего, и ниши не было, просто сложили подпорку вдоль стены,

на которую села нависшая сверху плита и все.

[IGK 0]

Геородар сделать к лету не реально.

 

Если первый раз будете делать - уточните, к какому лету :-)

У меня почти два года занял первый работающий (вечера и субботы-воскресенья)... Нет у меня СВЧ осциллографа, пока не взял взаймы - мучался с согласованиями каскадов. Да и антенну так, как ТВ не согласовать.

 

А может, вернемся к обсуждению датчиков? Я давно хотел применить магнитные линзы для формирования диаграммы поля, но пока что-то не получается. Резко падает мощность.

Я просмотрю свою БД, найду патент и выложу сюда для затравки.

[AndreyVN 0]

А может, вернемся к обсуждению датчиков? Я давно хотел применить магнитные линзы для формирования диаграммы поля, но пока что-то не получается. Резко падает мощность.

Я просмотрю свою БД, найду патент и выложу сюда для затравки.

 

Ой, что-то мне кажется магнитная линза в переменном поле ничего хорошего не даст.

Она же перемагничиваться по петле гистерезиса будет, и рассеится в ней мощность

пропорциональная площади петли. Это только потери на перемагничивание.

А еще в ней вихревые токи наводиться будут - тоже потери.

 

А если поле сжать надо, так можно катушку уменьшить в размерах.

 

А мне другая идея покоя не дает, намотать катушку на половинке большого ферритового кольца,

на торцах феррита будет поле в Мю раз больше чем без кольца. Тоже к стати "линза" или концентратьр поля. :)

Вот только насчет приемной катушки непонятно, как ее расположить, и что лучше детектировать.

[IGK 0]

Ой, что-то мне кажется магнитная линза в переменном поле ничего хорошего не даст.

Она же перемагничиваться по петле гистерезиса будет, и рассеится в ней мощность

пропорциональная площади петли. Это только потери на перемагничивание.

А еще в ней вихревые токи наводиться будут - тоже потери.

А если поле сжать надо, так можно катушку уменьшить в размерах.

А мне другая идея покоя не дает, намотать катушку на половинке большого ферритового кольца,

на торцах феррита будет поле в Мю раз больше чем без кольца. Тоже к стати "линза" или концентратьр поля. :)

Вот только насчет приемной катушки непонятно, как ее расположить, и что лучше детектировать.

 

Так точно, потери сумасшедшие. Чувствительность падает пропорционально "расширению" поля.

Уменьшать катушку нельзя, и так маленькая.

 

По поводу применения ферритовых колец - погуглите "Anker Magnet pit". Не совсем то, но все же...

А какое кольцо по размеру?

Боюсь, с ферритом будет непросто. Я вроде несколько лет назад пробовал, но уже смутно помню результаты. Вроде там не все в порядке было со сдвигом фаз. Я, правда, кольцо использовал как накачку для алюминиевого кольца - как в Анкере. Правда, тогда его еще не было. Сначала я проводил эксперименты с ферритовым стержнем, там неплохо получалось. Но из-за малого размера площадь захвата была тоже небольшой. Я начитался книжек, статей, даже пару патентов мохнатых нашел - перешел на кольца. Но почти сразу стал питать им кольцевой излучатель. Получил весьма средние результаты и забросил это дело.

Тогда же испытал двухчастотный МД - с суммированием частот и выделением ответного сигнала на полосовых усилителях. Там все было хорошо с чувствительностью, но мощность была выше и нужно было алгоритмизировать распознавание. И термостабильность была не очень - тоже думать нужно было, с одним сигналом проще,- а тут один при нагреве сдвигает фазу влево, другой вправо. И стоишь как тот осел... В общем, забросил я это дело. Но вернуться придется, видимо.

 

Патент никак найти не могу. Инфы слишком много, а там файлы с цифровой кодировкой вместо названия.

 

А, вспомнил! Я там так и не смог получить "правильный" отклик на почву. Обычно в МД один канал настроен так, что практически не реагирует на почву. А там всегда реакция была по обоим каналам, на все тестовые предметы... Это обычно кусок феррита (почва), фольга, медесодержащая монета (пятак) и люминь (5 рублей). Этого вполне достаточно для наладки-проверки.

 

Кстати, сейчас пытаюсь эмулировать тестовые предметы, производя сдвиг фазы и амплитуду компенсирующего сигнала. Цель - проверка правильности расчетов управляющих сигналов при нагреве-охлаждении датчика. Расчет то работает, но для уже настроенного датчика. А как быть с новым? Тут пока только подбор параметров рулит и наблюдение за сигналом. Но не все это понимают, желательно бы автоматизировать.

[AndreyVN 0]

Боюсь, с ферритом будет непросто. ...

 

Верно.

Нет ничего лучше обычной плоской катушки!

 

Результаты во вложении.

Driven_Coil_geometries.zip

[zzzzzzzz 0]

Верно.

Нет ничего лучше обычной плоской катушки!

 

Результаты во вложении.

Несколько вызывает сомнения случай 2.

У него должна быть "дальнобойность" выше. Возможно, не точно задан материал провода.

А особенно, если поместить катушку в алюминиевый стакан, который будет "выталкивать" силовые линии еще дальше.

Интересен для сравнения вариант и просто цилиндрической катушки.

[IGK 0]

Верно.

Нет ничего лучше обычной плоской катушки!

Результаты во вложении.

 

Это просто симуляция, не особенно привязанная к реалиям? Я сам симулирую все подряд, так уже набрал типовых элементов, "обвязанных" паразитными емкостями и индуктивностями. Иначе много ошибок...

Кстати, doc стремно открывать. Лучше уж в пдфе выкладывайте.

 

Кстати, пару лет назад пробовал какой-то симулятор катушек. Прикольно потом было мини-датчиком (а ля индикатор напряженности поля) проверять результат. Не увидел провалов, кроме самого большого, над центром компенсирующей катушки. Да много чего не совпало. Не удивлюсь, если практические результаты окажутся прямо противоположными симулированным :-) Все же здесь менее энтузиастов, чем операционники симулировать.

Вот опять вспомнил - для того, чтобы баланс датчика из трех катушек совпал с реальностью, пришлось изобретать распределенную емкостную нагрузку. Т.е. разбил каждую катушку на несколько частей и обвесил эти части емкостной нагрузкой и паразитными межкатушечными емкостями. Емкости подбирал так, чтобы получить в симуляции то же, что и в жизни. Потом решил, что проще экспериментировать в проволокой, стендом и осциллографом :-)

[AndreyVN 0]

Не удивлюсь, если практические результаты окажутся прямо противоположными симулированным :-)

 

Результаты получены программой Femm.

Год назад делал кольца Гельмгольца - считал поле аналитически, программой Femm и программой H_Coils10d.

Совпали все 3 варианта. Не сразу конечно, но совпали. С тех пор доверяю Femm'у.

 

Несколько вызывает сомнения случай 2.

У него должна быть "дальнобойность" выше. Возможно, не точно задан материал провода.

 

А за счет чего больше-то? Число витков, ток, материал провода везде одинаковый, а часть витков взяли и отодвинули подальше по сравнению с первой катушкой. Правда, диаметр катушки кое-где уменьшили, результат конкуренции этих факторов дал ослабление поля.

С точки зрения поля - лучше весь ток сосредоточить как можно ближе к "земле" - очевидный результат. Температурная стабильность и конструктивные особености - другое дело, ее пока не обсуждаем.

 

Промышленные конструкции, как я понимаю, тоже подтверждают полученные результаты.

[IGK 0]

Результаты получены программой Femm.

Пару лет назад делал кольца Гельмгольца - считал поле аналитически, программой Femm и программой H_Coils10d.

Совпали все 3 варианта. Не сразу конечно, но совпали. С тех пор доверяю Femm'у.

Надо попробовать. На фтп есть? Я такой не помню, смотреть надо. Если не здесь брали - ссылку дайте, пожалуйста.

[AndreyVN 0]

Надо попробовать. На фтп есть? Я такой не помню, смотреть надо. Если не здесь брали - ссылку дайте, пожалуйста.

 

Залью сегодня в Upload, не помню, где брал. Программа совсем маленькая, интерфейс замороченный, но разобраться можно.

Геометрию удобно рисовать в автокаде, затем импортировать *.dxf в Femm, удалять, непонятно откуда

взявшиеся линии, задавать токи, материалы... и смотреть результат. :)