Схемы металлоискателей MD4U

1

Земля не фонит - нечем.

Смотри в сторону МТЗ (Магнитотеллурическое зондирование)

2

Я делал _аппаратуру_ для фиксации потенциалов в трехэлектродной геофизической установке: электроды в вершинах равностороннего треугольника для измерения величины и направления вектора наведенной эдс под воздействием солнца (суточные измерения с компенсацией наведенной постоянной эдс и накоплением результатов… из светлого времени вычиталось ночное – получали солнце). Были и другие методы исследований, том числе использовали не солнце, а закачивали в землю ток от МГД-генератора и смотрели растекание токов от электрического токового диполя, аппарат измерений использовали тот же. В состав аппарата входил выносной изолированный усилитель (к которому собственно и приложил свои руки) с полосой от 0…до 500Гц, имеющий собственные шумы единицы… десятки нВ, в зависимости от полосы пропускания. На других частотах я не работал, но в Инете попадались публикации в которых использовались радиочастотные источники для исследования малоглубинной геофизики… В любом случае – это не для оперативного поиска потеряшек…
Разбаланс RX датчика происходит по причине изменения конфигурации магнитного поля
Прежде всего, примите к сведению, что «изменения конфигурации магнитного поля» происходит из-за наложения на первичное поле – поля создаваемого целью/окружающего вещества/объектов внесенного в это первичное поле. Т.е. исключив в RX наведенное первичное поле системой IB вы непосредственно получаете на RX поле от объектов…
а только магнитная составляющая?
Только магнитную составляющую вы получите на частоте =0 Гц, а так как у нас поле меняется, то по Максвелу вы получаете и электрическую составляющую, и чем быстрее меняется магнитное поле – тем больше электрическая составляющая, а магнитная – меньше… Поэтому в МД и выбраны такие частоты, в которых для большинства обнаруживаемых при поиске веществ электрическая и магнитная составляющие соразмерны.

3

Выносной усилитель был собран по структуре МДМ (модулятор/демодулятор). Входной каскад –простейший RC фильтр с частотой среза 500Гц и модулятор на электронных ключах, преобразующий постоянку в переменку на частоту порядка 50кГц, что позволяет значительно отодвинуть зеркальный канал. Первый усилитель пассивный – резонансный трансформатор с К=8. Все это гальванически развязано от остальной схемы. Дальше переключаемый активный усилитель, корректор фазы, демодулятор, фильтр, 12разрядное АЦП, схема управления выносным блоком и передача оцифрованных данных по линии питания (простая «полевка») на станцию сбора данных. От качества изготовления резонансного трансформатора (по конструктиву трансформатор с короткозамкнутым витком) присутствовала зависимость входного сопротивления усилителя (от 100кОм… до 500кОм). Учтите, что это все делалось в доперестроечное время, когда аппаратную геофизику порушили…
Увеличивается или уменьшается магнитный поток
Мне кажется поле небольшого объекта не сможет навести в RX катушке достаточную для дальнейшей нормальной работы усилительного тракта ЭДС. Мне кажется, что RX катушка получает ЭДС от TX катушки.
Конечно, энергия вторичного потока от Цели берется от энергии первичного поля, от катушки ТХ. Первичное поле от ТХ намагничивает какой-либо объект в зависимости от его магнитной восприимчивости и это намагничивание от объекта воспринимается катушкой как эдс со сдвигом +/- 90гр (Фарадей). Изменяющееся первичное магнитное поле в материале объекта создает электрическое поле (Максвелл), которое двигает электроны/ионы в объекте и вызывает протекание вихревых токов, создающих поле воспринимаемое катушкой RX (0гр). В результате получаем на катушке RX сигнал с фазой, зависящей от свойств проводимости и намагниченности объекта (с учетом направленности потока магнитной индукции на объект произвольной формы).
Чувствительность МД к целям зависит от способности прибора как можно точнее (с меньшими пороговыми шумами) измерить входной сигнал и зафиксировать малое отклонение с целью или без цели, грунт без цели или с целью… Визуально, на экране осциллографа, сигнал от цели можно увидеть разве только на крупных объектах, когда сигнал от цели значительно больше остаточного сигнала несведения датчика. Реальные сигналы от целей лежат много ниже по уровню несведения датчика и их можно увидеть после компенсации несведения датчика и накопления на фильтрах (ФНЧ).

Это уже георадар, со своими проблемами обнаружения из-за длины волны/размеров цели и проникновения этой волны в глубину грунта.., а так же невозможность идентификации целей по магнитной составляющей (только по проводимости)

4

Доброго.
Думается, что "пересказывать" всЮ теоретическую и практическую проблематику в металлодетекторах (не только IB VLF) на одной странице, это маловероятно.
Так или иначе "прошдутируйте" данный и иные форумы (в том числе и других странах), ответы или "направление ответов" найдете.
Простые поисковые запросы, как-то - "гистерезис парамагнетики ферромагнетики металлоискатель" Вам в помощь.
А далее, увы или ура, только реальная практика.

Какая динамика должна быть у прибора,
Для приемлемой работы не менее 120дБ (20цифровых разрядов), все что меньше — посредственность…
…
фокусы со временем ->
По Фарадею:
наведенная эдс e=-dФ/dt
для гармонического поля:
Ф =B*S*cos(wt)
В - магнитная индукция:
B=М0*М*Н (М — магнитная проницаемость объекта, М0 — маг.пр.воздуха, Н — напряженность магнитного поля)
общий магнитный поток через катушку:
Ф = М0*Н*S*cos(wt) + М0*М*Н*S*cos(wt)
М0*Н*S*cos(wt) = 0 (скомпенсировано системой IB)
наведенная в катушке эдс e=-dФ/dt = -d(М0*М*Н*S*cos(wt) )/dt =
решаем производную…
= М0*М*Н*S*w*sin(wt)
наблюдаем, что произошел сдвиг фаз на 90гр (cos → sin), а /+/ или /-/ 90гр зависит от магнитной проницаемости объекта (М)
С вихревыми токами аналогично, только там удвоенная производная:
сначала создание кругового электрического поля Е (cos →sin) (по Максвеллу), а затем так же как по Фарадею, только там будут участвовать не магнитные, а электрические параметры среды, получаем эдс е от круговых токов (sin →cos), да и квадратичную зависимость от частоты w^2.
(как там у вас с математикой и начального курса физики ? )

Вы можете отключить эти сообщения.

5

Не пойму, если Вам это понятно, тогда зачем Вы это спрашиваете?
И если бы...если бы, там было только, как Вы написали («противодействующее (противофазное) поле, которое направлено против порождающего поля, уменьшая энергию поля TX»), то это была бы не столь значимая проблемка.
«Качнуть, чтоб червяки полезли» оно можно при желании.
Однако, вопрос, который решается десятилетия... Что получим в итоге и что с этим делать.
Поэтому, извините, еще раз порекомендую поискать и почитать инфо по данному "запросу".
Достаточно инфы (от форумов до НИИ и т.п.).

9

>Хочу узнать то, информацию о чем найти не удалось.
Да хватает ее…именно общей (!) информации.
Просто запросы в поисковике делайте «точными» и найдется много чего…недельку потратьте и начитаетесь).
Вот первое попавшееся ("аналогичное" есть на многих форумах...и т.д. может и сами встречали и т.д.):
https://acdc.foxylab.com/node/60?ysclid ... l353193211

>А что получаем? Тех. параметры получаемого имеются?
Тех.параметры «чего-то там» и в «чем-то там»?
Вам же понятно, что:
- грунт крайне неоднороден по составу и в части влажности и минерализации и т.д.;
- цели разные от слова совсем и по составу и геометрически и по расположению в грунте относительно датчика (плоскость разная);
- «воздействующие поля» так же могут быть разными;
- и т.д. и т.п.
И…что хотим узнать? Понятно, что все и сразу…)
Однако и в итоге, подобные изыскания (в том или ином объеме) конечно же делались… Какие-то «воздушные отклики/картинки» выкладывались как-то...вроде и тут на форуме.
Но серьезную информацию тех.характера (не общую) об этом Вы не найдете никогда (и вряд ли кто-то ей поделиться), надеюсь понимаете почему.

8

Без, без личностей/придирок/обид.
А Вы что думали?
Зарегистрировались на форуме - спросили - и ВСЕ и ВСЯ (и в табличной форме) Вам предоставили?
Сами понимаете, наивно.
Что делать?
Так Ваше же желание узнать/разобраться. Но, в этом деле, халавы нет и не будет. Что-то подскажут не более.
Далее решайте сами.

Наиболее краткое описание физических явлений это его математическое представление… Ведь намного проще и короче записать производную от синусоидального поля для показа сдвига фазы в 90гр для наведенной в катушке эдс, чем на словах описывать: что эдс формируется изменяющимся полем, величина эдс зависит от скорости изменения поля, что скорость изменения гармонического сигнала максимальна при переходе через «0», что приводит к сдвигу фазы в 90гр между полем и формируемой эдс, и что она зависит каким-то образом от магнитной проницремости… и т.д, и т.п.

7

Мыслить нужно реальными вещами, а не кракозябрами, оторванными от действительности
«Кракозябры» описывают реальные физические процессы, происходящие в железе. Позволяют выбирать тактику построения аппаратуры, находить причины поведения прибора при изменении каких-либо параметров. Например: куда «утянет» фазу сигнала от цели при изменении частоты и как она изменится для выбранной цели..? , или: почему на низких частотах приборчик имеет меньшую чувствительность, если выбрано одинаковое количество выборок оцифрованного сигнала на период для всех возможных частот..? , почему при «быстром поиске» чувствительность к целям снижается..?
Хотя, вы уже отметили, что разрабатывать свой аппарат и исправлять замеченные недостатки существующих приборчиков — вы не намерены и задали свои вопросы только из любопытства… Т.е. попытались вникнуть в проблемы разработчиков аппаратуры, ничего не поняли и объявили форум бесполезным, т. к. никто не желает «писать романы» о принципах и методах построения аппаратуры. Нет никакой специальной теории в построении МД — все опирается на школьный курс физики и математики + дополнительные понятия статистики и обработки сигналов, и немного радиотехники, чтоб слепить железки в кучку

Вот и славно.
>…Я бы предоставил…Предоставлю с большим удовольствием.
Как/что будет по данной теме (естественно со схемами/платами/алгоритмами/открытыми кодами ПО, расчетами, тестами и в табличной форме) и чтоб «зацикленности и застоя» не было, то всегда «велком»!
В остальном. И Вам не хворать! Удачи!

6

В природе нет фазы. В природе есть циклы и последовательность процессов. Быстрота смены процессов выражаетя в условно принятом понятии "время"
Что-то, новенькое…
Механический пример гармонического колебания - качающийся маятник: Путь, пройденный маятником, отличается от его Скорости на 1/4 периода его колебаний. То же самое и создаваемая эдс в катушке от изменяющегося поля, при этом никаких временных сдвигов "сигналов" – НЕТ!!! (сдвигается по времени не сам "сигнал", а сдвигается Фаза колебательного процесса...)
Напр. ширина полосы пропускания RX полосового усилителя
Полоса пропускания предварительного усилителя обычно равна рабочей полосе всего прибора. Если прибор с АЦП, то необходимо обеспечить подавление зеркального канала приема, соорудив антиалиасинговый фильтр совместно с предварительным усилителем. Катушка датчика вообще работает за полосой пропускания, не в резонансе…

Да, бросьте эти Ваши уважения. Всем и так все понятно. Как пример, "глубины-глубин" Ваших желаний. 1."Готов помочь!" И? Вам мало тем/обсуждений на форуме, где требуется помощь/предложения/пути решения? Вэлком! Или - Вы мне дайте Всю информацию, а Я уж там, да потом, решу, смогу помочь или нет. Понятно, бывает. 2. "Мне нужны параметры!" И? В чем, вопрос? Зайдите в подветку форума того или иного МД и спросите и возможно Вам подскажут, что-то, что-то нет. Что не подскажут...берите собирайте/покупайте данный МД и снимайте эти параметры. Консолидируйте-структурируйте инфо и т.д. В чем опять проблема? А опять в том же что и в первом и во всем остальном. Хочется все и сразу и на халаву. Увы или ура, но Вы "опоздали" т.к. халава в этом "направлении" закончилась дааавно. Не тратьте свои возможности..время, как один из них и самый главный.