Принципы и особенности работы металлодетекторов, Научные и околонаучные обсуждения

[gogench]

Как у вас легко и просто. Тогда что ж грунт то так легко не удалят?

А как вы его удалите "легко и просто". У вас сигнал от цели + сигнал грунта "в одном комке". Причем точное значение грунта - фаза (ну это боль менее) и амплитуда( а вот это величина не постоянна) от грунта в этом комке вы не знаете.

Вот и начинаются тут разные подходы, которые дают очень разный результат в разных приборах.

Например.

Откачать грунт и считать его константой, вычитая из всех принятых сигналов. Работает, но местами так себе. Перепашка - где холмик-ложбинка - ложбинка в пролете, т.к. там доля грунта сильно снижена. Неровный мах - в пролете. Чем дальше датчик от грунта, тем меньше доля грунта и вы "в пролете". Какой нить сигнальный элемент в грунте не металлический - слышим тут же грунтоглюком.

Считывать фазы сигналов под катушкой, запоминать их и сравнивать с последним сигналом методом мат статистики какойнить. Не знаю что будет - я это нафантазировал.

Вон, в мульти, пишут, анализируют цепочку Q составляющих сигналов от разных частот и по хитрой формуле вычисляют VDI цели.

[gogench]

Программа писана исключительно по мотивам аналогового прибора

Вот это очень сильное заблуждение. Очень. Т.к. цифра дает много того, чего вообще никак нельзя реализовать в аналоговом приборе. Разве что первые цифровые так работали. Или аська каканить - там примитивный чип и у него возможности так себе.

[gogench]

Так до синхронного детектора статика, а на компараторе уже динамика.

вы все аналоговые схема волочете. В цифре это зачем? Там синхродетектор на АЦП все скидывает и дальше программа. И статику и динамику и все остальное.

[scandijinior]

Он походу бредит.

[pantei]

вы все аналоговые схема волочете. В цифре это зачем? Там синхродетектор на АЦП все скидывает и дальше программа. И статику и динамику и все остальное.

Так он зачем нужен?

[scandijinior]

Так он зачем нужен?

Он не знает просто ляпнул.

[gogench]

Так он зачем нужен?

А как вы разницу фазового сдвига считать в процессоре будите?

Вам для этого надо выполнить работу синхродетектора внутри программы

Для этого нужно Tx - которые надо взять и загнать на АЦП, уложит в память.

Чистый RX - который надо взять, загнать во 2е АЦП и уложить в память.

Потом взять два потока данных АЦП, преобразовать к функции внутри программы, рассчитать разность фаз.

А на хрена все это городить, с учетом ресурсов процессора, памяти, требований работы в режиме близком к реальному времени, когда это прекрасно делает синхродетектор за 3 коп и через одно АЦП в процессор загоняет уже готовую к обработке информацию.

Какие, простите, нахрен, аналоговые схемы? Это костыли из прошлого века. Что заложили в схему - все, поправить только паяльником.

А тут вы работаете схемотехнически над добротностью приемо-передающего контура, а результат - весь как я сказал в процессор. И обпишитесь там программ обработки сигнала хоть по каким фантазиям и методам. И обновить все по всей продукции по всему миру - 2 пальца об асфальт.

[pantei]

Да детекторы стали компактнее, крутилок нет как в аналоге, лёгкие, с экраном, годографы рисуют. А по основным ТТХ аналог от цифрового чем то сильно отличается? Цифровик стал глубже, нет. Цифровик не ошибается по ВДИ, да так же ошибается. Почему, да как раз по тому, что по принципу работы не ушли ни на шаг от аналога. Да в аналоге сложнее реализовать и потом не исправить. Но новых решений не придумали ещё, от того и остались всё те же проблемы.

[gogench]

Да детекторы стали компактнее, крутилок нет как в аналоге, лёгкие, с экраном, годографы рисуют. А по основным ТТХ аналог от цифрового чем то сильно отличается? Цифровик стал глубже, нет. Цифровик не ошибается по ВДИ, да так же ошибается. Почему, да как раз по тому, что по принципу работы не ушли ни на шаг от аналога. Да в аналоге сложнее реализовать и потом не исправить. Но новых решений не придумали ещё, от того и остались всё те же проблемы.

Конечно отличается и сильно в лучшую сторону. Лучше идентифицирует, дискриминирует, больше целей видит, меньше ситуаций слепоты. Ну и как я сказал - цифровой прибор с прошивкой в одном корпусе может в разных версиях прошивки или программах содержа ь в себе несколько разных приборов.

Аналог когда умер? Году в 2007 уже, по моему.

Возьмите вот этот мусолимый нами параметр - скорость. Его в принципе не было в аналоге - это настройка появилась в цифре. А сколько он дает хорошего под ситуацию. Со временем кто-то таки решится поставить в детектор несколько ядерный процессор и можно будет работать "одновременно на нескольких скоростях" - это банальная штука с точки зрения программирования. Или на 2-3 программах приборах одновременно - например, "быстрая " и "глубокая".

Сообщение отредактировано gogench: Mar 13 2025, 10:46

[gogench]

Давайте я все же немного напишу о том, что происходит внутри детектора.

Все имхо без претензий на истину в последней инстанции и немного упрощенно для общего понимания.

Коротко, что знают все.

В датчике приборе 2 катушки - излучающая и принимающая. В излучающую поступает переменный ток, вокруг нее генерируется переменное магнитное поле.
Принимающая катушка в наших детекторах находится в состоянии индукционного баланса - т.е. если вокруг датчика с 2 мя катушками внутри ничего нет, то ток от поля передающей в нее не наводится (на самом деле наводится, но очень маленький).
Когда в поле первой катушки попадает что-то, что проводит электрический ток или имеет магнитные свойства, нарушает индукционный баланс и на принимающей катушке появляется ток.

Теперь немного о токах. В излучающей катушке он имеет 3 характеристики - частоту, начальную фазу, амплитуду. В принимающей катушке ток немного будет отличатся

Принятый сигнал обычно появляется с некоторой задержкой относительно излученного сигнала. Эта задержка вызвана тем, что проводящие материалы обладают свойствами сопротивляться как самому протеканию электрического тока (резистивностью), так и изменению величины уже протекающего в них тока (индуктивностью). Мы называем эту видимую задержку "фазовым сдвигом".

....
Те материалы, которые плохо проводят электрический ток или совсем его не проводят, также могут вызывать сильный сигнал в приемнике. Такие материалы называются ферромагнетиками. Ферромагнитные тела сильно намагничиваются, будучи помещенными во внешнее поле (например, скрепка которая прицепляется к поднесенному магниту). Сигнал в приёмнике покажет минимальный либо нулевой фазовый сдвиг. Многие типы почвы содержат мельчайшие крупинки железосодержащих минералов, которые на детекторе будут определяться как ферромагнетики. Металлические отливки (например, кованые гвозди) и стальные предметы (пивные пробки) обнаружат как ферромагнитные, так и проводящие свойства.

Он будет тот же по частоте, его фаза будет сдвинута от исходного в ту или иную сторону, его амплитуда будет зависеть от размера цели, ее удаления от катушки - чем дальше, тем меньше амплитуда, и свойств самого металла (материала) .

Т.е. все, что понимаем под "сигналом" в приемной катушке - это ток с 2 мя характеристиками : амплитуда и отклонение фазы от фазы излучающей катушки.

Как прибор с этим работает.

Поскольку сигнал принятый от любого металлического предмета проявит свой характерный фазовый сдвиг, то можно классифицировать различные типы объектов и различать их.

Если очень примитивно - амплитуда тока на приемной катушке это размер/удаление цели. Фазовый сдвиг - тип металла. На самом деле все сложнее, о чем будет дальше, т.к. у нас всегда не одна цель.


Теперь что такое грунт.

Большинство почв являются железосодержащими. Они также могут иметь свойства электропроводности из-за присутствия солей, растворенных в подпочвенной воде. Поэтому сигнал, получаемый МД от почвы может быть в 1000 раз сильнее сигнала от металлического предмета, зарытого в землю на достаточную глубину.

Т.е. грунт тоже цель для прибора.

Теперь про проблему в грунте.

Когда цель находится в грунте, то мы получаем сигнал (фазовый сдвиг + амплитуда) , который является некоторой суммой взаимодействия грунта как отдельной цели с полем катушки и самой цели с тем же полем и еще, возможно, полями грунта и катушки (не уверен). Представьте, что грунт - это пластилин черного цвета, а цель - белого. Размер кусочка пластилина зависит от "сигнальности" грунта и цели - если у грунта это +- всегда одинаковые характеристики, то у цели зависят от размера, глубины, удаления от катушки. Оба кусочка пластилина смешали и получили какой-то сероватый. Или практически белый . Или практически черный. В приемной катушке будет один "суммарный сигнал" фазового сдвига + амплитуда - это и есть этот комочек странного цвета. Теперь прибор должен как-то решить, сколько там и какого пластилина было.

Аналогичная проблема, когда у нас цель рядом с , например, с железкой. Там все еще веселее - там грунт - цвет 1 размер 1, железка - цвет 2 размер2 , цель - цвет 3 размер 3. Все так же вместе смешали и получили 1 результат. Теперь прибору надо разобраться, чего там и сколько было.

На форуме иногда пишут - сигнал железа забивает "канал". Там нет нескольких сигналов. В конкретный момент времени он всегда 1 шт и всегда какая-то сумма всего, что под катушкой. Он может меняться при прохождении катушки над целью - то в нем больше железа, то цели - но он всегда один. Нельзя "отключить" железо. Или грунт.





Сообщение отредактировано gogench: Mar 13 2025, 11:58

[Finder@]

Конечно отличается и сильно в лучшую сторону. Лучше идентифицирует, дискриминирует, больше целей видит, меньше ситуаций слепоты. Ну и как я сказал - цифровой прибор с прошивкой в одном корпусе может в разных версиях прошивки или программах содержа ь в себе несколько разных приборов.

Аналог когда умер? Году в 2007 уже, по моему.

Возьмите вот этот мусолимый нами параметр - скорость. Его в принципе не было в аналоге - это настройка появилась в цифре. А сколько он дает хорошего под ситуацию. Со временем кто-то таки решится поставить в детектор несколько ядерный процессор и можно будет работать "одновременно на нескольких скоростях" - это банальная штука с точки зрения программирования. Или на 2-3 программах приборах одновременно  - например, "быстрая " и "глубокая".

Были исключения.
В болгарской Висте Голд параметр "скорость" регулировался тумблером в два положения - быстро\медленно. Вот тут этот прибор обсуждали- https://www.reviewdetector.ru/index.php?sho...dpost&p=6295235

Потом болгары модернизировали прибор и вместо тумблера скорости в следующей модели (Голд Гайн) уже поставили крутилку назвав ее "регулятора усиления".

[gogench]

Теперь немного о том, как обрабатывается сигнал внутри прибора. Это чистая абстрактная теория, которая может быть реализована в виде электронной схемы в аналоговом приборе или программы внутри цифрового прибора.

Здесь я не буду рассматривать, как решается проблема грунта - те. разделение суммарного сигнала . Просто немного математики в привязке к физике процесса.

Как выше сказано, прибор постоянно получает "сигал" в виде значения амплитуды и смещения фазы тока от исходного. Ему надо решить 2 задачи

1. А есть ли там вообще цель - детектирование
2. А что это за цель - идентификация.

Немного математической теории.
Исходный сигнал у нас переменный ток - который описывается синусоидальным законом. Напряжение и сила тока меняется во времени.
Синус видели все.
У тригонометрических функций есть другой тип описание - круговые координаты. Это все тоже самое, просто по другому нарисовали.
У нас есть ортогональная система координат, вокруг нее нарисовали окружность. Для отражения нашего полученного сигнала (сила тока, фазовый сдвиг) в этой системе координат рисуется вектор как на картинке.



Длина вектора - это амплитуда, фазовый сдвиг - это угол до горизонтальной оси. В этом всем на данном этапе нет никакого тайного смысла - просто вот так отобразили графически.

Но, поскольку у нас и вектор и ортогональная система осей - у нас появились 2 проекции вектора значения сигнала на эти оси - это и есть пресловутые I и Q - синфазная и квадратурные составляющие сигнала.

I и Q это математические абстракции, которые есть у любого сигнала с амплитудой и фазой. Поэтому, когда кто-то пишет " А вы знаете когда можно сигнал разложить на синфазную и квадратурные составляющие, а когда нет? А я знаю" - я делаю вывод, что это пишет человек, который точно ничего не знает и лишь давит на оппонента умными словами.

В моменте это все вектор и 2 значения его проекции. Во времени это все тригонометрические функции - I и Q тоже изменяются во времени по гармоническому закону.

Теперь к практике


Теперь что у нас есть - у нас есть значение сигнала полученное с приемной катушки (измеряли какой-то маленький промежуток времени и получили 2 величины - макс амплитуда и фазовый сдвиг). Мы нарисовали в какой-то математической системе координат вектор, описывающий это полученное значение. Мы получили совершенно абстрактные 2 значения - I и Q, описывающие этот вектор в этой математической системе.

Чего с этим делать?

Опять немного отступления - собственно, так работает математика . Мы берем какое-то физическое явление, описываем его математически, потом исследуем полученное математическое описание математическими же методами и ... получаем выводы, которые работают уже опять же в реальности - т.е. в физике.

Дальше цитата доктора Филипа Уарлиха, главного физика-технолога Minelab из презентации Эквинокса. С учетом выше изложенного она становится более понятной.

На каждой частоте, которую металлоискатель передает и принимает, есть два сигнала, которые можно заметить, мы называем их I и Q. Сигнал Q наиболее чувствителен к целям, в то время как I-сигнал чувствителен к содержанию железа. Традиционные одночастотные металлодетекторы используют сигнал Q для обнаружения целей, а затем используют соотношение сигналов I и Q для оценки характеристик цели и выставления числа-идентификатора цели. Проблема здесь заключается в том, что сигнал I чувствителен и к содержанию железа в почве. Так что число цели бывает целиком зависит от отклика от грунта, и чем слабее сигнал от цели, тем это заметнее. А если металлоискатель передает и принимает сигналы на более чем одной частоте, он может игнорировать чувствительные к содержанию железа в грунте сигналы I и учитывать сразу несколько сигналов Q при выставлении числа-идентификатора цели. Таким образом, даже для слабо звучащих целей или в условиях высокоминерализованного грунта идентификация цели гораздо меньше зависит от отклика грунта. Отсюда определение (идентификация) цели очень точная — как на минерализованных почвах, так и на большой глубине

Т.е. в нашем физическом процессе есть зависимости, которые позволяют оценивая отдельные значения производных математических параметров делать достоверные выводы об том, что там в действительности происходит.

[scandijinior]

Были исключения.
В болгарской Висте Голд параметр "скорость" регулировался тумблером в два положения - быстро\медленно. Вот тут этот прибор обсуждали- https://www.reviewdetector.ru/index.php?sho...dpost&p=6295235

Потом болгары модернизировали прибор и вместо тумблера скорости в следующей модели (Голд Гайн) уже поставили крутилку назвав ее "регулятора усиления".

Не были исключения, а "скорость" была везде, за исключением самых примитивных самодельных приборов. То есть, "скорость" в аналоговом приборе - это время "упокоения" полосового фильтра, возращение его к нормальному состоянию.
В хороших приборах делали каскад фильтров с разным усилением, что бы сократить время "насыщения", когда он не способен воспринять следующий сигнал (следующее измерение).

[Finder@]

Не были исключения, а "скорость" была везде, за исключением самых примитивных самодельных приборов. То есть, "скорость" в аналоговом приборе - это время "упокоения" полосового фильтра, возращение его к нормальному состоянию. 
В хороших приборах делали каскад фильтров с разным усилением, что бы сократить время "насыщения", когда он не способен воспринять следующий сигнал (следующее измерение).

Мы по моему о разном говорим.
В каких еще аналоговых приборах Вы видели крутилку или тумблер, регулирующие скорость восстановления? Не фиксированную изначально, а регулируемую.
Камрад gogench ведь именно об этом говорил. Я привел пример именно исключения из правил.

[gogench]

Были исключения.
В болгарской Висте Голд параметр "скорость" регулировался тумблером в два положения - быстро\медленно. Вот тут этот прибор обсуждали- https://www.reviewdetector.ru/index.php?sho...dpost&p=6295235

Потом болгары модернизировали прибор и вместо тумблера скорости в следующей модели (Голд Гайн) уже поставили крутилку назвав ее "регулятора усиления".

Возможно. Я не спец по парку аналоговых проборов. Просто в цифре внутри программного кода понятие "скорость" и количество скоростей ввести относительно не сложно. А в аналоге, как мне кажется, изменяемый параметр ввести это не так просто будет. Как и очень многое другое.

Там же спич был за преимущество цифры перед аналогом. И это только один из возможных примеров.

[scandijinior]

Мы по моему о разном говорим.
В каких еще аналоговых приборах Вы видели крутилку или тумблер, регулирующие скорость восстановления? Не фиксированную изначально, а регулируемую.
Камрад gogench ведь именно об этом говорил. Я привел пример именно исключения из правил.

Об одном и том же.
В аналоге нет проблем, когда амплитуда сигнала не достигает предела динамического диапазона полосового фильтра. Скорость его восстановления будет достаточно мала, например 100-150 мс. То есть, аналоговый прибор сможет воспринять следующую цель (сделать следующее измерение) через это время, его порог измерения восстановится.

Крутилка, в данном случае, изменяет сопротивление в связке конденсатор + резистор. Тумблер включает дополнительный каскад.

[Finder@]

Возможно. Я не спец по парку аналоговых проборов. Просто в цифре внутри программного кода понятие "скорость" и количество скоростей ввести относительно не сложно. А в аналоге, как мне кажется, изменяемый параметр ввести  это не так просто будет. Как и очень многое другое.

Там же спич был за преимущество цифры перед аналогом. И это только один из возможных примеров.

Видимо поэтому и не было почти в аналогах тумблера скорости, за редким исключением.
И то потом убрали, посчитав эту функцию не нужной в новых моделях.
Производитель DeepTech по моему один из последних остался, делающий аналоговые приборы до сих пор. Голд Маск и Сварог разве что на ум еще приходят.
А как по мне, в некоторых моментах поиска - аналог всегда будет лучше любой цифры..

[Finder@]

Об одном и том же.
В аналоге нет проблем, когда амплитуда сигнала не достигает предела динамического диапазона полосового фильтра. Скорость его восстановления будет достаточно мала, например 100-150 мс. То есть, аналоговый прибор сможет воспринять следующую цель (сделать следующее измерение) через это время, его порог измерения восстановится.

Крутилка, в данном случае, изменяет сопротивление в связке конденсатор + резистор. Тумблер включает дополнительный каскад.

То есть на вопрос "В каких еще аналоговых приборах Вы видели крутилку или тумблер, регулирующие скорость восстановления?" у Вас нет ответа?
Значит мы о разном)))
Я о редкой крутилке в аналоге, вы о физике процесса.

[scandijinior]

То есть на вопрос "В каких еще аналоговых приборах Вы видели крутилку или тумблер, регулирующие скорость восстановления?" у Вас нет ответа?
Значит мы о разном)))
Я о редкой крутилке в аналоге, вы о физике процесса.

Всегда нужно упрощать до физической сущности. Принцип Оккамы. Зачем плодить лишние сущности.

[gogench]

То есть на вопрос "В каких еще аналоговых приборах Вы видели крутилку или тумблер, регулирующие скорость восстановления?" у Вас нет ответа?
Значит мы о разном)))
Я о редкой крутилке в аналоге, вы о физике процесса.

Это не имеет отношение к физике процесса и к физике вообще. Это варианты схемотехнической реализации метода получения измеряемых значений.