Ультразвуковой металлоискатель: бред или реальность? Опции

[Lunatik]

Ультразвуковой металлоискатель: бред или реальность?


Просматривая на компьютере старые радиотехнические журналы, наткнулся на занимательную статью с названием «Ультразвуковой металлоискатель». Она была опубликована в украинском журнале radioamator-2001-04 на странице 25. Чтобы читателям сего не мучиться с поиском в Интернете этого номера журнала, помещаю его здесь в теме в формате pdf. Посмотрите страницу 25, где помещена статья о металлоискателе.

Лично у меня возникло множество вопросов, когда прочитал эту статью. Но статья заинтриговала, и захотелось больше в этом разобраться. В чем «изюминка» предложенной схемы? Главная в том, что предлагается прибор с возможностью точного определения основных металлов при поиске. Но вопросов при ознакомлении со статьей возникло множество, тем более, что я не специалист в области материаловедения. Поэтому просил бы людей на форуме высказать свои мысли насчет предложенного прибора. Автор статьи даже поместил в журнале свой E-mail и предлагал готовые печатные платы, а это якобы должно свидетельствовать о том, что этот прибор автором статьи должно быть реально выполнен в металле и работоспособный. Но есть у меня смутные сомнения, что это все - таки лохотрон какой - то. Не хочу этим кого - то обидеть, в том числе и автора статьи, просто, может быть, есть у меня недостаток понимания многих вещей. Вот поэтому решил спросить мнения спецов здесь на форуме, ведь, как говорится, одна голова хорошо, а много голов лучше.

Почему у меня кроме всего прочего возникли сомнения насчет реальности предложенного метода поиска металлов и самой схемы? Я нашел в Интернете сайт одной серьезной фирмы на Алтае, которая выпускает различные ультразвуковые приборы, и выслал им статью об ультразвуковом металлоискателе с просьбой высказать их мнение как спецов в области ультразвука о статье. В ответ на мое письмо по E-mail мне пришел ответ, состоящий всего из одного слова «бред». Это было их мнение о приборе, описанном в журнале. Понимаю, что, может быть, кому охота с кем-то разговаривать и бесплатно давать консультации. Вполне может быть, что меня просто отшили, чтобы не надоедал, но кто знает, может быть, их ответ действительно искренний, хотя уж больно лаконичный все таки, что немного даже обидно.

Перечислю хотя бы некоторые вопросы, которые у меня возникли при чтении статьи о металлоискателе:

1. В статье есть фраза: «Излучатель – пьезоэлемент». Но может ли хоть какой то пьезоэлемент и если да, то какой, работать на заявленной частоте 6 МГц?

2. Смущает предложенный автором статьи метод повышения рабочей частоты излучателя. Неужели это реально? Вот какие строки в статье смущают: «Передатчик (ультразвука) нагружен на пьезоэлектрический излучатель, который для увеличения рабочей частоты укреплен на платформе из электротехнической стали весом 2 кг».!!!!
Прочитав о весе излучателя прибора, ужаснулся. Неужели такая махина способна излучать такую высокую частоту, да и какая моща должна подводиться к тому пьезоэлементу??? Неужели несчастная микросхемка К174ХА34 способна «раскачать» такую махину, причем сама, без какого - то ни было усилителя?

3. Смущает фраза в статье: «Такой же пьезоизлучатель используется для приема ультразвуковых колебаний». Что это значит? А то, что только вес излучателя передатчика и приемника металлоискателя будет суммарно равен не менее 4 кг. Попробуй потаскать такую махину, руки надорвать можно!!!

4. Смущает предложение автора использовать для фильтрации электромеханические фильтры на уж больно специфические частоты. Неужели такие фильтры действительно существуют реально?

5. Хочется также отметить, что название статьи «Ультразвуковой металлоискатель» по-моему, в принципе неверно, ведь заявленная рабочая частота прибора явно превышает границы общепринятого ультразвукового диапазона.

Есть, конечно, и другие вопросы насчет статьи о якобы ультразвуковом металлоискателе и реальности создания такого прибора, но пока хотелось бы выслушать мнения знатоков по поводу заданных мной вопросов. Буду также благодарен и за другие мнения, комментарии и информацию по этой теме.
------------------------------
P/S
Поскольку номер журнала radioamator апрельский, подумалось, может быть, это была первоапрельская шутка редакции? Но все-таки, думаю, что скорее всего нет. Просто, может быть, редакция готова печатать все что угодно, лишь бы наполнить номер своего издания?

Прикрепленные файлы

 radioamator_2001_04.pdf ( 2.52 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 92
 radioamator_2001_04.rar ( 2.34 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 15

 

[Herz]

Да, статья явно первоапрельская. Многочисленные "ляпы", как в тексте, так и в схеме Вы наверняка можете отыскать самостоятельно в дополнение к тому, что уже вызвало подозрение.
Так что, "забейте", как сейчас говорят...
Реакция же авторитетной организации, хоть по-человечески и понятна, но совершенно неадекватна на официальном уровне.

[ARV]

скоро уже сложно будет отличить первоапрельскую шутку от правды... после того, как появились публикации о том, как при помощи только приемника WiFi можно определять 3D картину расположения и перемещения объектов за стеной, как при помощи наносекундных импульсов лазера можно видеть то, что расположено за углом - уже не знаешь, что фантастика, а что правда...

[ar__systems]

.....

В статье все бред, от начала до конца. Реакция фирмы абсолютно оправдана, не зачем тратить силы и время на обсуждение такой чуши.

[ЭнСб]

Думаю схемотехнические вопросы здесь вторичны, сперва нужно выяснить существуют ли резонансные частоты для металлов. Не внимательный просмотр в гугле по запросу "магнитострикционный резонанс", говорит, что его нет. Точнее есть просто резонансная частота определяемая формой предмета, используемая например в музыкальных инструментах. И есть магнитострикция, свойственная только ферромагнетикам, но ни как не алюминию, меди или золоту.
Также при частоте 6 МГц длина звуковой волны в металлах десятые мм, то есть ни как не может влиять на кристаллическую решетку. Для этого частота должны приближаться к ТГц.
Согласен с Herz про многочисленные "ляпы", но их причиной может быть перевод с другого языка человеком не понимающим что переводит.

[rx3apf]

Обычная первоапрельская шутка, не более того. Может быть, не самая удачная для технического журнала...

[Herz]

Также при частоте 6 МГц длина звуковой волны в металлах десятые мм, то есть ни как не может влиять на кристаллическую решетку. Для этого частота должны приближаться к ТГц.
Согласен с Herz про многочисленные "ляпы", но их причиной может быть перевод с другого языка человеком не понимающим что переводит.

Да смешно даже обсуждать это всерьёз. Начать хотя бы с того, что частота в 6 МГц - уже совсем не ультразвук. И о неточностях перевода не может быть речи, ведь автор - уроженец Ростова-на Дону.

[ARV]

Начать хотя бы с того, что частота в 6 МГц - уже совсем не ультразвук.

звук - это колебания упругой среды (воздуха, воды, металла и т.п.), в то время как колебания электромагнитного поля - это электромагнитное излучение. оба эти определения с частотой колебаний никак не связаны: электромагнитное излучение может быть 1 Гц и ниже - но это не инфразвук, равно как и механические колебания могут быть 6 МГц и выше - но это не радиоволна!

[Herz]

звук - это колебания упругой среды (воздуха, воды, металла и т.п.), в то время как колебания электромагнитного поля - это электромагнитное излучение. оба эти определения с частотой колебаний никак не связаны: электромагнитное излучение может быть 1 Гц и ниже - но это не инфразвук, равно как и механические колебания могут быть 6 МГц и выше - но это не радиоволна!

Причём тут электромагнитное поле? Мы вроде говорим об упругих волнах.

[EUrry]

С точки зрения частоты всё нормально. В остальном сложно судить - слишком много научных терминов (то ли, чтобы запутать, то ли для специалистов, но с текучестью... ) в таком малом текстовом объеме радиолюбительского журнала. Но чтобы магнитострикцию не в ферро- и ферримагнетиках вылавливать на таких мощностях... Не знаю, тут уже реально надо быть узким специалистом-ученым в этой области наверное. А статью - в рецензируемый журнал надо отправить!!!

[lekintr]

Я вот одного не пойму в схеме указан передатчик на микросхеме судя по схеме "К174ХА34"
Смотрим название чипа К174ХА34 это схема ЧМ приемника, аналог TDA7021, у которого выход пин 14, и в данной схеме он закорочен на землю.
Теперь читаем в тексте "К174ХА3А", смотрим аналог, есть К174ХА3, аналог NE545B, это микросхема шумоподавления Dolby, у нее выход пин 3, и по схеме он тоже закорочен на землю. То есть на схеме передатчика нет вообще, подключение окончательно неверное, что означает розыгрыш.
Полагаю схема конкретный шлак, а учитывая что схема 2001 года, шлак в стиле 90х.

Сообщение отредактировал lekintr - Dec 25 2013, 13:41

[EUrry]

Я вот одного не пойму в схеме указан...

Вообще, конечно, жесткий розырыш. Когда-то в глубокой юности я просто повторял схемы из журналов, т. к. не мог проверить их правильность иным способом. А ...ХА34, действительно, припоминаю - мечтал приемник собрать, но не нашел м/с...

[muravei]

Теперь читаем в тексте "К174ХА3А",

Думаю, это честная опечатка.

[delaver]

Думаю, это честная опечатка.

А может наоборот, они таким образом хотели показать невалидность статьи. Я кстати не нашел тип излучателся BQ1.

[EUrry]

Ну так это muravei и имел в виду.
Я думаю, следует направить запрос на чертеж печатной платы по указанному e-mail!

[Stewart Little]

... Начать хотя бы с того, что частота в 6 МГц - уже совсем не ультразвук. ....

Да, блин... Это новое слово в акустике!!!
Вы это серьезно???

[zzzzzzzz]

Качество статьи, "теории" и реализации оставляет сильно желать, мягко говоря.
И вряд ли этот девайс был когда-то реализован и работал.
Однако, УЗ отклик и сигнатуры по материалам - тема малоисследованная.
Как и похожая (но, иная, конечно) тема нелинейной радиолокации с дискриминацией веществ. Конь почти не валялся.
Да и отклик должен быть сильнее выражен от формы предмета, а не от материала.

Тем не менее, это интересно. Если у кого-то есть наводка на почитать про подобную УЗ-дискриминацию металлов - киньтесь, плиз. В статейные "научные" данные как-то слегка не поверилось.

ПС. Для инфо - в августе принят новый дебильный закон, сурово запрещающий коп с помощью приборов. До 6 лет зоны и лимоны рублей штрафа. Могут взять по нему даже бабку на огороде, при желании. Все с лопатами - чёрные копатели.

[Herz]

Вижу, пора закрывать. Или перенести в Общение?

[ViKo]

Поскольку типы излучателей BQ1, BQ2 не названы, и необходима 2 кг платформа... то и говорить не о чем.
6 МГц излучатель - это кварцевый резонатор, или пьезокерамический. Размерчики у него маленькие.

[Lunatik]

Можно предположить, что идея создания ультразвукового металлоискателя не совсем абсурдна. Почему? Существуют, например, такие приборы как георадары. В общих чертах принцип работы прибора заключается в излучении электромагнитных волн и приема, анализа отраженного сигнала. Приборы позволяют обнаружить различные предметы под землей, пустоты, аномалии, подземные коммуникации. Вот поэтому, в принципе, полагаю, что для решения такой же задачи вполне возможно было бы использовать и ультразвук. Наверное, и идея ультразвукового металлоискателя, работающего на таком же принципе, не совсем абсурдна, ведь есть же ультразвуковые дефектоскопы, эхолоты. К мысли о возможности создания и ультразвукового металлоискателя приводит один видео сюжет по ссылке ниже:

http://www.youtube.com/watch?feature=playe...p;v=_1ciKvbAQuM
(Георадар – видео – 8,89 МБ.)

Интересно, на какой элементной базе и с помощью каких схемотехнических решений (в упомянутом выше видео сюжете) добились излучаемой мощности в 1 мегаватт? Понимаю, что речь идет об импульсном режиме работы, но все же как-то не верится...А ведь прибор питается, наверное, от какой-нибудь аккумуляторной батареи. Сколько интересно потребляет такой приборчик в видеосюжете.

[rloc]

Можно предположить, что идея создания ультразвукового металлоискателя не совсем абсурдна.

В статье идея ближе к абсурду: дело даже не в типе сигнала (ультразвуковой или электромагнитный), а том что излучение идет на частоте 6 МГц, а прием сигнала - на частотах от 3 МГц до 6 МГц. Появление дополнительных спектральных составляющих возможно на нелинейностях, и то это как правило гармоники сигнала 12, 18, 24 ... МГц.

К мысли о возможности создания и ультразвукового металлоискателя приводит один видео сюжет по ссылке ниже:

На видео речь идет не об ультразвуке, а об электромагнитном сигнале. Мощность в 1 МВт не кажется такой большой, если длительность импульса составляет десятые доли наносекунды, т.е. при периоде следования в 1 с средняя мощность будет меньше 1 мВт (милливатт). А если учесть, что сама система представляет из себя несколько излучателей (фазированная решетка), то максимальная амплитуда импульса, приходящаяся на один излучатель, тоже окажется в разумных пределах.

Интересно, на какой элементной базе и с помощью каких схемотехнических решений (в упомянутом выше видео сюжете) добились излучаемой мощности в 1 мегаватт?

Погуглите на тему DSRD (Drift Step Recovery Diode), можно добавить к этому еще аббревиатуру GPR (Ground Penetrating Radar).


Updated.
На видео представлен георадар Лоза. Для формирования коротких мощных импульсов в нем используется высоковольтный разрядник.
http://www.vniismi.ru/georadary.php
http://www.freepatent.ru/patents/2248585
http://www.freepatent.ru/patents/2205424
http://www.freepatent.ru/patents/2080622

[Lunatik]

Полностью согласен со сказанным rloc:

В статье идея ближе к абсурду: дело даже не в типе сигнала (ультразвуковой или электромагнитный), а том что излучение идет на частоте 6 МГц, а прием сигнала - на частотах от 3 МГц до 6 МГц. Появление дополнительных спектральных составляющих возможно на нелинейностях, и то это как правило гармоники сигнала 12, 18, 24 ... МГц.

Хочу спросить относительно мощных излучателей ультразвука. Из наиболее мощных известных мне широкополосных ультразвуковых излучателей есть японские фирмы MURATA (ESTD01, ESTD02). Их мощность, судя по характеристикам из DATA SHEET, не превышает 50 ватт, поэтому для возбуждения таких излучателей вполне достаточно было бы применение парочки-другой обычных полевиков.

Попадались мне в литературе описания конструкции ультразвукового эхолота с генератором возбуждения ультразвукового излучателя всего на одном транзисторе КТ312 (для измерения глубины водоема до 30 метров). Но все же интересно, есть ли более мощные ультразвуковые излучатели кроме упомянутых мной выше от фирмы MURATA и если да, то просьба подсказать, какие именно они существуют?

Насчет высказывания участника форума Herz от Dec 25 2013, 00:17

Да смешно даже обсуждать это всерьёз. Начать хотя бы с того, что частота в 6 МГц - уже совсем не ультразвук

Относительно класификации ультразвуковых колебаний по частотному диапазону, то, наверное, мы не совсем верно это понимаем. Сам как-то считал, что назвать ультразвуком можно механические волебания свыше 20 кГц., но как-то не задумывался над тем, какой верхний общепринятый предел того, что можно считать ультразвуком? Наверное, можно считать им и колебания с частотой даже в 6 мГц. Почему так? Придти к изменению своего установившегося (и, вероятно, неверного до недавнего времени мнения на этот счет) побудила одна информация из интернета, попавшаяся на глаза в „Энциклопедии Физики и техники” - (сайт www.femto.com.ua)
Приведу несколько фраз из увиденной там на сайте одной статьи с названием «МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ”:

... Материалом для сердечников M. п. (магнитострикционных преобразователей) - излучателей и приёмников звука - в гидроакустике и УЗ-технике служат металлич. магнитострикц. материалы: никель и его сплавы, железокобальтовые и железоалюминиевые сплавы и керамич. магнитострикц. материалы на основе феррита никеля. Работают такие M. п. на частотах от неск. сотен Гц до десятков кГц; частотный диапазон ограничивается сверху у металлич. материалов потерями на вихревые токи, а также необходимостью создания сердечников с замкнутым магн. потоком для уменьшения потерь из-за расстояния. ...
... В диапазоне десятков и сотен кГц в акустоэлектронике используются ферриты-шпинели в керамич. модификации на основе никелевого феррита, на частотах до сотен МГц - кристаллич. ферриты-гранаты на основе редкоземельных элементов.

Вот еще один пример. В имеющейся у меня подшивке старых выпусков брошюр «В помощь радиолюбителю» в номере №77 приведена схема ультразвукового эхолота. (Издание издательства ДОСААФ СССР, 1982 год), страницы 1-13. Так вот что там на 1-й странице в самом начале статьи об ультразвуковом эхолоте написано:

…Несущая частота ультразвуковых колебаний 1,1 МГц при длительности зондирующего импульса 80 мкс и частоте следования 25 Гц. …

Как видно и из этой статьи, ультразвуком и там считают частоты гораздо выше, чем многие предполагают. Так что высказывание Herz от Dec 25 2013, 00:17 насчет границ ультразвукового диапазона, которое я процитировал немного выше, наверное, все таки неверное.
----------------------------------------------
Какой вывод можно сделать из выше написанного? Наверное, вполне правильно можно назвать колебания и в 6 мГц тоже ультразвуком, хотя, может быть, и ошибаюсь. Переубедите меня тогда. Несмотря на то, что многие здесь на форуме имеют какое-то отношение к радиоэлектронике, никто не сможет сказать, что он знает все, даже иногда зачастую из области обычной теории по базовым элементарным вопросам, поэтому, на мой взгляд, не нужно слишком резко делать скоропалительные выводы.

И все же, как-то не охота тратить время на проверку того, верна ли теория о наличии резонансных частот для металлов, хотя некоторые идеи насчет этого есть. Можно изрядно с этим провозиться, а толку от этого может не быть. Только время зря потеряется. Просто вспомнилась одна реальная жизненная история, рассказанная одним прапорщиком в полку связи. Был в полку супер спец по радиоэлектронике, но чтобы подшутить над ним, подбросили ему сослуживцы парочку лишних деталей, когда он разобрал одно устройство. Собрал его человек, но почему-то лишние детали остались. Вроде, как говорится, зубы на этом сьел, а такое случилось... Пришлось человеку снова разбирать устройство и разбираться с тем, в чем проблема. Ну, мало ли чего в жизни бывает, может и в самом деле забыл что-то прикрутить... Ну, потом ребята, конечно, подсказали причину такой нестыковки ...
Это не вымышленная история. Как-то не хотелось бы самому быть героем из романа Ильфа и Петрова „Двенадцать стульев”. Помните одну крылатую фразу из этой книги: „Пилите гири, Паниковский”...

Если кто-нибудь о поднятой на этом форуме теме что-то действительно реальное может сказать, то просил бы и мне кинуть ссылочку на КЛЮЧЕВОЙ !!! вопрос, который раньше сформулировал ЭнСб Dec 24 2013, 22:55:

Думаю схемотехнические вопросы здесь вторичны, сперва нужно выяснить существуют ли резонансные частоты для металлов

А кто его знает, может быть, такие резонансы действительно есть, мы все ведь много чего еще не знаем. И если они есть, то это только обрадует…

Омар Хайям и карикатуры здесь неуместны в любом случае.

Сообщение отредактировал Herz - Jan 14 2014, 14:39

Прикрепленные файлы

 4H_SiC_diodes.pdf ( 190.88 килобайт ) Кол-во скачиваний: 6
 ESTD02___Super_Tweeter_Driver___MURATA.pdf ( 168.09 килобайт ) Кол-во скачиваний: 9

 

[EUrry]

Относительно класификации ультразвуковых колебаний по частотному диапазону, то, наверное, мы не совсем верно это понимаем...

В сообщении № 10 я приводил ссылку на статью из Большой Советской Энцикопедии, но почему-то ссылка уже не отзывается... Поэтому привожу повторно с частичным цитированием:

Ультразвук, упругие колебания и волны с частотами приблизительно от (1,5— 2)х Гц (15—20 кГц) и до Гц (1 ГГц), область частот ультразвука от до — Гц принято называть гиперзвуком. Область частот ультразвука можно подразделить на три подобласти: ультразвук низких частот (1,5х(—) Гц) — УНЧ, ультразвук средних частот ( — Гц) — УСЧ и область высоких частот ультразвука (— Гц) — УЗВЧ. Каждая из этих подобластей характеризуется своими специфическими особенностями генерации, приёма, распространения и применения.

P. S. Чудненько!!! Добавляю ссылку, а она опять не открывается - даже прямая! Если только скопировать в браузер. У всех такая проблема? Может только у меня в новой опере?
http://slovari.yandex.ru/ультразвук/БСЭ/Ультразвук/

[XVR]

P. S. Чудненько!!! Добавляю ссылку, а она опять не открывается - даже прямая! Если только скопировать в браузер. У всех такая проблема? Может только у меня в новой опере?
http://slovari.yandex.ru/ультразвук/БСЭ/Ультразвук/

Не правильная кодировка русских букв в URL. Должна быть UTF-8, а есть Windows 1251

http://slovari.yandex.ru/ультразвук/БСЭ/Ультразвук/

[Lunatik]

Не мог бы кто-нибудь подсказать, какой марки и от какого производителя использовались ультразвуковые излучатели в одном изделии, ссылку на которое посмотрите в Интернета по адресу ниже:
http://gazeta.zn.ua/ENVIRONMENT/bermudskiy...nyh_gostey.html

Я как-то еще раньше спрашивал их об этом, но, естественно, совсем никакого ответа не получил. Хотя именно это изделие сейчас по всей видимости уже не выпускается, да и выпускалось оно очень давно, но мне интересно было бы узнать, что то были за ультразвуковые излучатели? Может быть, их можно было бы использовать и для чего-то другого с применением ультразвука.