Металлодетектор, борьс шумом грунта Опции

[ZOZO]

Краткое описание проблемы- в металлодетекторах , работающих по принципу передача-прием(две катушки индуктивности-одна ,излучающая на частоте 8000 герц-стабилизирована кварцем, вторая -приемная, принимает отраженный сигнал металлических предметов, вернее сказать-сигнал со сдвигом фазы.Сдвиг фазы зависит от металла-цветной или черный.Величина смещения фазы определяется с помощью фазового детектора.)
Проблема вот какая- для увеличения глубины обнаружения нужно увеличивать мощность излучения-но от мощного излучения начинает фонить грунт,он дает такой сдвиг фазы отраженного сигнала, что забивает напрочь полезный.Второй путь-более приемлемый-снизить мощность излучаемого сигнала, что бы свести к минимуму отклик грунта.Но тогда надо увеличить усиление приемного тракта-и тут уже надо бороться с шумами ОУ .Но и шум грунта при большом усилении приемного тракта проявляется-хаотическими мелкими изменениями фазы отраженного сигнала.Задача-выделить на фоне шума грунта и шумов ОУ полезного сигнала.Схема построена на КМОП логике ,операционных усилителях и ключах, применение МП исключается.
Уточнение-длительность отклика от цели-от 10 до 150 мс, уровень сигнала от цели- меньше уровня шума.
Длительность шумов-до 5мс , а также свыше 300мс. Может кто то может предложить семы фазовых дискриминаторов, интеграторов и фильтров-решающих данную проблему.

Сообщение отредактировал ZOZO - Feb 27 2008, 22:28

[Okorok]

Краткое описание проблемы- в металлодетекторах , работающих по принципу передача-прием(две катушки индуктивности-одна ,излучающая на частоте 8000 герц
<...>Уточнение-длительность отклика от цели-от 10 до 150 мс, уровень сигнала от цели- меньше уровня шума.
Длительность шумов-до 5мс , а также свыше 300мс.<...>

Ясно. т.е. вы предлагаете направить усилия на импульсный металлодетектор-но насколько я знаю , там большая проблема с определением вида металла-толи цветной-то ли черный

Да, то есть самые лучшие "представители" металлоискателей проводят Фурье-анализ сигнала отклика. При этом, повышаются требования к чистоте сигнала генератора, естественно. Но, это решаемо. По анализу гармоник информация цветной - черный вытаскивается куда как информативнее, чем по уходу фазы. Вопрос в алгоритме. При этом, появляется возможность определять даже то, что есть и цветной, и чёрный одновременно, что порой невозможно для классических схем. Однако, такая разработка - значительный труд, это нужно оценить до, а не в процессе. Возможно, дешевле купить готовый, даже если это кажется дорого.
Почему 8КГц? Когда-то проводил подобную "лабу". У меня получалась оптимальная частота около 800-900 Гц. На такой частоте дискриминация цветной -чёрный была максимальной чувствительности. Но, это для "линейной" схемы, описанной Вами. С цифровой обработкой частота не так важна, важен фронт-спад импульса. И без хорошего АЦП и МК тут не обойтись.

Среди "лучших представителей" металлодетекторов есть приборы и с импульсным, и с гармоническим принципом возбуждения.
Импульсные приборы проводят не Фурье-анализ, а интегрирование во временном окне (или в нескольких окнах).
Что-то вроде Фурье-анализа делают многочастотные приборы. Реализации есть разные: с наложением сигналов разных частот или с чередованием частот во времени.
Для "сортировки" обнаруженного металла лучше подходят именно многочастотные - например, кладоискательские Minelab.

Сравнения различных металлодетекторов проводились не раз, информация об этом не секретная и не коммерческая. Отчеты можно почитать, например, здесь, в частности, следующие отчеты:
http://www.itep.ws/pdf/adp_detector_final_...ecember2000.pdf
http://www.itep.ws/pdf/Interim_Final_Moz16...b_optimized.pdf
http://www.itep.ws/pdf/STEMD+OtherTrialsJRCNov2006.pdf

Рекомендую просмотреть названия ведущих производителей металлодетекторов, может, где-нибудь проскользнет полезная информация об их реализации (например, в их патентах).

Поддерживаю мнение zzzzzzzz: может оказаться дешевле купить, чем сделать самому.

[zzzzzzzz]

Среди "лучших представителей" металлодетекторов есть приборы и с импульсным, и с гармоническим принципом возбуждения.
Импульсные приборы проводят не Фурье-анализ, а интегрирование во временном окне (или в нескольких окнах).
Что-то вроде Фурье-анализа делают многочастотные приборы. Реализации есть разные: с наложением сигналов разных частот или с чередованием частот во времени.

ну, спорить не буду, так как сам в руках такой не держал. Однако, читал когда-то, что самые продвинутые устроены так:
-дается мошный импульс ЭМ поля.
-по этому сигналу (с крутым фронтом и спадом и подавленными выбросами) пишется в память сигнал отклика, нормированный по амплитуде, с высоким разрешением, типа 14-16 разрядов АЦП.
- проводится Фурье-анализ отклика по большому числу гармоник (если не ошибаюсь, 16)
- на основе мат. алгоритмов из этой процедуры получают всё интересующее.

Не знаю, продаются ли где-нибудь такие сейчас, или это был прототип пока.
Ясно одно, - для математики этого прибора придётся попотеть и провести массу разнообразных измерений, как лабораторных, так и натурных. Кто-то этим занимается.

А еще есть UWB - радиолокация. Но, это еще покруче будет....

А разрабатывать что-либо сейчас нужно только в трёх случаях:
- когда этого просто нет или стоит слишком дорого;
- когда планируется продать разработку или производить самостоятельно;
- когда это - учебный процесс или хобби такое....
Успехов!.

[Okorok]

ну, спорить не буду, так как сам в руках такой не держал. Однако, читал когда-то, что самые продвинутые устроены так:
-дается мошный импульс ЭМ поля.
-по этому сигналу (с крутым фронтом и спадом и подавленными выбросами) пишется в память сигнал отклика, нормированный по амплитуде, с высоким разрешением, типа 14-16 разрядов АЦП.
- проводится Фурье-анализ отклика по большому числу гармоник (если не ошибаюсь, 16)
- на основе мат. алгоритмов из этой процедуры получают всё интересующее.

Не знаю, продаются ли где-нибудь такие сейчас, или это был прототип пока.
Ясно одно, - для математики этого прибора придётся попотеть и провести массу разнообразных измерений, как лабораторных, так и натурных. Кто-то этим занимается.

Думаю, что речь шла о прототипе.
Я действительно "держал в руках" подобные приборы, несколько разных. Из личного опыта:
1) Хороший (это был действительно хороший) прибор с гармоническим возбуждением обладает лУчшей абсолютной чувствительностью, чем импульсные. Для достаточной (конкурентоспособной) чувствительности импульсные приборы вынуждены применять усреднение/накопление по импульсам и (уже на выделенном полезном сигнале) ФВЧ с частотой среза около 1 Гц - не всегда удобно на практике.
2) Хороший импульсный прибор лучше справляется с компенсацией сигнала от грунта. Как именно - не могу сказать, производители молчат как партизаны.
3) Даже хороший импульсный прибор батарейки/аккумуляторы жрал в 2 раза быстрее гармонического, а есть еще импульсные "похуже".
4) Возможно, самое интересное:
Динамический диапазон входного сигнала хорошего гармонического прибора превышает 16 бит (на сколько - не знаю). Т.е. нужен или высокоразрешающий АЦП, или АЦП попроще, но с переключением диапазонов.

А еще есть UWB - радиолокация. Но, это еще покруче будет....

Мне методы радиолокации для металлодетекторов знакомы только для микроволновых частот, но такие приборы ощутимо дороже.
Вам известны примеры применения UWB-радиолокации для металлодетекторов?

[zzzzzzzz]

Вам известны примеры применения UWB-радиолокации для металлодетекторов?

Были сообщения в СМИ, и только. Искать, пардон, лень.
Широко стало известно про это после заявлений по ящику о локаторе, "просматривающем сквозь стены". Но, это на уровне ОБС. Я его не видел, к сожалению. Но, знаю, что это реально.
А вообще, эта тематика довольно закрыта сейчас из-за очень сильного коммерческого и военного прогноза. И это правильно. ЗигБи, например, - лишь самое простое по этой тематике. Готовятся совершенно фантастические штуковины.

[Okorok]

Были сообщения в СМИ, и только. Искать, пардон, лень.
Широко стало известно про это после заявлений по ящику о локаторе, "просматривающем сквозь стены". Но, это на уровне ОБС. Я его не видел, к сожалению. Но, знаю, что это реально.
А вообще, эта тематика довольно закрыта сейчас из-за очень сильного коммерческого и военного прогноза. И это правильно. ЗигБи, например, - лишь самое простое по этой тематике. Готовятся совершенно фантастические штуковины.

Тогда все в порядке, я ничего не упустил. Значит, речь идет о более высоких частотах, чем у индуктивных детекторов.
В этом направлении действительно много работают, но - предостережение: есть много шарлатанства и конъюнктурщины, как с "нанотехнологиями" . Физические законы никто не отменял.
Простите за бездоказательность.