Имеется малогабаритная катушка (соленоид).
Через эту катушку с некоторой постоянной скоростью движется небольшой предмет из цветного металла.
Основное назначение прибора - измерение скорости (100...400м/с) свинцовой пульки для спорт. пневматического оружия.
Надульное исполнение с ОДНОЙ катушкой.
Необходимо с довольно большой точностью (не хуже +/-0,5 м/с) измерить скорость пульки.
Подскажите, пожалуйста, как лучше организовать это измерение?
Мне на ум приходит управляемый генератор и демодулятор.
Но так как я - увы, не спец в этих делах, то больше ничего толкового не приходит.
Для обработки сигнала планируется какой-нить проц с ядром Cortex-M4F.

Подскажите, пожалуйста, как лучше и правильнее огранизовать такое измерение?

Скажите, а у Вас есть обоснование, что результат (диапазон скоростей, точность) достижим на современном уровне техники при заданных ограничивающих условиях (время измерения, масса пули, единственный компактный соленоид в качестве датчика)?

Да, есть.
На двух катушках (80..100мм расстояние между ними) вполне достижима указанная точность (масса пули не имеет значения) и существуют серийно выпускаемые изделия.
А будет ли такой же результат достижим на одной катушке - мне пока неизвестно. Именно это я и хотел бы выяснить.
Вес пули так же не должен влиять на результат.
Забыл указать - длина катушки не более 30..40мм.
Я предполагаю, что здесь принципы измерения будут оч. похож на принципы работы современных металлоискателей с процами внутри.

Угу.. Нужно измерить угол, на который отклоняются "современные металлоискатели с процами внутри" при попадании в них пули из пневматической винтовки.

Успехов

А если серьезно, вы можете что-нить предложить?

Исходя из Ваших ответов, на данном этапе могу лишь предложить Вам углубиться в тему бесконтактного измерения скорости пуль. Разобраться в тех принципах работы, которые используются для этого. Понять их достоинства и недостатки. Какие принципы используется в промышленных измерителях? Почему?

Потом, может быть, Ваша идея оформится до чего-то более материального. Сейчас все выглядит на уровне: "хочу измерять скорость пули соленоидом. я не знаю как именно, и даже не знаю, возможно ли это в принципе, но я очень хочу"

Наверное, у меня всё по данному вопросу.

Тем лучше )))


Тогда я спрошу остальное сообщество: как думаете, возможно ли осуществить то, что я описал?
Система не обязана работать в реальном времени, т.е. для упрощения задачи, скажем, известен момент выстрела (датчиком на спусковом крючке).
Я пока вижу это как демодулятор частоты, образованной контуром на катушке (LC-контур).
Я не знаю, как лучше и грамотнее это сделать, максимально избегая аналоговых обработок.
Далее, анализ этого сигнала, уже должен дать возможность вычисления скорости пульки.

В двух катушечных измерителях используется некие ФАПЧ на базе двух LC-контуров.
Срыв генерации и используется для вычисления моментов прохождения пульки через соотв. катушку.
Зная точно расстояние между катушками, можно вычислить скорость пульки.
Для получения высокой абсолютной точности, предусмотривается калибруется с помошью эталонной системы.
К слову, самый простой измеритель скорости основан на пересечении пульки осей оптических датчиков (ИК-излучатель + ИК-приемник).
В них тоже точно так же производится вычисление скорости пульки.

Матмодель нужна. Изменение вносимых параметров катушки при перемещении свинцового(там, если помните, от типа металла есть зависимость) предмета.
Аналогия с металлодетекторами - теми, которые построены на принципе индукционного баланса.
С LC-контуром затея мсм бесполезная.

Только исследования есть - индуктивность катушки при внесении пульки внутрь изменяется на доли процента.
Причем, общая индуктивность катушки не имеет значения - влияние пульки ничтожно, но есть.
Потому я тут и вижу резонансный LC-контур.
А что вы тут предложите, исходя из тока что сказанного?

Если на одной катушке то нужно смотреть на моменты входа пули и выхода из катушки а следовательно на скорость и время изменения индуктивности этой самой катушки.
А вообще для большей точности нужно две катушки или рамки на некотором расстоянии друг от друга. И по их сигналу и расстояния между ними рассчитывается скорость.

Да, согласен, это и нужно делать: анализировать не только скорость изменения индуктивности, но время между этими изменениями (что-то типа колокола или сглаженной трапеции).
Но пулька с другим весом создаст другую картинку.
Проблема для меня - получить все эти картинки.

Т.о. вопрос все тот же: как это осуществить - по максимому все расчеты и вычисления перенеся в цифровую область, минимизируя аналоговую часть?
И есть кто очень плотно сталкивался с работой металлоискателей с цифровой обработкой?


Это - классический индуктивный хронометр (их так называют). Его я тоже выше описывал.
Но у меня задача минимизировать размер датчиков и получить малогабаритное (короткое) и легкое изделие.
А значит - всего на одной катушке.

По принципу IB металлодетекторов у Вас получится передающая катушка, приёмная и возможная согласующая. Катушки - каждая в своём параллельном контуре. Конструкция этих катушек, рабочая частота "накачки" передающего контура - это я не могу сказать, но на выходе с приемной катушки у Вас будет сигнал, изменяющийся по амплитуде, и по фазе относительно сигнала "накачки", т.е комплексный. При пролете пули будет импульс/всплеск фазы этого сигнала, форму которого и можно обработать, находя первую гармонику и по ней определить скорость. Больше, к сожалению, ничего конкретного сказать не могу.
Скорее всего, формой катушек и можно добиться характеристик.
--
Еще раз насчет резонанса в LC. Можно ведь катушку на две секции разбить, получим две последовательно с индуктивной связью, дальше - на них два идентичных генератора по схеме ёмкостной трехточки, перемножаем, фнч , получаем разностный сигнал, его - в частотный детектор. Имеем то же самое, что и IB, но проще и конструция катушки имхо уже понятна.

Уже это - очень много! Спасибо.
А вот еще вопрос: можно обойтись всего одной катушкой - измерительной, через которую пролетает пуля?
А сигнал с опорной моделировать программно (на ходу). Ведь условия для опорной катушки не меняются, значит - сигнал с нее тоже.





О, это намного интреснее! И по-идее, от веса и габаритов пули не должно зависеть.
Извиняюсь за невежество, под частотным детектором вы подразумеваете БПФ или что-то по-проще?

Вы это бросьте. Невежество в нашем веке - миф.

Я так представляю, что генераторы будут работать на частоте 10-20 МГц, перемножение - на двух полевиках, пассивный фнч на 1 МГц и частотный детектор на добром кортексе являет собой просто схему захвата для измерения длительности. Или аналоговый. Или попробовать на например stm32f4xx измерять сразу импеданс, два выхода DAC и 2 ADC.
Раз у Вас есть замеры по тем самым "долям процента" вносимой индуктивности, значит уже можно смело моделировать.
--
В общем, вариантов есть.

Расскажите, пожалуйста, по-подробнее про этот момент.
Я как раз для этого случай приобрел платку STM32F4Discovery )))

Значит, вы считаете, что все же можно добиться нужной точность без влияния размеров и веса пульки?

Это уже из раздела "Предлагаю работу"

Насчет размеров и веса пули. Это действительно проблема и она может решаться многочастотным способом. Так что пути усовершенствования есть.

Попался такой пример.
Он как бы далек от темы, но может и помочь. Списком литературы, например
--
Зы а тут чуть вник в терминологию, оказывается ип расстояния от катушки до объекта называется просто ECDS. Я не знал.
Так вот, гугль выдал кой-чего очень интересного

Спасибо большое, интересный материал!