Магнитометрия.

Надо перечитать теорию - я считал, что поляризация выстраивает все вектора "под себя" и уничтожает прецессию на частоте исследуемого поля и шумы тепловые тоже.

Счазал, сильная книга, буду читать. Огромное спасибо!

А по жидкостям- цель- выбрать меньшую по времени поляризации и с той же величиной сигнала. Ведь они не все одинаковы по этим параметрам. Наверно, есть с меньшим временем и таким же сигналом по величине и времени спада, как и керосин.

По частоте измерений - тут хотя бы одно измерение в секунду-две при разрешении в 5нТл .

 

Согласен, блох надо убирать! По археологам - у меня есть знакомый археолог (я ему предлагал провести съёмку) - а ему нужна только студенческая сила - столько поселений уже разведано, что отряду из 30 человек на лет пятьдесят хватит копать, причем круглый год. И это только одним им разведано. В археологии состояние полного упадка, денег нет вообще, только на очистке перед застройкой и можно типа честно заработать! Поселения грабятся уже даже с применением бульдозеров.

 

И привлечением зарубежных научных кадров и их техники ...

На Украине, по слухам, даже пытались снять фильм для "Дискавери" - как ищут танки. Так что не удивлюсь, что скоро появится фильм. Про амерских кладоискателей с металлоискателями они уже крутят фильм.

У кого есть знакомые режиссеры там (Дискавери, Нешнл Джеографик, НТВ - на крайний случай) - хорошая бизнес идея. Денег заработать можно больше, чем на танках. Заодно и приборы прорекламировать, с производителей дополнительную денюжку снять. Но это так , к слову. "Аномалия" правда засветилась в одном ролике НТВ . Никто денег,слава богу, не просил...

 

Неужели твишники дошли до того, что в научно -популярных и документальных фильмах требуют финансов от всех, чья аппаратура была в кадре. Пусть потребуют так же от Боинга или Аэробуса, на котором прилетели на съёмки. Будут ехать обратно на поезде ИМХО!
Немного не потеме, но вот пример раскопа после проведения разведки магнетометром. Но "археологи " наверно не очень много читали теории и не знали, что такое дипольная аномалия, поэтому и промахнулись.

 

На счет того, что с/ш на выходе с датчика не изменяется при увеличении добротности, не могу согласиться ни из личного опыта, ни даже теоретически. Суммарный уровень шумов датчика (собственных и наведенных) имеет достаточно широкий спектр. Увеличение добротности приводит и к увеличению степени подавления шумов, лежащих вне полосы пропускания контура. Первые магнитометры 60-х годов фактически за счет этого и могли функционировать при отсутствии малошумящей элементной базы. Да и не от хорошей жизни даже в оферхаузеровском POS-1, выпускаемом флагманом ранее советской, а сейчас российской магнитометрии, используется 64 поддиапазона - в "керосиновом" ММП-203 их было всего 11 при том же рабочем диапазоне. Согласен в том, что положительный эффект от увеличения добротности не очень удобен в реализации и тоже имеет свое логическое ограничение, но использование этого эффекта позволило разработчикам POS-1 добиться приличных результатов http://magnetometer.ur.ru/content/view/15/9/1/1/lang,ru/
Работы Кехлера, несомненно, очень интересны и важны - в них освещены практически все моменты касательно построения протонников. Но максимальный интерес они представляют в плане изложенных теоретических идей. А предложенная их практическая (схемотехническая) реализация, на мой взгляд, не совсем оптимально сбалансирована

Десятки процентов - это очень много, тут идет жестокая борьба за каждый процент !

 

Кто-нибудь может !!!!!!!КОНКРЕТНЕЕ !!!!!!! осветить вопрос по жидкостям для протонников или предоставить ссылки с конкретными характеристиками жидкостей в интересующем применении.

Так же интересно узнать, кто делал входной каскад на биполярных транзисторах (например, как у Кехлера) и на полевике и какие получены сравнительные результаты.

 

Я изготовил два датчика для Шанса - один а-ля ММП-203 по авторской технологии, другой на торе.
На торе индуктивность по памяти в 3 раза больше, и соответственно и добротность (надо будет померять и записать).
Так он вообще работает на боку, наверно сигнал гораздо больше, в том числе и за счет добротности, а не только за счет помехозащищённости тора по сравнению с соленоидом. А керосин в торе только внутри и всего 170-200 мл в отличие от датчика ММП-203 (более литра). Ток поляризации для тора в два раза меньше. И тор неэкранирован!

 

Тор работает из-за всенаправленности, те а наихудшем положении относительно вектора магнитного поля в данной местности у него сигнал падает в два раза, у соленоида - может вообще пропасть.

 

К сожалению, это так, тк при увеличении добротности пропорционально с сигналом растут и шумы. Просто сумма сигнал+шум становится выше внутренних шумов усилителя (приведенных ко входу) и внешних наводок. Кехлер и другие спецы (в том числе разработчики POS-1) это специально подчеркивают, могу привести строчку в его работе. Для уменьшения наводок идеально бы было включить датчик на вход дифкаскада, тогда, было бы возможно сделать нерезонансный датчик. В датском спутниковом магнитометре так и сделано. Те тор+дифкаскад это значительный прорыв.

Кстати, Дмитрий,вы кажется из Беларуси? Так по белорусскому таможенному кодексу, оверхаузеровские магнитометры приравниваются к товарам двойного назначения. Вы бы с Батькой утрясли этот вопрос прежде

 

Вот что пишет 'дедушка' Кехлер по поводу резонансного включения.

This means that the precession signal has been amplied by the factor Q. Unfortunately, this does not increase the S/N ratio since the noise at the precession frequency is also amplied.

The series circuit for a circuit using a low-impedance amplier may be analyzed the same way and gives the same result: the S/N is unchanged but the signal is amplied by the value of Q of the sensor. So, given the fact that you get free amplication, should you always choose to add a resonating capacitor?

The answer depends on how marginal the signal is to start with. If you have a rather small sensor, the extra free gain is helpful and may compensate for some of the low-noise preamplier noise. For a large sensor such as those towed behind boats in ocean based magnetometry, the signal may already be quite large (several tens or hundreds of microV) and so the extra gain is not necessary and the fact that the magnetometer has to be tuned for dierent locations may be a nuisance.

 

Вот так и на моём торе - ещё "немного увеличить " кол-во витков, и можно будет обойтись без резонанса.
...... И даже без керосина.......
Да только некуда доматывать- почти полное заполнение окна.

А 'дедушка' Кехлер как всегда прав - во всём нужно искать золотую середину.

 

Кехлер пишет, что шум НА ЧАСТОТЕ ПРЕЦЕССИИ так же усиливается. Но весь шумовой спектр не ограничивается только частотой прецессии! Рассмотрим пример. Входной диапазан магнитометра составляет, скажем, от 1 до 4 кГц. Все, что лежит вне этого диапазона, нам не интересно по определению и мы это "давим" разнообразными аппаратно-программными методами. Пусть теперь полоса пропускания входного контура, образованного датчиком и резонансным конденсатором и определяемая добротностью этого самого контура, составляет 100 Гц на частоте настройки 2 кГц. Это означает, что вместе с полезным сигналом, лежащим в диапазоне 1950-2050, усилятся лишь те шумы, которые тоже находятся в этом диапазоне! А это лишь малая часть от общего количества шумов, находящегося в диапазоне работы прибора 1-4 кГц! Весь-то шумовой спектр, "воздействующий" на прибор, не находится в полосе отдельно взятого сигнала прецессии, он намного шире!

Я не владею свежей информацией по этому вопросу, но в рамках единого таможенного пространства с Россией кодекс либо уже единый, либо, по логике, скоро должен таким стать .

 

Тогда по Вашему мнению можно сделать вечный двигатель. Шум как был, так он и остался. Иначе, можно было бы сделать сверхдобротный контур и не парится с вытягиванием датчиков. В чем проблема, сделали датчик выходным с\ш 20 дб, настроили его в резонанс, загнали добротность до 100, пропустили через ПФ с полосой 10 Гц и у нас отличный прибор. Ничего подобного.

В том то и вся проблема, что резонанс перераспределяет спектр шума, но шум не исчезает. Как было фазовое дрожание сигнала, так оно и осталось. Для примера, могу прислать выборки сигнала прецессии с с/ш 20 дБ, потом то же сигнал, пропущенный через узкополосный ПФ (полоса пропускания 10 Гц). Сигнал просто идеальный. Но когда начинаешь делать серию измерений, результаты скачут +- 5..8нТ. Можете все это сами промоделировать в Matlabe.

Дедушка правильно сказал, что резонанс увеличивает сумму сигнал+шум, но не соотношение. В результате, точность остается на прежнем уровне. Посмотрите его статью, там постоянно фигурирует значение сигнал/шум с датчика и методы его увеличения.

 

Точно такой же, каким и является, скажем, солнечная панель - она тоже ухитряется выдавать энергию без включения в розетку .
По-Вашему же выходит, что фильтры (разновидностью которых - полосовым, по сути является наш резонансный контур) как класс устройств бесполезны и применение их бессмысленно. Соотношение с/ш на практике имеет значение применительно к какому-либо частотному диапазону. В моем примере это полный частотный диапазон работы прибора - от 1 до 4 кГц (предполагается, что все частоты вне этого диапазон полностью подавляются). При использовании резонансного включения соотношение с/ш не изменится в диапазоне 1950-2050, но в полном частотном диапазоне от 1 до 4 кГц очень даже изменится! В этом смысл фильтрации сигналов! Мы можем добиться того же эффекта, что и резонанс, используя, например, дополнительные активные фильтры n-ного порядка в последующих каскадах, что сложнее и дороже. На практике же, по доступным материалам, большинство производителей приборов почему-то не сильно рвутся уходить от столь бесполезного резонанса. Я проводил эксперименты с резонансным и безрезонансным включением датчика - на одном и том же датчике без его перемещения и на одном и том же приборе (т. е., по-Вашему, без изменения соотношения с/ш). Без резонанся скачки плюс-минус 15-20 нТл, с резонансом - 0-1 нТл.

 

Вот Вы и ответили на свой вопрос. Все дело в полосе шумов. Если в спектре будет стоять палка на частоте 5-8 кГц - да это улучшит. Но у нас полоса шумов очень небольшая. У Вас сигнал подается на компаратор, после которого вы измеряете частоту. Те наиболее критичными для измерения являются фазовые шумы (что превращается в дрожжание фронтов и спадов после компаратора). А теперь прикиньте полосу шумов. Те мы имеем фазо манипулированный сигнал с полосой единицы герц. Чем нам тут поможет узкополосный фильтр с полосой сотни герц? Да ничем, амплитудные шумы уйдут, фазовые останутся, те в результате точность измерения не изменится.

По поводу вашего эксперимента. На входе компаратора мы имеем сумму сигнала прецессии+шум датчика (тепловой)+внешние шумы+шумы усилителя. Когда датчик нерезонансный, то шумы датчика сравнимы с шумами усилителя и внешними помехами. Когда мы делаем резонансный датчик мы увеличиваем сумму сигнал+шум датчика+и внешние помехи (в полосе резонанса) в Q раз (добротность) и они становятся заметно выше шумов усилителя. Те сигнал шум на входе компаратора улучшается за счет уменьшения доли шумов усилителя.

Мы еще не касаемся вопроса согласования. Все эти моменты я тоже отрабатывал на практике, и фильтровал узкополосными фильтрами с шириной полосы пропускания 10 гц. Точность , при правильно выбранном алгоритме, практически не менялась.

Второй момент. Вы, похоже используете простой периодомер. Он очень чувствителен к пропуску периода. Поэтому простейший пф на входе компаратора может исправить эти недостатки, что в результате уменьшает разброс показаний прибора.

Если Вы хотите сделать очередной магнитометр на PIC/AVR/ARM - то да, зачем выеживаться.

Может быть и другой вариант, все можно сделать в цифре, те сигнал оцифровывается и потом обрабатывается любыми фильтрами и методами в памяти.

Все спектрометристы стремятся к нерезонансным схемам и уменьшению добротности датчика. Просматривается следующее направление в схемотехнике - тор+дифкаскад+АЦП+быстрый MCU/DSP для обработки данных. Уровень сигнала с OVH датчика (особенно если разместить предварительный усилитель на датчике) уже позволяет это делать. В датском OVH спутниковом магнитометре на выходе такого усилителя с\ш примерно 40-50 дБ без всяких резонансных включений датчика.

Дискуссия уже ушла в сторону от применения магнитометров в поиске танков, поэтому, есть предложение теоретические и практические вопросы построения магнитометров перенести в приват. А здесь делиться опытом их применения.

 

По фильтрам:
1.По фильтрам: гармоники "отфильтрованных" помех все одно попадут в полосу фильтра. Т.е. при появлении, например, импульсной помехи на 1кГц отфильтровать её влияние полностью нельзя фильтром с центральной частотой около 2 кГц. А внешние помехи чаще всего и носят импульсный характер.

2. Сетевые помехи. Этот вопрос в обсуждении ПФ не поднимался. В космосе их нет! А на земле - почти повсеместно. Амплитуда такой помехи может просто перегрузить входной усилитель наводкой не только через датчик, но и на цепи самого усилителя и сделать измерения невозможными в данной местности. И, если помехи на других частотах могу быть или не быть, то сетевая помеха будет наверняка и постоянно.

Поэтому применение дифусилителя, как Вы указали выше, необходимо.
Можно задать нескромный вопрос - в Вашем протоннике используется имеенно схема с дифусилителем? И есть ли цепи фильтрации сетевой помехи в предварительном усилителе.

 

Если мы говорим о фильтрации сигналов,то лучше всего описывать этот процесс в частотной области. Что такое импульсная помеха? Она имеет широкий спектр, те полосовая фильтрация тут не поможет, а при неправильных параметрах фильтра она может вызвать его "звон". Есть общее правило, что импульсные помехи лучше всего фильтровать во временной области, те алгоритмическим методами.

По 50 Гц и субгармониках. Особых проблем нет и при применении несимметричных входных цепей, можно сильно ограничить полосу входного усилителя от 1 до 5кГц, при крутизне АЧХ 12 дБ на октаву (4 порядок фильтра), 50 Гц будут задавлены очень прилично. И второе, Вы же не собираетесь измерять геомагнитное поле в промышленных условиях, сам метод измерения требует удаленности от мощных источников магнитных помех, которыми и являются линии электропередачи. Поэтому, ставить режекторник на 50 Гц смысла особого нет.

Дифусилитель поможет решить проблему с импульсными помехами. При скрещивании его с тором - вдвойне. В "Аномалии" я не ставил дифусилитель, тк это потребует коренной переделки входных цепей. А времени было очень мало, плюс заказчикам требовалась повышенная точность прибора.

В первой "Аномалии" я использовал метод Кехлера + плюс АЦП небольшой разрядности. Точности для техногенного поиска хватало, систематика была на уровне 2 нТ . Когда появились профессиональные заказчики, то пришлось более подробно окунуться в эту область. Выезжаем на полигон, ставим два прибора и смотрим дисперсию результатов измерений в одинаковых условиях ("Аномалия" со старым алгоритмом и хороший промышленный оверхаузер), разброс показаний был в 5 раз выше. Плюс заказчику была необходима возможность прибора работы на экваторе. Поэтому, ко второй "Аномалии" были выдвинуты гораздо более высокие требования по точности, диапазону и градиентоустойчивости. В новой стоит 16 разрядный АЦП и очень навороченный алгоритм обработки с применением Фурье анализа. Поэтому и смогли добиться, практически предельной точности и высокой градиентоустойчивости. Из дополнительных плюшек - мы можем оценивать качество результатов измерений. Плюс встроенный канадский геодезический приемник, встроенная навигация (выход на точки измерения). Плюс исследования по OVH датчику. Так что работы хватало с головой и на переделку входной части времени просто не хватило.

 

1.Вот и я считаю, что останавливаться на резонансном датчике как единственно возможном варианте не стоит, т.к. реально внешние помехи носят импульсный характер ИМХО.

2.По 50 Гц ...АЧХ 12 дБ на октаву ...
Да, но после входного усилителя! А он может быть перегружен ими.

3.А мне попадаются интересные места или под ЛЭП 35КВ или рядом, как я рассказал 3-4 страницы выше. Хотя до цивилизации - пару-тройку км было.

4.Если я правильно понял, первая Аномалия со старым алгоритмом - это протонник, а вторая - OVH?

 

2. Не всегда, никто Вам не мешает ввести частотно зависимые цепи (ФНЧ) в обвязку предварительного усилителя. Чем раньше стоит фильтр, тем лучше.

4. Вторая в двух вариантах - как протонник и как с OVH датчиком, меняются только прошивки и добавляется ВЧ генератор. Те если человек взял в варианте протонника, то в будущем он может заапгрейдить до OVH с учетом уже заплаченных денег.

 

Gennady67 ...Так же фото тора до установки в корпус....


Если возможно поподробнее о торе - геометрические размеры и конструкция сердечника, количество витков и диаметр провода.

 

Фото перед Вами. Закрепляются витки и вперед!

 

На улице оттепель, а тема замёрзла.

На днях попалось видео про магнетометр Магнум.
Например - не реклама- http://www.youtube.com/watch?v=hWKW7GRWH3U.
В продолжение поиска оптимального поискового прибора- этот прибор на 4+ для этих целей, но вот цена 2600 у.е. для народного явный перебор!

Тем не менее, не смотря на скептическое отношение к феррозондам, прибор показал отличные параметры (если это не подтасовка тестов) и на дальних дистанциях( т.е. для "поиска танков" годится), и при работе на ближних дистанциях (похож на ППМА-3) http://www.youtube.com/watch?v=sWuinQG8NMM
Я думаю, столь высокая цена вызвана тем, что в СНГ нет достаточного спроса, поэтому продажи редки и соответственно разработка и запуск в производство раскладываются на небольшую партию приборов и занимают большую часть в конечной цене прибора. Хотя по себестоимости - баксов 200-300 ИМХО.

 

Я редко смотрю подобные ролики, но по привденным Вами ссылкам посмотрел. После просмотра впал в легкий ступор и предпринял поиск анологичных http://www.youtube.com/user/MagnumMagnetometer . Просмотр и этих оставил устойчивый неприятный осадок. Загадочная методика тестирования, завуалированное очернение всех приборов, кроме своего, предоставление неполной информации и т. д. Люди показали, что имеют доступ к разнообразным магнитометрам, но ни одного сравнительного теста из разряда самых основных - по дальности, нет (может, я что-то пропустил или такой объективный тест просто не выгоден ?). Ловят проезжающие машины, хотя собственные спокойно стоят в кустах . Взяли бы тот же MMPOS или ММП да и сравнили дальность обнаружения со своим на собственной же машине! С каской та же картина - равнительного теста по дальности нет. Зачем совать датчик MMPOS в лунку с близко расположенным объектом - протонники не работают в подобных полях - датчик нужно было наоборот поднять над этой лункой!
Локализация аномалии при помощи MMPOS вообще повеселила - оператор разве что только с ним не прыгал и в ладоши не хлопал! Он же сам сказал, что датчик протонника при выполнении измерений (добавлю - особенно точных измерений, необходимых именно для локализации небольших объектов, как в данном случае) должен быть неподвижен - обратите внимание на практически непрерывный "дрейф" датчика в процессе "типа локализации"- так подобные измерения не проводят! И в каждом из приведенных роликов есть много подобных, мягко говоря, нюансов, которые лично мне сразу бросились в глаза.
Я абсолютно не хочу сказать ничего плохого про прибор, возможно, он очень хороший - но потенциального потребителя нужно хоть чуточку уважать, а не показывать такое, что может отбить охоту приобретения...

 

+1 тоже заметил, что это промоакция, а не обьективные тесты

 

Скажу сразу, я не очень подробно анализировал эти ролики, меня заинтересовала вообще конкретная реализация ПОИСКОВОГО магнитометра и применение ферозондов. Я тоже усомнился в реальности тестов. Но параметры на сайте изготовителя (по моему http://www.magnitometr.com/) примерно соответствуют показанным и так же примерно соответствуют возможностям испытанного мною Шанса. Конечно неточностей и перекруток по отношению к другим приборам хватает. А что касается "своих авто рядом", то для дифизмерений после калибровки это до определенной степени не должно иметь значения для обнаружения движущихся по шоссе авто. Я думаю, что при такой цене охота купить в большинстве случаев отпадёт сама.