Инфрадин для необычной задачи

[zyrcon]

При разрушении горной породы возникает электромагнитное импульсное излучение. Необходимо проанализировать спектр.

У имеющегося АЦП частота дискретизации 48кГц
Диапазон от 0 - 1000000 Гц.

Что если разбить этот диапазон на 42 (1МГц/24кГц) поддиапазона. Построить приемник по ифрадинной схеме с широкополосным неперестраиваемым преселектором. ПЧ допустим выбрать равной 20МГц, После смесителя поставить фильтр на 20МГц и полосой 48кГц. Дальше, детектор, УНЧ и АЦП.

Принцип работы понимаю так: излучаемые импульсы, имеют случайную форму во времени. Какой у них спектр не знаю, но догадываюсь, что он не постепенно убывающий как у
прямоугольного импульса (|sin(x)/x|).

Если в нем есть в разных местах более сильные гармоники, то перестраивая гетеродин, можно на них настраиваться как на несущие частоты. Соответственно все гармоники которые находятся рядом (в пределах полосы) будут восприниматься как боковые составляющие.

Насколько будет эффективна данная схема?

Спасибо.

[Леонид3]

zyrcon, если "разрушение горной породы" происходит нечасто и не требует немедленного ответа (режим реального времени), то можно записАть сигнал и в спокойной обстановке проанализировать.

[R9AAA]

хм.. кроме приемника понядобятся хорошие приемные измерительные антенны. Это задачка по-сложнее будет чем приемником обзавестись.

Что если разбить этот диапазон на 42 (1МГц/24кГц) поддиапазона

Тогда для чистоты эксперимента придется организовать минимум 42 взрыва одного и того же участка. Сами понимаете что это невозможно.

Анализ таких широкоплосных и случайных сигналов - задача сложная и дорогостоящаяя.

[RA3POD]

опять диплом небось7

[R9AAA]

Если это диплом то наваять можно что угодно... Все равно делать не будут. А вот для практичексих целей тяжкая задачка.

[RA3POD]

Если это диплом то наваять можно что угодно

ну да - ищешь супердорогую ацпэху.........

[UN7CI]

По этому поводу думаю следующее:
По-порядку.

При разрушении горной породы возникает электромагнитное импульсное излучение. Необходимо проанализировать спектр.

Допустим, что возникает электромагнитное излучение. Но кто сказал, что оно импульсное?
Возможно спектр, но для оптимизации работы приёмного устройства нужно знать его частотное преобладание.
Допустим, что в качестве широкополосных антенн будут использованы штыри забитые в горную породу. Как в таком случае отделить полезный сигнал (сигнал процесса) от помех высокого уровня и c техногенной природой возникновения?

У имеющегося АЦП частота дискретизации 48кГц
Диапазон от 0 - 1000000 Гц.

Чтобы заставить устойчиво работать АЦП на выходе устройства необходим запас по уровню амплитуды. Диапазон предлагаемого АЦП для сканирования частот достаточно мал, т.к. исследуемый спектр частот неизвестен.
Что будет являться регистрирующим (оконечным) устройством, осциллограф или компьютер со специальной программой учитывающей все зависимости от от скорости(?) изменения процесса излучения породы?
Почему значение ПЧ в 48 кГц взято за основу, а не 3 кГц или 300 кГц или вообще весь спектр сразу?

Принцип работы понимаю так: излучаемые импульсы, имеют случайную форму во времени. Какой у них спектр не знаю, но догадываюсь, что он не постепенно убывающий как у
прямоугольного импульса (|sin(x)/x|).

Кто скажет: какое время жизни этих импульсов?
А вот форма прямоугольного импульса не постепенно убывающая. Да это в нашем случае и не важно.
А если имеют место изменения интенсивности и формы излучения по времени настолько длительно, что в этом году нам с ними так и не определиться! И вообще какова должна быть скорость сканирования, чтобы успеть зафиксировать начало опасного процесса в почве и как его выявит и в сравнении с чем?

Если в нем есть в разных местах более сильные гармоники, то перестраивая гетеродин, можно на них настраиваться как на несущие частоты. Соответственно все гармоники которые находятся рядом (в пределах полосы) будут восприниматься как боковые составляющие.

О каких гармониках и несущих вообще может идти в данном случае речь, откуда им взяться? А боковые составляющие (по-видимому имелось в виду спектра излучения), кому они интересны и какую полезную информацию в себе несут?

Насколько будет эффективна данная схема?

Без знаний физики земли, говорить об излучении и проектировать устройство контроля природных процессов происходящих в горной породе - бесперспективное занятие.

Спасибо.

[UR5GAW]

Тогда для чистоты эксперимента придется организовать минимум 42 взрыва одного и того же участка. Сами понимаете что это невозможно.

Легко.На кар"ере.Как правило не менее десятка взрывов за рабочий день.
А на диплом весьма похоже.

Добавлено через 7 минут

О каких гармониках и несущих вообще может идти в данном случае речь, откуда им взяться? А боковые составляющие (по-видимому имелось в виду спектра излучения), кому они интересны и какую полезную информацию в себе несут?

В любой горной породе есть кварценосные породы.По линиям разлома(есть такие линии у камня)собираеться статика.Во время резкого разрушения породы происходят електромагнитные процесы больших амплитуд(сжатие-расстяжение зарядов)-причем частота(не импульсов а синусоиды) изменяеться в сторону высоких частот с огромным падением по амплитуде.процес почти мнгновенный
и для анализа без записи и компа не обойтись.Кроме того весь спектр зафиксировать не удасться,разве что определить закон изменения и математически
потом "дорисовать".Что касаеться пользы от этого.Не понимаю,живут же люди и без
этого?

[UN7CI]

Если кристаллы (песчинки) кварцевого песка породы представить в виде миниатюрной модели кварцевого резонатора, то с учётом геометрических размеров частиц песка, при механическом сдвиге (перемещении) слоёв грунта, возможно появление резонанса и при значительном скоплении суммирование электромагнитной энергии всех частиц в виде ВЧ-спектра в области десятков-сотен мегагерц.
Амплитуда спектра излучения в зависимости от подвижек в почве будет меняться.
Будут меняться частота и ширина спектра, отражая в принципе активность самого процесса.
В связи с огромной массой грунта и медленного процесса перемещения (разлома) можно ожидать долговременное изменение исследуемых характеристик.
Таким образом оконечное устройство контроля (отслеживания) изменений в грунте должно фиксировать медленноизменяющиеся процессы (от часов до нескольких лет), основанные на возможности визуального сравнения (сопоставления) с предыдущей фотографией спектра.

[RA3POD]

Почему значение ПЧ в 48 кГц взято за основу, а не 3 кГц или 300 кГц или вообще весь спектр сразу?

имхо потому что ацп какое он взял не прпустит больше и то не 48 а 24(и то - теоритически) пропустит если дискретизация 48

[UR5GAW]

Если кристаллы (песчинки) кварцевого песка породы представить в виде миниатюрной модели кварцевого резонатора, то с учётом геометрических размеров частиц песка, при механическом сдвиге (перемещении) слоёв грунта, возможно появление резонанса и при значительном скоплении суммирование электромагнитной энергии всех частиц в виде ВЧ-спектра в области десятков-сотен мегагерц.

С этим полностью согласен.Я имел ввиду скапливание кулоновских зарядов(статики) при пассивном лежании.И резкого изменения из-за деформации(мгновенной),вызывающей електромагнитный процес.

Кроме того,в пассивном состоянии не думаю,что почва даст такое излучение,что мы
сможем вообще зафиксировать.То есть если песок будет просто пересыпаться в жаркий день-вряд ли удасться зафиксировать этот процес.Может я не прав,это мое мнение.А вот сильная деформация в момент взрыва,вполне может быть зафиксирована(примерно так как грозовой разряд,только намного слабее)

Добавлено через 1 минуту

имхо потому что ацп какое он взял не прпустит больше и то не 48 а 24(и то - теоритически) пропустит если дискретизация 48
__________________

Я думаю,его АЦП нужен в НЧ-части,так как ВЧ спектр значительно шире.

[UN7CI]

Ну, и наконец, касательно взрыва.
Если искусственно, с помощью контрольных взрывов, создать ускоренный процесс перемещения частиц песка в нескольких местах почвенной (контрольной) зоны, то сопоставляя (анализируя) реакцию почвы, а точнее произведя спектроанализ ВЧ-излучения, можно сделать практический вывод о состоянии грунта по секторам взрыва, включая 3D-графику.
Но это уже тема дипломного проекта.

[UR5GAW]

Борис,а если не секрет кроме дипломного пректа это еще кому-нибудь нужно,как
Вы думаете?Либо я узко мыслю,но не могу увидеть практического применения.Это
так,самому интересно.

[UN7CI]

В пятятисятых годах научные общества физики земли СССР обратились за помощью к радиолюбителям с просьбой произвести локальные измерения проводимости почвы на просторах Великой Страны. Понадобилась "Карта проводимости Земли".
Для чего им это конкретно нужно и как это выполнить было очень подробно описано в журналах "Радио" того времени.
Как "наш брат" откликнулся на это предложение государства, пересказывать не буду, но "доклад с цифрами" должен быть выслан по почте в конверте прямо в московский Институт.


Так же интересен исторический факт привлечения радиолюбителей-коротковолновиков в конце 50-х годов, после запуска в СССР Первого искусственного спутника земли, к контролю в эфире слышимости радиосигнала бортового маяка спутника в значениях S-силы сигнала c последующей отправкой QSL-карточки в Центр космической связи.
Частота излучения была около 36 МГц АМ. Так, что сверхрегенеративные ламповые приёмники ультракоротковолновиков, при несложной доработке (диапазон частот УКВ тогда был 38-40 МГц), позволяли "почувствовать" себя участником великих событий тех времён.

Радиолюбителям всегда всё было интересно!

[zyrcon]

Допустим, что возникает электромагнитное излучение. Но кто сказал, что оно импульсное?
Возможно спектр, но для оптимизации работы приёмного устройства нужно знать его частотное преобладание.
Допустим, что в качестве широкополосных антенн будут использованы штыри забитые в горную породу. Как в таком случае отделить полезный сигнал (сигнал процесса) от помех высокого уровня и c техногенной природой возникновения?

Будет использоваться небольшой образец горной породы, например гранит.
Есть статья в которой описывается подобный случай bibliot.edu.mhost.ru/uglemetan/2639/38-131.pdf
файл - 4.5Mb
на 59 стр.

при изменении напряженно-деформированного состояния возникает импульсное электромагнитное излучение.

Спектр сигнала примерно таков:
ввв.pribor-pk.ru/zetlab/img/11.jpg

Чтобы заставить устойчиво работать АЦП на выходе устройства необходим запас по уровню амплитуды. Диапазон предлагаемого АЦП для сканирования частот достаточно мал, т.к. исследуемый спектр частот неизвестен.
Что будет являться регистрирующим (оконечным) устройством, осциллограф или компьютер со специальной программой учитывающей все зависимости от от скорости(?) изменения процесса излучения породы?
Почему значение ПЧ в 48 кГц взято за основу, а не 3 кГц или 300 кГц или вообще весь спектр сразу?

АЦП поменять не могу. Так как его fd=48кГц, то решено спектр исследовать частями. Поэтому выбрана схема приемника, в которой на первом смесителе очередная часть спектра примерно равная 100кГц переносятся на fпч=20МГц, а затем во втором на fпч=0, то есть в область НЧ (Прямое преобразование). И подается на АЦП.

До этого я писал, что вместо второго смесителя будет использован детектор. Но решил отказаться. Ответить на вопрос, чем он конкретно для этой схемы плох, не могу. Есть только догадки.

О каких гармониках и несущих вообще может идти в данном случае речь, откуда им взяться? А боковые составляющие (по-видимому имелось в виду спектра излучения), кому они интересны и какую полезную информацию в себе несут?

Тут я написал лишнее. Просто когда я думал применить детектор, то пытался провести аналогию с АМ колебанием.

Но на самом деле, если взять допустим белый шум, и пропустить его через узкий полосовой фильтр, то выходной сигнал будет напоминать АМ колебание.

На этой ссылке ввв.falstad.com/dfilter/ есть java-аплет, в котором можно смоделировать ситуацию с различными входными сигналами и фильтрами.
Опция custom=FIR позволяет самому нарисовать мышью АЧХ фильтра.
Так это выглядит:
unno.nm.ru/01.jpg

Вот то, что импульс необходимо повторять нужное количество раз - это так.
Либо надо думать что-то еще.