Удосконалення системи вихрострумового контролю та моделі аналізу сигналу відгуку для збільшення інформативності при ідентифікації металів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2025.101.%25pКлючові слова:
електромагнітні властивості металів, вихрострумова система, STM32H745 мікроконтролер, модель сигналу-відгуку, ідентифікація металів, математичне моделювання, амплітудно-фазовий метод реєстрації сигналів, інформативність, STM32, металошукачАнотація
В роботі розглядаються результати ідентифікації металевих об’єктів за допомогою вихрострумової системи динамічного контолю, на базі амплітудно-фазового методу обробки відгуку від об’єкта, що досліджується. В статті запропонована удосконалена модель сигналу-відгуку вихрострумової системи динамічного методу контролю. Враховані аспекти здійснення процесу динамічного контролю дозволили удосконалити запропоновану раніше аналітичну модель опису сигналу-відгуку, завдяки чому вона тепер враховує електричні та магнітні характеристики металів аналітичним шляхом, а не апроксимаційним підставленням форми сигналу-відгуку, як попередня модель.
В роботі акцентовано увагу, що важливою змінною моделі є швидкість пронесення металевого предмета над площиною антен. Швидкість впливає на форму сигналу-відгуку та розрахованих в подальшому інформаційних коефіцієнтів. Проведено дослідження із визначення оптимальної швидкості пронесення металевого предмета над поверхнею антен, що відповідає діапазону лінійних швидкостей 4...6 м/с.
Ідентифікація металів при використанні кількох різних частот обертання є кращою та точнішою, адже дозволяє більш інформативно охарактеризувати невідомий новий зразок та визначити до яких він є максимально подібним.
Проведення досліджень по визначенню оптимальної частоти обертання металевих предметів над площиною антен дозволило збільшити інформативність системи, про що свідчило зростання кореляційної різниці при розрізненні металів на прикладі міді та решти металів з 10-15% до 20-25%, на прикладі танталу з 8-12% до 15-20%, а кобальту з 10-12% до 20%.
Посилання
References
1. Positive Material Identification. Elvatech Ltd. Available online, data access: june 2025.
2. Abramovych, A. О., Agalidi, Y. S., Piddubnyi, V. O. (2020). Radio engineering system identification of metals on the basis of eddy-current converters. Radio Electronics, Computer Science, Control, No. 1, pp. 7–17. doi:10.15588/1607-3274-2020-1-1.
3. Abramovych А. О. (2022). Improving the eddy current identifier of metals based on the correlation approach. Radio Electronics, Computer Science, Control, No. 4, pp. 7-17. doi:10.15588/1607-3274-2022-4-1.
4. Bruschini C. (2002). A Multidisciplinary Analysis of Frequency Domain Metal Detectors for Humanitarian Demining: thesis dissertation of Doctor in Applied Sciences. Vrije Universiteit Brussel, 242 р.
5. Peyton, A. J., Verre, W. V., Gao, X., Marsh, L. A., Podd, F. J. W., Daniels, D. J., Ambruš, D., Vasić, D., Bilas, V. (2019). Embedding target discrimination capabilities into handheld detectors for humanitarian demining. In: The 16th International Symposium Мine Action, pp. 31–35. Ministry of Science and Education, Zagreb.
6. Daniels, D. J. (2004). Ground Penetrating Radar (2nd Edition). Institution of Electrical Engineers, London, UK, 761 p. DOI:10.1049/pbra015e.
7. Sharawi M. S. and Sharawi M. I. (2007). Design and Implementation of a Low Cost VLF Metal Detector with Metal-Type Discrimination Capabilities. 2007 IEEE International Conference on Signal Processing and Communications, pp. 480-483, doi:10.1109/ICSPC.2007.4728360.
8. Abramovych, A. A., Kashirsky, I. S., & Poddubny, V. A. (2017). Method of processing the reflected signals from pulsed eddy current converters. Radio Electronics, Computer Science, Control, Vol. 4, pp. 7–14. doi:10.15588/1607-3274-2017-4-1.
9. Tietze U., Schenk Ch. (2019). Halbleiter-Schaltungstechnik. Springer Vieweg; 16th, adult, Updated edition, 1828 p. ISBN 978-3662485538.
10. Method and apparatus for metal detection employing digital signal processing. (2008). United States Patent, Patent No.: US 7,432,715 B2. Data of Patent Oct. 7, 2008.
11. Ifeachor, E. C.; Jervis, B. W. (2001). Digital Signal Processing: A Practical Approach, 2nd Edition, Hoboken, USA: Prentice Hall; 933p. ISBN 978-0201596199.
12. Salih M. (2012). Fourier Transform – Signal Processing. IntechOpen, 366 p. Doi:10.5772/813.
13. Stroustrup B. (2014). Programming: principles and practice using C++ (2nd Edition). Addison-Wesley, 2339 p., ISBN 978-0321-992789.
14. Abramovych A. O., Poddubny V. O. (2020). Eddy-Current Amplitude-Phase Based Method for Identifying Conductive (Metal) Objects. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., Kyiv, Vol. 42, No.8, pp. 1069-1085. DOI:10.15407/mfint.42.08.1169.
15. Yamazaki, S.; Nakane, H.; Tanaka, A. (2002). Basic Analysis of a Metal Detector. IEEE Trans. Instrumentation and Measurement, Vol. 51, Iss. 4, pp. 810-814. DOI:10.1109/TIM.2002.803397.
16. Potin, D.; Vanheeghe, P.; Duflos, E.; Davy, M. (2006). An abrupt change detection algorithm for buried landmines localization. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 44, No. 2, pp. 260-272, doi:10.1109/TGRS.2005.861413.
17. Bermani, E.; Boni, A.; Caorsi, S.; Massa, A. (2003). An innovative real-time technique for buried object detection. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., Vol. 41, Iss. 4, pp. 927-931. DOI: 10.1109/TGRS.2003.810928.
18. AN/PSS-14 (former HSTAMIDS) mine detector, L-3 CyTerra. L3Harris. Available online, data access: june 2025.
19. Minehound VMR3G, Dual sensor mine detector. Vallon GmbH. Available online, data access: june 2025.
20. Jol, M. H. (2009). Ground Penetrating Radar. Theory and Applications. Elsevier Science; 574 р. DOI:10.1016/B978-0-444-53348-7.X0001-4.
21. Daniels, D. J. (2009). EM Detection of Concealed Targets. John Wiley & Sons; 299 p. DOI:10.1002/9780470539859.
22. Moore, P. O. (2004). Electromagnetic testing. Columbus, USA: American society for nondestructive testing; 529 p.
23. Bristow, C. S.; Jol H. M. (2003). Ground Penetrating Radar in Sediments. Birkbeck, University of London, UK; 339 p.
24. Electromagnetic method of identification of metals: invention patent 127276 Ukraine: G01N 27/90. № u 2020 08222; info. 22.12.2020; printed. 05.07.2023, journal. № 27/2023.
25. Yamazaki T., Arizono T., Kobayashi T., Ikuta R., Yamamoto T. (2023). Linear Optical Quantum Computation with Frequency-Comb Qubits and Passive Devices. Physical Review Letters, Vol. 130, 200602, pp. 200602-1-200602-6, doi:10.1103/PhysRevLett.130.200602.
26. Lewis, E. E., Sahay, C. & Breneman, J. E. (2022). Introduction to Reliability Engineering, 3rd Edition. Wiley & Sons.
27. Chekubasheva V. A., Kravchuk O. A., Hlukhova H., Glukhov O. V. (2022). Creating of a remote-presence robot based on the development board Texas Instruments to monitor the status of infected patients. Biosensors and bioelectronics: X, Vol. 11, 100215. DOI:10.1016/j.biosx.2022.100215.
28. Shi B. et al. (2022). Impact of Low-Resolution ADC on DOA Estimation Performance for Massive MIMO Receive Array. IEEE Systems Journal, Vol. 16, Iss. 2, pp. 2635-2638, doi: 10.1109/JSYST.2021.3139449.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 А. О. Абрамович , В. Г. Баженов
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
