Erzeugen und Empfangen eines elektromagnetischen Feldes mit RaspberryPi

Das Senden und Empfangen selbst hat nichts mit Mikrocomputern selbst zu tun. Sie können einen Sinuswellengenerator, einen akustischen Leistungsverstärker, der eine Ausgangsspannung und einen Strom erzeugen kann, der hoch genug ist, um Ihre Senderschleife zu treiben, einen Mikrofonverstärker, der für ein elektrodynamisches Mikrofon ausgelegt ist (was Sie je nach Empfindlichkeit Ihrer Empfängerschleife benötigen oder nicht benötigen), und etwas, um das erfasste Signal zu verarbeiten.

Sie beschreiben nicht, welche Art von Verarbeitung Sie durchführen werden, aber ein fertiger Mikrocomputer wie der Raspberry Pi könnte eine gute Lösung als Verarbeitungsgerät sein, wenn Sie sich mit Elektronik und deren Kosten, Gewicht und Stromverbrauch nicht auskennen passend für dich. Wenn ja, ist es auch möglich, ihn als Software-Sinusgenerator zu verwenden, der auch einfacher zu rekonfigurieren ist als ein rein elektronischer.

Ja, du kannst. Es gibt keinen Grund, warum Sie nicht tun können, was Sie vorschlagen, aber wie Chuck sagte, werden Sie auf einige Probleme stoßen.

Der größte, den ich sehe, ist wahrscheinlich die Kraftübertragung. Sie können nur ~ 250 mA aus dem Arduino ziehen, also müssen Sie diese Einschränkung irgendwie überwinden (sollte nicht allzu schlimm sein).

Das andere Problem ist die Stabilität der Senderwellenform. Die meisten Systeme haben eine Kompensationsspule (der GEM2 ist ein Beispiel; suchen Sie nach einigen Papieren, ich glaube vielleicht von Fitterman, über die Verwendung der Qcoil) etwa 1/3 des Weges zwischen Sender und Empfänger. Ohne dies wird es schwierig sein, jegliche Systemdrift sowohl in der Zeit als auch in der Amplitude zu berücksichtigen.

Ich habe keine Ahnung, wie genau das Timing oder sogar die Digitalisierungsrate auf einem Arduino ist. Idealerweise möchten Sie mehrere Frequenzen zwischen beispielsweise einigen hundert Hz und vielleicht 50-100 kHz haben (wenn Sie ein richtiges Feldinstrument bauen), aber ich denke, eine Frequenz, wo immer Sie sie als Proof of Concept erhalten können, wäre immer noch vorhanden beeindruckend, wenn es funktioniert.

Es gibt noch eine Menge mehr Probleme, auf die Sie sicher stoßen werden, aber das sind die großen Probleme, denke ich. Ich denke, Chuck hat eine großartige Idee – beginnen Sie mit einem VLF-Empfänger. Bringen Sie das zum Laufen, und dann können Sie es als Empfänger für Ihr FEM-System verwenden.

Ihr System wird driften, und zwar stark driften, da bin ich mir fast sicher (sogar die kommerziellen tun es). Lassen Sie sich nicht entmutigen. Wenn Sie Messungen an derselben Stelle wiederholen oder noch besser eine begehbare Kalibrierspule bauen können, dann können Sie Ihre Drift charakterisieren und alles ist in Ordnung.

Ich würde gerne hören, wie dieses Projekt läuft. Kudos an Sie, dass Sie dies versucht haben. Bitte halten Sie uns auf dem Laufenden und lassen Sie uns wissen, ob wir helfen können.

Andy (Forschungsgeophysiker an der USGS und täglicher Benutzer von FEM-Instrumenten)

Sie werden gleich herausfinden, warum HLEM-Geräte so teuer sind wie sie sind. Es ist sehr sorgfältig und clever gemacht. Bei Michigan Tech haben wir ein Apex Parametrics Max Min I und ein Geophex GEM-2 und sie funktionieren sehr gut.

Vielleicht möchten Sie klein anfangen. Ich habe ein Tischmodell für HLEM entwickelt, das einen Signalgenerator, ein Oszilloskop oder DVM und kleine Spulen verwendet.

Die Referenz ist Journal of Geological Education, v50, no 5 p594. TABLETOP-MODELLE FÜR ELEKTRISCHE UND ELEKTROMAGNETISCHE GEOPHYSIK Charles T. Young Department of Geological Engineering and Sciences, Michigan Technological University, Houghton, MI 49931, (906) 487-2072, Fax (906) 487-3371, ctyoung@mtu.edu

Wenn du möchtest, kann ich dir ein PDF schicken. Meine E-Mail ist unten.

Eigentlich denke ich, dass Sie viel mehr Glück haben würden, wenn Sie versuchen würden, einen VLF-Empfänger wie einen Geonics EM-16 oder einen ABEM Wadi zu emulieren. Sie sind genauso nützlich wie HLEM, wären aber viel einfacher zu bauen, weil sie nur Empfänger sind.

Chuck Young (emeritierter Professor für Geophysik, Michigan Tech University)