تطبيقات متعددة لمستشعر قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية

تتميز الموجات فوق الصوتية بخصائص الشعاع والانعكاس، والتي يمكن أن تنتقل بشكل أساسي على طول خط مستقيم، وطاقتها أكبر بكثير من الموجات الصوتية ذات التردد المنخفض ذات السعة نفسها. يتم تصنيع مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية غير المتصل باستخدام هذه الخاصية للموجات فوق الصوتية. في الوسائط الجوية، يكون أداء أجهزة استشعار قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية مستقلاً تقريبًا عن الضوء والغبار والدخان والتداخل الكهرومغناطيسي والغازات السامة، كما أنه غير مكلف وسهل الاستخدام. لذلك، تم استخدام أجهزة استشعار المدى بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل قياس المستوى، ونظام المساعدة في قيادة سلامة المركبات، والملاحة الآلية الآلية، ومنصة القتال، واكتشاف التضاريس، وحتى مراقبة مستوى النهر. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الموجات فوق الصوتية أبعد من الموجات الكهرومغناطيسية والموجات فوق الصوتية، والتي تستخدم على نطاق واسع كحاملات معلومات في اكتشاف الأهداف تحت الماء وتحديد هويتها وتحديد المواقع والاتصالات والملاحة وتطوير النفط البحري. في هذه الغاية، في دراسة متعمقة لتوليد وانتشار الموجات فوق الصوتية، وتطوير الأداء العالي محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية ، واستكشاف طرق جديدة لمعالجة الإشارات بالموجات فوق الصوتية لهما أهمية عملية كبيرة لتعزيز تطوير تكنولوجيا محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية وتكنولوجيا الموجات فوق الصوتية.

مع تزايد عدد السيارات في العالم، زادت حوادث تصادم المركبات، خاصة في الطرق الحضرية، كما تتزايد حوادث المرور على الطريق السريع يومًا بعد يوم. ترتبط تقنية مقاومة تصادم المركبات التكيفية ونظام التحذير من تصادم السيارات بتكنولوجيا النطاق، وأصبحت دائرة مستشعر مسافة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية موضوع بحث ساخن في مجال هندسة المركبات وتكنولوجيا التحكم في القياس.

في السنوات العشر الماضية، كانت الأجهزة المضادة للتصادم التي طورتها شركات السيارات الأوروبية والأمريكية تميل إلى استخدام رادار الموجة المليمترية كمستشعر لقياس المسافة الأمامية للمركبة. لأن رادار الموجة المليمترية يمكنه اكتشاف الأشياء البعيدة، بحيث يكون لدى وحدة التحكم الموجودة على متن الطائرة ما يكفي من الوقت لمعالجة معلومات الاستشعار واستخدامها لمنع السيارة من الاصطدام بالعائق. ومع ذلك، تحدث المزيد من حوادث الاصطدام في اللحظة التي تقوم فيها السيارة بتغيير مسارها أو الانعطاف أو الرجوع للخلف لا يقتصر محول نطاق المسافة بالموجات فوق الصوتية على تحرك السيارة للأمام بسرعة عالية. ويتطلب ذلك أن يكون لنظام منع الاصطدام النشط في السيارة الوظيفة الأساسية المتمثلة في تحديد الأشياء المحيطة بالسيارة، أو التنبؤ بالخطر مقدمًا، أو الحفاظ تلقائيًا على مسافة قيادة آمنة. 

منذ الشائع يتميز مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية بمسافة قصيرة المفعول، ولا يمكن استخدامه إلا للكشف عن الأهداف القريبة المدى (مثل مجسات الموجات فوق الصوتية في مواقف السيارات أو أجهزة التحذير من الاصطدام العكسي)، وهو غير مناسب لاكتشاف الأشياء المحيطة القريبة من السيارة (أكبر من 15 مترًا). ولتحقيق هذه الغاية، تخطط بعض شركات السيارات المعروفة لتركيب رادار قصير المدى على السيارة، والذي يمكنه اكتشاف ما يصل إلى 8 أشياء على بعد 20 مترًا من السيارة. يمكن استخدام شرط الاكتساب الإضافي هذا لتنشيط نظام منع تصادم السيارة، وتقدير المسافة النسبية وسرعة السيارة والأشياء المحيطة بها في الوقت الفعلي لتحديد ما إذا كان هناك خطر وقوع حادث مروري، وإصدار تحذير أو اتخاذ قياس الطوارئ اللازم في الوقت المناسب لتجنب اصطدام السيارة أو التخفيف من عواقب اصطدام السيارة. إلا أن سعر الرادار قصير المدى باهظ الثمن، مما يحد من الترويج له وتطبيقه في السيارات العادية. ولذلك، فإن تطوير فعالة من حيث التكلفة يجب أن تعمل أجهزة استشعار محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية وأنظمة الكشف عن الأهداف على تعزيز التطوير والتطبيق الشامل لأنظمة مكافحة تصادم السيارات مع الكشف الشامل. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا تطبيق هذه التقنية على نظام التعرف التلقائي على الأهداف للمنصات القتالية أو الروبوتات الميدانية.