نبض رقمي واحد لمحول المسافة بالموجات فوق الصوتية

يتكون نظام تجربة المدى بالموجات فوق الصوتية من جهاز كمبيوتر، ولوحة الحصول على البيانات والتحكم، ومحول الطاقة بالموجات فوق الصوتية ودائرة الإرسال/الاستقبال الخاصة به. مع هذا النظام، يتم إجراء تجربة تتراوح بالموجات فوق الصوتية مناسبة لمعدل أخذ العينات المنخفض. تظهر التجارب أن خوارزمية النطاق المقترحة يمكن تحقيقها بواسطة نظام حاسوب صغير عادي أحادي الشريحة لتشكيل جهاز تحديد نطاق بالموجات فوق الصوتية واسع النطاق بأداء عالي التكلفة.

نطاق الارتباط الرقمي نبض واحد

المعلومات المفيدة في النظام هي غلاف إشارات الاستقبال والإرسال بالموجات فوق الصوتية. منذ خصائص استجابة التردد ل مستشعر الموجات فوق الصوتية لخزان الوقود له تأثير معين على طيف إشارة المغلف، فهو ليس كبيرًا جدًا. وفقًا لنظرية شانون لأخذ العينات، طالما أن معدل أخذ العينات أعلى من ضعف إشارة نطاق تمرير محول الطاقة، يمكن استرداد غلاف الإشارة الأصلية. بالنسبة لمحولات الطاقة غير المدمجة، يبلغ عرض النطاق الترددي حوالي 4 كيلو هرتز ويجب أن يكون تردد أخذ العينات أعلى من 8 كيلو هرتز؛ بالنسبة لمحولات الطاقة المدمجة، يكون نطاق الإرسال 4 كيلو هرتز ونطاق الاستقبال 7 كيلو هرتز، ويجب أن يكون تردد أخذ العينات أعلى من 14 كيلو هرتز. وبطبيعة الحال، كلما ارتفع تردد أخذ العينات، زادت دقة محور الوقت، وزادت دقة النطاق، ولكن كمية معالجة البيانات تزداد في المقابل. لذلك، من الضروري استخدام محول طاقة بالموجات فوق الصوتية مناسب لإصدار مجموعة من الفترات تبلغ حوالي 2.7 مللي ثانية إلى السقف (الهدف) وفقًا للاحتياجات الفعلية (المنطقة العمياء المقابلة هي 0.459 م، و يستقبل محول مقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية عدة مرات. يتم 'غمر' إشارة الموجة والتداخل وإشارة الصدى الصغيرة 5 بعد المعالجة ذات الصلة. يتم إجراء الحساب وفقًا للخوارزمية الموضحة أعلاه.

تظهر التجارب أنه عندما يكون الوضع النسبي للسيارة و مستشعر قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية هو 15-20 مترًا، ويمكن للمستشعر اكتشاف إشارة الصدى المنعكسة من الهدف. عند القياس، يتم التحكم في سرعة السيارة في نطاق 20-50 كم/ساعة؛ يتم قياس المسافة بين العربات مرتين متتاليتين، ويتم تقسيم الفاصل الزمني بين القياسين لحساب سرعة قيادة السيارة. الغرض الرئيسي من قياس السرعة هو التحقق من أن نظام تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية لديه وظيفة اكتشاف الأهداف المتحركة، بدلاً من معايرة نظام تحديد المدى، لذلك لا يتم استخدام السرعة القصوى للاختبار. في الواقع، من أجل قياس السرعة بدقة، يجب تركيب محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية على منصة الحركة لإجراء تجربة قياس على الهدف الثابت. السيارة الأسرع لديها خطأ أكبر في قياس السرعة. السبب الرئيسي هو أن الوقت الذي تستغرقه خوارزمية النطاق طويل جدًا، وأن دقة عداد سرعة السيارة ليست عالية، وبيانات جدول القراءة اليدوية ليست دقيقة. لذلك، من الضروري تطوير أجهزة تجريبية مناسبة لاختبار الأهداف المتحركة ودراسة الخوارزميات سريعة المدى المقابلة لها.