Метад аналізу і карэкцыі ультрагукавога датчыка

1. Уплыў хуткасці распаўсюджвання ультрагуку на вызначэнне адлегласці

Стабільная і дакладная хуткасць распаўсюджвання ультрагуку з'яўляецца неабходнай умовай для забеспячэння дакладнасці вымярэнняў. Хуткасць распаўсюджвання хвалі залежыць ад характарыстык асяроддзя распаўсюджвання. Тэмпература, ціск і шчыльнасць асяроддзя распаўсюджвання будуць мець непасрэдны ўплыў на хуткасць гуку. Пры вымярэнні адлегласці асноўнай прычынай змены хуткасці гуку з'яўляецца змяненне тэмпературы асяроддзя, якое з'яўляецца адной з асноўных крыніц памылак у ультрагукавой датчык вымярэння адлегласці . Такім чынам, у працэсе вымярэння дыяпазону хуткасць ультрагуку павінна быць скарэкціравана. Адносіны паміж хуткасцю распаўсюджвання ультрагуку ў паветры і тэмпературай можна выказаць як c=331,4×1+t/273u33114+01607t (м/с), дзе t — тэмпература навакольнага асяроддзя. Такім чынам, выкарыстанне ультрагукавой хуткасці 341 м/с пры нармальнай тэмпературы для разліку адлегласці ультрагукавога дыяпазону пры розных тэмпературных умовах мае вялікую памылку. Для павышэння дакладнасці вымярэння адлегласці неабходна выканаць тэмпературную кампенсацыю ультрагукавой хуткасці і выкарыстоўваць тэмпературныя датчыкі і іншыя прыборы для вымярэння тэмпературы для вымярэння значэння тэмпературы навакольнага асяроддзя, такім чынам, атрымаўшы ультрагукавую хуткасць у навакольным асяроддзі. Таксама можна выкарыстоўваць камбінацыю прадусталяванай хуткасці гуку і тэмпературнай кампенсацыі для карэкцыі хуткасці гуку, што больш эфектыўна паменшыць памылку, выкліканую зменамі тэмпературы.

2. Фактары, якія ўплываюць на вызначэнне часу рэха t і метады зніжэння памылак

У працэсе вымярэння, каб прадухіліць перашкоды іншым сігналам і павысіць надзейнасць вымярэння, калі адначыпавы камп'ютар пачынае лічыць, ультрагукавы датчык часта перадае серыю імпульсаў, якая складаецца з некалькіх квадратных хваль (напрыклад, 5-9 імпульсаў у выглядзе серыі) у якасці вымярэння. Калі парогавае напружанне кампаратара ў прыёмнай ланцугу в вымярэнне адлегласці ультрагукавым датчыкам - гэта пэўнае значэнне, з-за ўздзеяння пылу і іншых рэчываў фактычнае вымярэнне неабавязкова можа быць трыгерам перасячэння нуля першага рэха. Дзякуючы назіранню і аналізу ультрагукавога рэха-рэха было выяўлена, што пасля таго, як прынятае рэха было выяўлена канвертам, пярэдняя частка крывой агінаючай з'яўляецца экспанентна ўзрастаючай крывой, прыблізна на піку дзявятай хвалі да канверта, а трэцяя хваля складае прыблізна 75% ад піка. Такім чынам, прыёмная схема часта распрацавана так, каб спыніць падлік, калі атрымана трэцяе рэха. Такім чынам, канчатковы вымераны час на 3 імпульсу большы за фактычную адлегласць, якая адпавядае часу адпраўкі, што выклікае памылку вымярэння часу рэха t.

Каб павысіць дакладнасць часу, неабходна дакладна вызначыць час прыбыцця ультрагукавой датчык пераўтваральніка . Для выяўлення рэха выкарыстоўваецца адзін кампаратар з фіксаваным парогам. З-за паслаблення паглынання і дыфузіі гукавой хвалі падчас перадачы інтэнсіўнасць гуку экспанентна змяншаецца па меры павелічэння адлегласці да мэты. У межах дыяпазону адлегласць паміж бліжэйшай і самай далёкай мэтай. Вялікая розніца ў амплітудзе рэха можа прывесці да перамяшчэння часу перасячэння парога наперад і назад, што ўплывае на дакладнасць часу.

Спосаб вырашэння гэтай праблемы: метад першы заключаецца ў выкарыстанні схемы фарміравання з падвойным кампаратарам, які можа больш дакладна вызначыць час прыбыцця фронту рэха. Як паказана на малюнку 2, vm — гэта пікавае напружанне, няхай v1 — парогавае напружанне кампаратара 1, v2 — парогавае напружанне кампаратара 2 (дзе (v2>v1, яго значэнне задаецца эксперыментальна), калі ультрагукавы датчык выпраменьвае ультрагук. Калі таймеры t1 і t0 адначыпавага мікракампутара пачынаюць адлік часу адначасова, калі кампаратар 1 У гэты час час, які адлічвае t0, перагортваецца, t1 спыняе адлік часу, відавочна, што t2>t1, t - гэта час распаўсюджвання, які адпавядае пярэдняму краю рэха, тады адлегласць, разлічанае t1 і t2.

Другі метад заключаецца ў паслядоўным падключэнні схемы аўтаматычнага рэгулявання ўзмацнення (agc) у ланцугу прыёму рэха, так што падчас прыёму ланцуга ўзмацнення каэфіцыент узмацнення напружання павялічваецца ў геаметрычнай прагрэсіі з павелічэннем адлегласці вымярэння, каб кампенсаваць паслабленне паглынання, а страты пры дыфузіі падтрымліваюць амплітуду атрыманага рэха пастаяннай або змяняецца толькі ў невялікім дыяпазоне, каб адпавядаць патрабаванням ланцуга фармавання, а затым выводзяць праз схему фарміравання, якая можа значна павысіць дакладнасць вызначэння дыяпазону. Вядома, паколькі схема aGC (уключаючы сам узмацняльнік) мае адставанне ў крокавай рэакцыі сігналу, імгненнае адсочванне можа быць не вельмі добрым, а рэха-сігнал проста выбуховы, таму ёсць пэўная памылка, але гэта нязначна.

Трэці метад заключаецца ў распрацоўцы схемы, якая паступова зніжае парогавае напружанне па меры павелічэння часу на працягу часу вымярэння і генеруе парогавы сігнал, які павялічваецца ў любы час і памяншаецца ў геаметрычнай прагрэсіі і дадаецца ў кампаратар. Гэта кампенсуе аддачу, выкліканую павелічэннем адлегласці вымярэння. Амплітуда хвалі памяншаецца для павышэння дакладнасці і паўтаральнасці вымярэнняў. Выкарыстоўваючы праграмуемыя ўзмацняльнікі, лічбавыя патэнцыяметры і іншыя прылады, з дапамогай камбінацыі праграмнага і апаратнага забеспячэння можна распрацаваць мноства такіх схем. Таксама можна аб'яднаць аперацыйны ўзмацняльнік і палявую трубку для фарміравання кіраванага ўзмацняльніка. Палявая трубка выкарыстоўваецца як рэзістар, які кіруецца напругай, для фарміравання контуру рэгулявання зваротнай сувязі. Але прытрымлівальнасць гэтай схемы не такая добрая, як у вышэйзгаданай лічбавай схемы.

3. Уплыў вугла падзення ультрагукавога прамяня на мэту выяўлення на дыяпазон. Калі сістэма выкарыстоўваецца для вымярэння адлегласці паміж паверхняй і кропкай, калі вугал падзення ультрагукавой хвалі (або вугал адлюстраванай хвалі, якая падае на прыёмны пераўтваральнік) менш за 90b, адлегласць, вымераная сістэмай, - гэта вымераная кропка (аб'ект) і пераўтваральнік. Замест вертыкальнай адлегласці d паміж плоскасцю вымярэння і аб'ектам вымярэння гэта прывядзе да памылак вымярэння. Спосаб вырашэння гэтай задачы - выкарыстанне адпаведных ведаў аб трохвугольніках для разліку і выпраўлення.

4. Мёртвая зона

Падчас вымярэння адлегласці высокачашчынны ультрагукавы пераўтваральнік выкарыстоўвае серыю ультрагукавых хваль у якасці носьбіта вымярэння на працягу пэўнага перыяду часу, таму прыём можна пачынаць толькі пасля завяршэння перадачы. Усталюйце час адпраўкі прамяня на t, тады сігнал, адлюстраваны ад аб'екта на працягу часу t, не можа быць зафіксаваны. Акрамя таго, ультрагукавой датчык мае пэўную інэрцыю, гэта значыць адбываецца працэс ад вымушанай вібрацыі да збалансаванай вібрацыі да згасаючай вібрацыі. Такім чынам, пасля завяршэння перадачы будзе некаторая вібрацыя. Гэта пасля вібрацыі таксама генеруе сігнал напружання праз пераўтваральнік. Сігнал накладваецца на рэха-сігнал, так што схема не можа вызначыць сапраўднае рэха, што парушае працу сістэмы па ўлоўліванні зваротнага сігналу. Такім чынам, сістэму нельга актываваць для прыёму рэха, пакуль не знікне паслявібрацыя. Дзве вышэйпрыведзеныя прычыны абумоўліваюць, што ультрагукавой датчык мае пэўны дыяпазон вымярэнняў, гэта значыць існуе так званая сляпая зона.

Акрамя таго, існуе мноства іншых прычын памылак вымярэнняў, такіх як аперацыя па камандзе займае пэўны час, што робіць даныя вымярэнняў занадта вялікімі, стабільнасць і дакладнасць частаты імпульсаў часавай базы і іншыя матэрыяльныя перашкоды ў палявым асяроддзі.