ультрагукавыя датчыкі, якія выкарыстоўваюцца для гідраакустычных сістэм у вадзе

Ультрагукавыя датчыкі для вызначэння далёкасці з'яўляюцца асновай многіх рабатызаваных і аўтаматычных
прыкладанняў, такіх як сістэмы папярэджання аб перашкодах і сутыкненнях аўтамабіляў, самакіравальных аўтаномных транспартных сродкаў, палявых робатаў і гэтак далей. Тым не менш, ёсць пэўныя абмежаванні, калі бартавы ультрагукавой датчык выкарыстоўваецца ў палявых умовах, паколькі яго вартасць лічбы Q вышэй (паласа частот адносна ніжэйшая), і цяжка палепшыць як накіраванасць, так і вялікі дыяпазон адчування бартавога ультрагукавога пераўтваральніка. Адпаведна, распрацоўка высокапрадукцыйнага ультрагукавога пераўтваральніка і ультрагукавая далямерная сістэма ў паветры.

Ультрагукавая сістэма далёкасці складаецца з ультрагукавога пераўтваральніка, перадаючай і прыёмнай электронікі і сігнальнага працэсара. Арыгінальнасць гэтага артыкула заключаецца ў выкладанні асноў ультрагукавога пераўтваральніка, які пераўтварае электрычную энергію ў механічную (гукавы ціск) і, адпаведна, механічную энергію ў электрычную, арыфметыкі выяўлення слабога сігналу гукавой хвалі і працэдуры ўкаранення ультрагукавой сістэмы вымярэння далёкасці з вялікім ходам вымярэння. Асноўныя тэмы гэтага артыкула ўключаюць:

(2) У адпаведнасці з фізічнымі характарыстыкамі ультрагукавой хвалі і п'езака

керамічнага матэрыялу, а таксама выкананне ст індуктыўныя ультрагукавыя датчыкі набліжэння , абраны рэзаніруючы рэжым і частата п'езакерамічнага дыскавага асцылятара. Прымяніўшы тэхніку ўзгаднення акустычнага імпедансу да структуры пераўтваральніка і аптымальную тэхніку ўзгаднення як механічнага, так і электрычнага імпедансаў у перадаваемай электроніцы, мы паспяхова пашырылі дыяпазон адчування і палепшылі накіраванасць адчування пераўтваральніка, які здольны правяраць шумы, звязаныя з пераўтваральнікам.

(3) Першапачаткова быў прапанаваны новы кампазітны ультрагукавы пераўтваральнік у спалучэнні з п'езадыскавым пераўтваральнікам і прыёмнікам талеркі, каб справіцца з эфектам Доплера.

(4) Першапачаткова былі прапанаваны новы аптымальны метад распрацоўкі двухтактнага пераўтваральніка і звязаная з ім формула для разліку эфектыўнасці пераўтварэння энергіі, а схема перадачы, рэалізаваная прапанаваным метадам, мае лепшую эфектыўнасць пераўтварэння энергіі. Акрамя таго, прыёмная электроніка з новай схемай кіравання ўзмацненнем часу і высокім стаўленнем сігнал/шум (SNR) была распрацавана і рэалізавана для эксперыментаў з ультрагукавы пераўтваральнік адлегласці.

(5) Выкарыстоўваючы той факт, што выяўленне карэляцыі эквівалентна выяўленню супадзення, была прадстаўлена неабходная мадыфікаваная формула для вызначэння часу пралёта (ToF) пры выкарыстанні метаду выяўлення супадзення. Гэтым быў прапанаваны новы метад для паляпшэння каэфіцыента ўзмацнення апрацоўкі і рэакцыі ў рэжыме рэальнага часу сістэмы вызначэння далёкасці, гэта значыць для выкарыстання метаду выяўлення супадзення, заснаванага на сігнале двайковай фазавай маніпуляцыі (2PSK), у той час як перадаваны ультрагукавы сігнал мае форму бінарнай маніпуляцыі зруху амплітуды (2ASK), і алгарытм хуткага супастаўлення быў рэалізаваны шляхам вылічэння функцыі крос-карэляцыі з двухэтапнай працэдурай для сістэма датчыкаў падводнага эхалота .

Эксперыментальныя вынікі паказваюць, што эфектыўны дыяпазон адчування пераўтваральніка перавышае 32 метры, а шырыня прамяня складае менш за 士50, што мае лепшыя характарыстыкі, чым у існуючых, напрыклад, аналагічных прадуктаў у каталогу паветраправоднікаў (AIRMAR Tech. CorpU.SA). The сістэма падводнага акустычнага пераўтваральніка, распрацаваная ў гэтым артыкуле, была прыменена ў некаторых іншых праектах, напрыклад, якія забяспечылі адно з рашэнняў выяўлення палявога аб'екта для ключавога праекта 'Даследаванне тэорыі навігацыйнага кіравання і метадаў для мабільнай робататэхнікі ў невядомым асяроддзі' і праекта 'Платформа беспілотнай кампаніі' (праект перспектыўных даследаванняў 10`' пяцігадовага плана, які падтрымліваецца абсталяваннем Штаб-кватэра).

    Несумненна, усе метады, прынятыя ў гэтым артыкуле, можна непасрэдна прымяніць для распрацоўкі гідраакустычных сістэм у вадзе з высокімі затратамі.