Demodulationsalgoritme for transducer til ultrasonisk afstandssystem

 For at forbedre anti-interferensevnen og målenøjagtigheden af ultrasonisk afstandssystem , kan en passende valgt PN anvendes. Koden erstatter enkeltpulssignalet som den kodede information. Støjsignalet er ukorreleret med den kodede information kan filtreres ved at beregne krydskorrelationsfunktionen af ​​ekkosignalet; og interferenssignalet er forbundet med det kodede signal, kan undertrykkes ved at bestemme konturcentret af krydskorrelationsfunktionen nær toppen. I en specifik implementering bliver den lavfrekvente PN-kode først moduleret med et højfrekvent resonansfrekvenstransducercenter, hvilket bæresignal påføres transducer af en 'logisk kontrol- og effektforstærker'. Da transducerens frekvenskarakteristika ligner dem for båndpasfilteret, hvis midterfrekvens er slået fra, kan firkantbølgesignalet bruges i stedet for det cosinusmodulerede signal for at forenkle systemets hardwarestruktur. Den piezoelektriske transducer kan impedansmatches for at generere resonans under excitationen af ​​firkantbølgesignalet, eller en automatisk forstærkningskontrolfunktion kan tilføjes til ultralydsmodtagekredsløbet for at undertrykke efterklangsfænomenet forårsaget af excitationssignalet.

  Indgangssignalet for ultralydsafstandstransducer og udgangssignalet fra ultralydsmodtageren (ASK-signal). I PN-koden er T6 symbolbredden og dens 3dB båndbredde er 1 / (3Tb). Da transducerens båndbredde er omkring 4 kHz, er det ekkosignalet, der modtages af transduceren, for at signalet kan passere jævnt gennem transduceren. Som det kan ses af figuren, er ekkosignalet en let forvrænget ASK. Signalet, men dets envelope-bølgeform er den samme som den transmitterede PN-kode (dvs. ekkosignalet har samme kodning som det transmitterede signal). Da amplituden af ​​ekkosignalet reflekteret af det tætte mål er stor, kan ekkosignalet skelnes ved den almindelige tærskeldetektionsmetode. Derfor tilføjes en '1'-kode til frontenden af ​​PN-koden for at lette direkte detektering af ekkosignalet med stor værdi.

Målenøjagtigheden analyseres som udbredelseshastigheden af ​​ultralydsbølgen, og f er prøvetagningsfrekvensen af ultrasonisk afstandsmåler.

     Når samplingfrekvensen er indstillet til 10 kHz, er opløsningen fra systemet 0,017 m. Ifølge den generelle nøjagtighedsvurderingsmetode kan nøjagtigheden af ​​ultralydsafstandssystemet nå ± 0,05 m. Hvis prøvetagningsfrekvensen øges ti gange, vil nøjagtigheden af ​​afstandssystemet også øges med ti gange. Nøjagtigheden af ​​ultralydsafstandssystemet påvirkes dog også af ændringer i lydens hastighed. Lydens hastighed i luften er relateret til temperatur, turbulens, luftfugtighed og tryk, og temperaturændringen har den væsentligste effekt på lydens hastighed. En temperaturændring på 10 °C forårsager en ændring i lydhastigheden på ca. 1,8 %. Temperaturens målefejl styres inden for ± 0,1 %. Hvis ultralydstransduceren har en arbejdsafstand på 40 m, er målefejlen for fuld skala ±0,04 m, hvilket er af samme størrelsesorden som målefejlen bestemt af opløsningen af langtrækkende ultralydsafstandssensor . Derfor er det umuligt at forbedre målenøjagtigheden af ​​ultralydsafstandssystemet blot ved at øge systemets prøveudtagningsfrekvens og ignorere temperatursensorens nøjagtighed.

Den traditionelle ultralydsafstandsmetode med lukket værdidetektionsmetode har lav behandlingsforstærkning og kan kun bruges til at måle stærke ekkosignaler, som kan bruges til at detektere svage signaler. Derfor skal detektion af svage signaler løses ved hjælp af teorier og metoder fra andre discipliner (såsom kommunikationsprincipper). som introducerer det grundlæggende princip og funktion af modulerings- og demodulationsteknologien i kommunikationssystemet. Ved at anvende ækvivalensen mellem den digitale korrelationsmetode og det matchede filter, anvendes anvendelsen af ​​foldning (dvs. matchende detektionsmetode) til at beregne spidsbelastningstiden for krydskorrelationsfunktionen og korrektionsformlen; for at forbedre hastigheden af ​​envelope-korrelationsalgoritmen udledes og realiseres den hurtige afstandsalgoritme baseret på to-trins korrelationsmetode; den kvadratiske envelope-demodulationsmetode med synkron demodulationseffekt og den digitale korrelationsalgoritme baseret på pseudo-tilfældig kode introduceres. På grundlag af dette foreslås anvendelsen af ​​pseudo-tilfældig kode ASK-modulationssignal til at realisere PSK-kohærent demodulationsteknologi, som kan realisere kompleks ultralydsspredningsspektrumteknologi med simpel hardware, hvilket ikke kun forbedrer anti-interferensevnen af ultralyds afstandsmålende transducer . Omkostningerne reduceres. Til sidst analyseres kortvarigt indflydelsen af ​​omgivende temperatur og prøveudtagningsfrekvens på nøjagtigheden af ​​ultralydsmåling og dets modforanstaltninger.