ultralydssensorer, der bruges til ekkolodssystemer i vandet

Ultralydssensorer til afstandsmåling er grundlaget for mange robot- og automatiske
applikationer, såsom forhindrings- og kollisionsadvarselssystemer for biler, selvstyrede autonome køretøjer, feltarbejde robotter og så videre. Der er dog en specificeret begrænsning, når en luftbåren ultralydstransducer bruges i feltdrift, da dens værdi af figur Q er højere (frekvensbåndbredden er relativt lavere), og det er vanskeligt at forbedre både retningsbestemmelsen og det store føleområde for den luftbårne ultralydstransducer. Derfor er det stadig, selv nu, et af de udfordrende problemer inden for ultralydsområdet at udvikle den højtydende ultralydstransducer og ultralyds afstandsmålersystem i luft.

Et ultralydsområde-afstandssystem består af en ultralydstransducer og en sende- og modtagerelektronik og en signalprocessor. Originaliteten af ​​dette papir er at smøre basiselementerne i ultralydstransduceren, som konverterer elektrisk energi til mekanisk energi (lydtryk) og gensidigt, mekanisk energi til elektrisk energi, detekteringsregningen for det svage lydbølgesignal og implementeringsproceduren for ultralydsafstandssystemet med stort måleslag. Hovedemnerne i dette papir inkluderer:

(2) Ifølge de fysiske karakteristika af ultralydsbølgen og piezoc

eramisk materiale, samt ydeevnen af induktive ultralyds nærhedssensorer , resonanstilstanden og frekvensen af ​​en piezokeramisk diskoscillator blev valgt. Ved at anvende den akustiske impedanstilpasningsteknik til strukturen af ​​transduceren, og den optimale tilpasningsteknik af både mekaniske og elektriske impedanser har den transmitterede elektronik, havde vi med succes udvidet sanseområdet og forbedret sansningsdirektiviteten af ​​transduceren, som er i stand til at kontrollere mufti-vejsstøj.

(3) Det blev oprindeligt foreslået en ny sammensat ultralydstransducer kombineret med piezo-disk-transduceren og modtageren af ​​bækkentypen for at klare doppler-effekten.

(4) En ny metode med optimalt design til push-pull-konverteren og dens relaterede formel til beregning af effektiviteten af ​​energitransformering blev oprindeligt foreslået, og det transmitterende kredsløb implementeret ved den foreslåede metode har en bedre energikonverteringseffektivitet. Desuden blev den modtagende elektronik med et nyt tidsforstærkningskontrolkredsløb og højt signal-til-støj-forhold (SNR) designet og eksperimenteret med implementeringen. ultralyds afstandsmålingstransducer .

(5) Ved at udnytte det faktum, at korrelationsdetektionen er ækvivalent med matchningsdetektionen, blev der præsenteret en nødvendig ændringsformel til bestemmelse af flyvetidspunktet (ToF) ved anvendelse af matchende detektionsmetode. En ny metode blev hermed foreslået til at forbedre behandlingsforstærkningen og realtidsresponsen af ​​afstandsfindingssystemet, det vil sige at bruge matchende detekteringsmetode baseret på binær faseforskydningsnøgle (2PSK) signal, mens det ultralydstransmitterede signal er i form af binær amplitudeforskydningstastning (2ASK), og en hurtig matchende detektionsalgoritme blev implementeret med to-funktions-beregningsproceduren til-for-step-metoden. undervands ekkolodssensorsystem .

Eksperimentelle resultater viser, at transducerens effektive registreringsområde er større end 32 meter, og strålens bredde er mindre end 50, hvilket har en bedre ydeevne end de eksisterende, for eksempel de lignende produkter i airducer-kataloget (AIRMAR Tech. CorpU.SA). De akustisk undervandstransducersystem , der er udviklet i denne artikel, er blevet anvendt til nogle andre projekter, for eksempel, som har leveret en af ​​løsningerne inden for felt-objektdetektion til nøgleprojektet 'Study on the navigational control theory and methods for mobile robotics in unknown environment' og projektet 'Unmanned Campaign Platform'(An Advanced Plan's Project, Supported by the 10-0Equipers Head).

    Der er ingen tvivl om, at alle de teknikker, der er vedtaget i dette papir, kan anvendes direkte til at udvikle ekkolodssystemer i vandet med høj omkostningsydelse.