Ultraäänietäisyysjärjestelmän anturin demodulaatioalgoritmi

 Parantaakseen häiriöntorjuntakykyä ja mittaustarkkuutta Ultraäänimittausjärjestelmässä voidaan käyttää sopivasti valittua PN:ää. Koodi korvaa yksittäisen pulssisignaalin koodattuina tietoina. Kohinasignaali ei korreloi koodatun informaation kanssa, voidaan suodattaa laskemalla kaikusignaalin ristikorrelaatiofunktio; ja koodattuun signaaliin liittyvä häiriösignaali voidaan vaimentaa määrittämällä ristikorrelaatiofunktion ääriviivakeskipiste lähellä huippua. Tietyssä toteutuksessa matalataajuinen PN-koodi ensin moduloidaan korkeataajuisella resonanssitaajuudella olevalla muuntimen keskuksella, johon kantoaaltosignaali syötetään muuntimeksi 'loogisella ohjauksella ja tehovahvistimella'. Koska anturin taajuusominaisuudet ovat samanlaiset kuin sen kaistanpäästösuodattimen, jonka keskitaajuus on pois päältä, voidaan käyttää kanttiaaltosignaalia kosinimoduloidun signaalin sijasta järjestelmän laitteistorakenteen yksinkertaistamiseksi. Pietsosähköinen anturi voidaan sovittaa impedanssisovitukseen resonanssin tuottamiseksi neliöaaltosignaalin virityksen alaisena, tai ultraäänivastaanottopiiriin voidaan lisätä automaattinen vahvistuksensäätötoiminto vaimentamaan herätesignaalin aiheuttamaa jälkikaiuntailmiötä.

  Tulosignaali ultraäänietäisyysanturi ja ultraäänivastaanottimen lähtösignaali (ASK-signaali). PN-koodissa T6 on symbolin leveys ja sen 3dB kaistanleveys on 1 / (3Tb). Koska anturin kaistanleveys on noin 4 kHz, jotta signaali pääsisi sujuvasti anturin läpi, se on kaikusignaali, jonka anturin vastaanottaa. Kuten kuvasta voidaan nähdä, kaikusignaali on hieman vääristynyt ASK. Signaali, mutta sen verhokäyrän aaltomuoto on sama kuin lähetetyllä PN-koodilla (eli kaikusignaalilla on sama koodaus kuin lähetetyllä signaalilla). Koska läheisen kohteen heijastaman kaikusignaalin amplitudi on suuri, kaikusignaali voidaan erottaa tavallisella kynnyksen havaitsemismenetelmällä. Siksi '1'-koodi lisätään PN-koodin etupäähän helpottamaan suuren arvon kaikusignaalin suoraa havaitsemista.

Mittaustarkkuus analysoidaan ultraääniaallon etenemisnopeudena ja f on aallon näytteenottotaajuus. ultraäänietäisyysmittausanturi.

     Kun näytteenottotaajuudeksi on asetettu 10 kHz, järjestelmän resoluutio on 0,017 m. Yleisen tarkkuuden arviointimenetelmän mukaan ultraäänimittausjärjestelmän tarkkuus voi olla ± 0,05 m. Jos näytteenottotaajuutta kymmenkertaistetaan, myös etäisyysjärjestelmän tarkkuus kasvaa kymmenkertaiseksi. Ultraäänietäisyysjärjestelmän tarkkuuteen vaikuttavat kuitenkin myös äänennopeuden muutokset. Äänen nopeus ilmassa liittyy lämpötilaan, turbulenssiin, kosteuteen ja paineeseen, ja lämpötilan muutoksella on merkittävin vaikutus äänen nopeuteen. 10 °C lämpötilan muutos aiheuttaa äänennopeuden muutoksen noin 1,8 %. Lämpötilan mittausvirhettä säädetään ± 0,1 %:n sisällä. Jos ultraäänianturin työskentelyetäisyys on 40 m, on täyden asteikon mittausvirhe ±0,04 m, joka on samaa suuruusluokkaa kuin mittausvirheen resoluutiolla määrätty mittausvirhe. pitkän kantaman ultraäänietäisyysanturi . Siksi on mahdotonta parantaa ultraäänimittausjärjestelmän mittaustarkkuutta yksinkertaisesti lisäämällä järjestelmän näytteenottotaajuutta ja jättämällä huomioimatta lämpötila-anturin tarkkuus.

Perinteisellä ultraäänietäisyydenmittausmenetelmällä suljetun arvon ilmaisumenetelmällä on alhainen prosessointivahvistus ja sitä voidaan käyttää vain voimakkaiden kaikusignaalien mittaamiseen, joita voidaan käyttää heikkojen signaalien havaitsemiseen. Siksi heikkojen signaalien havaitseminen on ratkaistava muiden tieteenalojen (kuten viestintäperiaatteiden) teorioiden ja menetelmien avulla. joka esittelee modulointi- ja demodulaatiotekniikan perusperiaatteen ja toiminnan tietoliikennejärjestelmässä. Käyttämällä digitaalisen korrelaatiomenetelmän ja sovitetun suodattimen välistä ekvivalenssia käytetään konvoluutiota (eli täsmäämisen havaitsemismenetelmää) ristikorrelaatiofunktion ja korjauskaavan huippuajan laskemiseen; verhokäyräkorrelaatioalgoritmin nopeuden parantamiseksi johdetaan ja toteutetaan kaksivaiheiseen korrelaatiomenetelmään perustuva nopean etäisyyden algoritmi; esitellään neliöverhokäyrädemodulaatiomenetelmä synkronisella demodulaatiovaikutuksella ja pseudosatunnaiskoodiin perustuva digitaalinen korrelaatioalgoritmi. Tämän perusteella ehdotetaan näennäissatunnaisen koodin ASK-modulaatiosignaalin soveltamista PSK-koherentin demodulaatiotekniikan toteuttamiseen, joka voi toteuttaa monimutkaisen ultraäänihajaspektrialueen teknologian yksinkertaisella laitteistolla, mikä ei vain paranna häiriöntorjuntakykyä. ultraäänietäisyyden mittausanturi . Kustannukset vähenevät. Lopuksi analysoidaan lyhyesti ympäristön lämpötilan ja näytteenottotaajuuden vaikutusta ultraäänietäisyyden ja sen vastatoimien tarkkuuteen.