Pitkän kantaman ultraäänietäisyysanturijärjestelmä

Ultraäänietäisyysalgoritmianalyysi

     Ultraäänipulssikaikumenetelmää käyttävä etäisyysmittausprosessi on virittää anturi korkeataajuisella sähköpulssisignaalilla lähettämään sarja ultraäänisyvyysanturi , kun ultraääniaalto kohtaa anturin akustisen akselin, yksi tai useampi tavoite saavutetaan, osa äänienergiasta heijastuu takaisin ja vaikuttaa muuntimeen, mikä aiheuttaa muuntimen heikon sähköisen signaalin. Kun signaali on vahvistettu ja suodatettu, se lähetetään mikroprosessorijärjestelmään tietojenkäsittelyä varten, jotta voidaan määrittää aika, jolloin kaikusignaali ilmestyy, ja lasketaan ultraääniaallon etäisyysaika ja sitä vastaava kohdeetäisyys, jolloin etäisyysjakso päättyy. Ultraäänimittausjärjestelmän häiriöneston ja reaaliaikaisen suorituskyvyn parantaminen on keskeinen tekninen ongelma, joka on otettava huomioon ultraäänisignaalinkäsittelyalgoritmeja tutkittaessa.

Ultraäänisyvyysanturin akustiseen anturiin ei vaikuta ainoastaan ​​etenemisväliaine etenemisprosessin aikana, vaan myös sen signaali-kohinasuhteeseen vaikuttavat ulkoiset tekijät, kuten tärinä, ilman turbulenssi sekä äänienergian absorptio ja vaimennus. Kokeet osoittavat, että perinteinen entalpian tunnistusmenetelmä on tehokas, kun lähetetyn signaalin ja vastaanotetun signaalin energia ovat suhteellisen suuria ultraäänietäisyyden mittausprosessin aikana. Kun etäisyysanturi on kaukana, ulkoiset tekijät häiritsevät suuresti kaikusignaalia. Tällä hetkellä etäisyydenmittausjärjestelmän on vaikea määrittää suoraan, onko anturin lähtösignaali kaikua vai kohinaa. perinteinen suljetun arvon tunnistusmenetelmä epäonnistuu. . Onneksi kaikusignaalin verhokäyrä on periaatteessa sama kuin lähetetyn signaalin verhokäyrä. Siksi laskemalla näiden kahden ristikorrelaatiofunktio ja etsimällä hetki, jolloin huippu ilmestyy, saadaan vedenalainen syvyyskaikuluotaimen anturi voidaan määrittää. 

Monien esiteltyjen signaalinkäsittelyalgoritmien joukossa verhokäyräkorrelaatiofunktiomenetelmä soveltuu sekä heikoille signaaleille että vankille algoritmeille alhaisilla näytteenottotaajuuksilla. Ultraäänietäisyydenmittausalgoritmin luotettavuuden parantamiseksi kantataajuinen pulssisignaali voidaan moduloida ultraäänitaajuuskoodatuksi signaaliksi asianmukaisesti valitun pseudo-satunnaisena signaalisekvenssinä. pseudosatunnaiskoodi tai PN-koodi). The vedenalainen akustinen muunnin lähetetään lähettämään ultraäänikoodattua signaalia ulkopuolelle. Useimmissa tapauksissa ulkoinen häiriösignaali ei liity lähetettyyn koodattuun signaaliin. Siksi koodatun signaalin ja kaikusignaalin verhokäyräkorrelaatiofunktiota laskemalla kaikusignaaliin sekoitettu ulkoinen häiriösignaali voidaan eliminoida tai vähentää minimiin, jolloin saadaan aikaan heikko signaalin havaitseminen negatiivisella signaalikohinasuhteella. Ilmeisesti mitä pidempi on näennäissatunnaisen käsittelyn pituus, sitä suurempi on funktion huipun taso ja huippuarvo. järjestelmän sokea alue kasvaa myös vastaavasti. Siksi kysynnän mittaaminen ja sopivan pituinen näennäissatunnainen sekvenssi tulisi perustua todelliseen.