Ultraäänianturit, joita käytetään kaikuluotainjärjestelmissä vedessä

ultraäänianturit ovat perusta monille robotti- ja automaattisille Etäisyysmittauksen
sovelluksille, kuten autojen esteiden välttämis- ja törmäysvaroitusjärjestelmät, itseohjautuvat autonomiset ajoneuvot, kenttätyörobotit ja niin edelleen. Lentokoneen ultraäänianturin käyttämiselle kenttäkäytössä on kuitenkin tietty rajoitus, koska sen kuvan Q ansio on suurempi (taajuuskaistanleveys on suhteellisesti pienempi), ja ilmassa olevan ultraäänianturin suuntaavuutta ja laajaa tunnistusaluetta on vaikea parantaa. Näin ollen yksi ultraäänialan haastavista ongelmista on edelleenkin kehittää korkean suorituskyvyn ultraäänianturi ja ultraäänietäisyysmittausjärjestelmä ilmassa.

Ultraäänietäisyysjärjestelmä koostuu ultraäänimuuntimesta ja lähetys- ja vastaanotinelektroniikasta sekä signaaliprosessorista. Tämän artikkelin omaperäisyys on voidella sähköenergian mekaaniseksi energiaksi (äänenpaineeksi) ja käänteisesti mekaanisen energian sähköenergiaksi muuntavan ultraäänianturin perusasiat, heikon ääniaaltosignaalin tunnistusaritmetiikka ja suurella mittausiskulla varustetun ultraäänimittausjärjestelmän toteutusmenettely. Tämän julkaisun pääaiheita ovat mm.

(2) Ultraääniaallon ja pietsokin fyysisten ominaisuuksien mukaan

eraaminen materiaali sekä sen suorituskyky induktiiviset ultraääniläheisyysanturit , pietsokeraamisen levyoskillaattorin resonointitila ja taajuus valittiin. Soveltamalla akustisen impedanssin sovitustekniikkaa anturin rakenteeseen ja sekä mekaanisten että sähköisten impedanssien optimaalisella sovitustekniikalla on lähetetty elektroniikka, olemme onnistuneesti laajentaneet tunnistusaluetta ja parantaneet anturin havainnointisuuntaa, joka pystyy tarkistamaan monisuuntaisia ​​ääniä.

(3) Alun perin ehdotettiin uutta komposiittiultraäänianturia yhdistettynä pietsolevymuuntimeen ja symbaalityyppiseen vastaanottimeen selviytymään doppler-ilmiöstä.

(4) Alun perin ehdotettiin uutta optimaalista suunnittelumenetelmää push-pull-muuntimelle ja siihen liittyvää kaavaa energian muuntamisen hyötysuhteen laskemiseksi, ja ehdotetulla menetelmällä toteutetulla lähetyspiirillä on parempi energian muunnostehokkuus. Lisäksi vastaanottoelektroniikka, jossa on uusi aikavahvistuksen ohjauspiiri ja korkea signaali-kohinasuhde (SNR), suunniteltiin ja toteutettiin kokeilulla. ultraäänietäisyysmittausanturi .

(5) Hyödyntämällä sitä tosiasiaa, että korrelaation havaitseminen vastaa täsmäytyshavaitsemista, esitettiin tarvittava modifikaatiokaava lentoajan (ToF) määrittämiseksi käytettäessä yhteensopivuuden havaitsemismenetelmää. Täten ehdotettiin uutta menetelmää etäisyysmittausjärjestelmän prosessointivahvistuksen ja reaaliaikaisen vasteen parantamiseksi, eli binaariseen vaihesiirtoavainnukseen (2PSK) perustuvan sovituksen havaitsemismenetelmän käyttämistä ultraäänellä lähetettävän signaalin ollessa binaarisen amplitudisiirtoavainnoinnin (2ASK) muodossa, ja nopean sovituksen havaitsemisalgoritmi toteutettiin kahden pisteen laskentatoiminnolla. vedenalainen kaikuluotainjärjestelmä .

Kokeilutulokset osoittavat, että anturin tehollinen tunnistusalue on yli 32 metriä ja säteen leveys alle 50, mikä on parempi suorituskyky kuin olemassa olevilla, esimerkiksi vastaavilla ilmaanturien luettelossa olevilla tuotteilla (AIRMAR Tech. CorpU.SA). The Tässä artikkelissa kehitettyä vedenalaista akustista anturijärjestelmää on sovellettu joissakin muissa projekteissa, esimerkiksi jotka ovat tarjonneet yhden kenttäobjektien havaitsemisen ratkaisuista avainprojektiin 'Study on the navigation control theory and methods for mobile robotics inknown Environment' sekä 'Miehittämättömän kampanja-alusta'-projektiin (An Advanced Year Research, 'Queen10 Researchin tukema päämaja).

    Ei ole epäilystäkään siitä, että kaikkia tässä asiakirjassa käytettyjä tekniikoita voidaan suoraan soveltaa luotaimen järjestelmien kehittämiseen vedessä korkean kustannustehokkuuden ansiosta.