Demodulacijski algoritam pretvornika ultrazvučnog sustava za mjerenje udaljenosti

 Kako bi se poboljšala sposobnost zaštite od smetnji i točnost mjerenja ultrazvučni sustav za mjerenje dometa , može se koristiti odgovarajuće odabrani PN. Kod zamjenjuje pojedinačni impulsni signal kao kodiranu informaciju. Signal šuma nije u korelaciji s kodiranom informacijom, može se filtrirati izračunavanjem funkcije unakrsne korelacije signala odjeka; a signal smetnje povezan s kodiranim signalom može se potisnuti određivanjem središta konture funkcije unakrsne korelacije blizu vrha. U specifičnoj implementaciji, niskofrekventni PN kod prvo se modulira s visokofrekventnim rezonantnim frekvencijskim pretvornikom središtem na čiji nositeljski signal se primjenjuje pretvornik pomoću 'logičke kontrole i pojačala snage'. Budući da su frekvencijske karakteristike pretvarača slične onima propusnog pojasnog filtra čija je središnja frekvencija isključena, kvadratni valni signal može se koristiti umjesto kosinusno moduliranog signala kako bi se pojednostavila hardverska struktura sustava. Piezoelektrični pretvornik može se uskladiti s impedancijom kako bi generirao rezonanciju pod pobudom pravokutnog signala ili se ultrazvučnom prijamnom krugu može dodati funkcija automatske kontrole pojačanja za suzbijanje fenomena odjeka uzrokovanog pobudnim signalom.

  Ulazni signal od ultrazvučni pretvarač udaljenosti i izlazni signal ultrazvučnog prijamnika (ASK signal). U PN ​​kodu, T6 je širina simbola i njegova širina pojasa od 3dB je 1/(3Tb). Budući da je širina pojasa sonde oko 4 kHz, kako bi signal nesmetano prolazio kroz sondu, to je eho signal koji prima sonda. Kao što se može vidjeti sa slike, eho signal je malo iskrivljen ASK. Signal, ali njegov valni oblik omotnice je isti kao i odaslani PN kod (tj. signal odjeka ima isto kodiranje kao i odaslani signal). Budući da je amplituda eho signala koji reflektira bliski cilj velika, eho signal se može razlikovati uobičajenom metodom detekcije praga. Stoga se kod '1' dodaje na prednji kraj PN koda kako bi se olakšalo izravno otkrivanje eho signala velike vrijednosti.

Točnost mjerenja analizira se kao brzina širenja ultrazvučnog vala, a f je frekvencija uzorkovanja ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti.

     Kad je frekvencija uzorkovanja postavljena na 10 kHz, razlučivost sustava je 0,017 m. Prema općoj metodi procjene točnosti, točnost ultrazvučnog sustava za mjerenje udaljenosti može doseći ± 0,05 m. Ako se učestalost uzorkovanja poveća deset puta, točnost sustava rangiranja također će se povećati deset puta. Međutim, na točnost ultrazvučnog sustava za određivanje udaljenosti također utječu promjene u brzini zvuka. Brzina zvuka u zraku povezana je s temperaturom, turbulencijom, vlagom i tlakom, a promjena temperature ima najznačajniji utjecaj na brzinu zvuka. Promjena temperature od 10 °C uzrokuje promjenu brzine zvuka od oko 1,8%. Pogreška mjerenja temperature kontrolira se unutar ± 0,1%. Ako ultrazvučni pretvornik ima radnu udaljenost od 40 m, pogreška mjerenja pune skale je ±0,04 m, što je istog reda veličine kao pogreška mjerenja određena rezolucijom ultrazvučni senzor udaljenosti velikog dometa . Stoga je nemoguće poboljšati točnost mjerenja ultrazvučnog sustava za mjerenje udaljenosti jednostavnim povećanjem frekvencije uzorkovanja sustava i ignoriranjem točnosti temperaturnog senzora.

Tradicionalna metoda ultrazvučnog određivanja raspona metode detekcije zatvorene vrijednosti ima nizak dobitak obrade i može se koristiti samo za mjerenje jakih signala odjeka koji se mogu koristiti za otkrivanje slabih signala. Stoga se otkrivanje slabih signala mora riješiti uz pomoć teorija i metoda drugih disciplina (kao što su principi komunikacije). koji uvodi osnovni princip i funkciju tehnologije modulacije i demodulacije u komunikacijskom sustavu. Korištenjem ekvivalentnosti između metode digitalne korelacije i usklađenog filtra, primjena konvolucije (tj. metoda detekcije podudaranja) koristi se za izračunavanje vršnog vremena funkcije unakrsne korelacije i formule korekcije; kako bi se poboljšala brzina korelacijskog algoritma omotnice, deduciran je i realiziran algoritam brzog rangiranja temeljen na korelacijskoj metodi u dva koraka; uvodi se metoda demodulacije kvadratne ovojnice sa sinkronim demodulacijskim učinkom i algoritam digitalne korelacije temeljen na pseudoslučajnom kodu. Na temelju toga, predložena je primjena pseudoslučajnog kodnog modulacijskog signala ASK za realizaciju PSK tehnologije koherentne demodulacije, koja može realizirati složenu ultrazvučnu tehnologiju proširenog spektra pomoću jednostavnog hardvera, koji ne samo da poboljšava sposobnost zaštite od smetnji ultrazvučni pretvornik za mjerenje udaljenosti . Trošak je smanjen. Na kraju se ukratko analizira utjecaj temperature okoline i učestalosti uzorkovanja na točnost ultrazvučnog mjerenja udaljenosti i njegove protumjere.