Sustav ultrazvučnih sondi velikog dometa

Analiza algoritma ultrazvučnog dometa

     Proces određivanja raspona pomoću metode odjeka ultrazvučnog pulsa je pobuđivanje sonde visokofrekventnim električnim pulsnim signalom za prijenos niza sonda ultrazvučnog senzora dubine , kada se ultrazvučni val susreće na akustičnoj osi sonde, dosegne se jedan ili više ciljeva, dio zvučne energije će se reflektirati natrag i djelovati na sondu, što uzrokuje slab električni signal sonde. Nakon što je signal pojačan i filtriran, šalje se u mikroprocesorski sustav za obradu informacija kako bi se odredilo vrijeme kada se pojavi signal odjeka, te se izračunavaju vrijeme dometa ultrazvučnog vala i njegova odgovarajuća ciljna udaljenost, čime se dovršava razdoblje određivanja dometa. Kako poboljšati performanse protiv smetnji i performanse ultrazvučnog sustava za mjerenje u stvarnom vremenu ključni je tehnički problem koji se mora uzeti u obzir pri proučavanju algoritama za obradu ultrazvučnog signala.

Na akustični pretvarač ultrazvučnog senzora dubine ne utječe samo medij širenja tijekom procesa širenja, već će i na njegov omjer signala i šuma utjecati vanjski čimbenici kao što su vibracije, turbulencija zraka te apsorpcija i slabljenje zvučne energije. Eksperimenti pokazuju da je tradicionalna metoda detekcije entalpije učinkovita kada su energija odaslanog signala i primljenog signala relativno velike tijekom procesa ultrazvučnog određivanja dometa. Kada je senzor udaljenosti daleko, vanjski čimbenici znatno ometaju signal jeke. U ovom trenutku teško je sustavu za mjerenje udaljenosti izravno odrediti je li izlazni signal sonde jeka ili šum. tradicionalna metoda detekcije zatvorene vrijednosti ne uspijeva. . Srećom, ovojnica eho signala u osnovi je ista kao ovojnica odaslanog signala. Stoga, izračunavanjem funkcije unakrsne korelacije dvaju i pronalaženjem trenutka u kojem se pojavljuje vrhunac, raspon senzor podvodnog dubinomera . može se odrediti  

Među mnogim uvedenim algoritmima za obradu signala, metoda korelacijske funkcije ovojnice prikladna je i za slabe signale i za robusne algoritme s niskim stopama uzorkovanja. Kako bi se poboljšala pouzdanost algoritma za ultrazvučno određivanje raspona, signal osnovnog pojasa može se modulirati u ultrazvučni frekvencijski kodirani signal pomoću odgovarajuće odabranog pseudo-slučajnog binarnog niza kao kodiranog signala (koji se naziva pseudoslučajni kod ili PN kod). The podvodni akustični pretvarač šalje se za prijenos ultrazvučnog kodiranog signala van. U većini slučajeva, signal vanjske smetnje nije povezan s odaslanim kodiranim signalom. Stoga, izračunavanjem funkcije korelacije ovojnice kodiranog signala i signala odjeka, signal vanjske smetnje pomiješan u signalu odjeka može se eliminirati ili smanjiti na minimum, čime se postiže slaba detekcija signala s negativnim omjerom signala i šuma. Očito, što je duža duljina pseudoslučajnog niza, to je veći vrh korelacijske funkcije omotnice i veći dobitak obrade sustava za određivanje udaljenosti, slijepa zona iz sustava također će se povećati u skladu s tim. Stoga se treba temeljiti na stvarnom mjerenju potražnje i odabrati pseudoslučajni niz odgovarajuće duljine.