ultrazvučni senzori koji se koriste za sonarne sustave u vodi

Ultrazvučni senzori za određivanje udaljenosti osnova su mnogih robotskih i automatskih
aplikacija, kao što su sustavi za izbjegavanje prepreka i upozoravanje na sudar automobila, samonavođena autonomna vozila, roboti za rad na terenu i tako dalje. Međutim, postoji određeno ograničenje kada se ultrazvučna sonda u zraku koristi u radu na terenu budući da je vrijednost Q veća (frekventni pojas je relativno niži), a teško je poboljšati i usmjerenost i veliki raspon senzora ultrazvučne sonde u zraku. U skladu s tim, još uvijek je, čak i sada, jedan od izazovnih problema u polju ultrazvuka razviti ultrazvučni pretvornik visokih performansi i ultrazvučni sustav za određivanje udaljenosti u zraku.

Ultrazvučni sustav domet-udaljenost sastoji se od ultrazvučnog pretvornika i elektronike za odašiljanje i prijem te procesora signala. Originalnost ovog rada je u lukubraciji osnova ultrazvučnog pretvarača koji pretvara električnu energiju u mehaničku energiju (zvučni tlak) i recipročno, mehaničku energiju u električnu energiju, aritmetiku detekcije za slab signal zvučnog vala i postupak implementacije ultrazvučnog sustava za mjerenje udaljenosti s velikim hodom mjerenja. Glavne teme ovog rada uključuju:

(2) Prema fizičkim karakteristikama ultrazvučnog vala i piezoka

keramičkog materijala, kao i izvedba na induktivnim ultrazvučnim senzorima blizine odabrani su rezonantni mod i frekvencija piezokeramičkog disk oscilatora. Primjenom tehnike usklađivanja akustične impedancije na strukturu pretvornika, te tehnike optimalnog usklađivanja mehaničkih i električnih impedancija odašiljane elektronike, uspješno smo povećali raspon očitanja i poboljšali usmjerenost osjeta pretvornika, koji je sposoban provjeriti šumove u punom smjeru.

(3) Prvobitno je predložen novi kompozitni ultrazvučni pretvarač u kombinaciji s pretvaračem piezo diska i prijamnikom tipa činele kako bi se nosio s Dopplerovim efektom.

(4) Izvorno je predložena nova metoda optimalnog dizajna za push-pull pretvarač i njegova srodna formula za izračun učinkovitosti pretvorbe energije, a odašiljački krug implementiran predloženom metodom ima bolju učinkovitost pretvorbe energije. Nadalje, prijemna elektronika s novim kontrolnim krugom vremenskog pojačanja i visokim omjerom signala i šuma (SNR) dizajnirana je i implementirana za eksperimentiranje s ultrazvučni za mjerenje udaljenosti . pretvarač

(5) Koristeći činjenicu da je otkrivanje korelacije ekvivalentno otkrivanju podudaranja, predstavljena je potrebna modificirana formula za određivanje vremena leta (ToF) kada se koristi metoda otkrivanja podudaranja. Ovime je predložena nova metoda za poboljšanje dobitka obrade i odziva sustava za određivanje raspona u stvarnom vremenu, to jest korištenje metode detekcije podudaranja koja se temelji na binarnom faznom pomaku (2PSK) signala, dok je ultrazvučni odaslani signal u obliku binarnog pomaka amplitude (2ASK), a algoritam za detekciju brzog usklađivanja implementiran je izračunavanjem funkcije unakrsne korelacije s postupkom u dva koraka za podvodni dubinomjer senzorski sustav.

Eksperimentalni rezultati pokazuju da je efektivni raspon senzora sonde veći od 32 metra, a širina snopa je manja od 士50, što ima bolju izvedbu od onih postojećih, na primjer, sličnih proizvoda u katalogu zračnih reduktora (AIRMAR Tech. CorpU.SA). The Sustav podvodnih akustičnih pretvarača razvijen u ovom radu primijenjen je na neke druge projekte, na primjer, koji su pružili jedno od rješenja detekcije terenskih objekata za ključni projekt 'Studija o teoriji upravljanja navigacijom i metodama za mobilnu robotiku u nepoznatom okruženju' i projekt 'Bespilotna platforma za kampanju' (Napredni istraživački projekt 10'' petogodišnjeg plana, podržan opremom sjedište).

    Nema sumnje da se sve tehnike usvojene u ovom radu mogu izravno primijeniti za razvoj sonarnih sustava u vodi s visokim troškovima.