Algoritma demodulasi transduser sistem jangkauan ultrasonik

 Untuk meningkatkan kemampuan anti-interferensi dan akurasi pengukuran sistem jangkauan ultrasonik , PN yang dipilih dengan tepat dapat digunakan. Kode menggantikan sinyal pulsa tunggal sebagai informasi yang dikodekan. Sinyal noise yang tidak berkorelasi dengan informasi yang dikodekan dapat disaring dengan menghitung fungsi korelasi silang dari sinyal gema; dan sinyal interferensi yang diasosiasikan dengan sinyal yang dikodekan dapat ditekan dengan menentukan pusat kontur fungsi korelasi silang di dekat puncak. Dalam implementasi tertentu, kode PN frekuensi rendah pertama-tama dimodulasi dengan pusat transduser frekuensi resonansi frekuensi tinggi dimana sinyal pembawa diterapkan transduser oleh 'kontrol logika & penguat daya'. Karena karakteristik frekuensi transduser mirip dengan filter bandpass yang frekuensi tengahnya mati, sinyal gelombang persegi dapat digunakan sebagai pengganti sinyal termodulasi kosinus untuk menyederhanakan struktur perangkat keras sistem. Transduser piezoelektrik dapat disesuaikan impedansinya untuk menghasilkan resonansi di bawah eksitasi sinyal gelombang persegi, atau fungsi kontrol penguatan otomatis dapat ditambahkan ke sirkuit penerima ultrasonik untuk menekan fenomena gema yang disebabkan oleh sinyal eksitasi.

  Sinyal masukan dari transduser jarak ultrasonik dan sinyal keluaran penerima ultrasonik (sinyal ASK). Dalam kode PN, T6 adalah lebar simbol dan bandwidth 3dB-nya adalah 1/(3Tb). Karena bandwidth transduser sekitar 4 kHz, agar sinyal melewati transduser dengan lancar, sinyal gema diterima oleh transduser. Terlihat dari gambar, sinyal gema merupakan ASK yang sedikit terdistorsi. Sinyal, namun bentuk gelombang selubungnya sama dengan kode PN yang ditransmisikan (yaitu, sinyal gema memiliki pengkodean yang sama dengan sinyal yang ditransmisikan). Karena amplitudo sinyal gema yang dipantulkan oleh target dekat besar, sinyal gema dapat dibedakan dengan metode deteksi ambang batas biasa. Oleh karena itu, kode '1' ditambahkan ke ujung depan kode PN untuk memfasilitasi deteksi langsung sinyal gema bernilai besar.

Akurasi pengukuran dianalisis sebagai kecepatan rambat gelombang ultrasonik, dan f adalah frekuensi sampling sensor pengukuran jarak ultrasonik.

     Ketika frekuensi sampling diatur ke 10 kHz, resolusi dari sistem adalah 0,017 m. Menurut metode estimasi akurasi umum, keakuratan sistem jangkauan ultrasonik dapat mencapai ± 0,05m. Jika frekuensi pengambilan sampel ditingkatkan sepuluh kali lipat, keakuratan sistem jangkauan juga akan meningkat sepuluh kali lipat. Namun keakuratan sistem jangkauan ultrasonik juga dipengaruhi oleh perubahan kecepatan suara. Kecepatan suara di udara berhubungan dengan suhu, turbulensi, kelembaban dan tekanan, dan perubahan suhu memiliki pengaruh paling signifikan terhadap kecepatan suara. Perubahan suhu sebesar 10°C menyebabkan perubahan kecepatan bunyi sekitar 1,8%. Kesalahan pengukuran suhu dikontrol dalam ± 0,1%. Jika transduser ultrasonik memiliki jarak kerja 40 m, kesalahan pengukuran skala penuh adalah ±0,04 m, yang besarnya sama dengan kesalahan pengukuran yang ditentukan oleh resolusi transduser ultrasonik. sensor jarak ultrasonik jarak jauh . Oleh karena itu, tidak mungkin meningkatkan akurasi pengukuran sistem jangkauan ultrasonik hanya dengan meningkatkan frekuensi sampling sistem dan mengabaikan keakuratan sensor suhu.

Metode rentang ultrasonik tradisional dari metode deteksi nilai tertutup memiliki penguatan pemrosesan yang rendah dan hanya dapat digunakan untuk mengukur sinyal gema yang kuat. Yang dapat digunakan untuk mendeteksi sinyal lemah. Oleh karena itu, pendeteksian sinyal lemah harus diselesaikan melalui teori dan metode disiplin ilmu lain (seperti prinsip komunikasi). yang memperkenalkan prinsip dasar dan fungsi teknologi modulasi dan demodulasi dalam sistem komunikasi. Dengan menggunakan kesetaraan antara metode korelasi digital dan filter yang cocok, penerapan konvolusi (yaitu metode deteksi pencocokan) digunakan untuk menghitung waktu puncak fungsi korelasi silang dan rumus koreksi; untuk meningkatkan kecepatan algoritma korelasi envelope, algoritma rentang cepat berdasarkan metode korelasi dua langkah dideduksi dan direalisasikan; metode demodulasi amplop persegi dengan efek demodulasi sinkron dan algoritma korelasi digital berdasarkan kode pseudo-acak diperkenalkan. Atas dasar ini, diusulkan penerapan sinyal modulasi ASK kode pseudo-acak untuk mewujudkan teknologi demodulasi koheren PSK, yang dapat mewujudkan teknologi rentang spektrum penyebaran ultrasonik yang kompleks dengan perangkat keras sederhana, yang tidak hanya meningkatkan kemampuan anti-interferensi transduser pengukur jarak ultrasonik . Biayanya berkurang. Akhirnya, pengaruh suhu lingkungan dan frekuensi pengambilan sampel terhadap keakuratan jangkauan ultrasonik dan tindakan penanggulangannya dianalisis secara singkat.