Sistem transduser ultrasonik jarak jauh

Analisis algoritma rentang ultrasonik

     Proses jangkauan menggunakan metode gema pulsa ultrasonik adalah dengan mengeksitasi transduser dengan sinyal pulsa listrik frekuensi tinggi untuk mengirimkan serangkaian transduser sensor kedalaman ultrasonik , ketika gelombang ultrasonik bertemu pada sumbu akustik transduser, satu atau lebih target tercapai, sebagian energi suara akan dipantulkan kembali dan bekerja pada transduser, yang menyebabkan transduser menjadi sinyal listrik yang lemah. Setelah sinyal diperkuat dan disaring, sinyal tersebut dikirim ke sistem mikroprosesor untuk diproses informasi guna menentukan waktu munculnya sinyal gema, dan waktu jangkauan gelombang ultrasonik serta jarak target yang sesuai dihitung, sehingga menyelesaikan periode jangkauan. Cara meningkatkan kinerja anti-interferensi dan kinerja real-time sistem jangkauan ultrasonik adalah masalah teknis utama yang harus dipertimbangkan ketika mempelajari algoritma pemrosesan sinyal ultrasonik.

Transduser akustik sensor kedalaman ultrasonik tidak hanya dipengaruhi oleh media propagasi selama proses propagasi, tetapi juga rasio signal-to-noise akan dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti getaran, turbulensi udara serta penyerapan dan redaman energi suara. Eksperimen menunjukkan bahwa metode deteksi entalpi tradisional efektif ketika energi sinyal yang ditransmisikan dan sinyal yang diterima relatif besar selama proses jangkauan ultrasonik. Ketika sensor jarak jauh, sinyal gema sangat terganggu oleh faktor eksternal. Saat ini, sulit bagi sistem jangkauan untuk secara langsung menentukan apakah sinyal keluaran transduser berupa gema atau derau. Metode deteksi nilai tertutup tradisional gagal. . Untungnya, selubung sinyal gema pada dasarnya sama dengan selubung sinyal yang ditransmisikan. Oleh karena itu, dengan menghitung fungsi korelasi silang keduanya dan mencari momen munculnya puncak, maka rentang sensor sounder kedalaman bawah air dapat ditentukan. 

Di antara banyak algoritme pemrosesan sinyal yang diperkenalkan, metode fungsi korelasi envelope cocok untuk sinyal lemah dan algoritme kuat dengan laju pengambilan sampel rendah. Untuk meningkatkan keandalan algoritme rentang ultrasonik, sinyal pulsa pita dasar dapat dimodulasi menjadi sinyal berkode frekuensi ultrasonik melalui urutan biner acak semu yang dipilih dengan tepat sebagai sinyal berkode (disebut sebagai kode acak semu, atau kode PN). Itu transduser akustik bawah air dikirim untuk mengirimkan sinyal berkode ultrasonik ke luar. Dalam kebanyakan kasus, sinyal interferensi eksternal tidak berhubungan dengan sinyal kode yang dikirimkan. Oleh karena itu, dengan menghitung fungsi korelasi envelope dari sinyal yang dikodekan dan sinyal gema, sinyal interferensi eksternal yang tercampur dalam sinyal gema dapat dihilangkan atau dikurangi seminimal mungkin, sehingga mencapai deteksi sinyal lemah dengan rasio signal-to-noise negatif. Tentu saja, semakin panjang urutan pseudo-acak, semakin besar puncak fungsi korelasi envelope, dan semakin tinggi penguatan pemrosesan dari sistem jangkauan, maka zona buta dari sistem juga akan meningkat. Oleh karena itu, pengukuran permintaan harus didasarkan pada aktual dan memilih urutan pseudo-acak dengan panjang yang sesuai.