Rentang sistem jangkauan ultrasonik

Sistem jangkauan ultrasonik yang dikembangkan memiliki jangkauan lebih dari 32 meter, beamwidth kurang dari 100, dan bandwidth sekitar 4 kHz (22-25.5 kHz). Jika struktur transduser ultrasonik gabungan digunakan, bandwidth dapat diperluas hingga 8 kHz. Sistem jangkauan ultrasonik jarak jauh yang terdiri dari transduser semacam itu dapat memenuhi persyaratan aplikasi sistem bantuan keselamatan berkendara atau platform tempur tak berawak. Pekerjaan utama dan kesimpulannya adalah sebagai berikut:

Ekspresi matematika dari mode getaran radial dan getaran aksial transduser ultrasonik didirikan, yang memberikan dasar teoritis untuk desain dan fabrikasi penerima mikro-kecil. Skema struktur transduser gabungan dari 'vibrator piezoelektrik tipe cakram sebagai transduser utama dan transduser sebagai penerima tambahan' diusulkan, yang memberikan dimensi baru untuk memperluas pita frekuensi transduser ultrasonik piezoelektrik. Menggunakan karakteristik propagasi linier gelombang suara di zona Fresnel dari sumber suara, gelombang ultrasonik dengan struktur jendela akustik unik dirancang dan dibuat.

 Itu sensor pengukuran jarak ultrasonik memberikan solusi struktural baru untuk meningkatkan kinerja interferensi multi-jalur transduser ultrasonik. Metode desain optimal konverter dorong-tarik dan rumus perhitungan efisiensi konversi energi diusulkan. Metode desain tradisional konverter dorong-tarik ditingkatkan, dan efisiensi konversi energi elektromekanis generator ultrasonik ditingkatkan. Untuk menekan fenomena 'gema' dalam sistem jangkauan ultrasonik jarak besar, karakteristik impedansi transduser piezoelektrik dianalisis dan diukur, rangkaian pencocokan impedansi transduser piezoelektrik dirancang dan dibuat, dan proses propagasi ultrasonik digunakan. Dalam karakteristik redaman penyerapan energi, rangkaian variabel perolehan waktu baru dirancang dan dibuat. Untuk meningkatkan ketahanan dan kinerja waktu nyata sensor jarak ultrasonik , metode deteksi korelasi amplop dan algoritma korelasi digital dua langkah yang kasar dan tepat diperkenalkan, dan penerapan algoritma konvolusi (metode deteksi pencocokan) untuk menghitung rentang waktu diberikan. Formula modifikasi yang meningkatkan algoritma modulasi dan demodulasi ASK (demodulasi ASK modulasi PSK) diusulkan untuk meningkatkan kinerja interferensi anti-multipath dari sistem pengukuran ultrasonik.

Itu sensor ultrasonik untuk mengukur jarak yang dikembangkan dengan metode teoretis dan sarana teknis di atas melebihi jarak kerja maksimum (30 meter) dari sensor ultrasonik seri Airducer Amerika yang paling canggih. Sejauh ini, modulasi ASK berbasis MSK dan demodulasi PSK telah diusulkan. Algoritme ini dapat meningkatkan penguatan pemrosesan sistem jangkauan ultrasonik lebih dari 20dB (panjang urutan M); sedangkan menggunakan algoritma korelasi digital dua langkah kasar dan presisi, kecepatan perhitungannya lebih tinggi dari algoritma langsung (k tebal). Rasio jarak langkah halus adalah k> 1. Kesimpulan di atas menunjukkan bahwa teknik perangkat lunak dan perangkat keras serta metode teoritis yang diadopsi atau diusulkan dalam makalah ini dapat membantu meningkatkan jarak kerja transduser ultrasonik dan memperluas pita frekuensi kerja transduser ultrasonik. Hal ini meningkatkan directivity dan kemampuan interferensi anti-multipath dari transduser ultrasonik, serta meningkatkan perolehan real-time dan pemrosesan dari sistem jangkauan ultrasonik.

Meskipun indikator teknis dari transduser ultrasonik untuk pengukuran jarak telah memenuhi persyaratan desain, transduser ultrasonik yang ada, papan sirkuit pemancar dan penerima ultrasonik hanya prototipe uji dalam struktur mekanik, desain sirkuit, proses manufaktur, dan metode eksperimental. Di sisi lain, masih ada beberapa hal yang kurang memuaskan dan perlu ditingkatkan kualitas ikannya.