Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Informasi Transduser Ultrasonik / transduser rentang ultrasonik dengan SNR rendah dan analisis spektral

transduser rentang ultrasonik dengan SNR rendah dan analisis spektral

Dilihat: 13 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 29-08-2018 Asal: Lokasi

Menanyakan

Transduser rentang ultrasonik pada SNR rendah dan laju pengambilan sampel rendah berdasarkan fungsi korelasi silang. Metode spesifiknya adalah sebagai berikut sinyal ultrasonik yang dikirim oleh pemancar digunakan sebagai sinyal referensi, dan keluaran penerima segera diambil sampelnya pada akhir setiap transmisi gelombang ultrasonik, dan fungsi korelasi silang antara nilai sampel dan sinyal referensi dihitung. Jika fungsi korelasi silang memiliki nilai puncak, maka nilai sampelnya adalah sinyal gema yang diterima transduser, dan rentang waktu dapat dihitung sesuai dengan momen munculnya puncak korelasi. Metode estimasi korelasi (juga dikenal sebagai detektor kecocokan) memanfaatkan amplitudo sinyal gema dan bentuk sinyal gema. Jika bentuk gelombang sinyal gema pada dasarnya tidak terdistorsi, dan derau yang ditumpangkan pada sinyal gema adalah derau putih Gaussian, maka akurasi dan sensitivitas estimasi penundaan metode estimasi korelasi lebih tinggi daripada metode deteksi ambang batas. Dalam sepuluh tahun terakhir, sarjana asing dalam negeri telah menerbitkan banyak algoritma estimasi korelasi yang lebih baik. Algoritma estimasi korelasi penundaan cepat yang diusulkan berdasarkan prinsip interpolasi dapat mewujudkan perhitungan korelasi digital 256 titik dalam lms dengan menggunakan chip pemrosesan sinyal digital (DSP) biasa, transduser pengukur jarak tidak hanya memastikan keakuratan jangkauan sistem tetapi juga meningkatkan waktu nyata sistem.

Pertama, model sinyal gema mencakup parameter penundaan, offset frekuensi linier, dan derau tambahan ditetapkan, dan kemudian kriteria kemungkinan maksimum digunakan untuk memperkirakan parameter penundaan dalam model. Eksperimen menunjukkan bahwa meskipun bentuk gelombang gema memiliki distorsi yang tidak diketahui Hal ini juga tidak secara signifikan mengurangi keakuratan estimasi penundaan algoritma, yang menunjukkan bahwa algoritma berbasis model ini lebih baik daripada metode estimasi korelasi biasa. Selain itu, masih banyak lagi perbaikan atau metode estimasi terkait penundaan yang diperluas. Misalnya metode estimasi korelasi penundaan berdasarkan transformasi Hilbert, metode estimasi korelasi penundaan Sensor pengukuran jarak ultrasonik mempunyai algoritma estimasi penundaan korelasi, algoritma korelasi ortogonal penundaan berbasis kode pseudo-random dan metode dua langkah penundaan kode acak semu. Algoritme estimasi korelasi keadaan abnormal ini dapat sangat mengurangi pengaruh interferensi eksternal terhadap keakuratan estimasi penundaan metode korelasi. Banyak dari algoritma ini juga mempertimbangkan masalah implementasi sistem secara real-time.

Metode analisis garis menggunakan fast fourier transform (FFT) untuk melakukan analisis spektral pada sinyal gema untuk menentukan apakah sinyal tersebut ada. Sinyal gema memiliki spektrum frekuensi yang sama dengan gelombang ultrasonik yang ditransmisikan oleh transduser, sehingga menentukan waktu kemunculan sinyal gema. Dalam kondisi rasio signal-to-noise yang sangat rendah, penggunaan algoritma analisis spektral untuk mendeteksi sinyal gema membantu mengurangi kemungkinan alarm palsu. Namun algoritma analisis spektrum memiliki jumlah perhitungan yang besar, dan tidak mudah untuk mendapatkan akurasi estimasi penundaan yang tinggi. Oleh karena itu, transduser pengukur jarak ultrasonik pada media udara jarang diterapkan.

Algoritma analisis spektral dan penerapan penambah adaptif di sensor jarak ultrasonik bawah air terdaftar. Berdasarkan prinsip pencarian jarak dan arah yang sama, algoritma ini dapat ditransplantasikan ke sonar udara tanpa modifikasi. Domain frekuensi kuadrat bersifat adaptif terhadap model estimasi waktu tunda dan algoritma estimasi waktu tunda didasarkan pada model yang diusulkan. Dalam kasus SNR rendah, algoritma adaptif dalam sistem pengukuran akustik frekuensi ini memiliki kemampuan estimasi penundaan yang baik. Metode estimasi waktu tunda lainnya dengan kompleksitas komputasi yang besar adalah estimasi waktu tunda adaptif kuadrat terkecil. Metode implementasi spesifiknya adalah sebagai berikut sinyal ultrasonik yang ditransmisikan oleh transduser digunakan sebagai sinyal referensi, dan sinyal gema (sinyal yang diterima) ditambahkan di ujung depan. Besaran penundaan dengan terus menerus menyesuaikan besarannya adalah varians antara sinyal gema dan sinyal referensi setelah algoritma LMS mencapai nilai minimum, dan besaran penundaan pada saat ini adalah rentang waktu. Algoritme ini setara dengan efek menghilangkan gangguan saluran dengan filter transversal adaptif, dan memainkan fungsi pemerataan saluran adaptif. Tidak perlu mengetahui karakteristik statistik kebisingan saluran terlebih dahulu, transduser sensor cairan ultrasonik tidak perlu mempertimbangkan masalah distorsi bentuk gelombang gema. Metode estimasi penundaan waktu yang lebih baik. Perangkat lunak Matlab yang terkenal juga memberikan demonstrasi simulasi LMS yang adaptif untuk algoritma estimasi. Metode spesifiknya adalah sinyal referensi setelah algoritma LMS dibandingkan dengan sinyal gema, ketika kesalahan kuadrat rata-rata mencapai minimum, filter transversal mengasumsikan bahwa jumlah penundaan sesuai dengan nilai maksimum di antara koefisien bobot tautan penundaan N adalah rentang waktu. Tidak ada perbedaan mendasar antara kedua algoritma estimasi penundaan, keduanya memanfaatkan karakteristik frekuensi tunggal gelombang ultrasonik, namun yang terakhir mensyaratkan bahwa jumlah penundaan yang sesuai dengan tautan penundaan N dari filter transversal harus lebih besar dari rentang waktu.