Sistema di trasduttori a ultrasuoni a lungo raggio

Analisi dell'algoritmo di misurazione degli ultrasuoni

     Il processo di misurazione che utilizza il metodo dell'eco degli impulsi a ultrasuoni consiste nell'eccitare il trasduttore con un segnale di impulso elettrico ad alta frequenza per trasmettere una serie di trasduttore del sensore di profondità ad ultrasuoni , quando l'onda ultrasonica si incontra sull'asse acustico del trasduttore, vengono raggiunti uno o più target, parte dell'energia sonora verrà riflessa e agirà sul trasduttore, causando al trasduttore un segnale elettrico debole. Dopo che il segnale è stato amplificato e filtrato, viene inviato al sistema a microprocessore per l'elaborazione delle informazioni per determinare l'ora in cui appare il segnale eco e vengono calcolati il ​​tempo di portata dell'onda ultrasonica e la corrispondente distanza target, completando così un periodo di portata. Come migliorare le prestazioni anti-interferenza e le prestazioni in tempo reale del sistema di rilevamento a ultrasuoni è un problema tecnico chiave che deve essere considerato quando si studiano gli algoritmi di elaborazione del segnale ultrasonico.

Il trasduttore acustico del sensore di profondità a ultrasuoni non è influenzato solo dal mezzo di propagazione durante il processo di propagazione, ma anche il suo rapporto segnale-rumore sarà influenzato da fattori esterni come vibrazioni, turbolenza dell'aria e assorbimento e attenuazione dell'energia sonora. Gli esperimenti dimostrano che il tradizionale metodo di rilevamento dell'entalpia è efficace quando l'energia del segnale trasmesso e del segnale ricevuto sono relativamente grandi durante il processo di misurazione degli ultrasuoni. Quando il sensore di distanza è lontano, il segnale dell'eco viene fortemente disturbato da fattori esterni. In questo momento, è difficile per il sistema di misurazione determinare direttamente se il segnale di uscita del trasduttore è eco o rumore. Il tradizionale metodo di rilevamento a valore chiuso fallisce. . Fortunatamente, l'inviluppo del segnale dell'eco è sostanzialmente uguale all'inviluppo del segnale trasmesso. Pertanto, calcolando la funzione di correlazione incrociata dei due e trovando il momento in cui appare il picco, il range del il sensore dell'ecoscandaglio subacqueo . È possibile determinare  

Tra i numerosi algoritmi di elaborazione del segnale introdotti, il metodo della funzione di correlazione dell'inviluppo è adatto sia per segnali deboli che per algoritmi robusti con basse frequenze di campionamento. Per migliorare l'affidabilità dell'algoritmo di misurazione degli ultrasuoni, il segnale dell'impulso in banda base può essere modulato in un segnale codificato di frequenza ultrasonica mediante una sequenza binaria pseudo-casuale opportunamente selezionata come segnale codificato (denominato codice pseudo-casuale o codice PN). IL il trasduttore acustico subacqueo viene inviato per trasmettere un segnale ultrasonico codificato all'esterno. Nella maggior parte dei casi, il segnale di interferenza esterna non è correlato al segnale codificato trasmesso. Pertanto, calcolando la funzione di correlazione dell'inviluppo del segnale codificato e del segnale dell'eco, il segnale di interferenza esterna mescolato nel segnale dell'eco può essere eliminato o ridotto al minimo, ottenendo così un rilevamento del segnale debole con un rapporto segnale/rumore negativo. Ovviamente, maggiore è la lunghezza della sequenza pseudo-casuale, maggiore è il picco della funzione di correlazione dell'inviluppo e maggiore è il guadagno di elaborazione del sistema di misurazione, anche la zona cieca del sistema aumenterà di conseguenza. Pertanto, si dovrebbe basarsi sull'effettivo per misurare la domanda e scegliere una sequenza pseudo-casuale della lunghezza appropriata.