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trasduttore a ultrasuoni con basso SNR e analisi spettrale

Visualizzazioni: 13 Autore: Editor del sito Orario di pubblicazione: 29/08/2018 Origine: Sito

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Trasduttore a ultrasuoni a basso SNR e basse frequenze di campionamento basato sulla funzione di correlazione incrociata. Il metodo specifico è il seguente: il segnale ultrasonico inviato dal trasmettitore viene utilizzato come segnale di riferimento e l'uscita del ricevitore viene immediatamente campionata alla fine di ogni trasmissione dell'onda ultrasonica e viene calcolata la funzione di correlazione incrociata tra il valore del campione e il segnale di riferimento. Se la funzione di correlazione incrociata ha un valore di picco, il valore campionato è il segnale di eco ricevuto dal trasduttore e il tempo di portata può essere calcolato in base al momento in cui appare il picco di correlazione. Il metodo di stima della correlazione (noto anche come rilevatore di corrispondenza) utilizza sia l'ampiezza del segnale dell'eco che la forma del segnale dell'eco. Se la forma d'onda del segnale di eco non è sostanzialmente distorta e il rumore sovrapposto al segnale di eco è rumore bianco gaussiano, la precisione e la sensibilità della stima del ritardo del metodo di stima della correlazione sono superiori al metodo di rilevamento della soglia. Negli ultimi dieci anni, studiosi nazionali stranieri hanno pubblicato molti algoritmi migliorati per la stima della correlazione. L'algoritmo proposto per la stima della correlazione del ritardo rapido basato sul principio di interpolazione può realizzare il calcolo della correlazione digitale a 256 punti in lms utilizzando un normale chip di elaborazione del segnale digitale (DSP), Il trasduttore di misurazione della distanza non solo garantisce la precisione della portata del sistema, ma migliora anche il tempo reale del sistema.

Innanzitutto, un modello di segnale di eco include parametri di ritardo, offset di frequenza lineare e rumore additivo stabilito, quindi viene utilizzato il criterio di massima verosimiglianza per stimare i parametri di ritardo nel modello. Gli esperimenti mostrano che anche se la forma d'onda dell'eco ha una distorsione sconosciuta, non riduce sostanzialmente l'accuratezza della stima del ritardo dell'algoritmo, il che indica che questo algoritmo basato su modello è migliore del normale metodo di stima della correlazione. Inoltre, sono stati apportati molti altri miglioramenti o metodi di stima estesi relativi al ritardo. Ad esempio, il metodo di stima della correlazione del ritardo basato sulla trasformata di Hilbert, il metodo di stima della correlazione del ritardo di il sensore di misurazione della distanza a ultrasuoni dispone dell'algoritmo di stima del ritardo di correlazione, dell'algoritmo di correlazione ortogonale del ritardo basato su codice pseudo-casuale e del metodo di ritardo in due fasi del codice pseudo-casuale. Questi algoritmi di stima della correlazione dello stato anomalo possono ridurre notevolmente l'influenza delle interferenze esterne sull'accuratezza della stima del ritardo del metodo di correlazione. Molti di questi algoritmi considerano anche il problema in tempo reale dell'implementazione del sistema.

Il metodo di analisi della linea utilizza una trasformata di Fourier veloce (FFT) per eseguire l'analisi spettrale sul segnale dell'eco per determinare se esiste. Un segnale dell'eco ha lo stesso spettro di frequenza dell'onda ultrasonica trasmessa dal trasduttore e determina quindi il momento in cui appare il segnale dell'eco. In condizioni di rapporto segnale-rumore estremamente basso, l'uso dell'algoritmo di analisi spettrale per rilevare i segnali di eco aiuta a ridurre la probabilità di falsi allarmi. Tuttavia, l'algoritmo di analisi dello spettro richiede una grande quantità di calcoli e non è facile ottenere un'elevata precisione nella stima del ritardo. Pertanto il misuratore di distanza ad ultrasuoni nel mezzo dell'aria viene utilizzato raramente.

L'algoritmo di analisi spettrale e l'applicazione del potenziatore adattivo nel sensore di distanza ad ultrasuoni subacqueo . Sono elencati Basati sugli stessi principi di rilevamento della distanza e della direzione, questi algoritmi possono essere trapiantati nel sonar aereo senza modifiche. Un dominio di frequenza quadratico è adattivo al modello di stima del ritardo temporale e viene proposto un algoritmo di stima del ritardo temporale basato sul modello. Nel caso di un basso SNR, questo algoritmo adattivo nel sistema di misurazione acustica della frequenza ha una buona capacità di stima del ritardo. Un altro metodo di stima del ritardo temporale con grande complessità computazionale è la stima del ritardo temporale adattivo al quadrato medio minimo. Il metodo di implementazione specifico è il seguente: il segnale ultrasonico trasmesso dal trasduttore viene utilizzato come segnale di riferimento e il segnale eco (segnale ricevuto) viene aggiunto al front-end. Una quantità di ritardo ottenuta regolando continuamente la quantità è la varianza tra il segnale dell'eco e il segnale di riferimento dopo che l'algoritmo LMS raggiunge un valore minimo e la quantità di ritardo in questo momento è il tempo di intervallo. Questo algoritmo equivale all'effetto di eliminazione del rumore del canale mediante il filtro trasversale adattivo e svolge una funzione di equalizzazione del canale adattivo. Non è necessario conoscere in anticipo le caratteristiche statistiche del rumore del canale, il trasduttore del sensore liquido ad ultrasuoni non ha bisogno di considerare il problema della distorsione della forma d'onda dell'eco. Un metodo migliore per la stima dei ritardi temporali. Il noto software Matlab fornisce anche una dimostrazione simulativa del fatto che l'LMS è adattivo per l'algoritmo di stima. Il metodo specifico è il segnale di riferimento dopo che l'algoritmo LMS è stato confrontato con il segnale dell'eco, quando l'errore quadratico medio raggiunge il minimo, il filtro trasversale presuppone che la quantità di ritardo corrisponda al valore massimo tra i coefficienti di peso degli N collegamenti di ritardo è il tempo di intervallo. Non vi è alcuna differenza essenziale tra i due algoritmi di stima del ritardo, entrambi i quali utilizzano le caratteristiche di frequenza singola dell'onda ultrasonica, ma quest'ultimo richiede che la quantità di ritardo corrispondente agli N collegamenti di ritardo del filtro trasversale sia maggiore del tempo di intervallo.