sensori ad ultrasuoni utilizzati per sistemi sonar in acqua

I sensori a ultrasuoni per la localizzazione della distanza sono la base di molte
applicazioni robotiche e automatiche, come i sistemi di evitamento degli ostacoli e di avviso di collisione delle automobili, veicoli autonomi autoguidati, robot per il lavoro sul campo e così via. Tuttavia, esiste una restrizione specifica quando un trasduttore ultrasonico aereo viene utilizzato in operazioni sul campo poiché il suo merito della figura Q è maggiore (la larghezza di banda di frequenza è relativamente inferiore) ed è difficile migliorare sia la direttività che l'ampio campo di rilevamento del trasduttore ultrasonico aereo. Di conseguenza, anche adesso, uno dei problemi più impegnativi nel campo degli ultrasuoni è sviluppare il trasduttore ultrasonico ad alte prestazioni e il sistema di telemetria ad ultrasuoni in aria.

Un sistema portata-distanza a ultrasuoni è costituito da un trasduttore a ultrasuoni, da un'elettronica di trasmissione e ricezione e da un processore di segnale. L'originalità di questo articolo è quella di illustrare i fondamenti del trasduttore a ultrasuoni che converte l'energia elettrica in energia meccanica (pressione sonora) e, reciprocamente, l'energia meccanica in energia elettrica, l'aritmetica di rilevamento del segnale debole dell'onda sonora e la procedura di implementazione del sistema di misurazione a ultrasuoni con ampia corsa di misurazione. Gli argomenti principali di questo documento includono:

(2) In base alle caratteristiche fisiche dell'onda ultrasonica e del piezoc

materiale ceramico, nonché le prestazioni del sono stati selezionati sensori di prossimità a ultrasuoni induttivi , la modalità di risonanza e la frequenza di un oscillatore a disco piezoceramico. Applicando la tecnica di adattamento dell'impedenza acustica alla struttura del trasduttore e la tecnica di adattamento ottimale delle impedenze meccaniche ed elettriche dell'elettronica trasmessa, abbiamo ampliato con successo il campo di rilevamento e migliorato la direttività di rilevamento del trasduttore, che è in grado di controllare rumori a più vie.

(3) Originariamente era stato proposto un nuovo trasduttore ultrasonico composito combinato con il trasduttore piezoelettrico a disco e il ricevitore a piatto per far fronte all'effetto doppler.

(4) Originariamente sono stati proposti un nuovo metodo di progettazione ottimale per il convertitore push-pull e la relativa formula per il calcolo dell'efficienza di trasformazione dell'energia, e il circuito di trasmissione implementato dal metodo proposto ha una migliore efficienza di conversione dell'energia. Inoltre, l'elettronica ricevente con un nuovo circuito di controllo del guadagno temporale e un elevato rapporto segnale-rumore (SNR) è stata progettata e implementata per sperimentare il di misurazione della distanza ad ultrasuoni . trasduttore

(5) Utilizzando il fatto che il rilevamento della correlazione è equivalente al rilevamento della corrispondenza è stata presentata una formula di modifica necessaria per determinare il tempo di volo (ToF) quando si utilizza il metodo di rilevamento della corrispondenza. Con la presente è stato proposto un nuovo metodo per migliorare il guadagno di elaborazione e la risposta in tempo reale del sistema di rilevamento della distanza, ovvero utilizzare un metodo di rilevamento della corrispondenza basato sul segnale di codifica binaria con spostamento di fase (2PSK) mentre il segnale ultrasonico trasmesso è sotto forma di codifica con spostamento di ampiezza binario (2ASK) e un algoritmo di rilevamento di corrispondenza rapida è stato implementato calcolando la funzione di correlazione incrociata con una procedura in due fasi per sistema di sensori ecoscandaglio subacqueo .

I risultati sperimentali mostrano che il raggio di rilevamento effettivo del trasduttore è maggiore di 32 metri e la larghezza del raggio è inferiore a 士50, con prestazioni migliori rispetto a quelli esistenti, ad esempio i prodotti simili nel catalogo dei trasduttori d'aria (AIRMAR Tech. CorpU.SA). IL Il sistema di trasduttori acustici subacquei sviluppato in questo documento è stato applicato ad alcuni altri progetti, ad esempio, che hanno fornito una delle soluzioni di rilevamento di oggetti sul campo per il progetto chiave di 'Studio sulla teoria del controllo della navigazione e sui metodi per la robotica mobile in ambiente sconosciuto' e il progetto di 'Piattaforma di campagna senza pilota' (un progetto di ricerca avanzata del piano quinquennale di 10`', supportato dal quartier generale dell'attrezzatura).

    Non c'è dubbio che tutte le tecniche adottate in questo documento possano essere applicate direttamente per sviluppare sistemi sonar in acqua con prestazioni ad alto costo.