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耐干渉能力と測定精度を向上させるため、 超音波測距システムでは、適切に選択された PN を使用できます。コードは、符号化された情報として単一パルス信号を置き換えます。ノイズ信号は、エンコードされた情報と無相関であり、エコー信号の相互相関関数を計算することでフィルタリングできます。符号化信号に関連する干渉信号は、ピーク付近の相互相関関数の輪郭中心を決定することによって抑制できます。特定の実装では、低周波 PN コードは最初に高周波共振周波数トランスデューサの中心で変調され、そのキャリア信号は「ロジック制御および電力増幅器」によってトランスデューサに適用されます。トランスデューサの周波数特性は、中心周波数がずれたバンドパスフィルタと類似しているため、コサイン変調信号の代わりに方形波信号を使用することができ、システムのハードウェア構成を簡素化することができる。圧電振動子のインピーダンスを整合させて方形波信号の励振により共振を発生させたり、超音波受信回路に自動利得制御機能を追加して励振信号による残響現象を抑制したりすることができます。
の入力信号 超音波距離変換器 と超音波受信器の出力信号（ASK信号）。 PN コードでは、T6 はシンボル幅であり、その 3dB 帯域幅は 1 / (3Tb) です。トランスデューサの帯域幅は約 4 kHz であるため、信号がトランスデューサをスムーズに通過するには、トランスデューサが受信するエコー信号が必要になります。図からわかるように、エコー信号はわずかに歪んだ ASK です。信号ですが、そのエンベロープ波形は送信された PN コードと同じです (つまり、エコー信号は送信された信号と同じエンコーディングを持ちます)。近くの物体から反射されたエコー信号は振幅が大きいため、通常の閾値検出法によってエコー信号を区別することができる。したがって、大きな値のエコー信号を直接検出しやすくするために、PN コードの前端に「1」コードが追加されます。
測定精度は超音波の伝播速度として解析され、f は超音波のサンプリング周波数です。 超音波距離測定センサー.
サンプリング周波数が 10 kHz に設定されている場合、システムの分解能は 0.017 m です。一般的な精度推定方法によると、超音波測距システムの精度は±0.05mに達します。サンプリング周波数が 10 倍増加すると、測距システムの精度も 10 倍増加します。ただし、超音波測距システムの精度は音速の変化にも影響されます。空気中の音速は温度、乱流、湿度、圧力に関係しており、温度変化が音速に最も大きな影響を与えます。 10 °C の温度変化による音速の変化は約 1.8% です。温度の測定誤差は±0.1%以内に抑えられています。超音波トランスデューサの作動距離が 40 m の場合、フルスケールの測定誤差は ±0.04 m であり、これは超音波トランスデューサの分解能によって決まる測定誤差と同じ桁です。 長距離超音波距離センサー。したがって、温度センサーの精度を無視してシステムのサンプリング周波数を高めるだけでは、超音波測距システムの測定精度を向上させることはできません。
従来の閉値検出方式の超音波測距方式は処理ゲインが低く、強いエコー信号の測定にしか使用できませんが、弱い信号の検出にも使用できます。したがって、弱い信号の検出は、他の分野 (通信原理など) の理論と方法によって解決する必要があります。通信システムにおける変調および復調技術の基本原理と機能を紹介します。デジタル相関法と整合フィルターの等価性を利用して、畳み込み（つまり、整合検出法）を適用して、相互相関関数と補正式のピーク時間を計算します。包絡線相関アルゴリズムの速度を向上させるために、2段階相関法に基づく高速測距アルゴリズムを推論し実現した。同期復調効果を備えた方形エンベロープ復調法と擬似ランダムコードに基づくデジタル相関アルゴリズムを紹介します。これに基づいて、PSKコヒーレント復調技術を実現するための擬似ランダムコードASK変調信号の適用を提案します。これにより、複雑な超音波スペクトル拡散測距技術を簡単なハードウェアで実現でき、耐干渉能力を向上させるだけでなく、 超音波距離測定トランスデューサ。コストが削減されます。最後に、周囲温度とサンプリング周波数が超音波測距の精度に及ぼす影響とその対策について簡単に分析します。
