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超音波測距センサーの信号処理方法

ビュー: 22     著者: サイト編集者 公開時間: 2018-08-29 起源: サイト

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多くの方法があります 距離を測定する超音波センサーであり、最も使用されているのは1946年のペラムとガルトです。この年に提案されたパルスエコー法は、超音波プローブの動作原理は、超音波周波数パルスによって励起されて超音波を外部に放射し、測定対象物から反射された超音波を受信し、検出または推定することによって超音波が受信エコーに伝達されます。超音波プローブと測定対象物の経過時間(到達時間といいます)、伝播媒体の温度eが変化したときの音の伝播速度は以下のように計算されます。それも変わりました。したがって、超音波距離計には温度プローブが組み込まれており、音伝播媒体の温度をリアルタイムで検出して、測距精度に対する周囲温度の影響を補償します。


のパフォーマンスを向上させるために、 超音波測距システム、システムのハードウェアを起動するだけでは十分ではありません。また、ハードウェアシステムに適合した計測情報処理方法の検討も必要である。この目的のために、国内外の学者は、可変閉値振幅推定、相互相関関数法、スペクトル線分析法、位相検出法、適応時間遅延推定など、多くの特別な超音波測距方法または時間遅延推定アルゴリズムを研究してきました。実際の超音波距離測定器では、さまざまな測定アルゴリズムが組み合わせて適用されることがよくあります。もちろん、これらのアルゴリズムは超音波トランスデューサーの音響的および電気的特性と密接に関係しています。


超音波測距システムは最も単純な「ゼロクロス」検出方式を採用しており、その動作プロセスは次のとおりです。 1 コントローラーがクロックカウンターを開始すると、一定時間の超音波周波数パルス信号を送信します。超音波を外部に発信します。 2 トランスデューサの前にターゲットがある場合、反射された超音波がトランスデューサに作用して弱い電気信号を生成する必要があります。信号が受信回路によって増幅された後、事前に設定されたしきい値電圧より大きくなり、カウントが終了します。これにより、コンパレータの出力信号が High になります。 3 ハイレベル信号によりカウンタがゲートを有効にし、メモリ内の値によりマイクロコンピュータがパラレル入力ポートのエンドカウント信号をクエリし、クロックを読み取って式に従ってターゲットとトランスデューサの関係を計算します。ちなみに、トランスデューサーが送信する音波の持続時間と音速の積は、探触子の盲点です。 超音波トランスデューサーセンサー.


エコー信号の振幅は対象物までの距離に反比例するため、対象物と振動子との距離が遠いほど超音波受信回路の出力は小さくなり、対応する到達時間は長くなります。したがって、超音波測距システムでは、受信回路が トランスデューサ距離センサー は固定の閉値または一般に使用されないゲインを持っていますが、受信回路は時間可変値を持っているか、または時間ゲイン変数が使用されています。前者は到達距離の延長に伴って閉値を指数関数的に減少させ、後者は到達距離の延長に伴って受信回路の増幅率を指数関数的に増加させます。指数関数の時定数が適切に調整されている限り、指定された範囲内でターゲットまでの距離が正確に測定されることが保証されます。


測定プロセスは次のとおりです。まず、トランスデューサーが 1016 サイクルの高周波超音波を送信し、次に 4 ~ 18 サイクルの低周波を送信します。 超音波近接センサー。近距離のターゲットの場合、トランスデューサーが最初に高周波超音波を送信するため、最初に高周波エコーが受信機に到着します。長距離のターゲットの場合、高周波超音波エネルギーは空気吸収によって大幅に減衰します。電波信号には低周波超音波のみが含まれます。このようにして、遠隔測距を近距離測距から分離することにより、測距範囲と測距精度との間の固有の矛盾を克服することができる。もちろん、二重周波数超音波測距方法では、トランスデューサーが 2 つの共振周波数を持たなければならないという前提があります。検出方法ではエコー フロントの発生時間を正確に決定できないため、実際の測距時間を正確に推定することは困難です。エコーエンベロープの最前線を解析・抽出するための計算手法がいくつか提案されている。この論文では、粗い2つの距離測距方法の概念を示しています。最初に粗い測距のために超音波測距パルスを送信し、マイクロプロセッサを使用して後方に送信します。波信号が分析および処理され、適切な振幅値が自動的に設定され、次に別の一連の超音波測距パルスが送信され、エコー前端の特定の固定位置の信号が事前に閉じられた値に従って捕捉され、それによって測距の正確な目的が達成されます。


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