sensor ultrasonik yang digunakan untuk sistem sonar di dalam air

Penderia ultrasonik untuk mencari julat adalah asas kepada banyak
aplikasi robotik dan automatik, seperti pengelakan halangan dan sistem amaran perlanggaran kereta, kenderaan autonomi pandu sendiri, robot kerja lapangan dan sebagainya. Walau bagaimanapun, terdapat sekatan tertentu apabila transduser ultrasonik bawaan udara digunakan dalam operasi lapangan kerana merit angka Q adalah lebih tinggi (lebar lebar frekuensi adalah relatif lebih rendah), dan sukar untuk meningkatkan kedua-dua kejuruteraan dan julat penderiaan besar transduser ultrasonik bawaan udara. Sehubungan itu, masih, walaupun sekarang, salah satu masalah yang mencabar dalam bidang ultrasonik untuk membangunkan transduser ultrasonik berprestasi tinggi dan sistem pencarian julat ultrasonik di udara.

Sistem jarak julat ultrasonik terdiri daripada transduser ultrasonik dan elektronik pemancar & penerima dan pemproses isyarat. Keaslian kertas ini adalah untuk lucubrate asas transduser ultrasonik yang menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal (tekanan bunyi) dan secara timbal balik, tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik, aritmetik pengesanan untuk isyarat gelombang bunyi yang lemah, dan prosedur pelaksanaan sistem julat ultrasonik dengan strok pengukur yang besar. Topik utama kertas ini termasuk:

(2) Mengikut ciri fizikal gelombang ultrasound dan piezoc

bahan eramik, serta prestasi penderia jarak ultrasonik induktif , mod bergema dan kekerapan pengayun cakera piezoceramic telah dipilih. Dengan menggunakan teknik pemadanan impedans akustik pada struktur transduser, dan teknik pemadanan optimum kedua-dua impedans mekanikal dan elektrik mempunyai elektronik yang dihantar, kami telah berjaya membesarkan julat penderiaan dan mempertingkatkan kedirektiviti penderiaan transduser, yang mampu memeriksa bunyi mufti-way.

(3) Pada asalnya dicadangkan transduser ultrasonik komposit baharu digabungkan dengan transduser cakera piezo dan penerima jenis simbal untuk mengatasi kesan doppler.

(4) Kaedah reka bentuk optimum baru untuk penukar tolak tarik dan formula berkaitannya untuk mengira kecekapan pengubahsuaian tenaga telah dicadangkan pada asalnya, dan litar pemancar yang dilaksanakan oleh kaedah yang dicadangkan mempunyai kecekapan penukaran tenaga yang lebih baik. Tambahan pula, elektronik penerima dengan litar kawalan perolehan masa baru dan nisbah isyarat-ke-bunyi (SNR) yang tinggi dengan reka bentuk dan nisbah bunyi-ke-bunyi (SNR) telah direka bentuk dan dilaksanakan. transduser pengukuran jarak ultrasonik .

(5) Dengan menggunakan fakta bahawa pengesanan korelasi adalah bersamaan dengan pengesanan padanan, formula ubah suai yang diperlukan untuk menentukan masa penerbangan (ToF) apabila menggunakan kaedah pengesanan padanan telah dibentangkan. Kaedah baru dengan ini dicadangkan untuk menambah baik perolehan pemprosesan dan tindak balas masa nyata sistem pencarian julat, iaitu, menggunakan kaedah pengesanan padanan berdasarkan isyarat kekunci anjakan fasa binari (2PSK) manakala isyarat dihantar ultrasonik adalah dalam bentuk kekunci anjakan amplitud binari (2ASK), dan algoritma pengesanan pemadanan pantas telah dilaksanakan dengan mengira fungsi silang dua teras. pengesan bunyi kedalaman bawah air . sistem

Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa julat penderiaan berkesan transduser adalah lebih daripada 32 meter, dan lebar rasuk adalah kurang daripada士50, yang mempunyai prestasi yang lebih baik daripada yang sedia ada, contohnya, produk serupa dalam katalog airducer(AIRMAR Tech. CorpU.SA). The sistem transduser akustik bawah air yang dibangunkan dalam kertas ini telah digunakan untuk beberapa projek lain, contohnya, yang telah menyediakan salah satu penyelesaian pengesanan objek medan untuk projek utama 'Kajian tentang teori kawalan navigasi dan kaedah untuk robotik mudah alih dalam persekitaran yang tidak diketahui' dan projek 'Unmanned Campaign Platform'(An Advanced Research Project of the 10-year Headers).

    Tidak dinafikan bahawa semua teknik yang digunakan dalam kertas kerja ini boleh digunakan secara langsung untuk membangunkan sistem sonar di dalam air dengan prestasi kos yang tinggi.