Demodulatiealgoritme van ultrasone bereiksysteemtransducer

 Om het anti-interferentievermogen en de meetnauwkeurigheid van de ultrasoon bereiksysteem , een op de juiste manier geselecteerde PN kan worden gebruikt. De code vervangt het enkele pulssignaal als de gecodeerde informatie. Het ruissignaal is niet gecorreleerd met de gecodeerde informatie en kan worden gefilterd door de kruiscorrelatiefunctie van het echosignaal te berekenen; en het interferentiesignaal geassocieerd is met het gecodeerde signaal kan worden onderdrukt door het contourcentrum van de kruiscorrelatiefunctie nabij de piek te bepalen. In een specifieke implementatie wordt de laagfrequente PN-code eerst gemoduleerd met een hoogfrequent resonantiefrequentietransducercentrum, welk draaggolfsignaal als transductor wordt toegepast door een 'logische besturings- en vermogensversterker'. Omdat de frequentiekarakteristieken van de transducer vergelijkbaar zijn met die van het banddoorlaatfilter waarvan de middenfrequentie uit is, kan het blokgolfsignaal worden gebruikt in plaats van het cosinusgemoduleerde signaal om de hardwarestructuur van het systeem te vereenvoudigen. De piëzo-elektrische transducer kan qua impedantie worden aangepast om resonantie te genereren onder de excitatie van het blokgolfsignaal, of er kan een automatische versterkingsregelfunctie worden toegevoegd aan het ultrasone ontvangstcircuit om het nagalmfenomeen veroorzaakt door het excitatiesignaal te onderdrukken.

  Het ingangssignaal van de ultrasone afstandssensor en het uitgangssignaal van de ultrasone ontvanger (ASK-signaal). In de PN-code is T6 de symboolbreedte en de 3dB-bandbreedte is 1 / (3Tb). Omdat de bandbreedte van de transducer ongeveer 4 kHz bedraagt, is het, om ervoor te zorgen dat het signaal soepel door de transducer gaat, het echosignaal dat door de transducer wordt ontvangen. Zoals uit de figuur blijkt, is het echosignaal een enigszins vervormde ASK. Het signaal, maar de omhullende golfvorm ervan, is hetzelfde als de verzonden PN-code (dwz het echosignaal heeft dezelfde codering als het verzonden signaal). Omdat de amplitude van het door het nabije doel gereflecteerde echosignaal groot is, kan het echosignaal worden onderscheiden met de gewone drempeldetectiemethode. Daarom wordt een '1'-code toegevoegd aan de voorkant van de PN-code om directe detectie van het echosignaal met grote waarde te vergemakkelijken.

De meetnauwkeurigheid wordt geanalyseerd als de voortplantingssnelheid van de ultrasone golf, en f is de bemonsteringsfrequentie van de ultrasone afstandssensor.

     Wanneer de bemonsteringsfrequentie is ingesteld op 10 kHz, is de resolutie van het systeem 0,017 m. Volgens de algemene nauwkeurigheidsschattingsmethode kan de nauwkeurigheid van het ultrasone afstandssysteem ± 0, 05 m bereiken. Als de bemonsteringsfrequentie tien keer wordt verhoogd, zal de nauwkeurigheid van het bereiksysteem ook tien keer toenemen. De nauwkeurigheid van het ultrasone afstandssysteem wordt echter ook beïnvloed door veranderingen in de geluidssnelheid. De geluidssnelheid in de lucht houdt verband met temperatuur, turbulentie, vochtigheid en druk, en de temperatuurverandering heeft het grootste effect op de geluidssnelheid. Een temperatuurverandering van 10 °C zorgt ervoor dat de verandering in de geluidssnelheid ongeveer 1,8% bedraagt. De meetfout van de temperatuur wordt binnen ± 0,1% geregeld. Als de ultrasone transducer een werkafstand van 40 m heeft, bedraagt ​​de meetfout van de volledige schaal ±0,04 m, wat van dezelfde orde van grootte is als de meetfout die wordt bepaald door de resolutie van de ultrasone afstandssensor met groot bereik . Daarom is het onmogelijk om de meetnauwkeurigheid van het ultrasone bereiksysteem te verbeteren door simpelweg de bemonsteringsfrequentie van het systeem te verhogen en de nauwkeurigheid van de temperatuursensor te negeren.

De traditionele ultrasone bereikmethode van de detectiemethode met gesloten waarde heeft een lage verwerkingsversterking en kan alleen worden gebruikt om sterke echosignalen te meten, die kunnen worden gebruikt om zwakke signalen te detecteren. Daarom moet de detectie van zwakke signalen worden opgelost door middel van theorieën en methoden uit andere disciplines (zoals communicatieprincipes). waarin het basisprincipe en de functie van de modulatie- en demodulatietechnologie in het communicatiesysteem worden geïntroduceerd. Door gebruik te maken van de gelijkwaardigheid tussen de digitale correlatiemethode en het aangepaste filter, wordt de toepassing van convolutie (dat wil zeggen de matchingdetectiemethode) gebruikt om de piektijd van de kruiscorrelatiefunctie en correctieformule te berekenen; om de snelheid van het envelopcorrelatie-algoritme te verbeteren, wordt het snelle algoritme gebaseerd op de tweestapscorrelatiemethode afgeleid en gerealiseerd; de vierkante omhullende demodulatiemethode met synchroon demodulatie-effect en het digitale correlatie-algoritme gebaseerd op pseudo-willekeurige code worden geïntroduceerd. Op basis hiervan wordt de toepassing van een pseudo-willekeurig ASK-modulatiesignaal voorgesteld om PSK-coherente demodulatietechnologie te realiseren, die complexe ultrasone gespreide spectrumvariërende technologie kan realiseren met eenvoudige hardware, wat niet alleen het anti-interferentievermogen van ultrasone afstandsmeter . De kosten worden verlaagd. Ten slotte worden de invloed van de omgevingstemperatuur en de bemonsteringsfrequentie op de nauwkeurigheid van ultrasoon bereik en de tegenmaatregelen ervan kort geanalyseerd.