Ultrasoon transducersysteem met groot bereik

Ultrasone algoritme-analyse

     Het bereikproces met behulp van de ultrasone puls-echomethode is om de transducer te exciteren met een hoogfrequent elektrisch pulssignaal om een ​​reeks signalen te verzenden ultrasone dieptesensortransducer , wanneer de ultrasone golf elkaar ontmoet op de akoestische as van de transducer, worden een of meer doelen bereikt, een deel van de geluidsenergie zal worden teruggekaatst en inwerken op de transducer, waardoor de transducer een zwak elektrisch signaal afgeeft. Nadat het signaal is versterkt en gefilterd, wordt het naar het microprocessorsysteem gestuurd voor informatieverwerking om het tijdstip te bepalen waarop het echosignaal verschijnt, en worden de bereiktijd van de ultrasone golf en de bijbehorende doelafstand berekend, waardoor een bereikperiode wordt voltooid. Hoe de anti-interferentieprestaties en real-time prestaties van ultrasone afstandssystemen kunnen worden verbeterd, is een belangrijk technisch probleem waarmee rekening moet worden gehouden bij het bestuderen van algoritmen voor ultrasone signaalverwerking.

De akoestische transducer met ultrasone dieptesensor wordt niet alleen beïnvloed door het voortplantingsmedium tijdens het voortplantingsproces, maar ook de signaal-ruisverhouding wordt beïnvloed door externe factoren zoals trillingen, luchtturbulentie en absorptie en verzwakking van geluidsenergie. Experimenten tonen aan dat de traditionele enthalpiedetectiemethode effectief is wanneer de energie van het verzonden signaal en het ontvangen signaal relatief groot is tijdens het ultrasone bereikproces. Wanneer de afstandssensor ver weg is, wordt het echosignaal sterk verstoord door externe factoren. Op dit moment is het moeilijk voor het bereiksysteem om direct te bepalen of het uitgangssignaal van de transducer echo of ruis is. De traditionele detectiemethode voor gesloten waarden faalt. . Gelukkig is de omhullende van het echosignaal in principe hetzelfde als de omhullende van het verzonden signaal. Door de kruiscorrelatiefunctie van de twee te berekenen en het moment te vinden waarop de piek verschijnt, kan het bereik van de onderwater dieptemetersensor kan worden bepaald. 

Van de vele signaalverwerkingsalgoritmen die zijn geïntroduceerd, is de omhullende correlatiefunctiemethode geschikt voor zowel zwakke signalen als robuuste algoritmen met lage bemonsteringsfrequenties. Om de betrouwbaarheid van het ultrasone bereikalgoritme te verbeteren, kan het basisbandpulssignaal worden gemoduleerd in een ultrasoon frequentiegecodeerd signaal door middel van een op de juiste manier geselecteerde pseudo-willekeurige binaire reeks als een gecodeerd signaal (ook wel een pseudo-willekeurige code of een PN-code genoemd). De Een akoestische onderwatertransducer wordt verzonden om een ​​ultrasoon gecodeerd signaal naar buiten uit te zenden. In de meeste gevallen houdt het externe interferentiesignaal geen verband met het verzonden gecodeerde signaal. Door de omhullende correlatiefunctie van het gecodeerde signaal en het echosignaal te berekenen, kan het externe interferentiesignaal dat in het echosignaal is gemengd, worden geëlimineerd of tot een minimum worden beperkt, waardoor zwakke signaaldetectie met een negatieve signaal-ruisverhouding wordt bereikt. Het is duidelijk dat hoe langer de pseudo-willekeurige reeks is, hoe groter de piek van de omhullende correlatiefunctie is, en hoe hoger de verwerkingsversterking van het afstandssysteem, de blinde zone van het systeem zal dienovereenkomstig ook toenemen. Daarom moet het gebaseerd zijn op de werkelijke vraag om de vraag te meten en een pseudo-willekeurige reeks van de juiste lengte te kiezen.