Bereik van ultrasoon bereiksysteem

Het ontwikkelde ultrasone bereiksysteem heeft een bereik van ruim 32 meter, een bundelbreedte van minder dan 100 en een bandbreedte van ongeveer 4 kHz (22-25,5 kHz). Als een gecombineerde ultrasone transducerstructuur wordt gebruikt, kan de bandbreedte worden uitgebreid tot 8 kHz. Een ultrasoon bereiksysteem met groot bereik, samengesteld uit een dergelijke transducer, kan voldoen aan de toepassingsvereisten van een rijhulpsysteem voor voertuigveiligheid of een onbemand gevechtsplatform. Het belangrijkste werk en de conclusies zijn als volgt:

De wiskundige uitdrukkingen van de radiale trilling en axiale trillingsmodus van de Er worden ultrasone transducers ontwikkeld, die een theoretische basis vormen voor het ontwerp en de fabricage van microkleine ontvangers. Het gecombineerde transducerstructuurschema van een piëzo-elektrische vibrator van het schijftype als hoofdtransducer en transducer als hulpontvanger wordt voorgesteld, wat een nieuwe dimensie biedt voor het uitbreiden van de frequentieband van de piëzo-elektrische ultrasone transducer. Door gebruik te maken van de lineaire voortplantingseigenschappen van geluidsgolven in de Fresnel-zone van de geluidsbron wordt een ultrasone golf met een unieke akoestische raamstructuur ontworpen en gefabriceerd.

 De ultrasone afstandsmetingssensor biedt een nieuwe structurele oplossing om de multi-path interferentieprestaties van de ultrasone transducer te verbeteren. De optimale ontwerpmethode van de push-pull-omzetter en de berekeningsformule van de energieconversie-efficiëntie worden voorgesteld. De traditionele ontwerpmethode van de push-pull-omzetter is verbeterd en de elektromechanische energieomzettingsefficiëntie van de ultrasone generator is verbeterd. Om het fenomeen 'nagalm' in het ultrasone bereiksysteem met groot bereik te onderdrukken, worden de impedantiekarakteristieken van de piëzo-elektrische transducer geanalyseerd en gemeten, wordt het impedantie-aanpassingscircuit van de piëzo-elektrische transducer ontworpen en gefabriceerd en wordt het ultrasone voortplantingsproces gebruikt. Wat de energieabsorptie-dempingskarakteristieken betreft, werd een nieuw variabel circuit met tijdwinst ontworpen en gefabriceerd. Om de robuustheid en real-time prestaties van ultrasone afstandssensor , een envelopcorrelatiedetectiemethode en een grof en nauwkeurig tweestaps digitaal correlatiealgoritme worden geïntroduceerd, en de toepassing van een convolutiealgoritme (matchingdetectiemethode) om de bereiktijd te berekenen wordt gegeven. Gemodificeerde formule, verbeterd ASK-modulatie- en demodulatie-algoritme (ASK-modulatie PSK-demodulatie) wordt voorgesteld om de anti-multipath-interferentieprestaties van het ultrasone meetsysteem te verbeteren.

De ultrasone sensor om de afstand te meten, ontwikkeld door de bovenstaande theoretische methoden en technische middelen, overschrijdt de maximale werkafstand (30 meter) van de meest geavanceerde ultrasone sensoren uit de Amerikaanse Airducer-serie. Tot nu toe zijn de op MSK gebaseerde ASK-modulatie en PSK-demodulatie voorgesteld. Het algoritme kan de verwerkingsversterking van het ultrasone bereiksysteem met meer dan 20 dB (M-reekslengte) vergroten; terwijl het grove en nauwkeurige tweestaps digitale correlatie-algoritme wordt gebruikt, is de berekeningssnelheid hoger dan het directe algoritme (k is dik). De verhouding van de fijne stapafstand is k> 1. De bovenstaande conclusies geven aan dat de software- en hardwaretechnieken en theoretische methoden die in dit artikel zijn aangenomen of voorgesteld, kunnen helpen de werkafstand van de ultrasone transducer te vergroten en de werkfrequentieband van de ultrasone transducer te verbreden. Het verbetert de richtingsgevoeligheid en het anti-multipath-interferentievermogen van de ultrasone transducer, evenals het verbeteren van de real-time en verwerkingsversterking van het ultrasone bereiksysteem.

Hoewel de technische indicatoren van de ultrasone transducer voor afstandsmetingen voldoet aan de ontwerpvereisten, de bestaande ultrasone transducers, ultrasone zend- en ontvangstprintplaten zijn slechts testprototypes in de mechanische structuur, het circuitontwerp, het fabricageproces en de experimentele methoden. Aan de andere kant zijn er nog steeds enkele onbevredigende dingen en moet de vis worden verbeterd.