ultrasone sensoren gebruikt voor sonarsystemen in het water

Ultrasone sensoren voor afstandsbepaling vormen de basis van veel robot- en automatische
toepassingen, zoals systemen voor het vermijden van obstakels en botsingswaarschuwingssystemen van auto's, zelfgeleide autonome voertuigen, veldwerkrobots enzovoort. Er zijn echter specifieke beperkingen wanneer een ultrasone transducer in de lucht wordt gebruikt bij gebruik in het veld, aangezien de waarde van figuur Q hoger is (de frequentiebandbreedte is relatief lager) en het moeilijk is om zowel de richtingsgevoeligheid als het grote detectiebereik van de ultrasone transducer in de lucht te verbeteren. Dienovereenkomstig is het zelfs nu nog steeds een van de uitdagende problemen op het gebied van ultrasoon geluid om de hoogwaardige ultrasone transducer en de ultrasoon afstandsmetersysteem in de lucht.

Een ultrasoon bereik-afstandssysteem bestaat uit een ultrasone transducer en zend- en ontvangerelektronica en een signaalprocessor. De originaliteit van dit artikel is het verduidelijken van de grondbeginselen van de ultrasone transducer die elektrische energie omzet in mechanische energie (geluidsdruk) en omgekeerd, mechanische energie in elektrische energie, de detectierekenkunde voor het zwakke geluidsgolfsignaal en de implementatieprocedure van het ultrasone bereiksysteem met grote meetslag. De belangrijkste onderwerpen van dit document zijn onder meer:

(2) Volgens de fysieke kenmerken van de ultrasone golf en de piëzoc

eramisch materiaal, evenals de prestaties van de inductieve ultrasone nabijheidssensoren werden de resonantiemodus en frequentie van een piëzokeramische schijfoscillator geselecteerd. Door toepassing van de akoestische impedantie-aanpassingstechniek op de structuur van de transducer, en de optimale afstemmingstechniek van zowel mechanische als elektrische impedanties op de verzonden elektronica, hadden we met succes het detectiebereik vergroot en de detectiedirectiviteit van de transducer verbeterd, die in staat is om mufti-weggeluiden te controleren.

(3) Oorspronkelijk werd een nieuwe samengestelde ultrasone transducer voorgesteld, gecombineerd met de piëzo-schijftransducer en de cimbaal-type ontvanger om het dopplereffect het hoofd te bieden.

(4) Oorspronkelijk werd een nieuwe, optimale ontwerpmethode voor de push-pull-omzetter en de bijbehorende formule voor het berekenen van de efficiëntie van energietransformatie voorgesteld, en het door de voorgestelde methode geïmplementeerde zendcircuit heeft een betere efficiëntie bij het omzetten van energie. Bovendien werd de ontvangende elektronica met een nieuw tijdversterkingsregelcircuit en een hoge signaal-ruisverhouding (SNR) ontworpen en geïmplementeerd om te experimenteren met de ultrasone voor afstandsmeting . transducer

(5) Door gebruik te maken van het feit dat de correlatiedetectie equivalent is aan de matchingdetectie, werd een noodzakelijke wijzigingsformule gepresenteerd voor het bepalen van de time-of-flight (ToF) bij gebruik van de matchingdetectiemethode. Hierbij werd een nieuwe methode voorgesteld om de verwerkingsversterking en de real-time respons van het afstandsbepalingssysteem te verbeteren, dat wil zeggen om de matching-detectiemethode te gebruiken op basis van het binaire faseverschuivingssleutelsignaal (2PSK), terwijl het ultrasone verzonden signaal de vorm heeft van binaire amplitudeverschuivingssleuteling (2ASK), en een snel matching-detectiealgoritme werd geïmplementeerd door de kruiscorrelatiefunctie te berekenen met een tweestapsprocedure voor onderwater dieptemeter sensorsysteem .

Experimentele resultaten tonen aan dat het effectieve detectiebereik van de transducer groter is dan 32 meter en de breedte van de straal minder dan 50 meter, wat betere prestaties levert dan die van de bestaande, bijvoorbeeld de vergelijkbare producten in de airducer-catalogus (AIRMAR Tech. CorpU.SA). De Het in dit artikel ontwikkelde akoestische onderwatertransducersysteem is bijvoorbeeld toegepast op enkele andere projecten, die een van de oplossingen van veldobjectdetectie hebben opgeleverd voor het sleutelproject 'Studie over de navigatiecontroletheorie en -methoden voor mobiele robotica in een onbekende omgeving' en het project van 'Unmanned Campaign Platform' (een geavanceerd onderzoeksproject van het vijfjarenplan van de 10, ondersteund door het Equipment Headquarters).

    Het lijdt geen twijfel dat alle in dit artikel aangenomen technieken direct kunnen worden toegepast om sonarsystemen in het water te ontwikkelen met hoge kosten.