Demodulasjonsalgoritme for transduser for ultralydavstandssystem

 For å forbedre anti-interferensevnen og målenøyaktigheten til ultrasonisk avstandssystem , kan en passende valgt PN brukes. Koden erstatter enkeltpulssignalet som den kodede informasjonen. Støysignalet er ukorrelert med den kodede informasjonen kan filtreres ved å beregne krysskorrelasjonsfunksjonen til ekkosignalet; og interferenssignalet er assosiert med det kodede signalet kan undertrykkes ved å bestemme kontursenteret til krysskorrelasjonsfunksjonen nær toppen. I en spesifikk implementering blir den lavfrekvente PN-koden først modulert med et høyfrekvent resonansfrekvensomformersenter, hvilket bæresignal blir påført transduser av en 'logisk kontroll og effektforsterker'. Siden frekvenskarakteristikkene til transduseren ligner de til båndpassfilteret hvis senterfrekvens er av, kan firkantbølgesignalet brukes i stedet for det cosinusmodulerte signalet for å forenkle maskinvarestrukturen til systemet. Den piezoelektriske transduseren kan impedanstilpasses for å generere resonans under eksiteringen av firkantbølgesignalet, eller en automatisk forsterkningskontrollfunksjon kan legges til ultralydmottakskretsen for å undertrykke etterklangsfenomenet forårsaket av eksitasjonssignalet.

  Inngangssignalet til ultrasonisk avstandstransduser og utgangssignalet til ultralydmottakeren (ASK-signal). I PN-koden er T6 symbolbredden og dens 3dB båndbredde er 1 / (3Tb). Siden båndbredden til transduseren er ca. 4 kHz, for at signalet skal kunne passere jevnt gjennom transduseren, er det ekkosignalet som mottas av transduseren. Som det fremgår av figuren, er ekkosignalet en litt forvrengt ASK. Signalet, men dets envelope-bølgeform er den samme som den overførte PN-koden (dvs. ekkosignalet har samme koding som det overførte signalet). Siden amplituden til ekkosignalet som reflekteres av det nære målet er stor, kan ekkosignalet skilles ut ved hjelp av den vanlige terskeldeteksjonsmetoden. Derfor blir en '1'-kode lagt til frontenden av PN-koden for å lette direkte deteksjon av ekkosignalet med stor verdi.

Målenøyaktigheten analyseres som forplantningshastigheten til ultralydbølgen, og f er prøvetakingsfrekvensen til sensor for ultralyd avstandsmåling.

     Når samplingsfrekvensen er satt til 10 kHz, er oppløsningen fra systemet 0,017 m. I henhold til den generelle nøyaktighetsestimeringsmetoden kan nøyaktigheten til ultralydavstandssystemet nå ± 0,05m. Hvis prøvetakingsfrekvensen økes ti ganger, vil nøyaktigheten til avstandssystemet også øke ti ganger. Nøyaktigheten til ultralydavstandssystemet påvirkes imidlertid også av endringer i lydhastigheten. Lydhastigheten i luften er relatert til temperatur, turbulens, fuktighet og trykk, og temperaturendringen har størst betydning for lydhastigheten. En temperaturendring på 10 °C fører til at en endring i lydhastigheten er ca. 1,8 %. Målefeilen til temperaturen kontrolleres innenfor ± 0,1 %. Hvis ultralydtransduseren har en arbeidsavstand på 40 m, er målefeilen for full skala ±0,04 m, som er av samme størrelsesorden som målefeilen bestemt av oppløsningen til lang rekkevidde ultralyd avstandssensor . Derfor er det umulig å forbedre målenøyaktigheten til ultralydavstandssystemet ganske enkelt ved å øke prøvetakingsfrekvensen til systemet og ignorere nøyaktigheten til temperatursensoren.

Den tradisjonelle ultralydavstandsmetoden med lukket verdideteksjonsmetode har lav prosesseringsforsterkning og kan bare brukes til å måle sterke ekkosignaler som kan brukes til å oppdage svake signaler. Derfor må deteksjon av svake signaler løses ved hjelp av teorier og metoder fra andre disipliner (som kommunikasjonsprinsipper). som introduserer det grunnleggende prinsippet og funksjonen til modulasjons- og demodulasjonsteknologien i kommunikasjonssystemet. Ved å bruke ekvivalensen mellom den digitale korrelasjonsmetoden og det tilpassede filteret, blir anvendelsen av konvolusjon (dvs. matchende deteksjonsmetode) brukt for å beregne topptiden for krysskorrelasjonsfunksjonen og korreksjonsformelen; for å forbedre hastigheten til envelope-korrelasjonsalgoritmen, deduseres og realiseres den raske avstandsalgoritmen basert på to-trinns korrelasjonsmetode; den kvadratiske envelope-demodulasjonsmetoden med synkron demodulasjonseffekt og den digitale korrelasjonsalgoritmen basert på pseudo-tilfeldig kode introduseres. På grunnlag av dette foreslås anvendelsen av pseudo-tilfeldig kode ASK-modulasjonssignal for å realisere PSK-koherent demodulasjonsteknologi, som kan realisere kompleks ultralydspredningsteknologi med enkel maskinvare, som ikke bare forbedrer anti-interferensevnen til transduser for ultralydavstandsmåling . Kostnaden reduseres. Til slutt analyseres kort påvirkningen av omgivelsestemperatur og prøvetakingsfrekvens på nøyaktigheten av ultralydavstand og dets mottiltak.