Zakres ultradźwiękowego systemu pomiaru odległości

Opracowany ultradźwiękowy system pomiaru odległości ma zasięg ponad 32 metrów, szerokość wiązki mniejszą niż 100 i szerokość pasma około 4 kHz (22–25,5 kHz). Jeżeli stosowana jest kombinowana konstrukcja przetwornika ultradźwiękowego, szerokość pasma można zwiększyć do 8 kHz. Ultradźwiękowy system odległościowy dużego zasięgu złożony z takiego przetwornika może spełnić wymagania aplikacyjne systemu wspomagania bezpieczeństwa pojazdu lub bezzałogowej platformy bojowej. Główna praca i wnioski są następujące:

Matematyczne wyrażenia drgań promieniowych i drgań osiowych opracowano przetworniki ultradźwiękowe , co stanowi podstawę teoretyczną do projektowania i wytwarzania mikromałych odbiorników. Zaproponowano połączony schemat struktury przetwornika składający się z „wibratora piezoelektrycznego typu dyskowego jako przetwornika głównego i przetwornika jako odbiornika pomocniczego”, który zapewnia nowy wymiar rozszerzania pasma częstotliwości piezoelektrycznego przetwornika ultradźwiękowego. Wykorzystując liniową charakterystykę propagacji fal dźwiękowych w strefie Fresnela źródła dźwięku, projektuje się i wytwarza falę ultradźwiękową o unikalnej strukturze okna akustycznego.

 The ultradźwiękowy czujnik pomiaru odległości zapewnia nowe rozwiązanie konstrukcyjne poprawiające skuteczność interferencji wielościeżkowej przetwornika ultradźwiękowego. Zaproponowano optymalną metodę projektowania przetwornicy push-pull oraz wzór obliczeniowy sprawności konwersji energii. Udoskonalono tradycyjną metodę projektowania konwertera przeciwsobnego i poprawiono wydajność elektromechanicznej konwersji energii generatora ultradźwiękowego. Aby stłumić zjawisko „pogłosu” w ultradźwiękowym systemie dalekiego zasięgu o dużym zakresie, analizuje się i mierzy charakterystykę impedancji przetwornika piezoelektrycznego, projektuje i wytwarza obwód dopasowujący impedancję przetwornika piezoelektrycznego oraz wykorzystuje proces propagacji ultradźwięków. W zakresie charakterystyki tłumienia absorpcji energii zaprojektowano i wykonano nowatorski obwód o zmiennym wzmocnieniu czasowym. W celu poprawy wytrzymałości i wydajności w czasie rzeczywistym Wprowadzono ultradźwiękowy czujnik odległości , metodę wykrywania korelacji obwiedni, zgrubny i precyzyjny dwuetapowy algorytm korelacji cyfrowej oraz podano zastosowanie algorytmu splotu (metody wykrywania dopasowania) do obliczania czasu zasięgu. Zaproponowano zmodyfikowaną formułę ulepszonego algorytmu modulacji i demodulacji ASK (modulacja ASK, demodulacja PSK) w celu zwiększenia skuteczności przeciwdziałania zakłóceniom wielościeżkowym w ultradźwiękowym systemie pomiarowym.

The Czujnik ultradźwiękowy do pomiaru odległości osiągniętej powyższymi metodami teoretycznymi i środkami technicznymi przekracza maksymalną odległość roboczą (30 metrów) najbardziej zaawansowanych czujników ultradźwiękowych amerykańskiej serii Airducer. Do tej pory zaproponowano modulację ASK i demodulację PSK w oparciu o MSK. Algorytm może zwiększyć wzmocnienie przetwarzania ultradźwiękowego systemu pomiaru odległości o ponad 20 dB (długość sekwencji M); podczas korzystania z zgrubnego i precyzyjnego dwuetapowego algorytmu korelacji cyfrowej prędkość obliczeń jest większa niż algorytmu bezpośredniego (k jest grube). Stosunek odległości drobnego kroku wynosi k> 1. Powyższe wnioski wskazują, że techniki programowe i sprzętowe oraz metody teoretyczne przyjęte lub zaproponowane w tym artykule mogą pomóc zwiększyć odległość roboczą przetwornika ultradźwiękowego i poszerzyć pasmo częstotliwości roboczej przetwornika ultradźwiękowego. Zwiększa kierunkowość i zdolność przeciwdziałania zakłóceniom wielościeżkowym przetwornika ultradźwiękowego, a także poprawia wzmocnienie w czasie rzeczywistym i przetwarzanie ultradźwiękowego systemu pomiaru odległości.

Chociaż wskaźniki techniczne Przetwornik ultradźwiękowy do pomiarów odległości spełnił wymagania projektowe, istniejące przetworniki ultradźwiękowe, ultradźwiękowe płytki drukowane nadawczo-odbiorcze są jedynie prototypami testowymi w zakresie struktury mechanicznej, projektowania obwodów, procesu produkcyjnego i metod eksperymentalnych. Z drugiej strony nadal jest kilka niezadowalających rzeczy i ryby wymagają poprawy.