Aktualności

Jesteś tutaj: Dom / Aktualności / Informacje o przetworniku ultradźwiękowym / Metoda przetwarzania sygnału w ultradźwiękowym czujniku odległości

Metoda przetwarzania sygnału w ultradźwiękowym czujniku odległości

Wyświetlenia: 22 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2018-08-29 Pochodzenie: Strona

Pytać się

Istnieje wiele metod czujniki ultradźwiękowe do pomiaru odległości , a najczęściej stosowane to Pellam i Galt w 1946 r. Metoda echa impulsowego zaproponowana w roku, zasada działania sondy ultradźwiękowej jest wzbudzana przez impuls częstotliwości ultradźwiękowej w celu wypromieniowania fali ultradźwiękowej na zewnątrz, a fala ultradźwiękowa odbita od mierzonego obiektu jest odbierana, a fala ultradźwiękowa jest przesyłana do echa odbiorczego poprzez wykrycie lub oszacowanie. Upływający czas (zwany czasem zasięgu), następnie oblicza się sondę ultradźwiękową i przedmiot pomiaru w następujący sposób oraz prędkość rozchodzenia się dźwięku przy zmianie temperatury e ośrodka propagacji. To także się zmieniło. Dlatego w dalmierzu ultradźwiękowym wbudowana jest sonda temperatury, która wykrywa temperaturę ośrodka propagacji dźwięku w czasie rzeczywistym i kompensuje wpływ temperatury otoczenia na dokładność pomiaru.

Aby poprawić wydajność ultradźwiękowego systemu pomiaru odległości , nie wystarczy uruchomić sprzętu systemu. Konieczne jest również zbadanie metody przetwarzania informacji pomiarowych, która jest kompatybilna z systemem sprzętowym. w tym celu uczeni krajowi i zagraniczni badali wiele specjalnych metod określania odległości ultradźwiękowej lub algorytmów szacowania opóźnienia czasowego, takich jak estymacja zmiennej amplitudy o wartości zamkniętej, metoda funkcji korelacji krzyżowej, metoda analizy linii widmowych, metoda detekcji fazy i adaptacyjna estymacja opóźnienia czasowego. W rzeczywistym dalmierzu ultradźwiękowym często stosuje się kombinację różnych algorytmów pomiarowych. Oczywiście algorytmy te są ściśle powiązane z charakterystyką akustyczną i elektryczną przetwornika ultradźwiękowego.

Ultradźwiękowy system pomiaru odległości wykorzystuje najprostszą metodę wykrywania „przejścia przez zero”, a jej proces działania jest następujący: 1 Kiedy sterownik uruchamia licznik zegara, wysyła sygnał impulsowy o częstotliwości ultradźwiękowej o ustalonym czasie. Wysyłanie fal ultradźwiękowych na zewnątrz. 2 Jeżeli przed przetwornikiem znajduje się cel, odbita fala ultradźwiękowa musi oddziaływać na przetwornik, aby wygenerować słaby sygnał elektryczny. Po wzmocnieniu sygnału przez obwód odbiorczy, napięcie jest wyższe niż ustawione napięcie progowe, aby zakończyć zliczanie, co powoduje, że sygnał wyjściowy komparatora staje się wysoki. 3 Sygnał wysokiego poziomu umożliwia licznikowi włączenie bramki, a wartość w pamięci pozwala mikrokomputerowi sprawdzić sygnał końca zliczania na równoległym porcie wejściowym i odczytać zegar w celu obliczenia zależności między celem a przetwornikiem zgodnie z równaniem. Nawiasem mówiąc, iloczyn czasu trwania fali dźwiękowej transmitowanej przez przetwornik i prędkości dźwięku jest martwym punktem czujnik ultradźwiękowy.

Ponieważ amplituda sygnału echa jest odwrotnie proporcjonalna do odległości od celu, im większa odległość między celem a przetwornikiem, tym mniejsza jest moc wyjściowa ultradźwiękowego obwodu odbiorczego i tym dłuższy jest odpowiedni czas zasięgu. Dlatego w ultradźwiękowym systemie pomiaru odległości obwód odbiorczy Przetwornikowy czujnik odległości ma stałą wartość zamknięcia lub wzmocnienie, które na ogół nie jest stosowane, ale obwód odbiorczy ma wartość zmienną w czasie lub wykorzystywana jest zmienna wzmocnienia czasowego. Pierwsza powoduje, że wartość zamknięta maleje wykładniczo wraz z wydłużaniem czasu zasięgu, a druga zwiększa współczynnik wzmocnienia obwodu odbiorczego wykładniczo wraz z wydłużaniem czasu zasięgu. Dopóki stała czasowa funkcji wykładniczej jest odpowiednio ustawiona, zapewnione jest dokładne zmierzenie odległości do celu w określonym zakresie.

Proces pomiaru przebiega następująco: najpierw przetwornik przepuszcza 1016 cykli fal ultradźwiękowych o wysokiej częstotliwości, a następnie transmituje 4-18 cykli fal ultradźwiękowych o niskiej częstotliwości ultradźwiękowe czujniki zbliżeniowe . W przypadku celów znajdujących się w bliskiej odległości, ponieważ przetwornik najpierw przesyła fale ultradźwiękowe o wysokiej częstotliwości, echo o wysokiej częstotliwości najpierw dociera do odbiornika; w przypadku celów długodystansowych energia ultradźwiękowa o wysokiej częstotliwości jest znacznie tłumiona przez absorpcję powietrza. Sygnał falowy ma tylko ultradźwięki o niskiej częstotliwości. W ten sposób, oddzielając odległość od odległości krótkiej, można przezwyciężyć nieodłączną sprzeczność pomiędzy zasięgiem a dokładnością pomiaru. Oczywiście metoda ultradźwiękowego pomiaru odległości o dwóch częstotliwościach opiera się na założeniu, że przetwornik musi mieć dwie częstotliwości rezonansowe. Ponieważ metoda detekcji nie jest w stanie dokładnie określić czasu wystąpienia czoła echa, trudno jest dokładnie oszacować rzeczywisty czas zasięgu. Zaproponowano kilka metod obliczeniowych do analizy i wyodrębnienia granicy obwiedni echa. W artykule przedstawiono koncepcję metody zgrubnej i dwuzakresowej: najpierw wyślij ultradźwiękowy impuls ustalający w celu zgrubnego ustawienia odległości i użyj mikroprocesora do tyłu. Sygnał falowy jest analizowany i przetwarzany, a rozsądna wartość amplitudy jest automatycznie ustawiana, a następnie przesyłana jest kolejna seria ultradźwiękowych impulsów ustalających odległość, a sygnał o pewnym ustalonym położeniu przedniej krawędzi echa jest przechwytywany zgodnie z wcześniej zamkniętą wartością, osiągając w ten sposób dokładny cel wyznaczania odległości.