ultradźwiękowy przetwornik odległościowy o niskim współczynniku SNR i analizie widmowej

Ultradźwiękowy przetwornik odległościowy o niskim współczynniku SNR i niskich częstotliwościach próbkowania w oparciu o funkcję korelacji krzyżowej. Specyficzna metoda polega na tym, że sygnał ultradźwiękowy wysyłany przez nadajnik jest wykorzystywany jako sygnał odniesienia, a sygnał wyjściowy odbiornika jest natychmiast próbkowany na końcu każdej transmisji fali ultradźwiękowej i obliczana jest funkcja korelacji krzyżowej między wartością próbki a sygnałem odniesienia. Jeżeli funkcja korelacji krzyżowej ma wartość szczytową, próbkowaną wartością jest sygnał echa odebrany przez przetwornik, a czas zasięgu można obliczyć na podstawie momentu pojawienia się piku korelacji. Metoda estymacji korelacji (znana również jako detektor dopasowania) wykorzystuje zarówno amplitudę sygnału echa, jak i kształt sygnału echa. Jeżeli przebieg sygnału echa w zasadzie nie jest zniekształcony, a szum nałożony na sygnał echa jest szumem białym Gaussa, to dokładność estymacji opóźnienia i czułość metody estymacji korelacji są wyższe niż metody estymacji progowej. W ciągu ostatnich dziesięciu lat krajowi uczeni zagraniczni opublikowali wiele ulepszonych algorytmów estymacji korelacji. Zaproponowany algorytm szacowania korelacji z szybkim opóźnieniem, oparty na zasadzie interpolacji, może realizować 256-punktowe obliczenia korelacji cyfrowej w lms przy użyciu zwykłego układu przetwarzania sygnału cyfrowego (DSP), Przetwornik pomiaru odległości nie tylko zapewnia dokładność pomiaru odległości systemu, ale także poprawia czas rzeczywisty systemu.

Po pierwsze, model sygnału echa uwzględnia parametry opóźnienia, ustala się liniowe przesunięcie częstotliwości i szum addytywny, a następnie stosuje się kryterium największej wiarygodności do oszacowania parametrów opóźnienia w modelu. Eksperymenty pokazują, że nawet jeśli kształt fali echa ma nieznane zniekształcenia, nie zmniejsza to również znacząco dokładności oszacowania opóźnienia algorytmu, co wskazuje, że ten algorytm oparty na modelu jest lepszy niż zwykła metoda estymacji korelacji. Ponadto istnieje wiele innych ulepszeń lub rozszerzonych metod szacowania związanych z opóźnieniami. Na przykład metoda estymacji korelacji opóźnienia oparta na transformacie Hilberta, metoda estymacji korelacji opóźnienia ultradźwiękowy czujnik pomiaru odległości posiada algorytm szacowania opóźnienia korelacji, algorytm korelacji ortogonalnej opóźnienia oparty na kodzie pseudolosowym oraz dwuetapową metodę opóźnienia kodu pseudolosowego. Te algorytmy estymacji korelacji stanu nieprawidłowego mogą znacznie zmniejszyć wpływ zakłóceń zewnętrznych na dokładność estymacji opóźnienia metody korelacji. Wiele z tych algorytmów uwzględnia również problem implementacji systemu w czasie rzeczywistym.