ultraljudssensorer som används för ekolodssystem i vattnet

Ultraljudssensorer för avståndssökning är grunden för många robotar och automatiska
applikationer, såsom system för undvikande av hinder och kollisionsvarning för bilar, självstyrda autonoma fordon, fältarbetesrobotar och så vidare. Det finns dock en specificerad begränsning när en luftburen ultraljudsgivare används i fältdrift, eftersom dess förtjänst av figur Q är högre (frekvensbandbredden är relativt lägre), och det är svårt att förbättra både riktningsförmågan och det stora avkänningsområdet för den luftburna ultraljudsgivaren. Följaktligen är det fortfarande, även nu, ett av de utmanande problemen inom ultraljudsområdet att utveckla den högpresterande ultraljudsgivaren och ultraljudsavståndsmätningssystem i luft.

Ett ultraljudsavståndsavståndssystem består av en ultraljudsgivare och en sändnings- och mottagareelektronik och en signalprocessor. Originaliteten i detta dokument är att smörja in grunderna för ultraljudsgivaren som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi (ljudtryck) och ömsesidigt, mekanisk energi till elektrisk energi, detekteringsarithmetiken för den svaga ljudvågssignalen och implementeringsproceduren för ultraljudsavståndssystemet med stort mätslag. Huvudämnena i denna uppsats inkluderar:

(2) Enligt de fysiska egenskaperna hos ultraljudsvågen och piezoc

eramiskt material, såväl som prestanda induktiva ultraljudsnärhetssensorer , resonansläge och frekvens för en piezokeramisk skivoscillator valdes. Genom att tillämpa den akustiska impedansmatchningstekniken på givarens struktur, och den optimala matchningstekniken för både mekaniska och elektriska impedanser har den överförda elektroniken, hade vi framgångsrikt utökat avkänningsområdet och förbättrat avkänningsriktningen för givaren, som är kapabel att kontrollera muftivägsljud.

(3) Det föreslogs ursprungligen en ny sammansatt ultraljudsgivare kombinerad med piezoskivgivaren och mottagaren av cymbaltyp för att klara av dopplereffekten.

(4) En ny optimal designmetod för push-pull-omvandlaren och dess relaterade formel för beräkning av effektiviteten av energiomvandling föreslogs ursprungligen, och sändningskretsen som implementerats med den föreslagna metoden har bättre effektivitet för energiomvandling. Vidare designades och användes den mottagande elektroniken med en ny tidsförstärkningskontrollkrets och högt signal-brusförhållande (SNR till att experimentera) med implementeringen. ultraljudsavståndsmätare .

(5) Genom att utnyttja det faktum att korrelationsdetekteringen är ekvivalent med matchningsdetekteringen presenterades en nödvändig modifieringsformel för att bestämma flygtiden (ToF) vid användning av matchningsdetekteringsmetod. En ny metod föreslogs härmed för att förbättra bearbetningsförstärkningen och realtidssvaret för avståndssökningssystemet, det vill säga att använda matchningsdetekteringsmetod baserad på binär fasförskjutningsnyckelsignal (2PSK) medan den ultraljudssända signalen är i form av binär amplitudförskjutningsnyckling (2ASK), och en snabb matchningsdetekteringsalgoritm implementerades med tvåfunktions-beräkningsmetoden för-för-correlation. undervattens ekolodssensorsystem .

Experimentella resultat visar att givarens effektiva avkänningsräckvidd är större än 32 meter, och strålens bredd är mindre än 50, vilket har bättre prestanda än de befintliga, till exempel liknande produkter i luftledarekatalogen (AIRMAR Tech. CorpU.SA). De akustiskt omvandlarsystem för undervatten som utvecklats i denna artikel har till exempel tillämpats på några andra projekt, som har tillhandahållit en av lösningarna för fält-objektdetektion för nyckelprojektet 'Study on the navigational control theory and methods for mobile robotics in unknown environment' och projektet 'Unmanned Campaign Platform'(An Advanced Research Project, Supported by the 10-year Equipment).

    Det råder ingen tvekan om att alla tekniker som används i detta dokument direkt kan tillämpas för att utveckla ekolodssystem i vattnet med hög kostnadsprestanda.