Система ультразвукового датчика дальності

Аналіз алгоритму ультразвукового визначення дальності

     Процес вимірювання дальності з використанням методу ультразвукової імпульсної луни полягає у збудженні перетворювача високочастотним електричним імпульсним сигналом для передачі серії перетворювач ультразвукового датчика глибини , коли ультразвукова хвиля зустрічається на акустичній осі перетворювача, досягається одна або кілька цілей, частина звукової енергії буде відображена назад і діятиме на перетворювач, що спричиняє слабкий електричний сигнал датчика. Після посилення та фільтрації сигнал надсилається до мікропроцесорної системи для обробки інформації для визначення часу появи ехо-сигналу, а також обчислюється час діапазону ультразвукової хвилі та відповідна цільова відстань, таким чином завершуючи період вимірювання дальності. Ключовою технічною проблемою, яку слід враховувати при вивченні алгоритмів обробки ультразвукових сигналів, є те, як покращити ефективність захисту від перешкод і продуктивність ультразвукової системи визначення дальності в реальному часі.

На акустичний перетворювач ультразвукового датчика глибини впливає не тільки середовище розповсюдження під час процесу розповсюдження, але й його співвідношення сигнал/шум буде залежати від зовнішніх факторів, таких як вібрація, турбулентність повітря, а також поглинання та ослаблення звукової енергії. Експерименти показують, що традиційний метод визначення ентальпії є ефективним, коли енергія переданого сигналу та отриманого сигналу відносно великі під час ультразвукового визначення дальності. Коли датчик відстані знаходиться далеко, луна-сигнал сильно заважає зовнішнім факторам. У цей час системі визначення дальності важко безпосередньо визначити, чи є вихідний сигнал перетворювача відлунням чи шумом. Традиційний метод виявлення замкнутого значення не працює. . На щастя, огинаюча луна-сигналу в основному така ж, як огинаюча переданого сигналу. Тому, обчислюючи взаємну кореляційну функцію двох і знаходячи момент, коли з’являється пік, діапазон датчик підводного ехолота можна визначити. 

Серед багатьох представлених алгоритмів обробки сигналів метод кореляційної функції огинаючої підходить як для слабких сигналів, так і для надійних алгоритмів із низькою частотою дискретизації. Щоб підвищити надійність алгоритму ультразвукового вимірювання дальності, імпульсний сигнал основної смуги можна модулювати в ультразвуковий частотно-кодований сигнал за допомогою відповідним чином вибраної псевдовипадкової двійкової послідовності як кодованого сигналу (відомого як кодований сигнал). псевдовипадковий код або код PN). The підводний акустичний перетворювач надсилається для передачі ультразвукового кодованого сигналу назовні. У більшості випадків сигнал зовнішньої перешкоди не пов'язаний з переданим кодованим сигналом. Таким чином, шляхом обчислення кореляційної функції огинаючої кодованого сигналу та луна-сигналу зовнішній сигнал перешкод, змішаний з луною-сигналом, може бути усунутий або зведений до мінімуму, таким чином досягаючи виявлення слабкого сигналу з від’ємним відношенням сигнал/шум. Очевидно, що більша довжина псевдовипадкової послідовності, тим вищий пік кореляційної функції огинаючої та вищий коефіцієнт підсилення обробки системи визначення дальності, сліпа зона від системи також відповідно збільшиться. Тому слід виходячи з фактичного вимірювання попиту та вибирати псевдовипадкову послідовність відповідної довжини.