ультразвукові датчики, що використовуються для гідролокаційних систем у воді

Ультразвукові датчики для визначення дальності є основою багатьох роботизованих і автоматичних
програм, таких як системи уникнення перешкод і попередження про зіткнення автомобілів, самокерованих автономних транспортних засобів, польових роботів і так далі. Однак існує певне обмеження, коли бортовий ультразвуковий перетворювач використовується в польових умовах, оскільки його якість показника Q є вищою (широта смуги частот відносно нижча), і важко покращити як спрямованість, так і великий діапазон сприйняття повітряного ультразвукового перетворювача. Відповідно, розробка високопродуктивного ультразвукового перетворювача та ультразвукова далекомірна система в повітрі.

Ультразвукова система діапазон-відстань складається з ультразвукового перетворювача, електроніки передачі й приймача та процесора сигналів. Оригінальність цієї статті полягає в поясненні основ ультразвукового перетворювача, який перетворює електричну енергію в механічну енергію (звуковий тиск) і, відповідно, механічну енергію в електричну енергію, арифметику виявлення слабкого сигналу звукової хвилі та процедуру реалізації ультразвукової системи вимірювання дальності з великим ходом вимірювання. Основні теми цієї статті включають:

(2) Згідно з фізичними характеристиками ультразвукової хвилі та п’єзоконвертера

керамічного матеріалу, а також виконання ст індуктивних ультразвукових безконтактних датчиків , обрано резонуючий режим і частоту п'єзокерамічного дискового генератора. Застосувавши техніку узгодження акустичного імпедансу до структури перетворювача, а також методику оптимального узгодження як механічного, так і електричного опорів, що передається електронікою, ми успішно розширили діапазон чутливості та покращили спрямованість чутливості перетворювача, який здатний перевіряти багатосторонні шуми.

(3) Спочатку було запропоновано новий композитний ультразвуковий перетворювач у поєднанні з п’єзодисковим перетворювачем і приймачем тарілки, щоб впоратися з ефектом Доплера.

(4) Спочатку був запропонований новий оптимальний метод проектування для двотактного перетворювача та пов’язана з ним формула для розрахунку ефективності перетворення енергії, а схема передачі, реалізована запропонованим методом, має кращу ефективність перетворення енергії. Крім того, для експериментів із ультразвуковий перетворювач відстані .

(5) Використовуючи той факт, що виявлення кореляції еквівалентне виявленню узгодження, була представлена ​​необхідна модифікована формула для визначення часу прольоту (ToF) при використанні методу виявлення узгодження. Цим було запропоновано новий метод для покращення коефіцієнта обробки та відгуку в реальному часі системи вимірювання дальності, тобто використання методу виявлення збігу на основі двійкової фазової маніпуляції (2PSK), тоді як переданий ультразвуковий сигнал має форму двійкової амплітудно-зсувної маніпуляції (2ASK), а алгоритм виявлення швидкого узгодження був реалізований шляхом обчислення функції крос-кореляції за допомогою двоетапної процедури для система датчиків підводного ехолота .

Експериментальні результати показують, що ефективний діапазон сприйняття перетворювача перевищує 32 метри, а ширина променя становить менше ніж 50, що має кращу продуктивність, ніж у існуючих, наприклад, подібних продуктів у каталозі повітряних редукторів (AIRMAR Tech. CorpU.SA). The Система підводного акустичного перетворювача , розроблена в цьому документі, була застосована в деяких інших проектах, наприклад, які забезпечили одне з рішень виявлення польового об’єкта для ключового проекту «Дослідження теорії навігаційного керування та методів для мобільної робототехніки в невідомому середовищі» та проекту «Платформа безпілотної кампанії» (проект перспективних досліджень 10`' п’ятирічного плану, що підтримується обладнанням Штаб).

    Безсумнівно, що всі методи, використані в цій статті, можуть бути безпосередньо застосовані для розробки гідролокаційних систем у воді з високою вартістю.