Demodulationsalgorithmus des Ultraschallbereichs -Systemwandlers

Um die Fähigkeit und Messgenauigkeit der Anti-Interferenz von der zu verbessernUltraschall -FernlaufsystemEin entsprechend ausgewählter PN kann verwendet werden. Der Code ersetzt das einzelne Impulssignal als codierte Informationen. Das Rauschsignal ist unkorreliert, wenn die codierten Informationen durch Berechnung der Kreuzkorrelationsfunktion des Echosignals filtriert werden können. und das Interferenzsignal ist mit dem codierten Signal verbunden, indem der Konturzentrum der Kreuzkorrelationsfunktion in der Nähe des Peaks bestimmt wird. In einer spezifischen Implementierung wird der Niederfrequenz -PN -Code zunächst mit einem hochfrequenten Resonanz -Frequenz -Transducer -Zentrum moduliert, in dem ein Trägersignal durch einen \"Logic Control & Power Amplifier \" der Transducer angewendet wird. Da die Frequenzeigenschaften des Wandlers denen des Bandpassfilters ähnlich sind, dessen Mittelfrequenz ausgeschaltet ist, kann das Quadratwellensignal anstelle des Kosinus -modulierten Signals verwendet werden, um die Hardwarestruktur des Systems zu vereinfachen. Der piezoelektrische Wandler kann impedanz angepasst werden, um eine Resonanz unter der Anregung des Quadratwellensignals zu erzeugen, oder eine automatische Verstärkungssteuerungsfunktion kann dem Ultraschallempfangsschaltkreis hinzugefügt werden, um das durch das Anregungssignal verursachte Nachhallphänomen zu unterdrücken.

Das Eingangssignal derUltraschall -Abstandswandlerund das Ausgangssignal des Ultraschallempfängers (Ask Signal). Im PN -Code ist T6 die Symbolbreite und seine 3DB -Bandbreite ist 1 / (3 TB). Da die Bandbreite des Wandlers etwa 4 kHz beträgt, ist es das Echo -Signal, das vom Wandler empfangen wird, damit das Signal reibungslos durch den Wandler passt. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist das Echo -Signal eine leicht verzerrte Frage. Das Signal, aber seine Hüllkurvenwellenform entspricht dem übertragenen PN -Code (dh das Echo -Signal hat die gleiche Codierung wie das übertragene Signal). Da die Amplitude des Echo -Signals, das sich durch das enge Ziel reflektiert, groß ist, kann das Echo -Signal durch das gewöhnliche Schwellenwert -Erkennungsmethode unterschieden werden. Daher wird ein \"1 \" -Code zum vorderen Ende des PN-Codes hinzugefügt, um die direkte Erkennung des großwertigen Echosignals zu erleichtern.

Die Messgenauigkeit wird als Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle analysiert, und F ist die Stichprobenfrequenz derUltraschallabstandssensor.

Wenn die Abtastfrequenz auf 10 kHz eingestellt ist, beträgt die Auflösung des Systems 0. 017 m. Nach der allgemeinen Genauigkeitsschätzungsmethode kann die Genauigkeit des Ultraschallbereichssystems ± 0. 05 m erreichen. Wenn die Abtastfrequenz um das Zehnfache der Zehnfachen erhöht wird, steigt die Genauigkeit des Sendungssystems ebenfalls um das Zehnfache. Die Genauigkeit des Ultraschallbereichssystems wird jedoch auch durch Änderungen der Schallgeschwindigkeit beeinflusst. Die Schallgeschwindigkeit in der Luft hängt mit Temperatur, Turbulenzen, Luftfeuchtigkeit und Druck zusammen, und die Temperaturänderung hat den signifikantesten Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit. Eine Temperaturänderung von 10 ° C führt zu einer Änderung der Schallgeschwindigkeit bei etwa 1,8%. Der Messfehler der Temperatur wird innerhalb von ± 0,1%gesteuert. Wenn der Ultraschallwandler einen Arbeitsabstand von 40 m aufweist, beträgt der Messfehler der vollständigen Skala ± 0,04 m, was in der gleichen Größenordnung wie der Messfehler ist, der durch die Auflösung desUltraschallabstandssensor mit großer Reichweite. Daher ist es unmöglich, die Messgenauigkeit des Ultraschallbereichssystems einfach zu verbessern, indem die Stichprobenfrequenz des Systems erhöht und die Genauigkeit des Temperatursensors ignoriert wird.

Die herkömmliche Methode zur Erkennung von Ultraschallableitungen mit geschlossenem Wert hat eine geringe Verarbeitungsverstärkung und kann nur zur Messung starker Echosignale verwendet werden, die zum Nachweis schwacher Signale verwendet werden können. Daher muss die Erkennung schwacher Signale durch Theorien und Methoden anderer Disziplinen (wie Kommunikationsprinzipien) gelöst werden. Dies führt das Grundprinzip und die Funktion der Modulation und Demodulationstechnologie im Kommunikationssystem ein. Durch die Verwendung der Äquivalenz zwischen der digitalen Korrelationsmethode und dem angepassten Filter wird die Anwendung der Faltung (dh übereinstimmende Erkennungsmethode) verwendet, um die Spitzenzeit der Kreuzkorrelationsfunktion und Korrekturformel zu berechnen. Um die Geschwindigkeit des Hüllkorrelationsalgorithmus zu verbessern, wird der schnelle Rangierungsalgorithmus basierend auf einer zweistufigen Korrelationsmethode abgeleitet und realisiert. Die Demodulationsmethode für die Quadrathülle mit synchronem Demodulationseffekt und der digitale Korrelationsalgorithmus basierend auf dem Pseudo-Random-Code werden eingeführt. Auf der Grundlage hierUltraschallabstandsmessungständer. Die Kosten werden gesenkt. Schließlich werden der Einfluss der Umgebungstemperatur und der Probenahmefrequenz auf die Genauigkeit der Ultraschallabläufe und der Gegenmaßnahmen kurz analysiert.