Méthode d'analyse et de correction du capteur de tâtonnement à ultrasons

1.L'influence de la vitesse de propagation à ultrasons sur la variation

La vitesse de propagation ultrasonique stable et précise est une condition nécessaire pour assurer la précision de la mesure. La vitesse de propagation d'une vague dépend des caractéristiques du milieu de propagation. La température, la pression et la densité du milieu de propagation auront tous un effet direct sur la vitesse du son. Pour la mesure de la distance, la principale cause du changement de vitesse du son est le changement de température du milieu, qui est l'une des principales sources d'erreurs encapteur de mesure de distance à ultrasons. Par conséquent, dans le processus de variété, la vitesse ultrasonique doit être corrigée. La relation entre la vitesse de propagation à ultrasons dans l'air et la température peut être exprimée en C = 331,4 × 1 + T / 273U33114 + 01607T (m / s), où t est la température ambiante. Par conséquent, l'utilisation de la vitesse à ultrasons de 341 m / s à température normale pour calculer la distance de ultrasons allant dans différents environnements de température a une grande erreur. Afin d'améliorer la précision de la mesure de la distance, il est nécessaire d'effectuer une compensation de température sur la vitesse ultrasonique et d'utiliser des capteurs de température et d'autres dispositifs de mesure de la température pour mesurer la valeur de la température de l'environnement, obtenant ainsi la vitesse à ultrasons dans l'environnement. Il est également possible d'utiliser une combinaison de la vitesse de la vitesse du son et de la compensation de température pour corriger la vitesse du son, ce qui réduira plus efficacement l'erreur causée par les changements de température.

2. Facteurs affectant la détermination du temps d'écho et des méthodes pour réduire les erreurs

Dans le processus de mesure, afin d'empêcher l'interférence d'autres signaux et d'améliorer la fiabilité de la mesure, lorsque l'ordinateur à puce unique commence à compter, le capteur ultrasonique transmet souvent un train d'impulsions composé d'ondes carrées multiples (comme 5- 9 impulsions comme train) comme mesure. Si la tension de seuil du comparateur dans le circuit de réception deMesure de distance du transducteur à ultrasonsest une certaine valeur, en raison de l'influence de la poussière et d'autres substances, la mesure réelle peut ne pas être nécessairement le déclencheur de croisement zéro du premier écho. Grâce à l'observation et à l'analyse de l'écho de réception à ultrasons, il est constaté qu'après que l'écho reçu est détecté par l'enveloppe, l'avant de la courbe d'enveloppe est une courbe croissante exponentielle, approximativement au sommet de la neuvième onde vers l'enveloppe, et La troisième, la vague est d'environ 75% du pic. Par conséquent, le circuit de réception est souvent conçu pour cesser de compter lorsque le troisième écho est reçu. Par conséquent, le temps mesuré final est de 3 impulsions plus longtemps que la distance réelle correspondant au temps d'envoi, ce qui provoque l'erreur de mesure du temps d'écho t.

Afin d'améliorer la précision de synchronisation, il est nécessaire de détecter avec précision l'heure d'arrivée ducapteur de transducteur à ultrasons. Un seul comparateur avec un seuil fixe est utilisé pour détecter l'écho. En raison de l'atténuation d'absorption et de la perte de diffusion de l'onde sonore pendant la transmission, l'intensité sonore se désintègre de façon exponentielle à mesure que la distance de la cible augmente. Dans la plage, la distance entre la cible la plus proche et la cible la plus éloignée, la grande différence d'amplitude d'écho peut entraîner le passage du seuil d'avant en arrière, affectant ainsi la précision du timing.

La méthode pour résoudre ce problème: Méthode est d'utiliser un circuit de mise en forme à double réussite, qui peut déterminer plus précisément l'heure d'arrivée du front d'écho. Comme le montre la figure 2, la machine virtuelle est la tension de crête, que V1 soit la tension seuil du comparateur 1, V2 est la tension seuil du comparateur 2 (où (v2> v1, sa valeur est définie par expérience), lorsque le capteur à ultrasons émet un ultrasonic. Lorsqu'il est à la minuterie T1 et T0 du micro-ordinateur à puce unique de démarrage en même temps, lorsque le comparateur 1 flips, T0 arrête le timing. À l'heure actuelle, le temps compté par T0 est T1. Lorsque le comparateur 2 flips, T1 arrête le timing. À l'heure actuelle, le temps compté par T1 est T2, évidemment T2> T1, T est le temps de propagation correspondant au bord avant de l'écho, puis la distance calculée par T est plus précise que T1 et T2.

La deuxième méthode consiste à connecter en série le circuit de contrôle de gain automatique (AGC) dans le circuit de réception d'écho, de sorte que pendant le temps de réception du circuit d'amplification, le facteur d'amplification de la tension augmente de façon exponentielle avec l'augmentation de la distance de mesure pour compenser l'absorption L'atténuation et la perte de diffusion maintient l'amplitude de l'écho reçue constante ou uniquement des changements dans une petite plage pour répondre aux exigences du circuit de mise en forme, puis à sortir dans le circuit de mise en forme, ce qui peut considérablement améliorer la précision de la variété. Bien sûr, parce que le circuit AGC (y compris l'amplificateur lui-même) a un décalage dans la réponse à pas du signal, le suivi instantané peut ne pas être très bon, et le signal d'écho est juste explosif, donc il y a une certaine erreur, mais cela est négligeable.

La troisième méthode consiste à concevoir un circuit qui diminue progressivement la tension de seuil à mesure que le temps augmente pendant le temps de mesure, et génère un signal de seuil qui augmente à tout moment et diminue de façon exponentielle et est ajouté au comparateur. Cela compensera le rendement causé par l'augmentation de la distance de mesure. L'amplitude des vagues est réduite pour améliorer la précision et la répétabilité de la mesure. En utilisant des amplificateurs programmables et des potentiomètres numériques et d'autres appareils, grâce à la combinaison de logiciels et de matériel, une variété de telles circuits peuvent être conçues. Il est également possible de combiner un amplificateur opérationnel et un tube d'effet de champ pour former un amplificateur contrôlé. Le tube à effet de champ est utilisé comme résistance contrôlée par tension pour former une boucle de régulation de rétroaction. Mais la suivi de ce circuit n'est pas aussi bonne que le circuit numérique mentionné ci-dessus.

3. L'influence de l'angle incident du faisceau ultrasonique sur la cible de détection sur la variation.Si le système est utilisé pour mesurer la distance entre la surface et le point, lorsque l'angle incident de l'onde ultrasonique (ou l'angle de l'angle de l'angle de l'angle de l'angle L'incident d'onde réfléchi sur le transducteur de réception) est inférieur à 90b, la distance mesurée par le système est le point mesuré (objet) et le transducteur. Plutôt que la distance verticale d entre le plan de mesure et l'objet de mesure, cela entraînera des erreurs de mesure. La façon de résoudre ce problème est d'utiliser les connaissances pertinentes des triangles pour calculer et corriger.

4. Zone morte

Pendant la mesure de la distance, letransducteur à ultrasons à haute fréquenceUtilise une série d'ondes à ultrasons comme porteurs de mesure pendant une période de temps, de sorte que la réception ne peut être démarrée qu'après la fin de la transmission. Réglez le temps d'envoi du faisceau à T, puis le signal reflété à partir de l'objet dans le temps ne peut pas être capturé. De plus, le capteur à ultrasons a une certaine inertie, c'est-à-dire qu'il y a un processus de la vibration forcée à des vibrations équilibrées à des vibrations amorties. Par conséquent, il y aura un certain temps après les vibrations une fois la transmission terminée. Ceci après vibration génère également un signal de tension via le transducteur. Le signal est superposé au signal d'écho, de sorte que le circuit ne peut pas identifier le véritable écho, qui perturbe le travail du système de capture du signal de retour. Par conséquent, le système ne peut pas être activé pour la réception d'écho avant que la vibration après ne disparaisse. Les deux raisons ci-dessus font que le capteur à ultrasons a une certaine plage de mesure, c'est-à-dire qu'il y a une zone dite aveugle.

De plus, il existe de nombreuses autres causes d'erreurs de mesure, telles que l'opération de commandement prend un certain temps, ce qui rend les données de mesure trop importantes, la stabilité et la précision de la fréquence d'impulsion de base de temps et d'autres interférences de matériaux sur le terrain environnement.