Разработка ультразвукового дальномера

При разработке ультразвукового парковочного дальномера (УЗД) необходимо выполнить следующие условия:

- детектируемое расстояние от 0.25м до 2м;

- минимальная погрешность измерения дистанции;

- питающее напряжение от 10В до 15В;

- невосприимчивость к перепадам питающего напряжения;

В основе разрабатываемого УЗД лежат принципы импульсной радиолокации. Расстояние будет высчитываться по времени запаздывания излученного импульса.

Наиболее предпочтительный вид излучения для выполнения поставленной задачи – излучение УЗ диапазона. Скорость распространения УЗ излучения в воздухе ≈330 м/с, данное свойство определяет преимущество УЗ излучения при детектировании малых расстояний. Важная особенность УЗ излучения — возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, так как при данной амплитуде плотность потока энергии пропорциональна квадрату частоты.

Принципы заложенные в основу функционирования УЗД заимствованы из радиолокационной техники. Однако, использование радиоизлучения в данной задаче неэффективно, т.к. данный вид излучения распространяется со скоростью света, что затрудняет детектирование малых расстояний. Также в связи с этим обстоятельством невозможно использовать электромагнитное излучение светового диапазона. Для излучения данного диапазона важна достаточная оптическая проницаемость среды, что не всегда достижимо.

В качестве передатчика и приемника УЗ излучения необходимо использовать сенсоры на основе пьезоэлектрической керамики, т.к. данные сенсоры обеспечивают высокое звуковое давление, высокую чувствительность при минимальных габаритах. Условие высокого звукового давление и чувствительности весьма важно, вследствие значительного затухания УЗ волн при распространении в воздухе, а также при отражении от препятствий. Данные источники УЗ имеют широкий диапазон рабочих температур и практически невосприимчивы к механическим ударным нагрузкам, что немаловажно, т.к предполагается их эксплуатация в сложных условиях перепадов температур и постоянной вибрации.

Максимальная детектируемая дистанция до препятствия обусловлена затуханием УЗ волн в воздухе, УЗ волна проходит путь до препятствия и обратно, т.е. вдвое больше, чем детектируемое расстояние. Погрешность измерения дистанции равна 2м/10=0.2м, что также накладывает ограничение на минимальное детектируемое расстояние.

Информация по теме:

Расчет стенки трубопровода при избыточном внутреннем давлении
Выбор толщины стенки трубопровода — один из ключевых вопросов проектирования, базирующихся на методах расчета прочности и устойчивости любой конструкции, обеспечивающих, в конечном счете безопасность эксплуатации морского трубопровода. Анализ нормативных методов расчета морских трубопроводов показы ...

Ультразвуковой парковочный ассистент
Ультразвуковой парковочный ассистент помогает водителю управлять автомобилем при постановке его на стоянку. Эта система базируется на ультразвуковой технике. Датчики этой системы встроены скрытно в передний и задний бамперы автомобиля. Принцип работы ультразвукового парковочного ассистента основан ...

Расчет устойчивости морских подводных трубопроводов при воздействии волн и течений
Глубоководный участок Для трубопроводов, укладываемых на глубоководных участках трассы, волновые воздействия можно не учитывать. Устойчивость трубопровода будет обеспечена, если его наименьший вес подобран в соответствии с условием: (2.12) где KH – коэффициент надежности устойчивого положения трубо ...