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:

Обеспечение остойчивости судна при его загрузке
Остойчивостью судна называется его способность восстанавливать вертикальное положение после того, как оно было выведено из этого состояния под действием внешних сил. Сохранение необходимой остойчивости - одно из основных условий обеспечения безопасности плавания судна. В эксплуатационной практике ч ...

Определение нагрузок на оси и сцепное устройство транспортного средства
Для упрощения расчетов разделим автопоезд на две составные части – тягач и полуприцеп, которые рассчитаем отдельно. Расчет нагрузок на оси и сцепное устройство полуприцепа Для расчетов необходимо знать, какие силы действуют на полуприцеп: Снаряженная масса Fпп 7300 кг; Длина полуприцепа A 13800 мм ...

Сведения о подвеске троллейбуса
При движении троллейбуса по неровностям дороги его кузов вместе с рамой приходит в колебательное движение относительно переднего и заднего мостов. Во время колебаний кузова статическая нагрузка увеличивается или уменьшается на величину, называемую динамической нагрузкой. Плавность хода троллейбуса ...