Proiectarea contorului de distanță cu ultrasunete și analiza aplicațiilor
1. Principii de proiectare
Telemetrul cu ultrasunete măsoară pe baza caracteristicilor undelor ultrasonice reflectate înapoi atunci când întâlnesc obstacole. Emițătorul ultrasonic emite unde ultrasonice într-o anumită direcție și începe cronometrarea în același timp. Undele ultrasonice se propagă în aer și revin imediat când întâlnesc obstacole pe drum. Când receptorul cu ultrasunete primește undele reflectate, acesta întrerupe imediat și oprește sincronizarea. Prin detectarea continuă a ecoului reflectat de obstacol după emiterea undei generate, se măsoară diferența de timp T dintre transmiterea undei ultrasonice și recepția ecoului și apoi se calculează distanța L. Formula de bază este: L=(△t/2)*C
Unde L--distanța de măsurat
T--Intervalul de timp dintre unda transmisă și unda reflectată
C--Viteza sunetului undelor ultrasonice în aer, care este luată ca 340 m/s la temperatura camerei.
După ce viteza sunetului este determinată, L poate fi obținut prin măsurarea timpului de călătorie dus-întors al undei ultrasonice.
2. Obiectivele de proiectare ale telemetrului cu ultrasunete
Distanța de măsurare: într-un interval de 5 metri; distanta dintre doua puncte poate fi afisata corect prin LED; eroarea este mai mică de 5%.
3. Măsurarea și analiza datelor
Măsurarea și analiza datelor
Datorită limitărilor muncii efective de măsurare, au fost selectate în cele din urmă șase distanțe de 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm și 100cm sub un metru. Fiecare distanță a fost măsurată de șapte ori succesiv pentru a obține datele de măsurare (temperatura: 29 de grade), așa cum se arată în tabel. Din datele din tabel se poate observa că valorile măsurate sunt în general cu câțiva centimetri mai mari decât valorile reale, dar precizia măsurătorilor continue este încă relativ mare.
Îndepărtați o valoare maximă și o valoare minimă din fiecare set de date măsurate, apoi găsiți valoarea medie, care este utilizată ca date de măsurare finale și, în final, efectuați o analiză comparativă. Prelucrarea datelor în acest mod are și un anumit grad de științificitate și raționalitate. Judecând după datele din tabel, deși unda ultrasonică este compensată cu temperatură, eroarea sa relativă este relativ mare în măsurătorile la distanțe relativ apropiate. În special pentru măsurarea distanței de 30 cm și 50 cm, erorile relative au ajuns la 5% și, respectiv, 4,8%. Cu toate acestea, judecând după toate rezultatele măsurătorilor, erorile acestui design sunt relativ mici și relativ stabile. Zona oarbă a acestui design este de aproximativ 22,6 cm, ceea ce îndeplinește practic cerințele de proiectare.
Analiza erorilor
Erorile de rang provin în principal din următoarele aspecte:
(1) Există un anumit unghi între sonda ultrasonică de transmisie și recepție și punctul măsurat, care afectează direct valoarea distanței măsurate; (2) Intensitatea ecoului ultrasonic este direct legată de distanța de măsurat, deci în timpul măsurării efective, nu este neapărat declanșată de punctul de trecere cu zero al primului ecou; (3) Datorită instrumentelor rudimentare, distanța efectivă măsurată are și erori. Există mulți factori care afectează erorile de măsurare, inclusiv interferența mediului la fața locului, frecvența pulsului de bază de timp etc.
