Ultragarsinio atstumo matuoklio projektavimas ir pritaikymo analizė
1. Projektavimo principai
Ultragarsiniai tolimačiai matuoja pagal ultragarso bangų, atsispindinčių atgal susidūrus su kliūtimis, charakteristikas. Ultragarsinis siųstuvas skleidžia ultragarso bangas tam tikra kryptimi ir tuo pačiu pradeda skaičiuoti laiką. Ultragarso bangos sklinda ore ir iškart grįžta, kai kelyje susiduria su kliūtimis. Kai ultragarsinis imtuvas gauna atsispindėjusias bangas, jis iš karto pertraukia ir sustabdo laiko nustatymą. Nuolat aptinkant kliūties atspindimą aidą po to, kai išspinduliuojama generuota banga, išmatuojamas laiko skirtumas T tarp ultragarso bangos perdavimo ir aido priėmimo, o tada apskaičiuojamas atstumas L. Pagrindinė diapazono formulė yra: L=(△t/2)*C
Kur L--atstumas, kurį reikia išmatuoti
T--Laiko intervalas tarp perduodamos bangos ir atspindėtos bangos
C--Ultragarso bangų garso greitis ore, kuris laikomas 340 m/s kambario temperatūroje.
Nustačius garso greitį, L galima gauti išmatuojant ultragarso bangos skrydžio pirmyn ir atgal laiką.
2. Ultragarsinio nuotolio ieškiklio projektavimo tikslai
Matavimo atstumas: 5 metrų diapazone; atstumas tarp dviejų taškų gali būti teisingai rodomas per LED; paklaida yra mažesnė nei 5%.
3. Duomenų matavimas ir analizė
Duomenų matavimas ir analizė
Dėl faktinio matavimo darbų apribojimų galiausiai buvo pasirinkti šeši atstumai: 30 cm, 50 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm ir 100 cm iki vieno metro. Kiekvienas atstumas buvo matuojamas septynis kartus iš eilės, kad būtų gauti matavimo duomenys (temperatūra: 29 laipsniai), kaip parodyta lentelėje. Iš lentelės duomenų matyti, kad išmatuotos vertės paprastai yra keliais centimetrais didesnės nei tikrosios vertės, tačiau nuolatinių matavimų tikslumas vis tiek yra gana didelis.
Pašalinkite didžiausią ir mažiausią vertę iš kiekvieno išmatuotų duomenų rinkinio, tada suraskite vidutinę vertę, kuri naudojama kaip galutiniai matavimo duomenys, ir galiausiai atlikite lyginamąją analizę. Duomenų apdorojimas tokiu būdu taip pat turi tam tikrą moksliškumo ir racionalumo laipsnį. Sprendžiant iš lentelėje pateiktų duomenų, nors ultragarso banga yra temperatūros kompensuojama, jos santykinė paklaida yra gana didelė atliekant matavimus santykinai artimu atstumu. Ypač matuojant atstumą 30 cm ir 50 cm santykinės paklaidos siekė atitinkamai 5% ir 4,8%. Tačiau, sprendžiant iš visų matavimo rezultatų, šios konstrukcijos paklaidos yra palyginti nedidelės ir gana stabilios. Šio dizaino aklas plotas yra apie 22,6 cm, o tai iš esmės atitinka dizaino reikalavimus.
Klaidų analizė
Klaida daugiausia kyla dėl šių aspektų:
(1) Tarp ultragarso perdavimo ir priėmimo zondo ir išmatuoto taško yra tam tikras kampas, kuris tiesiogiai veikia išmatuoto atstumo vertę; (2) Ultragarso aido intensyvumas yra tiesiogiai susijęs su atstumu, kurį reikia išmatuoti, todėl atliekant faktinį matavimą jį nebūtinai sukelia pirmojo aido nulinis kirtimo taškas; (3) Dėl elementarių įrankių faktinis išmatuotas atstumas taip pat turi klaidų. Yra daug veiksnių, turinčių įtakos matavimo paklaidoms, įskaitant aplinkos trikdžius vietoje, laiko bazinį impulsų dažnį ir kt.
