Үзсэн: 352 Зохиогч: Сайтын редактор Нийтлэх хугацаа: 2020-05-22 Гарал үүсэл: Сайт
Өдөр тутмын үйлдвэрлэл, амьдралд, Хэт авианы зайны мэдрэгчийг автомашины ухрах радар, роботын саад тотгороос зайлсхийх, барилгын хэмжилт, шингэний түвшин илрүүлэх, худгийн гүн хэмжих, дамжуулах хоолойн уртыг хэмжих болон бусад холбоо барихгүй зайг хэмжихэд өргөн ашигладаг.
Хэт авианы мэдрэгчийг хэмжих гол арга бол нислэгийн цагийг хэмжих явдал юм. Мэдрэгч нь хэт авианы импульс ялгаруулж, байгаас туссан цуурайг хүлээн авч, эргэх хугацааг хэмжиж, дууны хурднаас зайг тооцдог.
Энгийн хэт авианы хүрээний системүүд нь ихэвчлэн нэг чиптэй микрокомпьютер, суулгагдсан хянагч эсвэл CPLD дээр суурилдаг. Аль хяналтын платформыг ашиглаж байгаагаас үл хамааран үндсэн загвар нь эхлээд хэт авианы цуурайны хүрээ, дууны хурд, температурын нөхөн олговор, сохор бүс, зорилтот тусгалын нөхцлийг ойлгох ёстой.
Хэт авианы мэдрэгч нь цахилгаан дохиог хэт авианы долгион болгон хувиргаж, хүлээн авсан хэт авианы цуурайг цахилгаан дохио болгон хувиргадаг. Хэт авианы долгион нь 20 кГц-ээс дээш давтамжтай механик долгион юм. Тэдгээр нь хүчтэй чиглэлтэй, эрчим хүчний алдагдал удаан, агаар, шингэн эсвэл хатуу орчинд харьцангуй урт тархах зайтай байдаг.
Хэт авианы долгион нь саад, интерфэйс, шингэний гадаргуу эсвэл хатуу зорилтод хүрэх үед долгионы нэг хэсэг нь цуурай болон буцаж тусдаг. Хүлээн авагч элемент нь энэ цуурайг илрүүлж, хяналтын хэлхээ нь хэмжсэн аяллын хугацаанаас зайг тооцдог.
Хэт авианы зайн хэмжилт нь контактгүй, хямд өртөгтэй, олон материалд дасан зохицох чадвартай тул бодит цагийн хариу үйлдэл, нарийвчлал, найдвартай байдал, үнийн хооронд ашигтай тэнцвэрийг бий болгодог.
Хэт авианы давтамжийг хэмжих хамгийн түгээмэл арга бол нислэгийн цаг буюу ToF хэмжилт гэж нэрлэгддэг хоёр талын цагийг тодорхойлох арга юм. Мэдрэгч нь нэг чиглэлд хэт авианы импульс илгээж, цагийг тохируулж эхэлдэг. Цуурай буцаж ирэхэд систем цагийг зогсоож, нэг талын зайг тооцдог.
Хэрэв s мэдрэгч ба хэмжсэн зорилтын хоорондох зай бол t нь хэмжсэн эргэлтийн хугацаа, v нь дууны тархалтын хурд бол зайны томъёо нь:
s = v × t / 2
Хэт авианы импульс нь мэдрэгчээс зорилтот руу шилжиж, дараа нь зорилтот цэгээс мэдрэгч рүү буцаж ирдэг тул 2-т хуваах шаардлагатай. Хэмжсэн хугацаа нь нэг талын аялалын хугацаа биш харин нийт хоёр талын аялалын хугацаа юм.
Өндөр нарийвчлалтай хэт авианы зайны хэмжилтийн хувьд температурын нөхөн олговор нь агаар дахь дууны хурд нь температурын дагуу өөрчлөгддөг тул чухал ач холбогдолтой. Дулаан агаар нь дууны хурдыг нэмэгдүүлдэг бол хүйтэн агаар нь дууны хурдыг бууруулдаг.
Түгээмэл хэрэглэгддэг температурын нөхөн олговрын томъёо нь:
v = 331.4 + 0.607T
Энэ томъёонд T нь орчны температурыг ° C, v нь м/с-ээр дууны хурд юм. Температурын нөхөн олговор нэмэх нь хэмжилтийн алдааг бууруулж, ялангуяа гадаа, үйлдвэрлэлийн эсвэл хувьсах температуртай орчинд.
| Хэрхэн | ажилладаг вэ? | Хамгийн сайн ашиглах |
|---|---|---|
| Нислэгийн цаг хугацааны арга | Хэт авианы дамжуулалт ба цуурай хүлээн авах хоорондох хугацааг хэмждэг. | Зай хэмжих, саад тотгор илрүүлэх, шингэний түвшинг хэмжих. |
| Фазын илрүүлэх арга | Гарч буй болон хүлээн авсан долгионы хоорондох фазын зөрүүг тооцоолно. | Богино зайн болон өндөр нарийвчлалтай хэмжих систем. |
| Цуурай далайцын арга | Ойсон хэт авианы дохионы хүчийг шинжилдэг. | Зорилтот илрүүлэлт, материалын тусгалын дүн шинжилгээ, дохионы чанарын дүгнэлт. |
| хүчин зүйлийн нөлөө | Хэмжилтийг | оновчтой болгох зөвлөмжид үзүүлэх |
|---|---|---|
| Температур | Дууны хурдыг өөрчилж, зайны алдаа үүсгэдэг. | Хяналтын алгоритмд температурын нөхөн олговрыг ашиглана. |
| Сохор бүс | Хөрвүүлэгчийн дуугаралтаас болж маш ойрхон байнууд зөв илрэхгүй байж магадгүй. | Богино зайн хэмжилтийн хувьд жижиг сохор талбайн хэт авианы мэдрэгчийг сонго. |
| Зорилтот өнцөг | Өнцөг гадаргуу нь хүлээн авагчаас хол цуурайг тусгаж болно. | Мэдрэгчийг зорилтот гадаргуутай аль болох перпендикуляр байлга. |
| Зорилтот материал | Зөөлөн, сүвэрхэг эсвэл дуу шингээх материал нь цуурайны хүчийг бууруулдаг. | Бүтээгдэхүүний баталгаажуулалтын явцад бодит зорилтот материалыг турших. |
| Байгаль орчны дуу чимээ | Бусад хэт авианы эх үүсвэр эсвэл чичиргээ нь худал уншилт үүсгэж болзошгүй. | Шүүлтүүр, хамгаалалт, тохирох түүвэрлэлтийн логикийг ашигла. |
| Ус, тоос шороо, зэврэлт | Хэцүү орчин нь мэдрэгчийн ашиглалтын хугацаа болон дохионы чанарыг бууруулдаг. | Шаардлагатай үед ус нэвтэрдэггүй, зэврэлтэнд тэсвэртэй хэт авианы мэдрэгч ашиглана. |
Хэт авианы давтамжийн нийтлэг бүтэц нь нэг дамжуулагч, нэг хүлээн авагч толгойг ашигладаг. Дамжуулагч нь хэт авианы долгионыг ялгаруулж, хүлээн авагч нь туссан цуурайг илрүүлдэг. Энэхүү бүтэц нь энгийн бөгөөд зайг хэмжих ерөнхий хэрэглээнд тохиромжтой.
Зарим систем нь нэг хүлээн авагч толгойтой олон дамжуулагч толгой эсвэл массиваар байрлуулсан олон мэдрэгч модулийг ашигладаг. Энэхүү загвар нь илрүүлэлтийн хамрах хүрээг сайжруулж, сохор цэгүүдийг багасгаж, робот навигаци эсвэл олон цэгийн шингэний түвшинг илрүүлэх гэх мэт илүү төвөгтэй хэмжилтийн хувилбаруудыг дэмждэг.
Машины ухрах радар, зогсоолын тусламжийн систем.
Робот саадаас зайлсхийх, автомат жолоодлого.
Танк, сав, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж дэх шингэний түвшинг хэмжих.
Худагны гүн, дамжуулах хоолойн урт, барилгын талбайн хэмжилт.
Автоматжуулалтын төхөөрөмж, үйлдвэрлэлийн шугамд объект илрүүлэх.
Гадаа болон чийглэг орчинд ус үл нэвтрэх зай мэдрэгч.
Хэт авианы хүрээний мэдрэгч нь контактгүй хэмжилтийг дэмждэг, ажиллах энгийн зарчимтай, өнгө, тунгалаг байдлаас үл хамааран олон тооны хатуу болон шингэн объектуудыг илрүүлж чаддаг тул түгээмэл байдаг. Эдгээр нь зарим оптик эсвэл лазер хэмжилтийн шийдлүүдтэй харьцуулахад хэмнэлттэй байдаг.
Жижиг өнцгийн болон жижиг сохор бүсийн хэт авианы мэдрэгч бүхий систем нь авсаархан зайд илүү нарийвчлалтай хэмжилт хийх боломжтой. Усны хамгаалалттай, зэврэлтэнд тэсвэртэй загвар нь хэт авианы мэдрэгчийг шингэний түвшин, гадаа болон үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд ашиглах боломжтой болгодог.
Хэт авианы зайг хэмжих зарчим нь хэт авианы долгионыг бай руу илгээх, туссан цуурайг хүлээн авах, эргэх хугацааг хэмжих, дууны хурдыг ашиглан зайг тооцоолох явдал юм. Үндсэн томъёо нь s = v × t / 2 байна.
Илүү нарийвчлалтай хэт авианы хүрээг тогтоохын тулд дизайнерууд температурын нөхөн олговор, сохор бүс, зорилтот өнцөг, материалын тусгал, хүрээлэн буй орчны дуу чимээ, мэдрэгч суурилуулах зэргийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Мэдрэгчийг зөв сонгох, дохио боловсруулах нь бодит хэрэглээнд хэмжилтийн тогтвортой байдлыг сайжруулж чадна.
Хэт авианы мэдрэгчийн хүрээг хэмжих арга нь хэт авианы импульс илгээж, туссан цуурайг хүлээн авч, дууны аяллын хугацаа хүртэлх зайг тооцоолох замаар зайг хэмждэг. Үүнийг хэт авианы нислэгийн цаг буюу цуурай хүрээ гэж нэрлэдэг.
Хэт авианы зайны үндсэн томъёо нь s = v × t / 2 юм . Энэ томъёонд s зай, v нь дууны хурд, t нь хэт авианы импульсийн хэмжсэн эргэлтийн хугацаа юм.
Мэдрэгч нь хэт авианы долгион нь объект руу шилжиж буцаж ирэх нийт хугацааг хэмждэг. Энэ нь хоёр талын аялал учраас мэдрэгч ба байны хоорондох нэг талын зайг авахын тулд үр дүнг 2-т хуваах ёстой.
Температур нь агаар дахь дууны хурдыг өөрчилдөг. Хэрэв температур өөрчлөгдсөн ч систем дууны тогтмол хурдыг ашигладаг хэвээр байвал тооцоолсон зайд алдаа гарна. Температурын нөхөн олговор нь хэт авианы нарийвчлалыг сайжруулахад тусалдаг.
Сохор бүс нь мэдрэгч найдвартай хэмжиж чадахгүй хамгийн бага зай юм. Энэ нь ихэвчлэн дамжуулалтын дараа хувиргагч дуугарах үед үүсдэг. Богино зайд илрүүлэхийн тулд жижиг сохор талбай бүхий хэт авианы мэдрэгчийг сонгох хэрэгтэй.
Зөөлөн, сүвэрхэг, дуу шингээх чадвартай, маш нимгэн, эсвэл хурц өнцөгтэй гадаргуу нь цуурайны хүчийг бууруулдаг. Хөөс, даавуу, өнцөгт объектууд нь хэт авианы зайны уншилтыг сул эсвэл тогтворгүй болгож болно.
Хэт авианы зайны мэдрэгчийг зогсоолын мэдрэгч, роботын саад тотгороос зайлсхийх, шингэний түвшинг хэмжих, үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт, барилгын хэмжилт, дамжуулах хоолой илрүүлэх, холбоо барихгүй зайг хэмжих системд ихэвчлэн ашигладаг.
