Ultrasonic fjarlægðarmælir hönnun og umsóknargreining
1. Hönnunarreglur
Úthljóðsfjarlægðarmælir mæla út frá eiginleikum úthljóðsbylgna sem endurkastast þegar þeir mæta hindrunum. Úthljóðsendirinn gefur frá sér úthljóðsbylgjur í ákveðna átt og byrjar tímatöku á sama tíma. Úthljóðsbylgjurnar dreifast í loftinu og snúa strax aftur þegar þær lenda í hindrunum á leiðinni. Þegar úthljóðsmóttakarinn tekur á móti endurspegluðum bylgjum truflar hann strax og stöðvar tímasetninguna. Með því að greina stöðugt bergmálið sem endurspeglast af hindruninni eftir að bylgjunni sem myndast hefur verið send frá sér, er tímamunurinn T milli þess að senda úthljóðsbylgjuna og móttöku bergmálsins mældur og síðan er fjarlægðin L reiknuð út. Grunnbilsformúlan er: L=(△t/2)*C
Þar sem L--fjarlægðin sem á að mæla
T--Tímabilið milli sendrar bylgju og endurvarpsbylgju
C--Hraði hljóðs úthljóðsbylgna í lofti, sem er tekinn sem 340m/s við stofuhita.
Eftir að hljóðhraði hefur verið ákvarðaður er hægt að fá L með því að mæla hringferðartíma úthljóðsbylgjunnar.
2. Hönnunarmarkmið ultrasonic fjarlægðarmælir
Mælingarfjarlægð: innan 5 metra; fjarlægðin milli tveggja punkta er hægt að sýna rétt í gegnum LED; skekkjan er minni en 5%.
3. Gagnamæling og greining
Gagnamæling og greining
Vegna takmarkana raunverulegrar mælingar voru sex vegalengdir 30cm, 50cm, 70cm, 80cm, 90cm og 100cm undir einum metra loksins valdar til mælinga. Hver vegalengd var mæld sjö sinnum í röð til að fá mæligögnin (hitastig: 29 gráður), eins og sýnt er í töflunni. Af gögnum töflunnar má sjá að mæld gildi eru almennt nokkrum sentímetrum stærri en raungildin, en nákvæmni samfelldra mælinga er samt tiltölulega mikil.
Fjarlægðu hámarksgildi og lágmarksgildi úr hverju setti af mældum gögnum og finndu síðan meðalgildið, sem er notað sem lokamælingargögn, og gerðu að lokum samanburðargreiningu. Vinnsla gagna á þennan hátt hefur líka ákveðna vísinda- og skynsemi. Af gögnum í töflunni að dæma, þó að úthljóðsbylgjan sé hitauppjöfnuð, er hlutfallsleg villa hennar tiltölulega stór í mælingum á tiltölulega stuttum fjarlægð. Sérstaklega fyrir fjarlægðarmælingar upp á 30 cm og 50 cm náðu hlutfallslegar villur 5% og 4,8% í sömu röð. Hins vegar, af öllum mæliniðurstöðum að dæma, eru villur þessarar hönnunar tiltölulega litlar og tiltölulega stöðugar. Blindsvæði þessarar hönnunar er um 22,6 cm, sem uppfyllir í grundvallaratriðum hönnunarkröfur.
Villugreining
Mismunandi villur koma aðallega frá eftirfarandi þáttum:
(1) Það er ákveðið horn á milli úthljóðs sendi- og móttökunemans og mælda punktsins, sem hefur bein áhrif á gildi mældrar fjarlægðar; (2) Styrkur ultrasonic bergmálsins er í beinu sambandi við fjarlægðina sem á að mæla, þannig að við raunverulega mælingu er það ekki endilega kveikt af núllpunkti fyrsta bergmálsins; (3) Vegna grunnverkfæranna hefur raunveruleg mæld fjarlægð einnig villur. Það eru margir þættir sem hafa áhrif á mæliskekkjur, þar á meðal umhverfistruflanir á staðnum, púlstíðni tímagrunns osfrv.
