Ultrahelianduri probleemide lahendamine: peegeldus-, müra- ja ristumisega seotud probleemid muutuvad väljakutseteks

Rakenduse põhimõteultraheli anduron lihtne, mugav ja odav. Siiski on praegu ultrahelianduri taseme mõõtmisel mõned väljakutsed, nagu peegeldus, müra ja ristumisega seotud probleemid.

 

 

1. Peegeldusprobleem:

Tuvastatav objekt ei ole tavaliselt ideaalse nurga all, mille tulemuseks onultraheli andurtuvastab objekti harva õigesti. Peamised vead hõlmavad järgmist:

▪Trigonomeetriline viga: kui mõõdetav objekt on ultraheli kaugusanduriga teatud nurga all, on tuvastatud kauguse ja tegeliku kauguse vahel viga.

▪Spekulaarne peegeldus: Spekulaarne peegeldus objekti siledal pinnal takistab helilainete kajamist, mille tulemuseks on võimetus objekti õigesti tuvastada.

▪Mitu peegeldust: nurkade või sarnaste struktuuride tuvastamisel võetakse helilaineid vastu pärast mitut peegeldust, mistõttu tegelik tuvastusväärtus erineb tegelikust kauguse väärtusest.

Neid probleeme saab lahendada, kasutades õige näidu välja filtreerimiseks mitut nurga all paigutatud ultrahelipooli.

2. Müra:

Kuigi enamikultraheli andurstöötavad sagedustel kuni 40-45kHz, mis on palju kõrgem kui inimese kuulmissagedus, tekitab ka ümbritsev keskkond sarnastel sagedustel müra. Näiteks kõrgsageduslik müra mootori töötamise ajal, kõval pinnasel hõõrduvate rataste tekitatud müra, roboti enda vibratsioon ja teiste robotiandurite tekitatud helilained. Nende tõttu võib andur saada valesid signaale.

Selle probleemi lahendamiseks saab väljastatud ultrahelilaineid kodeerida näiteks erineva pikkusega helilainete komplekti väljasaatmisega ja ainult siis, kui detektor tuvastab sama helilainete kombinatsiooni, arvutatakse kaugus. See võib tõhusalt vältida keskkonnamürast põhjustatud valesti lugemist.

3. Läbivad probleemid:

Kui mituultraheli andurson paigaldatud masinale teatud nurga all, võib tekkida ristumisega probleeme. Näiteks ultrahelilaine X kiiratav helilaine püütakse kinni anduritega Z ja Y pärast peegelpeegeldust, mistõttu Z ja Y arvutavad signaali põhjal vale kauguse väärtuse.

Lahendus on kodeerida iga anduri väljastatav signaal, et tagada iga anduri signaalultraheli andurvõtab risthäirete vältimiseks vastu ainult oma helisignaali.