Conception de télémètres à ultrasons et analyse d'application
1. Principes de conception
Les télémètres à ultrasons mesurent en fonction des caractéristiques des ondes ultrasonores réfléchies lors de la rencontre d'obstacles. L'émetteur ultrasonique émet des ondes ultrasoniques dans une certaine direction et démarre la synchronisation en même temps. Les ondes ultrasonores se propagent dans l'air et reviennent immédiatement lorsqu'elles rencontrent des obstacles sur le chemin. Lorsque le récepteur ultrasonique reçoit les ondes réfléchies, il interrompt et arrête immédiatement la synchronisation. En détectant en continu l'écho réfléchi par l'obstacle après l'émission de l'onde générée, la différence de temps T entre la transmission de l'onde ultrasonore et la réception de l'écho est mesurée, puis la distance L est calculée. La formule de télémétrie de base est : L=(△t/2)*C
Où L--la distance à mesurer
T--L'intervalle de temps entre l'onde transmise et l'onde réfléchie
C--Vitesse du son des ondes ultrasonores dans l'air, estimée à 340 m/s à température ambiante.
Une fois la vitesse du son déterminée, L peut être obtenu en mesurant le temps aller-retour de l’onde ultrasonore.
2. Objectifs de conception du télémètre à ultrasons
Distance de mesure : dans une plage de 5 mètres ; la distance entre deux points peut être affichée correctement grâce à la LED ; l'erreur est inférieure à 5%.
3. Mesure et analyse des données
Mesure et analyse des données
En raison des limites du travail de mesure réel, six distances de 30 cm, 50 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm et 100 cm de moins d'un mètre ont finalement été sélectionnées pour la mesure. Chaque distance a été mesurée sept fois de suite pour obtenir les données de mesure (température : 29 degrés), comme indiqué dans le tableau. Il ressort des données du tableau que les valeurs mesurées sont généralement supérieures de plusieurs centimètres aux valeurs réelles, mais la précision des mesures continues est encore relativement élevée.
Supprimez une valeur maximale et une valeur minimale de chaque ensemble de données mesurées, puis recherchez la valeur moyenne, qui est utilisée comme données de mesure finales, et effectuez enfin une analyse comparative. Ce traitement des données présente également un certain degré de scientificité et de rationalité. À en juger par les données du tableau, bien que l'onde ultrasonore soit compensée en température, son erreur relative est relativement importante dans les mesures à des distances relativement proches. Surtout pour la mesure de distance de 30 cm et 50 cm, les erreurs relatives atteignent respectivement 5 % et 4,8 %. Cependant, à en juger par tous les résultats de mesure, les erreurs de cette conception sont relativement faibles et relativement stables. La zone aveugle de cette conception est d'environ 22,6 cm, ce qui répond essentiellement aux exigences de conception.
Erreur d'analyse
Les erreurs de télémétrie proviennent principalement des aspects suivants :
(1) Il existe un certain angle entre la sonde d'émission et de réception ultrasonique et le point mesuré, qui affecte directement la valeur de la distance mesurée ; (2) L'intensité de l'écho ultrasonique est directement liée à la distance à mesurer, donc lors de la mesure réelle, il n'est pas nécessairement déclenché par le point de passage à zéro du premier écho ; (3) En raison des outils rudimentaires, la distance réelle mesurée comporte également des erreurs. De nombreux facteurs affectent les erreurs de mesure, notamment les interférences environnementales sur site, la fréquence d'impulsion de la base de temps, etc.
