अल्ट्रासोनिक दूरी मीटर डिजाइन और अनुप्रयोग विश्लेषण
1. डिजाइन सिद्धांत
अल्ट्रासोनिक रेंजफाइंडर बाधाओं का सामना करते समय वापस परावर्तित अल्ट्रासोनिक तरंगों की विशेषताओं के आधार पर माप करते हैं। अल्ट्रासोनिक ट्रांसमीटर एक निश्चित दिशा में अल्ट्रासोनिक तरंगों का उत्सर्जन करता है और उसी समय समय लेना शुरू कर देता है। अल्ट्रासोनिक तरंगें हवा में फैलती हैं और रास्ते में बाधाओं का सामना करने पर तुरंत वापस लौटती हैं। जब अल्ट्रासोनिक रिसीवर परावर्तित तरंगों को प्राप्त करता है, तो यह तुरंत समय को बाधित करता है और रोक देता है। उत्पन्न तरंग के उत्सर्जित होने के बाद बाधा द्वारा परावर्तित प्रतिध्वनि का लगातार पता लगाने से, अल्ट्रासोनिक तरंग को संचारित करने और प्रतिध्वनि प्राप्त करने के बीच का समय अंतर T मापा जाता है, और फिर दूरी L की गणना की जाती है। मूल रेंजिंग सूत्र है: L=(△t/2)*C
जहाँ L--मापी जाने वाली दूरी है
T--संचरित तरंग और परावर्तित तरंग के बीच का समय अंतराल
C--हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगों की ध्वनि की गति, जिसे कमरे के तापमान पर 340 मीटर/सेकंड के रूप में लिया जाता है।
ध्वनि की गति निर्धारित होने के बाद, अल्ट्रासोनिक तरंग के राउंड-ट्रिप समय को मापकर L प्राप्त किया जा सकता है।
2. अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर के डिजाइन लक्ष्य
दूरी मापना: 5 मीटर की सीमा के भीतर; दो बिंदुओं के बीच की दूरी को एलईडी के माध्यम से सही ढंग से प्रदर्शित किया जा सकता है; त्रुटि 5% से कम है।
3. डेटा मापन और विश्लेषण
डेटा मापन और विश्लेषण
वास्तविक माप कार्य की सीमाओं के कारण, एक मीटर के नीचे 30 सेमी, 50 सेमी, 70 सेमी, 80 सेमी, 90 सेमी और 100 सेमी की छह दूरियों को अंततः माप के लिए चुना गया। माप डेटा (तापमान: 29 डिग्री) प्राप्त करने के लिए प्रत्येक दूरी को लगातार सात बार मापा गया, जैसा कि तालिका में दिखाया गया है। तालिका में डेटा से यह देखा जा सकता है कि मापा गया मान आम तौर पर वास्तविक मानों से कई सेंटीमीटर बड़ा होता है, लेकिन निरंतर माप की सटीकता अभी भी अपेक्षाकृत अधिक है।
मापे गए डेटा के प्रत्येक सेट से अधिकतम मूल्य और न्यूनतम मूल्य निकालें, और फिर औसत मूल्य पाएं, जिसका उपयोग अंतिम माप डेटा के रूप में किया जाता है, और अंत में तुलनात्मक विश्लेषण करें। इस तरह से डेटा को संसाधित करने में भी एक निश्चित डिग्री की वैज्ञानिकता और तर्कसंगतता है। तालिका में डेटा से देखते हुए, हालांकि अल्ट्रासोनिक तरंग तापमान मुआवजा है, इसकी सापेक्ष त्रुटि अपेक्षाकृत कम दूरी पर माप में अपेक्षाकृत बड़ी है। विशेष रूप से 30 सेमी और 50 सेमी की दूरी माप के लिए, सापेक्ष त्रुटियाँ क्रमशः 5% और 4.8% तक पहुँच गईं। हालांकि, सभी माप परिणामों से देखते हुए, इस डिजाइन की त्रुटियां अपेक्षाकृत छोटी और अपेक्षाकृत स्थिर हैं। इस डिजाइन का अंधा क्षेत्र लगभग 22.6 सेमी है, जो मूल रूप से डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
त्रुटि विश्लेषण
रेंजिंग त्रुटियाँ मुख्यतः निम्नलिखित पहलुओं से आती हैं:
(1) अल्ट्रासोनिक संचारण और प्राप्त जांच और मापा बिंदु के बीच एक निश्चित कोण होता है, जो सीधे मापा दूरी के मूल्य को प्रभावित करता है; (2) अल्ट्रासोनिक प्रतिध्वनि की तीव्रता सीधे मापी जाने वाली दूरी से संबंधित होती है, इसलिए वास्तविक माप के दौरान, यह जरूरी नहीं कि पहली प्रतिध्वनि के शून्य-क्रॉसिंग बिंदु से ट्रिगर हो; (3) अल्पविकसित उपकरणों के कारण, वास्तविक मापी गई दूरी में भी त्रुटियाँ होती हैं। माप त्रुटियों को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं, जिनमें ऑन-साइट पर्यावरणीय हस्तक्षेप, समय आधार पल्स आवृत्ति आदि शामिल हैं।
