جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية
المجال الفني:
يتعلق هذا الابتكار بجهاز تحديد المدى، وتحديدًا جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية.
خلفية:
تنتشر تطبيقات أدوات القياس على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل البناء وتقييم الممتلكات والتركيبات الميكانيكية والزراعة وحركة المرور على الطرق السريعة وأنفاق التعدين وتخطيط المناظر الطبيعية. وعلى الرغم من توفر أدوات القياس المتقدمة، لا تزال الطرق التقليدية مثل أشرطة القياس مستخدمة، مما يفرض قيودًا في سيناريوهات معينة. تواجه الطرق التقليدية تحديات عند قياس الارتفاعات التي تتطلب أدوات إضافية مثل السلالم، وصعوبات في قياس المساحات الكبيرة مثل الأنهار، وقياسات الطول والمساحة والحجم التي تستغرق وقتًا طويلاً والتي تنطوي على استخدام الآلات الحاسبة.
اختراع:
الغرض من هذا النموذج الخدمي هو التغلب على قيود التقنيات الحالية وتقديم جهاز قياس المسافات بالموجات فوق الصوتية البسيط والمريح والسريع والدقيق.
الحل الفني:
يشتمل جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية على مضيف وهدف. ويتضمن المضيف مفتاح قياس ودائرة تنظيم جهد الطاقة ومعالج مركزي وذاكرة وشاشة عرض بلورية سائلة ودائرة نقل الموجات فوق الصوتية ودائرة نقل الأشعة تحت الحمراء ومستشعر نقل/استقبال الموجات فوق الصوتية المضيف ودائرة تضخيم المضيف ودائرة تكامل ومستشعر استقبال الموجات فوق الصوتية للهدف ودائرة تضخيم الواجهة الأمامية. ويتألف الهدف من دائرة استقبال الأشعة تحت الحمراء ودائرة تضخيم الهدف ودائرة تذبذب ودائرة نقل الموجات فوق الصوتية للهدف ومستشعر نقل الموجات فوق الصوتية للهدف. ويتضمن النظام دوائر تعويض درجة الحرارة (C7 وR11 وRT1)، ويعوض المعالج المركزي عن سرعة انتشار إشارة القياس بناءً على درجة حرارة البيئة من خلال الثرمستور RT¹ لدائرة تعويض درجة الحرارة.
مبدأ التشغيل:
في وضع الانعكاس الذاتي بالموجات فوق الصوتية، يصدر النظام موجات فوق صوتية نحو سطح عاكس، ويتم معالجة الإشارة المنعكسة لحساب وعرض المسافة. في وضع الانعكاس عن بعد بالموجات فوق الصوتية، يتم وضع المضيف والهدف على جانبين متقابلين من نطاق القياس، ويتم حساب المسافة بناءً على الإشارات المرسلة بينهما.
يتيح المعالج الدقيق المركزي، من خلال البرامج المدمجة، تحويل الوحدات بسهولة (الأمتار، الأقدام، الأقدام العشرية، الياردات) ويوفر خمس مجموعات من وظائف تخزين الذاكرة بناءً على الاحتياجات العملية.
المميزات:
نطاق متعدد الاستخدامات: يسمح جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية بإجراء قياسات قريبة المدى (0.56 متر إلى 15 مترًا) مع سطح عاكس وقياسات بعيدة المدى (1 متر إلى 60 مترًا) أو قياسات بدون سطح عاكس.
تشغيل سهل الاستخدام: النظام سهل التشغيل، ويوفر قياسات سريعة ومريحة. كما يوفر خيارات لتحويل الوحدات وتخزين الذاكرة.
أثناء عملية الاختبار، يقوم المعالج الدقيق المركزي U5 بإجراء مقارنة وتحديد للإشارات التي توفرها دائرة التكامل (D16، D17، C45، R48). عندما تكون إشارة الكشف قوية بدرجة كافية، لا يلزم التعويض. في حالة وجود إشارة كشف غير طبيعية، يقوم المعالج الدقيق المركزي U5 بإخراج إشارة كشف من P23. يتم توجيه هذه الإشارة إلى دائرة تعويض إشارة الكشف من خلال الدبوس الخامس من CON1. بعد ذلك، يسهل Q18 وQ19 شحن C53، ويقوم U8A وU8B بتضخيم الإشارة. يوفر Q20 الاستقرار لإخراج U8A، مما يؤدي إلى إنشاء منحنى تناظري يمثل خصائص انتشار الموجة الصوتية. وهذا بدوره يوفر جهدًا مناسبًا لدائرة التضخيم II لتحقيق هدف التعويض.
خاصة:
عندما تكون إشارة الكشف ضعيفة، يجب أن تكون إشارة التعويض قوية. توفر إشارة التعويض الصادرة عن U8B، بعد المرور عبر R64 وQ21 وD14، جهد تعويضي قوي نسبيًا لدائرة التضخيم II.
وعلى العكس من ذلك، عندما تكون إشارة الكشف قوية، تكون إشارة التعويض ضعيفة. توفر إشارة التعويض من U8B، التي تمر عبر R30، جهد تعويضي ضعيف نسبيًا لدائرة التضخيم II.
نظرًا لتأثير درجة حرارة البيئة على سرعة انتشار الموجات الصوتية، تم دمج دائرة تعويض درجة الحرارة (C23، R11، RT2). يستشعر المعالج الدقيق المركزي U5، من خلال الثرمستور RT2 في دائرة تعويض درجة الحرارة، درجة الحرارة المحيطة. من خلال مراقبة تغييرات الجهد عند الدبابيس P64 وP26 وP27، يمكنه تمييز التغييرات في درجة حرارة البيئة الخارجية، والتعرف على التأثير على سرعة انتشار الموجات الصوتية. هذه المعلومات حاسمة في حساب المسافة، وضمان التعويض المقابل أثناء العملية.
تعمل آليات التعويض المتطورة هذه على تعزيز موثوقية ودقة جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية في ظل ظروف مختلفة، مما يضمن قياسات دقيقة للمسافة. لمزيد من التفاصيل حول تقنية جهاز تحديد المدى بالموجات فوق الصوتية المتقدمة لدينا، يرجى زيارة www.erdicn.com.
