Phối hợp một chùm sonar


9

Tự hỏi liệu có ai biết cách để làm cho cảm biến tiệm cận siêu âm được điều chỉnh hay không, như vậy, phạm vi tầm nhìn phía trước của nó vẫn không bị ảnh hưởng, nhưng sự lan truyền góc cạnh của nó bị giảm đi, phần nào theo nghĩa "collimator" (về mặt ánh sáng). Để giải thích vấn đề, tôi đã thử nghiệm với cảm biến el-cheapo HC-SR04, cố gắng phát hiện mức nước trong một thùng nhựa (25 ltr vol.). Mặc dù tôi không chắc chắn 100%, nhưng tôi nghĩ rằng đường kính của xô là một vấn đề, rằng, ngay cả khi mực nước thấp (cách cảm biến khoảng 18-19 inch), tôi nhận được một bài đọc có nghĩa là khoảng 8 inch. Chỉ có lời giải thích tôi có là sonar đang đọc những con sóng dội lên từ các bức tường xô.

Tôi đã tự hỏi nếu một loại máy chuẩn trực được chế tạo bằng vật liệu hấp thụ âm thanh, có thể hoạt động không? Tôi sẽ thử trải nghiệm với bọt mật độ thấp (có lẽ là xốp) nhưng không chắc lắm nếu nó thực sự hấp thụ âm thanh.


Là lắp ráp đầu dò gắn vào xô? Chỉ cần nghĩ rằng sự phản chiếu có thể sẽ đến bên cạnh của cái xô.
PeterJ

Ngoài mọi thứ khác, đảm bảo bạn có kết nối điện sạch, đặc biệt là nguồn cung cấp trở kháng thấp.
Chris Stratton

@PeterJ, bộ chuyển đổi hiện đang được giữ bởi tôi, trong tay tôi với sự căn chỉnh thủ công dọc theo trục trung tâm của xô, và khoảng một inch trên mức vành.
icarus74

@icarus Không! Sử dụng Helping Hands hoặc một số dạng chân đế để giữ cảm biến, nếu không chuyển động tay của bạn sẽ làm rối các bài đọc.
Anindo Ghosh

Câu trả lời:


11

Thật trùng hợp, tôi tình cờ chơi với gần như chính xác những gì câu hỏi đề cập đến, kể từ ngày hôm qua. Bộ cảm biến khoảng cách của tôi tự hào có góc 25 độ, nhưng tôi gặp phải vấn đề tương tự với xô nước của mình.

Giải pháp của tôi có thể không phải là một điều kỳ diệu về kỹ thuật, và có khả năng sẽ có một số phản ứng từ những người theo chủ nghĩa thuần túy, nhưng đây là những gì hoạt động:

  • Bộ cảm biến được đặt trực tiếp vào một ống các tông mềm có đường kính khoảng 2 inch và dài 8 inch, lõi của cuộn giấy bếp: Điều này làm giảm tiếng vang giả từ các mặt một cách đáng kể. Cả TX và RX đều nằm trong ống.
  • Một vài nếp gấp của khăn giấy trên bộ phát siêu âm TX, để làm giảm tín hiệu siêu âm ra bên ngoài.

Điều thứ hai là cần thiết bởi vì HC-SR04 không cung cấp bất kỳ cách đơn giản nào để giảm tín hiệu ra ngoài và nó đủ mạnh cho các dương tính giả từ mọi hướng: Giảm điện áp cung cấp không tạo ra nhiều khác biệt cho đến khi tại một thời điểm mô-đun trở nên thất thường.

Bây giờ tôi có độ chính xác hợp lý về đo độ sâu nước trong xô của tôi, từ các độ cao khác nhau.


[Chỉnh sửa] Tôi không thể tin rằng mình đang làm điều này: Hình ảnh về thí nghiệm của tôi, trong phòng tắm của tôi, theo yêu cầu từ các bình luận!

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Phiên bản nâng cao hiện có hai ống các tông, tương ứng cho TX và RX - Thậm chí độ chính xác tốt hơn và giấy lụa không còn cần thiết. Sắp xếp được tổ chức với nhau bằng các dải cao su, bởi vì băng keo được phê duyệt Kỹ thuật không tiện dụng. Nó được treo từ clip cá sấu của giá đỡ Helping Hand.

Bảng mạch trên cùng là cảm biến siêu âm, bảng mạch treo lủng lẳng từ nó là một bản sao Arduino Nano. Đối tượng hình tròn màu xanh ở dưới cùng của hình ảnh là buồng cảm biến độ sâu chính thức, tức là xô của tôi.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

TX và RX nằm gọn giữa, nằm gọn trong một ống các tông.

Ở cạnh trái là đại diện chính thức của Cục Kỹ thuật, hoặc ít nhất là trong tầm tay của người đã nói, tôi.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Đây là cách thiết lập nhìn từ bên cạnh, trong trường hợp giúp trực quan hóa sự sắp xếp tốt hơn.

Tôi hy vọng chương trình biểu diễn này hữu ích.


Điều gì về việc sử dụng một ống hẹp hơn, cứng và không thấm nước, như một phần của ống PVC. Làm cho ống đủ dài để vật lý dính vào nước. Ở đầu kia, đặt cảm biến. Bản thân ống sẽ hoạt động như một phiên bản âm thanh của một ống ánh sáng, dẫn hướng chùm tia. Ở đầu cảm biến, bạn có thể đặt một màng mỏng (bọc thực phẩm bằng nhựa?) Giữa cảm biến và ống để giúp giữ nước ra khỏi cảm biến và ra khỏi giấy lụa của bạn. Chà, đó chỉ là một suy nghĩ ...

@Anindo, sự trùng hợp đáng kinh ngạc thực sự! Tôi nghĩ rằng tôi có thể hình dung các sửa đổi của bạn, và theo ý tưởng của collimator là một cái gì đó tương tự, mặc dù sự e ngại của tôi là, điều gì ngăn chính ống collimating, trở thành đối tượng phản xạ sóng âm? Có lẽ nếu bạn có thể chia sẻ một vài bức ảnh về sự sửa đổi của bạn, nó có thể giúp ích cho sự hiểu biết.
icarus74

Ngoài ra, @anindo, tôi giả sử rằng ống các tông của bạn không chạm vào nước, phải không? Lo lắng của tôi với việc giảm cường độ tín hiệu là mất phạm vi chuyển tiếp. Tôi đoán, yêu cầu của tôi là một chút độc đáo, theo nghĩa là trong một trường hợp cụ thể, độ sâu của nước cần phải được phát hiện trong một bể nước hình trụ chìm, có đường kính khoảng 4 ft, và khoảng 12 ft. phạm vi chuyển tiếp tối đa khoảng 12-15ft, sự suy giảm sẽ giới hạn nghiêm trọng phạm vi.
icarus74

@DavidKessner Tôi đã thử với một đoạn ống PVC sau khi thấy nhận xét của bạn: Cảm biến thất bại hoàn toàn - Tôi đoán có quá nhiều phản xạ từ bề mặt PVC xung quanh?
Anindo Ghosh

1
@ icarus74 Các tông mềm hấp thụ một phần của sự cố sóng, sẽ là phỏng đoán của tôi. Ai đó trên Vật lý StackExchange có thể biết rõ hơn. Tôi sẽ chụp ảnh khi tôi trở về nhà hôm nay. Không, ống không chạm vào nước. Giấy mô suy giảm có thể không cần thiết trong trường hợp của bạn: Các thí nghiệm của tôi ở trong một phòng tắm lát gạch nhỏ, do đó phản xạ mạnh hơn nhiều từ các tín hiệu ra khỏi trục trung tâm. Tất nhiên, ống các tông chỉ làm suy giảm các tín hiệu ngoài trục chứ không phải các tín hiệu chuyển tiếp.
Anindo Ghosh

3

Góc tán sắc của sóng âm trong không khí tỷ lệ nghịch với tần số. Nói cách khác, tần số càng cao thì chùm tia "càng chặt". Bất kỳ "collminator" nào bạn thực hiện đều phải tuân thủ các định luật vật lý cơ bản này. Tuy nhiên, tôi không nghĩ đây là vấn đề của bạn.

Đơn vị sonar mà bạn đang sử dụng có góc đo 30 độ (+/- 15 độ so với đường tâm). Làm toán, ở độ cao 19 inch trên mặt nước, bạn sẽ có diện tích đo đường kính khoảng 10 inch. Đó chỉ là nhỏ hơn so với đường kính của đáy của một thùng 5 gallon. Tóm lại, nó nên hoạt động.

Bạn có thể dễ dàng kiểm tra xem các cạnh của thùng có can thiệp vào số đo của bạn không. Vạch các cạnh của xô bằng thứ gì đó mềm mại nhưng có mật độ hơi cao, như chăn, áo len hoặc vài lớp khăn. Sau đó xem nếu bạn có thể phát hiện một cái gì đó phản chiếu ở phía dưới (như, chính đáy).

Xốp không tạo ra sự hấp thụ âm thanh tốt, đặc biệt là ở tần số cao hơn mà các thiết bị siêu âm hoạt động. Xốp có bề mặt tương đối cứng và phẳng phản xạ âm thanh tốt. Nó cũng có khối lượng nhỏ để giúp ngăn chặn âm thanh truyền qua nó. Chăn len, nỉ dày, nhung dày và các chất liệu tương tự đều tốt. Tôi nên chỉ ra rằng các vật liệu hấp thụ âm thanh tốt cũng thực sự tốt trong việc hấp thụ NƯỚC.


Cảm ơn David. Tôi chắc chắn sẽ thử với nỉ và chăn, vâng, sự hấp thụ nước chắc chắn sẽ là một vấn đề.
icarus74
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.