准直声纳光束

电器工程 传感器 超声波 距离检测器
2022-01-08 06:41:51

想知道是否有人知道一种方法可以对超声波接近传感器进行改装,这样,它的前视距范围保持不受影响,但它的角度扩展在“准直器”意义上有所减少(就光)。为了解释这个问题,我一直在试验 el-cheapo HC-SR04 传感器,试图检测塑料桶(25 升体积)中的水位。虽然我不是 100% 确定,但我认为水桶的直径是个问题,即使水位很低(距离传感器约 18-19 英寸),我得到的读数也会转化为约8英寸。我唯一的解释是声纳正在读取从桶壁反弹的波浪。

我想知道使用吸音材料制造的某种准直器是否可行?我会尝试使用低密度泡沫(也许是聚苯乙烯泡沫塑料),但不太确定它是否真的吸音。

2个回答

巧合的是,从昨天开始,我恰好在玩这个问题所指的内容。我的距离传感器单元拥有 25 度角,但我的水桶也遇到了同样的问题。

我的解决方案可能不是工程奇迹,纯粹主义者可能会有一些反应,但这是有效的:

  • 传感器单元直接指向直径约 2 英寸、长 8 英寸的软纸板管,即厨房箔纸卷的核心:这显着减少了来自侧面的虚假回声。TX 和 RX 都在管内。
  • 在 TX 超声波发射器上叠几层薄纸,以衰减向外的超声波信号。

之所以需要后者,是因为 HC-SR04 没有提供任何减少出站信号的简单方法,而且它的强度足以应对来自各个方向的误报:降低电源电压并没有太大的区别,直到模块变得不稳定。

我现在可以从不同的高度对我的桶中的水深进行相当精确的测量。


[编辑]我不敢相信我正在这样做:我的实验照片,在我的浴室里,根据评论的要求!

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增强版现在有两个纸板管,分别用于 TX 和 RX - 精度更高,不再需要薄纸。安排由橡皮筋固定在一起,因为工程批准的管道胶带不方便。它挂在 Helping Hand 焊接架的鳄鱼夹上。

顶部的电路板是超声波传感器,悬挂在上面的电路板是 Arduino Nano 克隆。图像底部的蓝色圆形物体是官方的深度感应室,即我的桶。

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TX 和 RX 整齐地居中放置,每个纸板管中都有一个。

左边是工程部的正式代表,或者至少是那个人的指尖,我。

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这是设置从侧面看的方式,以防有助于更好地可视化布置。

我希望这个展示和讲述是有用的。

声波在空气中的色散角与频率成反比。换句话说,频率越高,光束“越紧”。您制作的任何“准直器”都必须遵守这些基本物理定律。但是,我不认为这是你的问题。

您使用的声纳装置具有 30 度测量角(距中心线 +/-15 度)。算一下,在水面以上 19 英寸处,您将有一个直径约为 10 英寸的测量区域。这仅比 5 加仑桶底部的直径小一点。简而言之,它应该可以工作。

您可以轻松测试铲斗的侧面是否会干扰您的测量。在桶的两侧铺上柔软但密度较高的东西,比如毯子、毛衣或几层毛巾。然后看看你是否能在底部检测到反射的东西(比如底部本身)。

聚苯乙烯泡沫塑料不会产生良好的吸音效果,尤其是在超声波设备工作的较高频率下。聚苯乙烯泡沫塑料具有相对坚硬和平坦的表面,可以很好地反射声音。它也几乎没有质量来帮助阻止声音通过它传播。羊毛毯、厚毡、厚天鹅绒和类似材料都不错。我应该指出,善于吸收声音的材料也非常善于吸收水。