Flugzeitunterschied in der Hardware

Ich habe einen Ultraschallsender und zwei Ultraschallempfänger. Wenn der Sender einen Impuls aussendet, erhalten die Empfänger das Signal zu unterschiedlichen Zeiten. Mich interessiert nur der Unterschied zwischen den beiden Empfangszeiten.

Zuerst dachte ich daran, einen Mikroprozessor zu verwenden, die individuellen Ankunftszeiten zu messen und dann die Differenz zu ermitteln. Es ist etwas unnötig, zwei absolute Maßnahmen zu ergreifen, wenn nur ein Unterschied erforderlich ist, und kann zu Ungenauigkeiten führen.

Gibt es eine Möglichkeit, Pulszeitunterschiede in der Hardware zu messen, dh analog? Wäre das ratsam?

Verwenden Sie einen sogenannten TDC, z. B. acam-gp21: http://www.acam-usa.com/GP21.html . Es gibt sogar ein Beispiel für die Ultraschallmessung im Handbuch.

Sie könnten es in Hardware mit einigen Komparatoren, einer schnellen Uhr, ein paar Zählern und einer Subtraktionsschaltung tun ...

Sie können auch die Komparatoren mit einigen für die Integration konfigurierten Operationsverstärkern verwenden, dann die Differenz des Spannungspegels zwischen den beiden Integratoren subtrahieren und diese Spannungsdifferenz mit einigen Mitteln in einen aussagekräftigen Zeitwert umwandeln.

Es gibt wahrscheinlich einige andere kreative Möglichkeiten, dies zu tun, aber es scheint ein Wettlauf um eine immer ausgefeiltere Rube Goldberg-Maschine zu sein . Dies ist die Art von Anwendung, bei der sich ein kleines Mikro auszeichnet und die je nach Implementierung weitaus genauer ist als eine analoge Schaltung, die Präzisionskomponenten und eine sorgfältige Tempco-Planung erfordert.

Einige MSP430-Geräte verfügen über ein Peripheriegerät namens Timer D mit einer Zeitspanne von 4 ns. Ich habe gesehen, dass es für diese Art von Anwendungen verwendet wird. Siehe MSP430 mit Timer D.

Dies sollte die Entwicklung erheblich vereinfachen.

Aus Ihrem vorherigen Beitrag weiß ich, dass Sie einen 400ST / R100-Ultraschallwandler verwenden werden. Das Hauptproblem bei diesen Wandlern ist, dass sie schmalbandig sind. Schauen Sie sich das empfangene Signal an (Die ersten Messergebnisse mit dem Oszilloskop) http://www.technik.dhbw-ravensburg.de/~lau/ultrasonic-anemometer.html Vielleicht verstehen Sie jetzt das Problem.

TOF-Erkennungsmethoden

1) Referenzpegelübergang, Problem - es hängt vom empfangenen Signalpegel ab. Wenn Sie die Entfernung ändern, ist dies ein Problem.

2) Die Nulldurchgangs- oder Signalmaximum-Besitzfindung erfordert eine Signaldigitalisierung. Es ist schwierig, den maximalen Besitz für ein solches Signal zu finden, da es eine flache Oberseite hat (siehe Signalhüllkurve).

3) Korrelations- oder L1-, L2-Normberechnungen. Verwenden Sie die parabolische Interpolation, um die maximale Korrelation genau zu erreichen. Wenn Sie die Korrelation zwischen dem empfangenen Signal berechnen, erhalten Sie so etwas. (Es ist die Autokorrelation des empfangenen Signals nach dem Senden von drei 40-kHz-Impulsen.)

Wie Sie sehen, sind die Hauptkeulen das Hauptproblem der Korrelation. Wenn Sie das Erregungssignal auf Chirp-Nebenkeulen ändern, sind diese niedriger. Trotz dieser Nebenkeulen gelang es mir, eine Standardabweichung von 0,9 ns von TOF zu erhalten, mit Geräten, die ich in Ihrem vorherigen Beitrag erwähnt habe.

Hexenmethode zu wählen? Es hängt von der Genauigkeit ab, die Sie benötigen.