[aBoomest 0]

Спасибо за ответ.

То что с шагом 25 мкс это да, но если конкретно у меня непонятка вот в чем: 25 мкс это получается максимально предельно плохое разрешение? Ведь если для примера два периода синуса и порог срабатывания на значении 0,5 от амплитуды, то погрешность прилета будет арксинус 0,5 = 30 градусов = 1/12 от периода волны. Правильный ход рассуждений?

А бывает к примеру два компаратора?

Изменено 26 февраля, 2020 пользователем aBoomest

[Ural 0]

17 часов назад, aBoomest сказал:

Чтоб не плодить темы, напишу тут же.

В статьях (в абс.большинстве) пишут что-то в духе диапазон измерений от 1..2 см до неважно скольки и с разрешением проимерно в среднем 0,3 м. (Это про датчики с резонансными частотами в районе 40 кГц (33, 40, . . .)

Вот пример цитаты: 
The Timer_A in the MSP430 is configured to count the 40-kHz crystal frequency such that the time measurement resolution is 25 μs, which is more than adequate for this application. 
Это кстати из того материала что когда-то мне советовали в этой теме выше. Очень хороший материал.

Вопрос: откуда берется такая цифра разрешения - 25 мкс? Что разрешение равно длине волны?

Заранее благодарен.

 

Там таймер установлен на частоту тактирования 40 кГц, откуда получают задающие колебания для сенсора. Если тик таймера установить, например, в 1 мксек и формировать задающие колебания через доп. делитель до 25 мксек, то и разрешение будет 1 мксек, т.е 0,33 мм.

[aBoomest 0]

17 hours ago, Ural said:

Если тик таймера установить, например, в 1 мксек и формировать задающие колебания через доп. делитель до 25 мксек, то и разрешение будет 1 мксек, т.е 0,33 мм.

Что правда? Как-то даже не верится. Подумаю.

[Ural 0]

36 минут назад, aBoomest сказал:

Что правда? Как-то даже не верится. Подумаю.

Обратите внимание на промышленные ультразвуковые уровнемеры. Измеряют расстояние от излучателя до поверхности жидкости в воздушной (газовой) среде. Частоты излучения 30...120 кГц. Расстояния 0,2...10 м. Класс точности 0,2...0,1, т.е. погрешность до 0,2 мм.

[aBoomest 0]

1. А мжно ссылку на статью какую-нибудь про промышленный?

2. Честно говоря не пойму, как увеличится разрешение при увеличении частоты тактирования? Вот компаратор например на том же уровне 0,5. Что он с частотой 40 кГц проверяет срабатывание, что с частотой 400 кГц. Все равно срабатывание вроде бы от частоты волны зависит? Просто HardEgor писал что

On 2/25/2020 at 10:30 PM, HardEgor said:

Прилетело вам два периода частотой 40кГц, расстояние между ними 25мкс, как вы точнее измерите одним компаратором? Только с шагом 25 мкс.

А при скорости звука в воздухе 330м/с за 25 мкс волна пройдет расстояние примерно 1 см.

Школьная физика.

и вроде я даже проникся сутью. А тут запутался снова. ((

[Ural 0]

11 минут назад, aBoomest сказал:

1. А мжно ссылку на статью какую-нибудь про промышленный?

2. Честно говоря не пойму, как увеличится разрешение при увеличении частоты тактирования? Вот компаратор например на том же уровне 0,5. Что он с частотой 40 кГц проверяет срабатывание, что с частотой 400 кГц. Все равно срабатывание вроде бы от частоты волны зависит? Просто HardEgor писал что

и вроде я даже проникся сутью. А тут запутался снова. ((

1. "Учу пользоваться поиском, дорого" - это не про меня. Поищите на фразы "ультразвуковой уровнемер" - получите массу ссылок с документацией (лучше читать предложения с рекламой, там есть характеристики), но без объяснения принципов работы, принципам учат в школе (прошу простить, если нечаянно обидел).

2. "Вот компаратор например на том же уровне 0,5". Предмет, от которого отражается волна ультразвукового колебания, отодвинулся на 1 мм (к примеру), тот же уровень 0,5 принятого на приемнике перепада волны придет позже (относительно предыдущего состояния) на 6 мксек. Чтобы зафиксировать это изменение, эту задержку, требуется опрашивать компаратор (сканировать состояние уровня 0,5) не реже раза в 6 мксек (частота 167 кГц).

[HardEgor 62]

30 минут назад, aBoomest сказал:

и вроде я даже проникся сутью. А тут запутался снова. ((

Да нормально. Это надо брать и рисовать диаграммы сигналов, эдак раз -дцать в "разных позах".

Я наверное не до конца объяснил, думал все это понимают - если можно повысить частоту измерения, то можно повысить и точность.

Т.е. уз-импульс запустили и одновременно запустили счетчик импульсов частоты измерения Fизм.

Как только приняли приемником уз-импульс, по срабатыванию компаратора счетчик остановили, считали число N.

Считаем время пролета УЗ по воздуху T = N/Fизм

[aBoomest 0]

Это все как раз понятно. (((
Попробую с другого бока подать вопрос: Примем, что при пролете/отражении форма волны не изменилась. Но! Время измеренное (от момента испускания, до момента прилета) оно всегда будет больше. Это зависит от фронта волны. Если фронт крутой (вертикальный), то погрешность не велика. Если фронт пологий (большая добротность датчика), то задержка будет все больше и больше. И я именно в этом проблему изначально полагал. Ибо если теоретически мерить расстояние верхней границы диапазона, то на фоне этого большого значения, эта дополнительная задержка, зависящая от крутизны фронта, будет ничтожна и не важна. Но как я изначально писал диапазон от 1-2 см, разрешение что-то там порядка 0,3 см. То  если теперь измерения на нижней границе диапазона, то на этом фоне уже доп задержка даст уже хорошую погрешность. Вот и в связи с этим и был вопрос откуда берется такое разрешение и какая при этом точность?

2 hours ago, Ural said:

"Учу пользоваться поиском, дорого" - это не про меня. Поищите на фразы "ультразвуковой уровнемер" - получите массу ссылок с документацией (лучше читать предложения с рекламой, там есть характеристики), но без объяснения принципов работы

То то и оно. Таких характеристик пруд пруди, а хочется что-то чуточку более научного. На самом деле я много давольно уже и мануалов смотрел и статей. И в принципе на формуме я пишу про то, что не нашел нигде. И вот про откуда растут ноги оу разрешения (прописанного в ттх приборов) нигде нет.

Изменено 28 февраля, 2020 пользователем aBoomest

[Ural 0]

24 минуты назад, aBoomest сказал:

... Если фронт крутой (вертикальный), то погрешность не велика. Если фронт пологий (большая добротность датчика)...

 

Вы говорите об огибающей ультразвуковых колебаний, вот примерно о такой (возрастание амплитуды при высокой добротности):

 

В ультразвуковых устройствах (дефектоскопах, уровнемерах, эхолотах) используют одноимпульсный метод, искусственно снижая добротность механическим или электрическим, т.е. тоже механическим демпфированием для уменьшения (в идеале - ликвидации) послезвона:

Сплошная полоса - это и есть уровень срабатывания компаратора.

 

 

Изменено 28 февраля, 2020 пользователем Ural

[HardEgor 62]

56 минут назад, aBoomest сказал:

Но! Время измеренное (от момента испускания, до момента прилета) оно всегда будет больше.

Не понял, больше чего?

56 минут назад, aBoomest сказал:

Это зависит от фронта волны. Если фронт крутой (вертикальный), то погрешность не велика. Если фронт пологий (большая добротность датчика), то задержка будет все больше и больше. И я именно в этом проблему изначально полагал.

Это понятно, амплитуда всегда будет непостоянна. А фронт от добротности не зависит, если вы конечно не работаете по огибающей.

По классике получают переходы сигнала через ноль, но шумов наловите....  Еще можно усилить, например в 100-1000 раз с ограничением и получить крутой фронт, но там своё веселье. Еще можно получить огибающую, отнормировать  и сравнивать, но точность упадёт.

[SVNKz 1]

1 минуту назад, Ural сказал:

искусственно снижая добротность механическим или электрическим, т.е. тоже механическим демпфированием для уменьшения (в идеале - ликвидации) послезвона

"...искуственно снижать добротность..." ?  К обладкам пъезоизлучателя (ПЕ) подсоединена электрическая цепь усилителя полезного сигнала, которая и является "депфером", которая и "уменьшает послезвон", не считая выходного сопротивления генератора возбуждающего импульса ПЕ. 

44 минуты назад, aBoomest сказал:

И вот про откуда растут ноги оу разрешения (прописанного в ттх приборов) нигде нет.

Разрешение достигается максимално возможной амплитудой энергии импульса возбуждения от генератора и его длительностью, не более 1/4 периода механической резонансной частоты излучателя - кристалла.

Минимальные потери в цепи согласования входа усилителя полезного сигнала.

 

[aBoomest 0]

спасибо за ответы

Ural
Хорошо. А разрешение-то (0,3) откуда берется? Если (как вы сказали что там частота опроса = частоте несущей), только по этому?
HardEgor

1. Больше чем истинное значение, т.к. самое начало фронта естественно не измерить.
2. Да, по огибающей, а 

8 minutes ago, HardEgor said:

По классике получают переходы сигнала через ноль, но шумов наловите....

Но тут такой тогда вопрос. Вот нарастает сигнал и первые два периода не попали (ибо у нуль-индикатора, если можно так выразиться) тоже свой порог срабатывания/чувствительности очевидно есть. И два первых пропущеных периода = погрешность. Плюс после срабатывания еще время ДО перехода через ноль. Про шумы - понятно.

11 minutes ago, HardEgor said:

Еще можно усилить, на пример в 100-1000 раз с ограничением и получить крутой фронт, но там своё веселье.

О! А вот такого "свое веселье" я что-т о не слышал. Где можно почитать? И сразу: Так шум же тоже в 100-1000 раз усилится?

 

12 minutes ago, HardEgor said:

Еще можно получить огибающую, отнормировать  и сравнивать, но точность упадёт.

Согласен. Этот метод сильно отличается от метода просто компаратора?

 

1 minute ago, SVNKz said:

азрешение достигается максимално возможной амплитудой энергии импульса возбуждения от генератора и его длительностью, не более 1/4 периода механической резонансной частоты излучателя - кристалла.

Минимальные потери в цепи согласования входа усилителя полезного сигнала.

Супер. А вот эта 1/4 тогда откуда получается? Матекматичкская/физическая связь нужна, которуюя никак не могу прочувствовать.

[SVNKz 1]

Математически это объясняется физикой переходного процесса при подаче на механический (электрический или электромеханический) колебательный контур порции энергии. Конкретно, переходный процесс возбуждения колебательного контура.

[blackfin 14]

8 minutes ago, aBoomest said:

Математическая/физическая связь нужна, которую я никак не могу прочувствовать.

Так прочитайте уже какой-нить букварь по радиолокации, тогда и почувствуете сразу связь.. :)

Там достаточно много математики и формул. На форуме вам этого никто не объяснит..

[Plain 168]

30 минут назад, aBoomest сказал:

все как раз понятно ... Если фронт крутой

Нет, не понятно. С ультразвуком работают по огибающей, т.е. по амплитуде — сперва дожидаются нужной, и последующий переход через ноль принимают за конец измеряемого интервала. Разумеется, амлитуда всегда относительна, следовательно, чтобы работать с постоянным порогом, который обычно действующее, т.е. 0,7, требуется предварительный пустой цикл на измерение текущего амплитудного, который обычно заменяется последущим амплитудным детектором и подкруткой усиления в паузах.

 

Итого, требуется микроконтроллер с АЦП и защёлкой/компаратором таймера, т.е. любой первый попавшийся 8-разрядный, а также триггер, пара аналоговых компараторов и пассивный амплитудный детектор на диоде и АЦП. Фиксированный порог и регулируемый усилитель можно заменить каскадом из малошумящего предварительного и нескольких фиксированных на обычных ОУ, переключаемых на вход компараторов мультиплексором, порог которого создаётся посредством ЦАП на ШИМ микроконтроллера.

 

Компаратором таймера создаётся передающий импульс, затем аналоговый компаратор порога устанавливает триггер защёлки, который сбрасывает аналоговый компаратор перехода через ноль.