Flugzeitunterschied in der Hardware

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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?

Zufälliges Blau
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Dies hängt davon ab, was Sie mit dem Ergebnis tun möchten und ob dieses Ergebnis als analoges Signal oder als digitaler Wert nützlicher ist. Warum ist es "unnötig", den Unterschied mit einem Mikroprozessor zu machen?
Dave Tweed
@ DaveTweed: Was unnötig ist, sind zwei absolute Maßnahmen, da ich nur an einem Unterschied interessiert bin.
Randomblue
Ich habe Analogic seit 15 Jahren nicht mehr gehört (von einem Betrugs-Cam-Finger-Authentifikator für das Militär als geprägt bezeichnet, dass das 3D-Cam-Bild 3D- oder 2D-digitalisierter linearer Scanner war). Bei Delta-Echo-Messungen sollten Sie einen Hochgeschwindigkeits-Differenzverstärker für die Digitalisierung in Betracht ziehen. Wählen Sie die Anstiegsgeschwindigkeit und das BW entsprechend den Anforderungen. Ich bevorzuge ECL-Komparatoren für Slicer, da die Prop-Verzögerung innerhalb einer Sub-Nanosekunde angepasst wird. Ich kann mich nicht an die Bestellnummer erinnern, seit ich vor> 20 Jahren eine letzte verwendet habe
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Ich habe ein Doppler-Tracking-Telemetriesystem entworfen, bei dem zwei HF-Antennen, Subträger OCXO, gemischt mit Bodenstation OCXO, verwendet wurden, um die Azimutraketenverfolgung in den 70er Jahren zu bestimmen. Das war vor der ECL und ich benutzte bipolare Slicer, die mit asymmetrischen Verzögerungen und Anstiegsraten behaftet waren. Aber ich arbeitete für die ns-Auflösung. 1. Treffer ... so etwas wie dieses html.alldatasheet.com/html-pdf/122648/ONSEMI/NBLVEP16VR/219/1/…
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
oder einfacher mit diesem MC10EP29 <<, dann verwenden Sie einen Zeitintervallzähler, um die Impulsbreite in der Hardware zu messen. oder verwenden Sie PLL oder einen Sägezahn-Abtastphasendetektor in S & H, um das Bild zu quantisieren.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Antworten:

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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.

Akohlsmith
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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.

Gustavo Litovsky
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Vielen Dank. Wissen Sie, ob ARM-Prozessoren eine ähnliche Sache haben?
Randomblue
Ich kenne keinen ARM-Prozessor mit dieser Art von Peripheriegeräten, da diese sehr spezifisch sind. Sie haben dann einige Möglichkeiten: Implementieren Sie dies in FPGA oder einem Hochfrequenzprozessor oder sogar mit diskreten Komponenten. MSP430 war eine relativ einfache und kostengünstige Lösung.
Gustavo Litovsky
Realistisch gesehen ist für die meisten Zwecke wahrscheinlich sogar ein Zeitraum von 1 US-Dollar ausreichend - das ist ein 1/3 Millimeter Luft und 5 mm Eisen, und wenn dies nicht gut genug ist, sind Timer mit einem Takt von> 10 MHz aus zahlreichen Quellen erhältlich.
Chris Stratton
Ja. 4ns wäre wahrscheinlich übertrieben. 1.3um oder so (wahrscheinlich weniger aufgrund anderer Dinge, aber immer noch sehr schnell)
Gustavo Litovsky
Es ist nur ein Timer mit einem Capture-Eingang. Nichts Erderschütterndes, aber sehr nützlich für solche Dinge, da es die Anforderungen des Mikros wirklich entspannt.
Akohlsmith
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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.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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.)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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.

Arturas Aleksandrovas
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