信標(biāo)周圍場強
根據(jù)前面“超聲波信標(biāo)導(dǎo)航”中介紹,對于圓柱信標(biāo)四周,按照每隔60°均勻安放一個少聲波發(fā)射探頭,可以組成比較均勻的超聲波發(fā)射場。
這個圍繞著信標(biāo)四周,均勻分布的超聲波發(fā)射脈沖信號,可以為車模提供位置信息。
但是上面的假設(shè),是認(rèn)為六個獨立的超聲波發(fā)射器發(fā)送的聲音信號可以獨立的進行強度相加。但是實際中,這六個超聲波發(fā)射器是并聯(lián)在一起,使用相同的40kHz的信號驅(qū)動,所以這些超聲信號之間具有相干特性。在空間的某一點接收到的聲音的強度是這些超聲波干涉所產(chǎn)生的最終效果。

具體情況是什么呢,可以通過實驗來測量一下實際分布在新標(biāo)周圍的超聲波的強度。下面圖中顯示了六個超聲波并聯(lián)在一起,放置在一個旋轉(zhuǎn)臺上。在距離它分別1.1米和2.5米處安置超聲波接收頭,測量發(fā)射頭在不同角度下接收到的超聲波的強度。

首先,接收到的超聲波的強度受到空間空氣擾動的影響,本身幅度就會在一定范圍內(nèi)波動。隨著超聲波發(fā)送器轉(zhuǎn)動,接收到的聲波強度發(fā)生了很大的波動。
下圖顯示了測量所得到的數(shù)據(jù)。會看到超聲波接收信號的波動范圍明顯大于前面相疊加后的平均值,出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的起伏。這種現(xiàn)象來自于超聲波的干涉現(xiàn)象。

由于干涉的存在,所以無論信標(biāo)使用多少個超聲波發(fā)射器,都會在空間產(chǎn)生強度不均勻的干涉聲波。解決這個問題,要么將多個超聲波發(fā)送器改成 一個全向超聲波發(fā)射器,要么在接收端,安裝多個接受探頭,這樣可以避免萬一出現(xiàn)探溝處在干涉谷點,無法接收到超聲波信號的情況。