[参考译文] TUSS4440：如何处理强超声回波？

尊敬的 Guhong：

感谢您发布到传感器论坛！

您能解释一下 TUSS4440 在峰峰值电压较高时出现了问题时的意思吗？ 您能描述一下您看到的行为吗？ 如果可能、您是否有可以共享的波形？ 此外、您是否能够共享当前的寄存器配置。

此致、

~Alicia

尊敬的  Alicia：

感谢您的关注。

我使用 TUSS4470 的典型应用图、而不是 上一篇文章中所述的 TUSS4440。 其中 Rinp=3k、Cinp=330p、驱动频率为 88kHz、脉冲数为 16

将超声波传感器置于空气中时、 示波器上的图如下所示：

Ch1 是来自微处理器的 TRIG 脉冲、Ch2 是施加到传感器的电压、Ch3 是 TUSS4470 的 Vout。

在这种情况下、 TUSS4470 执行   得很神奇、尽管可以通过眼图在 CH2 上找到几乎值得注意的地方、但 Vout 告诉了实际距离。

  根据设计、当我将换能器放在水中时、   示波器上的图片如下所示、每个通道的定义如前面所示

Ch1 和 Ch2 的行为与空气中的行为几乎相同、只是在 Ch2 上可以逐个眼观察到回波。 但在  Vout 上找不到回波脉冲。

  TUSS4470 的配置对于这两种情况是相同的

0x0E、// 0 滤波器选择：使用出厂修整、使用 BPF、中心频率为 86.89kHz
0x00、// 1 BPF 设置：q=4
0x37、// 2 对数放大器配置：用户定义的参数、slop_adj=3.3V、INT_adj=2.738
0xC2、// 3 对数放大器配置：禁用第一级、启用最后一级、VOLTAGE_SCALE=3.3V、LAN_GAIN 20V/V
0x4、// 4 DRIVE_MODE=0、PULSE_PATTERN_ERROR_TIME=48us
0、// 5
45448、// 6 驱动频率、88kHz=8 * 500MHz /45558
0x12、// 7 启用回波中断比较器输出、比较阈值=0.48V

0x14、// 8 禁用过零比较、比较阈值= 230mV
0、// 9
0x50、// 10 禁用半桥模式、预驱动、BURST_PULSES_NUMBER=16 (<38)

尊敬的 Guhong：

感谢您提供详细信息。 我将需要一些时间来研究它,并打算明天提供一个更新。

此致、

~Alicia

尊敬的 Guhong：

抱歉、我忘了询问您尝试设定的测量范围是多少？

鉴于这些介质对超声波性能的影响、在水中通过空气测得的不同结果并不令人惊讶。  超声波衰减的速率往往会随着介质变得更密集而增加。 与在水中使用相同的超声波频率相比、空气的密度低于水、因此低频超声波可以传播更远的距离。  

此外、声速也受到传输介质的影响。 声音在水中的传播速度比在空气中快近五倍、这也会影响超声波衰减的速率。 因此、通常在数百 kHz 以上范围内的高频超声波更适合液体传输。

此致、

~Alicia

您好、Alicia

我的目标范围是 2m。

介质 密度确实对 超声波的行为有很大影响、包括速度、衰减。

我想在空气和水中使用相同的传感器、因此 选择了专为水应用设计的传感器。

所有的实验 现象都在预料之中。 空气中的回声很弱,大约 1/100 的回声在水中。  TUSS4470 可以处理信号并正确识别距离。 虽然水下的回波太强、以至于可以从波形读取距离信息、但 TUSS4470 无法正确处理该信号。 这是让我困惑的关键点。

我想确保 TUSS4470 的信号处理范围、以及 在 将强信号馈送到 TUSS4470 之前、如有必要、如何对该信号进行预处理。

如果 无法使用 TUSS4470 进行水下 测距、任何可能的解决方案都将过于 复杂、因为此时应该使用两种方法来测量空气和水。

希望得到您的建议。

此致、

Guhong

尊敬的 Guhong：

您使用哪种传感器？ 它是水额吗? 有时换能器不适用于水应用、可能会导致其行为异常。

可以肯定的是、传感器是否正确安装在储罐上？  水箱有多大？ 根据其大小、信号可能会在水箱周围弹跳、从而导致奇怪的行为？

好极了

~Alicia

该传感器专为水应用而设计、适合水使用。 它安装在一个小的实验支架上、该支架比换能器小一点、并且 反射板足够大。 回波信号似乎合理。  

尊敬的 Guhong：

从 CH2 上的第二个图中可以看出、这些波动（在下方圈出）是回波还是只是噪声？ 我建议减少脉冲数并禁用 对数放大器的最后一级、以帮助减少您可能看到的任何噪声。

另外、对于水应用、驱动频率通常为 MHz 左右、因此 88kHz 的频率可能不够高。 鉴于目标范围为 2m、我建议将驱动频率增加到至少 500kHz。  

此致、

~Alicia  

尊敬的  Alicia：

很抱歉、由于我这几天正在尝试解决方案、响应延迟。

我认为  CH2 上的波动 是 回波。

我 将 脉冲数减少到 8、并禁用了对数放大器的最后一级、但结果没有改善、在 TUSS4470 的 Vout 上看不到适用的信息。

可能、反射 信号太强 、TUSS4470 无法处理、因为其 LNA 最小增益为 10V/V  

也许我现在必须找到其他的方法。

谢谢你。

Guhong

尊敬的 Guhong：

我认为、您当前使用的驱动频率会影响您看到的结果。 如前所述、水应用往往使用大约 MHz 的驱动频率、因此使用 88kHz 是不够的。 如果可能、我强烈建议将驾驶频率提高到至少 500kHz、看看这样是否有用。

此致、

~Alicia