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利用MAXQ7667确定超声传感器的谐振频率和阻尼特性

导读: 本文介绍了如何利用MAXQ7667智能SoC (片上系统)确定超声传感器的谐振频率和阻尼特性。这些功能有助于诊断传感器模块,优化系统性能,并且可以在生产过程中用于校准。

  引言

  本文介绍了如何利用MAXQ7667智能SoC (片上系统)确定超声传感器的谐振频率和阻尼特性。这些功能有助于诊断传感器模块,优化系统性能,并且可以在生产过程中用于校准。本应用笔记并非针对所有系统泛泛地讨论“如何实现”,而是针对特定的传感器模型讨论设计细节以及特定条件下的性能。利用这些信息,用户可以大大简化系统测试。另外,这些测试假定超声波反射目标与传感器的距离大于1英尺。

  测试装置

  本文中的所有测试数据取自MAXQ7667 EV (评估)板,这些数据通过评估板的RS-232串口传送到PC,然后利用Excel表产生曲线图。传感器采用随评估板提供的40kHz 400EP250。传感器水平安装在电路板上,可以方便地在传感器上加装其它材料以改变传感器的性能。这里采用了三种传感器条件应用于各种测试:清洁干燥的传感器(正常工作条件)、在传感器表面注水、传感器表面附有油渍。

  图1至图3显示了这些不同条件下传感器的参数,可以看到有较大的差异。传感器表面注水会降低传感器的谐振频率、减小阻尼;油渍的影响则相反,会提高谐振频率、并显着增大阻尼。

  阻尼测试

  阻尼测试用于测量传感器的谐振时间,测试非常简单,首先产生一个短脉冲激励传感器,然后监测传感器输出,观察信号的衰减速度。图1至图3给出了三种不同频率下回波接收通道的阻尼。从三组曲线可以很容易看出油渍会导致强阻尼。另外,如果观察阻尼的细微变化,这些曲线还显示了接收频率的重要作用。

  由于该测试非常简单,可以在多个频率下进行测试。在多个频率下进行测试时,最好保持相对恒定的激励脉冲宽度。利用一个持续时间固定的激励窄脉冲,可以消除传感器能量变化或者在谐振频率处激励传感器造成的差异。

  图1、图2和图3中,以25?s的间隔采集LPF (低通滤波器)输出,传感器激励脉冲宽度近似为6?s。注意,如果只使用一个频率并且PLL已处于所要求的频率,该测试可以在低于3ms的间隔下进行。在两次测量之间有充分的时间观测峰值,并检测信号衰减到给定峰值百分比的时间。如果使用多个频率,可能需要额外的测量时间,同时也需要更多时间使PLL稳定到一个新的频率。

 

图1. 利用40kHz中心频率滤波器时的阻尼测量

 

图2. 利用35kHz中心频率滤波器时的阻尼测量

 

图3. 利用45kHz中心频率滤波器时的阻尼测量

 

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