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水下超声波测距仪模块。第三部分

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没有堆积。

与先前版本的声纳（一个和两个）相比，该项目中最重要的变化是模拟部分的简化以及模块组装过程向更大可制造性的发展。已经测试了粘合剂和化合物的各种组合，以将板和发射器密封在壳体内。

好吧，现在它已经是一种商业产品，已经进入生产阶段。

生产


特别是由于非常不方便的临时增益控制而无法解决动态范围狭窄的问题，因此决定使用集成对数放大器。上帝（如果存在的话），感谢您和ADI公司的这个奇迹！毫不夸张地说，所有声纳功能的三分之一就是他。反馈？剪裁？自激？不，没有听说。我们的答案是AD8310！

前一个选项也可以使用，但是有一些缺点。首先，很难配置两个级联的有源极窄带滤波器。其次，增益控制电路-需要对其进行控制。第三，幅度检测的级联是非线性的，更接近其动态范围的边界。在最后两段中，特性部分取决于温度和关键组件参数的变化。因此，我们来到了对数放大器。新的模拟路径具有显着的优势-它是具有对数标度的测量设备。这使您可以使用具有高保真度的常规12位ADC捕获整个可用动态范围（95 dB），并且可以在软件方面的后处理中进行增益控制。

至于制造技术的变化。最主要的是解决粘附问题。
材料彼此之间的粘附问题非常重要，因为正是这种特性主要提供了防止泄漏的保护。模块的内部充满了化合物，最薄弱的是电缆护套与浇注化合物的连接点，这主要是承受压力和密封电路。该化合物必须具有高强度和对组件的良好粘合性。事实是电缆内部存在空气，该空气在压力下被压缩，导致外壳脱离周围的化合物。有几种解决方案。在我们的案例中，主要作用是在聚氨酯护套Helukabel DataPUR-C中使用电缆。它对我们测试过的许多电缆中所选的化合物具有最佳的附着力。电缆的那部分进入外壳并填充有化合物等离子处理，对化合物的附着力更大。 剖切

模块：

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一些零食带来了RoHS的故事。简而言之，RoHS是管理产品中有害物质（铅，汞，镉和其他byak）的欧盟法规。由于我们最初专注于出口，因此在选择组件时优先考虑具有RoHS证书/合格声明的组件。因此，顺便说一下，没有考虑俄罗斯的组成部分。唯一的例外是铅压电陶瓷，在声纳中用作电声换能器。这些材料不受任何RoHS法规的限制，就像任何含铅的陶瓷一样（2011/65 / EN豁免7©-I）。

由于提到出口...
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声纳盒由不锈钢制成，它也可以作为内部电路的屏蔽。它不应与电路元件直接进行电流接触，因此，它是通过陶瓷电容器通过点焊焊接到人体的，该电容器接地。

所有出厂的模块均经过压力测试。尽管声明的工作深度为100米，但测试压力为35个大气压（约等于350米）。正如他们所说，最好将其过度

使用。压力测试的安装非常简单。压力源是带有压力计的加热系统的压力测试系统。压力室是高质量聚丙烯管的一部分，在该管的一侧有一个配件连接压力测试软管，在另一侧则有一个带孔的盖和一个用于被测模块电缆的密封件。

关键参数之一是辐射方向图。以下结构用作测量平台：

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声纳永久固定在水族馆中。移动接收天线与声纳发射器位于同一高度，并具有在垂直于发射器平面的平面内旋转180°的能力。因此，我们能够根据接收器相对于声纳发射器的方向来测量接收到的声音信号的幅度。声纳引脚之一已调整到示波器时钟的输出，因此您可以清楚地区分直接声纳信号和反射声纳信号。测量结果显示，接收到的声波信号的最大振幅的一半为12°。

基于收到的数据的图形：

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使用经验


幼稚地相信，通过免费将声纳样本发送给测试人员，我们可以获得高质量的反馈，浪费了时间，并且没有得到明显的测试结果。如果他们支付了至少50％的费用，测试人员会更有动力去处理该设备。

不过，质量反馈是您自己成为产品用户的时候。

在这里，我们顺利地继续进行声纳的一种可能用途。

我们距离水下机器人还很远，但是我们自己组装了自动驾驶船以进行测深。

PixHawk（软件-ArduPilot）被选为自动驾驶仪控制器。

船沿着预先形成的路线移动。到底部距离的声纳数据与GPS接收器的数据一起自动记录在存储卡上。结合这些数据，可以绘制储层底部的地图。

一般而言，连接图如下所示：

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这是安装了设备的Gretta-2科研船：

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测试当天正刮着强风，而我们的骨盆正好是香肠，因此声纳会定期放气，从而影响读数。下图显示了在测量深度图中的这些异常峰。因此，如果您想重复这种设计，则应注意这一细微差别。

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在更好的一天进行测试可以获取更准确的数据，这要归功于此，它构建了本地水库一小部分的底部地图：

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顺便说一下，该模块实现了两种协议：二进制和文本NMEA。后者由ArduPilot平台支持，因此声纳和自动驾驶仪控制器的连接没有问题。

可在此处找到有关如何预先配置声纳以与ArduPilot结合使用的信息。

要使用声纳进行实验，不需要具有复杂的外部设备或具有先进的编程技能。预先在我们的GUI中预装Android智能手机就足够了，任何USB-> UART转换器和OTG电缆。您可以更改诸如辐射频率，数据包中的脉冲数，探测脉冲的生成周期等参数。更改这些参数的结果将立即显示在屏幕上。

如果智能手机具有GPS模块，则可以记录声纳数据和来自智能手机本身GPS的数据。

将发射器从磁盘更改为长方形的平行六面体，您可以从窄束声纳中获得一种HBO 侧扫声纳。当然，至少。

尽管其小巧的功率和超紧凑的尺寸使其无法发光数十米，但足以了解HBO的原理，使用设置并立即查看更改这些设置的结果。

最低限度的HBO：

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我也想谈谈GUI。

除了他知道如何更改声纳的参数，使用坐标编写日志，将数据发送到远程服务器（开发中的功能）外，这也是一个用Java在Android Studio中编写的开源项目。对于那些从事移动开发和与外部设备进行应用程序通信的人员，也许在我们的应用程序中实现的解决方案将是有用的。

我还要补充一点，除了UART接口外，声纳还具有几个额外的离散输入/输出，例如，这些声纳可用于同步声纳阵列并建立具有合成孔径的定位器的相似性。但这是一个完全不同的故事...

PS我差点忘了...
MEMS IMU.
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