Nors automobiliai yra neatsiejama šiuolaikinio gyvenimo dalis, daugelis nesusimąsto, kiek sudėtingų mechanizmų veikia po jų kapotu. Kiekvieną kartą užvedant variklį ir važiuojant, dirba daugybė inžinerinių sistemų, kurios užtikrina patogumą, saugumą ir stabilumą.
Sonaro technologija
Sonaras (angl. SONAR - SOund NAvigation Ranging) yra elektroninis hidroakustinis prietaisas, kuris aptinka objektus skleisdamas ir priimdamas garso bangas. Šis principas panašus į echolokacijos sistemas, naudojamas šikšnosparnių ir delfinų. Sonariniai jutikliai automobiliuose yra maži apskritimai, montuojami bamperiuose arba sparnuose.
Veikimo principas
Sonaras skenuoja aplinką skleisdamas žmogaus ausiai negirdimus ultragarso bangų impulsus. Šie impulsai keliauja vandeniu (arba oru, automobilio atveju) ir, atsispindėję nuo objektų (žuvų, žolių, šakų, akmenų, dugno ar kitų objektų), grįžta atgal. Prietaisas „klausosi“ šių atspindžių ir juos analizuoja:
- Atstumo nustatymas: Matuojama, kiek laiko praeina, kol garso banga sklinda žemyn, atsimuša į objektą ir atspindėta grįžta atgal. Pagal šią informaciją sonaras įvertina, kokiame gylyje ar atstumu yra objektas.
- Objekto kietumo nustatymas: Taip pat matuojamas priimto atspindžio intensyvumas - kuo kietesni objektai, tuo stipresnis priimtas impulsas.
Sonaras per vieną sekundę gali išsiųsti keletą impulsų. Pavyzdžiui, Deeper PRO, Deeper PRO+ ir Deeper CHIRP+ siunčia po 15 impulsų per sekundę.
Skenavimo spindulio savybės
Dauguma sonarų gali kontroliuoti garso bangos kūgio diapazoną keisdami skenavimo spindulio dažnį. Tai turi didelę įtaką sonaro veikimui:
- Platus spindulys (40°-60° kampas): Gerai tinka greitam didelių plotų skenavimui ir bendrai informacijai apie gylį bei dugno struktūrą gauti, tačiau tikslumas ir detalumas bus mažesnis. Platus spindulys geriausiai tinka seklesniuose vandenyse, nes kūgis apima platesnę sritį kuo giliau skenuojama.
- Siauras spindulys (apie 10°-20°): Suteikia tikslesnį vaizdą, bet apima mažesnį plotą. Jis yra geresnis nustatant tikslią objektų vietą. Deeper PRO turi du dažnius/skenavimo kampus: siaurą 290 kHz (15º) ir platų 90 kHz (55º).
Kūgio skersmuo priklauso nuo kūgio kampo ir skenavimo gylio. Pavyzdžiui, 10 m gylyje Deeper PRO siauro spindulio kūgio skersmuo bus 2,5 m, o CHIRP+ 2 - 1,2 m. Kuo mažesnis skersmuo, tuo geriau galima nustatyti objekto vietą. Kūgio skersmenį galima apskaičiuoti naudojant formulę: Sonaro kūgio skersmuo = 2gylisTan(kūgio kampas/2).
Paviršiaus triukšmas (Surface Clutter)
Vienas iš veiksnių, susijusių su sonaro kūgio pločiu, yra tai, kad kai kuriais atvejais negalima aptikti objektų tiesiai po vandens paviršiumi. Tai sukelia vadinamasis paviršiaus triukšmas, kuris yra būdingas visiems sonarams. Jis atsiranda todėl, kad vanduo arti paviršiaus atspindi dalį sonaro bangų, o šie atspindžiai yra per greiti, kad sonaras juos tinkamai apdorotų. Šį atspindį sukelia įvairios priežastys, dažniausiai - bangos paviršiuje, burbulai, srovės ir dumbliai. Rezultatas - daug „sonaro triukšmo“ arti paviršiaus. Triukšmo kiekis ir šios „aklosios zonos“ dydis gali būti sumažintas, jei sonaro dažnis yra aukštesnis. Pavyzdžiui, jei turite Deeper PRO ir patiriate daug paviršiaus triukšmo, persijunkite į aukštesnio dažnio skenavimą (siauras spindulys 290 kHz, 15°).
Jutiklio jautrumas
Jautrumas yra tarsi garsumo reguliatorius klausos aparate - tai sonaro gebėjimas priimti aidus. Pradedantieji dažnai nustato per mažą sonaro jautrumą, norėdami „švaraus“ ekrano. Profesionalai nustato jautrumą aukštai - 70-90% maksimalaus, toleruodami daugiau triukšmo, bet matydami daugiau objektų. Jei triukšmas didelis, sumažinkite jautrumą, kol jis sumažės, o objektai išliks. Jei tai nepadeda, persijunkite į žemesnio dažnio platų spindulį. Nesvarbu, kur nustatysite jautrumą, sonaras siunčia tą patį energijos kiekį. Jautrumas tiesiog kontroliuoja, kiek sonaras stiprina kiekvieną grįžtantį signalą.
Sonaro paskirtis automobiliuose
Automobiliuose sonariniai jutikliai, dar vadinami ultragarso jutikliais, jau dešimtmečius naudojami parkavimo sistemose. Jie yra siųstuvo ir imtuvo prietaisai, skleidžiantys garso bangas, kurios atsitrenkusios į objektą atšoka atgal. Bangų sklidimo laikas kartu su garso greičiu parodo atstumą iki objekto.
Trumpojo nuotolio aptikimas
Stiprioji sonaro pusė automobiliuose - aptikimas trumpais atstumais. Vienas sonaro jutiklis gali pasakyti tik tai, ar jo matymo lauke kas nors yra ir kaip toli; jis nieko nežino apie objekto formą ar jo greitį. Kelių jutiklių išdėstymas išilgai transporto priemonės priekinės ar galinės dalies padeda gauti daugiau informacijos apie tai, į ką ruošiamasi įvažiuoti.
Valdymas gestais salone
Ultragarsiniai jutikliai pastaruoju metu atsidūrę ir transporto priemonių salonuose. Valdymo gestais sistemose, leidžiančiose reguliuoti informacijos ir pramogų sistemos garsą, pavyzdžiui, sukant pirštą ore, ultragarso jutikliai naudojami įvesties signalams nustatyti.
Jutiklių sintezė ir ateities tendencijos
Nors sonaras yra svarbi technologija, šiuolaikinėse transporto priemonėse naudojama įvairių tipų jutiklių kombinacija, vadinama jutiklių sinteze. Ši koncepcija reiškia, kad kelių rūšių jutikliai (radaras, lidaras, kameros) veikia kartu, siekiant įveikti individualius trūkumus ir užtikrinti išsamesnį aplinkos suvokimą. Pavyzdžiui, automobilių radarai naudoja elektromagnetines bangas objektų vietai ir greičiui nustatyti, o kameros sukuria 2D vaizdus, naudojamus eismo juostų linijoms, kelio ženklams, pėstiesiems ir dviratininkams aptikti. Lidar siunčia šviesos impulsus, kurie taškų debesies pavidalu kartografuoja aplinką, suteikdami tikslų atstumo komponentą. Kai automobilių gamintojai toliau kuria sudėtingas automatizuotas sistemas, jutiklių sintezė tampa vis dažnesnė ir yra būtina saugesniam bei efektyvesniam vairavimui.
tags: #automobilyje #sonar #reiksme