Siêu âm dò đường cho người khiếm thị

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Thiết bị siêu âm dò đường cho người khiếm thị thì không quá mới, nó đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng khá nhiều ở một số nước trên thế giới. Tuy nhiên vẫ n chưa có thiết bị nào được nghiên cứu và sản xuất tại Việt Nam , trong khi nhu cầu về thiết bị ở Việt Nam là khá lớn. Trong phạm vi những kiến thức đã học, em đã chọn đề tài này, với mong muốn gợi lên một ý tưởng và tiến hành những bước đi ban đầu về thiết bị phục vụ người khiếm thị . Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý phát và thu tín hiệu của cảm biến siêu âm. Trong y học ngày nay, cụm từ “siêu âm” hầu như không còn xa lạ với mọi người. Siêu âm đã và đang được ứng dụng khá rộng rãi, như: chẩn đoán bằng siêu â m, siêu âm trị liệu, dao mổ siêu âm và ngoài y học, siêu âm cũng được ứng dụng khá nhiều trong các lĩnh vực khác trong công nghiệp. Trong đề tài này , cảm biến siêu âm được dùng với mục đích nhậân biết vật cản và khoảng cách vật cản. Những nhiệm vụ chính của luận văn này là: Tìm hiểu lý thuyết cơ sở về siêu âm, những đề tài có liên quan đến thiết bị đã được thực hiện trên thế giới. Nghiên cứu về cảm biến siêu âm, lựa chọn cảm b iến siêu âm phù hợp mục đích thiết bị. Thực hiện mạch xử lý phân giải dọc cho cảm biến, đánh giá những kết quả ban đầu. LỜI NÓI ĐẦU : Khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển không ngừng qua các thời kỳ. Trong quá khứ là sự phát triển của công nghệ tự động hóa và năng lươ ïng hạt nhân. Ngày nay là sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ thông tin. Và trong một tương lai gần là sự chiếm lĩnh của Công nghệ sinh học, Công nghệ Nano, xa hơn nữa là Khoa học vũ trụ. Khoa học kỹ thuật p hát triển không ngừng là đểã phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống, nhằm đem lại nhữn g thuận lợi, tiện nghi, thoải mái cho hoạt động hằng ngày của mỗi người , giúp cho việc chuyển giao thông tin đi xa và nhanh hơn, cũng n hư trong việc nghiên cứu, phòng ngừa và chống lại những căn bệnh của thế kỷ nhờ công ng hệ gen và sẽ tìm ra những “vùng đất sự sống mới” Khoa học phát triển đã thực sự hỗ trợ rất nhiều trong cuộc sống của mỗi chúng ta. Nhưng khoa học và ứng dụng của nó là dàønh cho tất cả mọi người. Vì vậy khoa học công nghệ không chỉ tiếp cận những người bình thường mà còn phải tiếp cận và hỗ trợ hơn nữa cho những người khuyết tật, những người vốn dĩ đã gặp rất nhiều thiệt thòi và khó khăn trong cuộc sống. Phải làm sao để tạo thuận lợi nhất cho họ, giúp họ có thể sinh hoa ït bình thường, hoà nhập cuộc sống cộng đồng là điều tối thiểu cần phải làm được, và điều tốt hơn là tạo điều kiện để cho họ có thể phát huy hết khả năng bản thân phục vụ trở lại cho lợi ích bản thân và lợi ích cộng đồng. Cụ Thể như : việc chế tạo và cải tiến không ngừng các loại xe lăn, hay chi giả giúp cho người bị khiếm khuyết chi có thể tự di chuyển, và hơn nữa là có thể tham gia chơi thể thao (như thi đấu ParaGames); Hay các thie át bị trợ thính giúp cho người khiếm thính có thể dễ dàng hơn trong giao tiếp và cập nhật thông tin; Hay các phần mềm trình đọc màn hình giúp chongười khiếm thị có thể sử dụng máy vi tính truy cập Internet, cũng như xây dựng các thư viện sách nói để phục vụ nhu cầu về thông tin và giải trí cho họ Để góp phần nhỏ vào lĩnh vực khoa học kỹ thuật hỗ trợ người khuyết tật, dựa trên những ý tưởng đã có về việc cải thiện sự đi lại cho người k hiếm thị, dựa trên những thiết bị đang được nghiên cứu và đã đưa vào sử dụng ở một số nước trên thế giới và tình hình thực tế ở Việt Nam, nên luận văn này được hình thành với m ục đích nghiên cứu ứng dụng thiết bị siêu âm dò đường cho người khiếm thị và tiến đến thiết kế mô hình thiết bị có khả năng ứng dụng cao. Luận văn dài 51 trang, chia làm 5 chương

pdf51 trang | Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2047 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Siêu âm dò đường cho người khiếm thị, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 1- CHÚ Ý Bạn đã download tài liệu này từ website www. bme.vn. Các bạn có quyền tự do sử dụng tài liệu này cho các mục đích học tập, nghiên cứu. Nếu bạn sử dụng những tài liệu này cho mục đích thương mại phải xin ý kiến của các tác giả. Nếu bạn không thể liên lạc trực tiếp với tác giả hãy liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ bmevn@bme.vn, chúng tôi sẽ giúp bạn. www.bme.v n Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 2- ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA KHOA KHOA HOÏC ÖÙNG DUÏNG BOÄ MOÂN VAÄT LYÙ KYÕ THUAÄT Y SINH ---------------o0o--------------- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP SIEÂU AÂM DOØ ÑÖÔØNG CHO NGÖÔØI KHIEÁM THÒ SVTH: Döông Hoaøng Yeán Email : neymit21@yahoo.com GVHD: TS. Ñinh Sôn Thaïch Tp.HCM, Thaùng 01/2007 Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 3- Chöông 1 NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN Thieát bò sieâu aâm doø ñöôøng cho ngöôøi khieám thò thì khoâng quaù môùi, noù ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø ñöa vaøo öùng duïng khaù nhieàu ôû moät soá nöôùc treân theá giôùi. Tuy nhieân vaã n chöa coù thieát bò naøo ñöôïc nghieân cöùu vaø saûn xuaát taïi Vieät Nam , trong khi nhu caàu veà thieát bò ôû Vieät Nam laø khaù lôùn. Trong phaïm vi nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc, em ñaõ choïn ñeà taøi naøy, vôùi mong muoán gôïi leân moät yù töôûng vaø tieán haønh nhöõng böôùc ñi ban ñaàu veà thieát bò phuïc vuï ngöôøi khieám thò . Thieát bò hoaït ñoäng döïa treân nguyeân lyù phaùt vaø thu tín hieäu cuûa caûm bieán sieâu aâm. Trong y hoïc ngaøy nay, cuïm töø “sieâu aâm” haàu nhö khoâng coøn xa laï vôùi moïi ngöôøi. Sieâu aâm ñaõ vaø ñang ñöôïc öùng duïng khaù roäng raõi, nhö: chaån ñoaùn baèng sieâu aâ m, sieâu aâm trò lieäu, dao moå sieâu aâm… vaø ngoaøi y hoïc, sieâu aâm cuõng ñöôïc öùng duïng khaù nhieàu trong caùc lónh vöïc khaùc trong coâng nghieäp. Trong ñeà taøi naøy , caûm bieán sieâu aâm ñöôïc duøng vôùi muïc ñích nhaäân bieát vaät caûn vaø khoaûng caùch vaät caûn. Nhöõng nhieäm vuï chính cuûa luaän vaên naøy laø:  Tìm hieåu lyù thuyeát cô sôû veà sieâu aâm, nhöõng ñeà taøi coù lieân quan ñeán thieát bò ñaõ ñöôïc thöïc hieän treân theá giôùi.  Nghieân cöùu veà caûm bieán sieâu aâm, löïa choïn caûm b ieán sieâu aâm phuø hôïp muïc ñích thieát bò.  Thöïc hieän maïch xöû lyù phaân giaûi doïc cho caûm bieán, ñaùnh giaù nhöõng keát quaû ban ñaàu. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 4- Chöông 2 TOÅNG QUAN ÑEÀ TAØI 2.1 - LÔØI NOÙI ÑAÀU : Khoa hoïc kyõ thuaät treân theá giôùi phaùt trieån khoâng ngöøng qua caùc thôøi kyø. Trong quaù khöù laø söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä töï ñoäng hoùa vaø naêng löô ïng haït nhaân. Ngaøy nay laø söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa Coâng ngheä thoâng tin. Vaø trong moät töông lai gaàn laø söï chieám lónh cuûa Coâng ngheä sinh hoïc, Coâng ngheä Nano, x a hôn nöõa laø Khoa hoïc vuõ truï. Khoa hoïc kyõ thuaät p haùt trieån khoâng ngöøng laø ñeå ã phuïc vuï cho nhu caàu ngaøy caøng cao cuûa cuoäc soáng, nhaèm ñem laïi nhöõn g thuaän lôïi, tieän nghi, thoaû i maùi cho hoaït ñoäng haèng ngaøy cuûa moãi ngöôøi , giuùp cho vieäc chuyeån giao thoâng tin ñi xa vaø nhanh hôn, cuõng n hö trong vieäc nghieân cöùu, phoøng ngöøa vaø choáng laïi nhöõng caên beänh cuûa theá kyû nhôø coâng ng heä gen vaø seõ tìm ra nhöõng “vuøng ñaát söï soáng môùi” … Khoa hoïc phaùt trieån ñaõ thöïc söï hoã trôï raát nhieàu trong cuoäc soáng cuûa moãi chuùng ta. Nhöng khoa hoïc vaø öùng duïng cuûa noù laø daøønh cho taát caû moïi ngöôøi. Vì vaäy khoa hoïc coâng ngheä khoâng chæ tieáp caän nhöõng ngöôøi bình thöôøng maø coøn phaûi tieáp caän vaø hoã trôï hôn nöõa cho nhöõng ngöôøi khuyeát taät, nhöõng ngöôøi voán dó ñaõ gaëp raát nhieàu thieät thoøi vaø khoù khaên trong cuoäc soáng. Phaûi laøm sao ñeå taïo thuaän lôïi nhaát cho hoï, giuùp hoï coù theå sinh hoa ït bình thöôøng, hoaø nhaäp cuoäc soáng coäng ñoàng laø ñieàu toái thieåu caàn phaûi laøm ñöôïc, vaø ñieàu toát hôn laø taïo ñieàu kieän ñeå cho hoï coù theå phaùt huy heát khaû naêng baûn thaân phuïc vuï trôû laïi cho lôïi ích baûn thaân vaø lôïi ích coäng ñoàng. Cuï theå nhö : vieäc cheá taïo vaø caûi tieán khoâng ngöøng caùc loaïi xe laên, hay chi giaû giuùp cho ngöôøi bò khieám khuyeát chi coù theå töï di chuyeån, vaø hôn nöõa laø coù theå tham gia chôi theå thao (nhö thi ñaáu ParaGames); Hay caùc thie át bò trôï thính giuùp cho ngöôøi khieám thính coù theå deã daøng hôn trong giao tieáp vaø caäp nhaät thoâng tin; Hay caùc phaàn meàm trình ñoïc maøn hình giuùp cho Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 5- ngöôøi khieám thò coù theå söû duïng maùy vi tính truy caäp Internet, cuõng nhö xaây döïng caùc thö vieän saùch noùi ñeå phuïc vuï nhu caàu veà thoâng tin vaø giaûi trí cho hoï … Ñeå goùp phaàn nhoû vaøo lónh vöïc khoa hoïc kyõ thuaät hoã trôï ngöôøi khuyeát taät, döïa treân nhöõng yù töôûng ñaõ coù veà vieäc caûi thieän söï ñi laïi cho ngöôøi k hieám thò, döïa treân nhöõng thieát bò ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø ñaõ ñöa vaøo söû duïng ôû moät soá nöôùc treân theá giôùi vaø tình hình thöïc teá ôû Vieät Nam, neân luaän vaên naøy ñöôïc hình thaønh vôùi m ục đích nghieân cöùu öùng duïng thieát bò sieâu aâm doø ñöôøng cho ngöôøi khieám thò vaø tieán ñeán thieát keá moâ hình thieát bò coù khaû naêng öùng duïng cao. 2.2 - KHIEÁM THÒ LAØ GÌ? CAÙC LOAÏI KHIEÁM THÒ ? NGÖÔØI KHIEÁM THÒ CAÀN GÌ? [5] Thuaät ngöõ “khieám thò” duøng ñeå moâ taû tình traïng thò löïc khoâng theåà ñieàu chænh baèng kính thuoác hay phaãu thuaät, bao goàm nhöõng ngöôøi maéc beänh thò löïc chæ coøn moät phaàn vaø nhöõng ngöôøi bò muø hoaøn toaøn. Moät soá ngöôøi khieám thò khoù nhìn thaáy nh öõng vaät ngay tröôùc maët nhöng coù theå nhìn thaáy nhöõng vaät treân saøn hoaëc hai beân. Moät soá ngöôøi ngöôïc laïi coù theå thaáy roõ nhöõng vaät ngay tröôùc maét nhöng khoâng thaáy gì ôû hai beân. Moät soá tröôøng hôïp beänh lyù coù theå gaây thò löï c chæ nhìn loám ñoám töøng vuøng, moät soá khaùc gaây aûnh höôûng ñeán khaû naêng nhaän bieát maøu saéc. Cuõng coù moät soá ngöôøi thì raát khoù khaên khi gaëp aùnh naéng choùi chang vaø moät soá khaùc thì khoâng theå nhìn thaáy gì khi aùnh saùng yeáu … Mu ø hoaøn toaøn coù theå laø heä quaû cuûa caùc loaïi beänh thò löïc ghi nhaän ôû treân, cuõng nhö töø caùc nguyeân nhaân khaùc nhö: tai naïn, voõng maïc bò taùch ra ôû caû hai maét vaø caùc beänh khaùc. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 6- Thoaùi hoùa hoaøng ñieåm Ñuïc thuûy tinh theå OÁng thò giaùc Beänh lyù voõng maïc do tieåu ñöôøng Hình 2.1 - Moät soá hình aûnh minh hoïa veà khaû naêng nhìn cuûa ngöôøi khieám thò öùng vôùi vaøi beänh thò löïc phoå bieán . Nhöõng ngöôøi bò maát thò löïc moät caùch ñoät ngoät, ñaëc bieät laø neáu hoï ñang hoïc taäp, nghieân cöùu vaø laøm vieäc thì hoï vaãn mong muoán ñöôïc tieáp tuïc coâng vieäc cuûa mình, muoán ñöôïc hoï c, ñoïc, nghieân cöùu hoaëc giaûi trí. Neân hoï seõ hoïc ngoân ngöõ rieâng laø Braille hay Moon, vaø duøng saùch noùi, caùc chöông trình ñoïc web chuyeân duïng. Veà khaû naêng ñi laïi, theo moät baøi baùo töø trang web cuûa Anh ñöa ra moät vaøi soá lieäu t hoáng keâ: 32% ngöôøi lôùn khieám thò noùi raèng hoï bò giôùi haïn raát nhieàu trong vieäc ñi laïi ngoaøi ñöôøng, 26% noùi raèng hoï bò giôùi haïn hoaøn toaøn khaû naêng ñi laïi ngoaøi ñöôøng, 48% töông ñoái töï tin khi ñi boä moät mình trong khu vöïc maø hoï sinh soáng. Raát ít Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 7- ngöôøi khieám thò duøng phöông tieän hoã trôï ñi laïi: 22% ngöôøi khieám thò töø 16 tuoåi trôû leân duøng gaäy vaø 1% duøng choù daãn ñöôøng. Töø ñoù ta coù theå nhaän thaáy tình hình ngöôøi khieám thò ôõ Vieät Nam thì coøn khoù kha ên hôn raát nhieàu trong vieäc töï ñi laïi. 2.3 - TÌNH HÌNH THÖÏC TEÁ VEÀ NGÖÔØI KHIEÁM THÒ ÔÛ VIEÄT NAM [5 ]: Theo thoáng keâ cuûa Vieän Maét Trung öông, nöôùc ta coù khoaûng 900.000 ngöôøi khieám thò, trong ñoù coù khoaûng hôn 600.000 thuoäc ñoái töôïng m uø hoaøn toaøn, chieám 1,20% daân soá caû nöôùc (theo keát quaû ñieàu tra veà tình hình muø loøa naêm 2002). Phaàn lôùn ngöôøi taøn taät noùi chung soáng cuøng vôùi gia ñình, chieám tyû leä 95,85%. Soá ngöôøi taøn taät soáng ñoäc thaân chieám 3,31%. Tyû l eä ngöôøi taøn taät soáng trong traïi baûo trôï cuûa nhaø nöôùc laø 0,22% (taäp trung chính ôû 2 nhoùm tuoåi 15 -55 chieám 54,17% vaø nhoùm tuoåi döôùi 15 chieám 28,85%). Ngöôøi taøn taät soáng lang thang laø 0,62%. Veà moâi tröôøng soáng cuûa ngöôøi muø kh oâng coù soá lieäu thoáng keâ chi tieát, nhöng tyû leä ngöôøi muø treân toång soá ngöôøi khuyeát taät laø 15,70%, neân döïa vaøo nhöõng soá lieäu ñoù ta cuõng coù theå öôùc tính ñöôïc moâi tröôøng soáng cuûa hoï. Vaãn coøn khoù khaên khi ngöôøi taøn taät ñi ra ngoaøi moät mình, vì thaønh phoá thieáu nhöõng ñöôøng ñi vaø phöông tieän giao thoâng coù thieát keá ñaëc bieät daønh cho ngöôøi khuyeát taät. Vieät Nam chöa coù cô sôû haï taàng nhö laø nhöõng loái ñi trong coâng vieân coâng coäng daønh cho ngöôøi k huyeát taät vaø heä thoáng giao thoâng höõu ích ñeà ngöôøi khuyeát taät coù theå töï ñi ra ngoaøi maø khoâng caàn nhieàu ñeán söï trôï giuùp cuûa ngöôøi nhaø. Theo Vietnamnet veà chöông trình ngöôøi khuyeát taät tieáp caän caùc coâng trình coâng coäng, thì phaàn lôùn caùc coâng trình ñang xaây döïng vaø söû duïng ñeàu thieáu phöông tieän vaø trang thieát bò, cuõng nhö caùc giaûi phaùp thieát keá tieáp caän söû duïng ñoái vôùi ngöôøi khuyeát taät. Noù seõ laø raøo caûn haïn cheá ngöôøi khuyeát taät hoøa nhaä p coäng ñoàng, phaùt huy naêng löïc, ñoùng goùp cho xaõ hoäi. 2.4 – YÙ TÖÔÛNG VEÀ THIEÁT BÒ SÖÛ DUÏNG SIEÂU AÂM DOØ ÑÖÔØNG CHO NGÖÔØI KHIEÁM THÒ ( An Ultrasonic Rangefinder For The Blind) : Waters, moät nhaø ñoäng vaät hoïc taïi Ñaïi hoïc Leeds cuûa Anh, ñaõ naûy ra yù töôûng naøy khi quan saùt dôi tìm thöùc aên. Coå hoïng dôi coù theå phaùt soùng sieâu aâm raát maïnh, thoaùt ra ngoaøøi qua Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 8- mieäng vaø loã muõi. Khi gaëp phaûi vaät theå, soùng sieâu aâm lieàn phaûn xaï trôû laïi, tai cuûa dôi nghe ñöôïc aâm thanh phaûn hoài, neân dôi coù theå phaùn ñoaùn ñöôïc khoaûng caùch vaø kích côõ to nhoû cuûa vaät theå. Töông töï, neáu ta duøng moät caûm bieán coù khaû naêng taïo ra soùng sieâu aâm coù taàn soá khoaûng töø 40kHz ñeán 80kHz vaøo moâi tröôøng xung qua nh. Soùng seõ lan truyeàn vaø khi gaëp vaät caûn seõ phaûn hoài trôû laïi. Hình 2.2 – Nguyeân taéc cuûa phaïm vi tín hieäu doäi. Khoaûng caùch vôùi vaät caûn coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng ño thôøi gian giöõa xung phaùt vaø tín hieäu doäi nhaän ñöôïc, giaû thieát vaän toác truyeàn aâm trong moâi tröôøng khoâng ñoåi. Thu nhaän tín hieäu phaûn hoài naøy, döïa treân vaän toác lan truyeàn cuûa soùng aâm trong moâi tröôøng ñaõ bieát, thôøi gian töø khi phaùt soùng ñeán khi nhaän soùng phaûn hoài t , vaø s ố löôïng soùng phaûn hoài veà, ta duøng thuaät toaùn xöû lyù seõ cho bieát khoaûng caùch vaø kích thöôùc vaät caûn. Tín hieäu sau khi xöû lyù vaø tính toaùn seõ ñöôïc chuyeån sang daïng aâm thanh nghe ñöôïc, hay daïng rung ñoäng cô hoïc coù theå caûm nhaän ñöôïc ñeå giao tieáp vôùi söû duïng. Tuy nhieân, vôùi vieäc xaùc ñònh vò trí baèng tín hieäu phaûn hoài, ñeå moâ taû ñöôïc vò trí cuûa vaät caûn moät caùch chính xaùc, thì caàn ñaûm baûo hai ñieàu kieän sau ñaây : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 9- 1. Soùng sieâu aâm phaûi truyeàn thaúng tôùi m aët phaân caùch (höôùng vuoâng goùc vôùi maët phaân caùch) vaø quay trôû veà ñaàu doø theo ñöôøng truyeàn thaúng. 2. Vaän toác truyeàn aâm trong moâi tröôøng khoâng ñoåi trong quaù trình truyeàn. Hình 2.3 – Sô ñoà khoái cô sôû cuûa thieát bò Vì caùc caûm bieán sieâu aâm thöôøng coù taàm queùt lôùn vaø goùc môû nhoû khoaûng 30 o, neân ñeå nhaän bieát ñuùng chính xaùc vò trí vaät caûn ta seõ :  Taêng soá löôïng caûm bieán sieâu aâm, vaø caàn boá trí vò trí caùc caûm bieán hôïp lí ñeå coù ñoä phaân giaûi ngang chính xaùc cuûa vaät caûn. Do tín hieäu soùng cuûa caûm bieán phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá neân tín hieäu traû veà bò aûnh höôûng laãn nhau, neáu vieäc boá trí khoái caûm bieán hôïp lí thì coù theå giaûm ñöôïc nhöôïc ñieåm naøy cuûa caûm bieán sieâu aâm. Giaû söû nhö chuùng ta coù 2 caûm bieán ñöôïc boá trí nhö sau : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 10- Hình 2.4 – Boá trí caùc caûm bieán =>Khi ñoù vò trí cuûa vaät caûn coù theå ñöôïc xaùc ñònh d öïa vaøo giao ñieåm cuûa 2 cung troøn giôùi haïn taàm ñoïc cuûa 2 caûm bieán.  Hoaëc cho caûm bieán xoay quanh truïc theo chu kyø ñeå coù goùc queùt laø lôùn hôn. 2.5 - THÖÏC TRAÏNG VEÀ CAÙC THIEÁT BÒ ÑANG ÑÖÔÏC NGHIEÂN CÖÙU VAØ SÖÛ DUÏNG TREÂN THEÁ GIÔÙI : 2.5.1 - Thieát bò sieâu aâm doø ñöôøng duøng caûm bieán Sona Switch TM1700 cuûa David T.Batarseh, Ñaïi hoïc bang Mississippi (ñöôïc nghieân cöùu vaø öùng duïng naêm 1997) [2]: Thieát bò coù caáu taïo chính laø caûm bieán Sona SwitchTM1700, boä bieán ñoåi AD654 vaø maùy nghe. Caûm bieán naøy seõ phaùt vaø thu nhaän soùng sieâu aâm ñeå xaùc ñònh k hoaûng caùch töø caûm bieán ñeán vaät caûn. Caùch thöùc hoaït ñoäng cuûa thieát bò : caûm bieán seõ phaùt vaø nhaän soùng phaûn hoài, tín hieäu ngoõ ra caûm bieán ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh tín hieäu ñieän aùp thay ñoåi trong khoaûng töø 5V ñeán xaáp xæ 0V, öùng vôùi khoaûng caùch vaät caûn thay ñoåi töø 1,5 feet ñeán hôn 12 feet. Sau ñoù, khoái AD654 seõ nhaän tín hieäu moät chieàu khoâng ñoåi töø ngoõ ra cuûa caûm bieán vaø chuyeån sang xung vuoâng xoay chieàu, theo bieåu thöùc sau: Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 11- T in ADout CRR VFrequency )(10 21)654(   Hình 2.5 – Maïch xöû lyù Nghóa laø khoái AD654 coù nhieäm vuï chuyeån tín hieäu ñieän sang tín hieäu aâm nghe ñöôïc. Theo bieåu thöùc treân, taàn soá cuûa aâm phaùt ra seõ thay ñoåi trong khoaûng 0Hz ( öùng vôùi nhöõng khoaûng caùch lôùn hôn 12 feet) ñ eán 20Hz ( öùng vôùi nhöõng khoaûng caùch vaät nhoû hôn 1,5 feet). Vôùi tröôøng hôïp ñaët ra laø hoá saâu tröôùc maët thì coù keøm maïch ñoùng ngaét. Khi khoâng nhaän ñöôïc tín hieäu phaûn hoài veà maïch seõ ngaét tín hieäu moät chieàu khoâng ñoåi töø caûm bieán vaø noái cho AD654 tín hieäu aùp vaøo laø 5V, taïo taàn soá aâm thanh nghe ñöôïc laø 20Hz seõ baùo ñoäng cho ngöôøi söû duïng khi hoï saép ñeán gaàn hoá trong khoaûng 5 feet. Khi ngöôøi söû duïng trôû neân quen daàn vôùi nhöõng aâm thanh coù taàn soá khaùc nhau seõ deã daøng xaùc ñònh ñöôïc vaät caûn tröôùc maët. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 12- Hình 2.6 - Thieát bò sieâu aâm doø ñöôøng duøng caûm bieán Sona Switch TM1700 Thieát bò duøng nguoàn cung caáp coù aùp 15V vaø 650mA vaø ñöôïc thieát keá treân muõ baûo hoä thoâng thöôøng, vôùi caûm bieán chính ñöôïc ñaët tröôùc maët, tai nghe ñöôïc noái vôùi maùy ñaët ôû thaét löng. Giaù cuûa noù khi ñoù laø 510 USD. 2.5.2 - Thieát bò choáng va chaïm vaät caûn cuûa Timothy S.Lane vaø Martyn J.C.Berry, Ñaïi hoïc bang New York ôû Buffalo [3]: Thieát bò naøy ñöôïc chia laøm 2 phaàn chính : đ caûm bieán sieâu aâm (vôùi goùc môû caûm bieán laø 30o) vaø maïch vi xöû lyù. Vò trí ñaët ñaàu doø sieâu aâm phaûi ñaûm baûo 2 nhieäm vuï vöøa phaùt ra tín hieäu vaø thu nhaän xung phaûn hoài. Tín hieäu pha ùt ra vôùi taàn soá cao khoâng theå nghe thaáy, ñöôïc giöõ trong khoaûng nöûa ms, moät möùc aùp 400V ñöôïc ñaët vaøo moãi ñaàu doø trong khoaûng thôøi gian phaùt xung. Vì vaäy, ñaàu doø sieâu aâm ñöôïc boïc tinh vi, caån thaän vaø lôùp voû boïc laøm baèng polyethylene coù tyû troïng Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 13- cao, khoâng daãn nhieät -ñieän. Lôùp voû boïc naøy daøy khoaûng 2 -1/8 inch, ñöôøng kính trong khoaûng 1 inch vaø gaén vôùi giaûi buoäc ñaàu coù ñoä ñaøn hoài. Maïch chi tieát (maïch ñieàu khieån) thì ñöôïc ñaët rieâng bieät vôùi vi xöû lyù, ñöôïc thieát keá trong moät caùi hoäp ñeo ôû thaét löng. Caûm bieán sieâu aâm vaø maïch xöû lyù ñöôïc gaén vôùi nhau bôøi caùp phono coâng suaát cao 0.25inch. Hình 2.7 – Thieát bò choáng va chaïm vaät caûn Thieát bò ñöôïc thieát keá töông thí ch vôùi moät soá daïng tai nghe khaùc nhau vôùi loã chaáu caém ña naêng. Chænh möùc ñoä aâm thanh tai nghe ñöôïc ñieàu khieån bôûi ñieän trôø rieâng bieät. Loã chaáu caém 0.25 inch cho nguoàn naïp. Ngöôøi duøng coù theå choïn löïa 2 cheá ñoä hoaït ñoäng kh aùc nhau. Giaù cuûa noù laø 226USD. Hình 2.8 – Thieát bò vaø ngöôøi söû duïng . Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 14- 2.5.3 - Gaäy BAT ‘K’ sonar (saûn xuaát naêm 2003) [6]: Laø thieát bò môùi caûi tieán gaàn ñaây neân goïn nheï vaø tieän duïng hôn raát nhieàu. Noù coù khaû naêng phaùt ra nhöõng xung sieâu aâm. Tieáp ñoù, noù seõ nhaän nhöõng soùng phaûn xaï laïi töø vaät theå, laäp neân moät baûn ñoà ba chieàu veà caùc vaät caûn ôû xung quanh, trong baùn kính 3 meùt. Thoâng tin töø baûn ñoà naøy ñöôïc göûi ñeán 4 mieáng ñeäm rung treân tay ca àm cuûa gaäy, chuùng seõ rung nheï ñeå caûnh baùo cho ngöôøi söû duïng traùnh ñuïng phaûi traàn nhaø thaáp, vaø höôùng daãn böôùc traùnh nhöõng vaät caûn treân ñöôøng ñi. Nhöõng tín hieäu nhanh vaø maïnh coù nghóa laø moät vaät caûn ñang ôû gaàn. Thieát bò coù theå göûi ñi 60.000 xung soùng aâm moãi giaây vaø coù khaû naêng nhaän ñöôïc nhöõng soùng doäi khaù yeáu. Raát deã söû duïng, chæ caàn taäp vôùi thieát bò trong khoaûng 30 phuùt. Giaù cuûa noù laø 635USD. Hình 2.9 - Gaäy BAT ‘K’ sonar Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 15- 2.5.4 – Hình aûnh moät soá thieát bò töông töï ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø söû duïng : Hình 2.10 – The Sonic Torch. Ñöôïc nghieân cöùu töø naêm 1959 Hình 2.11 - The Binaural Sonic Glasses. Ñöôïc nghieân cöùu töø 1965, laø thieát bò caûi tieán cuûa “Sonic Torch” Hình 2.12 - The Trisensor. Ñöôïc saûn xuaát töø 1993. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 16- 2.6 - Keát luaän : Chöông naøy ñöa ra caùi nhìn toång quan veà ñeà taøi, nguoàn yù töôûng hình thaønh ñeà taøi, khaû naêng öùng duïng cuûa ñeà taøi, yù nghóa cuûa thieát bò ñoái vôùi ngöôøi khieám thò. Treân thöïc teá, ñeà taøi naøy khoâng môùi, vì noù ñaõ vaø ñang ñöôïc nghieân cöùu, öùng duïng khaù nhieàu ôû moät soá nöôùc. Tuy nhieân giaù caû cuûa noù laø raát ñaét. Neân vaán ñeà ñaët ra laø khaû naêng töï nghieân cöùu va ø cheá taïo thieát bò trong nöôùc vôùi giaù thaønh phuø hôïp hôn. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 17- Chöông 3 LYÙ THUYEÁT TIEÁP CAÄN 3.1 - AÂM THANH VAØ SIEÂU AÂM : 3.1.1 - Caùc khaùi nieäm veà soùng aâm: AÂm thanh laø soùng cô hoïc ñöôïc truyeàn trong moâi tröôøng maø thính giaùc cuûa co n ngöôøi coù theå nhaän bieát ñöôïc. Khi coù löïc taùc ñoäng leân caùc phaân töû moâi tröôøng, chuùng seõ dao ñoäng quanh vò trí caân baèng vaø lan truyeàn ra xung quanh, töø ñoù seõ taïo ra aùp löïc thay ñoåi tuaàn hoaøn trong moâi tröôøng ñoù. Vì caùc dao ñoäng naøy coù tính tuaàn hoaøn neân thuaät ngöõ chu kyø (T) ñöôïc duøng ñeå moâ taû quaù trình thay ñoåi chuyeån ñoäng caùc phaân töû moâi tröôøng laëp laïi sau nhöõng khoaûng thôøi gian. Vaø taàn soá soùng (f) laø giaù trò nghòch ñaûo cuûa chu kyø : ][ 1][ sT Hzf  (3.1) Sieâu aâm laø soùng cô hoïc coù taàn soá cao maø con ngöôøi khoâng theå nghe thaáy, chuù ng laø caùc soùng coù taàn soá lôùn hôn 20kHz. Haï aâm laø soùng cô vôùi taàn soá nhoû hôn 20Hz, con ngöôøi cuõng khoâng theå nghe ñöôïc. AÂm thanh, sieâu aâm, haï aâm coù cuøng thuoäc tính laø soùng aâm. f 20.000 Hz Haï aâm AÂm thanh Sieâu aâm Veà phöông dieän vaät lyù, aâm nghe ñöôïc hay khoâng nghe ñöôïc khoâng coù gì khaùc nhau veà baûn chaát. Chuùng chæ khaùc nhau veà phöông dieän sinh lyù ñoái vôùi tai ta. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 18- AÂm truyeàn theo nhöõng tia goïi laø tia aâm. Thöïc nghieäm chöùng toû tia aâm cuõng coù theå bò phaûn xaï, khuùc xaï, nhieãu xaï vaø haáp thuï nhö tia saùng. Khi tia aâm truyeàn qua hai moâi tr öôøng coù vaän toác truyeàn aâm khaùc nhau thì ôû maët phaân caùch hai moâi tröôøng, moät phaàn tia aâm bò phaûn xaï, moät phaàn bò khuùc xaï. Goùc phaûn xaï baèng goùc tôùi. Coøn goùc khuùc xaï lôùn hôn hay nhoû hôn goùc tôùi laø tuøy thuoäc vaøo vaän toác truyeàn aâm trong hai moâi tröôøng . Khi tia aâm truyeàn töø moâi tröôøng coù vaän toác lôùn sang moâi tröôøng coù vaän toác nhoû thì goùc khuùc xaï nhoû hôn goùc tôùi (n 1<n2) vaø ngöôïc laïi. [1,4] Hình 3.1 – Söï phaûn xaï vaø khuùc xaï aâm. 3.1.2 - Tính chaát cuûa soùng aâm : Soùng aâm laø soùng doïc . Ñoù laø soùng maø phöông dao ñoäng cuûa caùc phaân töû doïc theo höôùng truyeàn naêng löôïng soùng. Söï dao ñoäng vaø töông taùc laãn nhau cuûa caùc phaân töû seõ taïo ra nhöõng vuøng neùn vaø giaõn, nghóa laø taïo ra nhöõng vuøng coù aùp suaát cao vaø nhöõng vuøng coù aùp suaát thaáp, nhôø ñoù maø aâm thanh ñöôïc truyeàn ñi. Ñieàu naøy cuõng giaûi thích taïi sao aâm thanh khoâng theå truyeàn trong chaân khoâng. [1,4] Vaän toác aâm (c): toác ñoä soùng truyeàn trong moâi tröôøng goïi laø vaän toác aâm thanh. Thöïc nghieäm chöùng toû trong moät moâi tröôøng ñoàng chaát vaø ñaúng höôùng thì aâm thanh truyeàn vôùi vaän toác khoâng ñoåi. Vaän toác aâm thanh phuï thuoäc vaøo khoái löôïng rieâng (  - tyû khoái) vaø khaû naêng neùn (k - heä soá ñaøn hoài) cuûa moâi tröôøng : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 19- kc 1 (3.2) Söï thay ñoåi tyû khoái thöôøng ñi ñoâi vôùi söï thay ñoå khaû naêng neùn, nhöng khaû naêng neùn thay ñoåi raát nhanh neân noù trôû thaønh yeáu toá quyeát ñònh tro ng coâng thöùc treân. Tuy nhieân, trong chaát khí, vaän toác aâm thanh khoâng phuï thuoäc vaøo aùp suaát khoái khí maø tyû leä vôùi 1 vôùi  laø khoái löôïng rieâng chaát khí. Vì theá vaän toác truyeàn aâm luùc naøy seõ tyû l eä vôùi nhieät ñoä, do nhieät ñoä taêng thì theå tích cuûa khoái khí taêng v aø khoái löôïng rieâng giaûm [1], ta coù coâng thöùc:  273 110  cc (3.3) Vôùi : c0 laø vaän toác truyeàn soùng ôû 0 oC c laø vaän toác truyeàn soùng ôû oC Ñeå tính söï phuï thuoäc cuûa vaän toác truyeàn soùng vaøo nhieät ñoä vaø khoái löôïng rieâng ta duøng coâng thöùc Laplace [4,7]:   )2731(0  P C C c V P (3.4) Vôùi : Cp vaø CV laàn löôït laø nhieät dung rieâng ñaúng aùp vaø ñaúng tích cuûa khoâng khí P0 =1,013.105 N/m2 laø aùp suaát khí quyeån  laø khoái löôïng rieâng cuûa chaát khí tính baèng kg/m 3 c laø vaän toác truyeàn soùng ôû oC Trong khoâng khí, ta coù coâng thöùc tính vaän toác truyeàn soùng ôû oC gaàn ñuùng sau[4,7] : )6,0(4,331 c (3.5) Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 20- Trôû khaùng aâm (Z): laø ñaïi löôïng tyû leä vôùi ñoäng löôïng. Ñaïi löôïng naøy laø ñôn vò ño söï haïn cheá cuûa aâm thanh truyeàn qua moâi tröôøng. Ñôn vò laø kg/m 2/s hay coøn coù teân ñaëc bieät laø rayl. Z = .c (3.6) Vaät lieäu coù tyû khoái cao laøm taêng toác ñoä soùng aâm vaø do ñoù naâng cao trôû khaùng aâm. Töông töï, vaät lieäu coù tyû khoái thaáp nhö caùc khí coù trôû khaùng aâm thaáp neân vaän toác truyeàn aâm trong moâi tröôøng nhoû hôn. [1] 3.1.3 - Moät soá töông taùc cuûa sieâu aâm vôùi moâi tröôøng maø ta caàn quan taâm : 3.1.3.1 - Phaûn xaï : Töông taùc chính ñöôïc quan taâm trong sieâu aâm doø ñöôøng laø phaûn xaï. Neáu moät chuøm soùng aâm ñöôïc truyeàn maët phaân caùch hai moâi tröôøng, moät phaàm aâm bò phaûn xaï, coøn moät phaàn aâm bò khuùc xaï vaøo (truyeàn qua) moâi tröôøng thöù hai. Chính nhôø caùc tia phaûn xaï trôû veà maø ta coù theå tính ñöôïc khoaûng caùch vaät caûn so vôùi caûm bieán. Hình 3.2 – Söï phaûn xaï vaø truyeàn qua gaây ra bôûi soùng aâm chaïm vaøo vaät caûn döôùi moät goùc vuoâng. Heä soá phaûn xaï (R) : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 21- 2 12 2 12 )( )( ZZ ZZ R   (3.7) Heä soá truyeàn qua (T) : 2 12 12 )( 4 ZZ ZZ T  (3.8) Trong ñoù: Z1 laø trôû khaùng aâm cuûa moâi tröôøng 1 Z2 laø trôû khaùng aâm cuûa moâi tröôøng 2 Phaûn xaï khueách taùn: Khi moät chuøm sieâu aâm ñöôïc chieáu tôùi moät beà maët phaân caùch khoâng phaúng, noù bò phaûn xaï ra nhieàu höôùng. Beà maët phaúng lôùn cuûa maët phaûn xaï taïo neân chuøm ñònh höôùng chính xaùc, coøn beà maët goà gheà lôùn laøm cheäch höôùng chuøm si eâu aâm theo nhieàu höôùng. Do maët phaân caùch khoâng phaúng, chuøm sieâu aâm tôùi maët phaân caùch vôùi caùc goùc tôùi khaùc nhau, taïo ra caùc goùc phaûn xaï khaùc nhau. Ñieàu naøy seõ laøm maát söï keát hôïp caùc chuøm tia phaûn xaï, laøm cho tín hieäu doäi veà ñaàu doø yeáu ñi.[1] Hình 3.3 – Phaûn xaï khueách taùn. 2.1.3.2 - Nhieãu xaï : Nhieãu xaï gaây ra chuøm sieâu aâm bò phaân ra hoaëc traûi ra khi chuøm soùng ra khoûi nguoàn aâm. Toác ñoä phaân kyø taêng khi kích côõ nguoàn aâm giaûm. Nhieãu xa ï cuõng xaûy ra sau khi chuøm tia tôùi Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 22- vôùi maët soùng phaúng ñi qua khe hôû nhoû khoaûng moät böôùc soùng. Ñoä phaân giaûi ngang cuûa chuøm tia vaø ñoä nhaïy cuûa heä thoáng sieâu aâm ñeàu bò aûnh höôûng bôûi söï phaân kyø. [1] Hình 3.4 – Söï môû roäng cuûa chuøm tia töø moät nguoàn nhoû Hình 3.5 – Söï nhieãu xaï cuûa chuøm soùng sau khi ñi qua loã nhoû 3.1.3.3 – Söï giao thoa : Khi coù nhieàu soùng ñoàng thôøi truyeàn qua moät mieàn naøo ñoù cuûa moâi tröôøng ñaøn hoài thì dao ñoäng cuûa moãi ñieåm trong mieàn ñoù laø toång hôïp caùc dao ñoäng gaây ra bôûi töøng soùng rieâng reõ. Caùc soùng ñoù khoâng laøm nhieãu loaïn nhau. Sau khi gaëp nhau , caùc soùng ñoù vaãn truyeàn ñi nhö chuùng truyeàn ñi rieâng reõ. Đoù laø sự giao thoa hay còn gọi là nguyên lý choàng chaát soùng. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 23- Neáu caùc soùng cuøng taàn soá vaø cuøng pha, chuùng giao thoa coäng höôûng. Giao thoa coäng höôûng gaây ra söï taêng bieân ñoä. Hình 3.6 – Giao thoa coäng höôûng Neáu caùc soùng coù cuøng taàn soá nhöng khaùc pha, söï giao thoa cuû a chuùng trieät tieâu, nghóa laø coù söï laøm giaûm bieân ñoä do caùc ñænh khoâng truøng hôïp ôû cuøng moät vò trí. Giao thoa trieät tieâu hoaøn toaøn xaûy ra khi caùc soùng cuøng taàn soá, bieân ñoäâ vaø hoaøn toaøn ngöôïc pha. Ngoaøi ra, neáu caùc soùng giao thoa trong caùc tröôøng hôïp coøn laïi seõ cho keát quaû laø soùng toång hôïp raát phöùc taïp. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 24- Hình 3.7 – Giao thoa soùng Söï giao thoa naøy raát quan troïng khi thieát keá ñaàu doø sieâu aâm bôûi noù aûnh höôûng ñeán tính ñoàng nhaát cuûa cöôøng ño ä chuøm tia qua tröôøng sieâu aâm. [1] 3.1.3.4 - Söï haáp thuï vaø ñoä suy giaûm : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 25- Laø quaù trình maø naêng löôïng aâm bò tieâu taùn trong moâi tröôøng, nghóa laø chuyeån sang daïng naêng löôïng khaùc, chuû yeáu laø nhieät. Söï haáp thuï chuøm sieâu aâm l ieân quan ñeán taàn soá chuøm tia, tính nhôùt vaø thôøi gian hoài phuïc cuûa moâi tröôøng. Moïi daïng töông taùc ( phaûn xaï, khuùc xaï, taùn xaï, phaân kyø) laø giaûm cöôøng ñoä chuøm sieâu aâm bôûi söï ñònh höôùng laïi naêng löôïng cuûa chuøm. Vì vaäy ñ oä suy giaûm caàn ñöôïc xem xeùt vaø tính toaùn. Ñoä suy giaûm bao goàm aûnh höôûng cuûa taùn xaï vaø haáp thuï trong ñaëc tính suy giaûm bieân ñoâ khi soùng aâm truyeàn qua moâi tröôøng. Ñoä suy giaûm tuaân theo coâng thöøc haøm muõ [1]: zaeAA .0 .  (3.9) Trong đ ñoù: A laø bieân ñoâ ñænh cuûa chuøm tia taïi khoaûng caùch z A0 laø bieân ñoä ñænh ban ñaàu cuûa chuøm tia a laø heä soá suy giaûm, baèng toång heä soá taùn xaï a s vaø heä soá haáp thuï  z laø khoaûng caùch chuøm tia ñaõ ñi 3.2 - CAÛM BIEÁN SIEÂU AÂM : 3.2.1 - Hieäu öùng aùp ñieän : Caûm bieán sieâu aâm hoaït ñoäng döa treân hieäu öùng aùp ñieän. Hieäu öùng naøy thöôøng thaáy ôû caùc vaät lieäu keát tinh coù caùc phaân töû löôõng cöïc (cöïc aâm ôû moät ñaàu vaø cöïc döông ôû moät ñaàu), caùc vaät lieäu nhö vaäy ñöôïc goïi laø tinh theå aùp ñieän. Khi ñaët vaøo tinh theå aùp ñieän moät ñieän theá xoay chieàu, caùc phaân töû löôõng cöïc bò vaën ñeå saép xeáp laïi chuùng trong tröôøng ñieän theá, neân tinh theå aùp ñieän seõ bò neùn vaø giaõn lieân tuïc theo chu kyø seõ taïo ra dao ñoäng cô, chính laø soùng sieâu aâm vaø ñöôïc lan truyeàn trong moâi tröôøng. Vaäy, moät ñieän aùp ñöôïc ñaët vaøo tinh theå aùp ñieän seõ taïo ra soùng sieâu aâm ñöôïc goïi laø hieäu öùng aùp ñieän ngh òch. Khi caùc soùng sieâu aâm phaûn hoài veà, quay trôû laïi tinh theå vaø taïo ra caùc tín hieäu ñieän, ñeå töø ñoù ta coù theå thu nhaän vaø xöû lyù, thì ñöôïc goïi laø hieäu öùng aùp ñieän thuaän. 3.2.2 - Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 26- Caáu taïo chính cuûa caûm bieán sieâu aâm laø t inh theå aùp ñieän vôùi caùc ñieän cöïc ôû maët ñoái dieän. Khi taùc ñoäng moät xung ñieän aùp vaøo ñaàu phaùt, caùc soùng sieâu aâm seõ phaùt ra vôùi taàn soá töông öùng. Sau ñoù chuùng ñöôïc truyeàn ñi trong khoâng khí. Khi gaëp vaät caûn, moät phaàn naêng löôïng seõ bò phaûn xaï laïi vaø ñöôïc ñaàu thu nhaän laïi, bieán ñoåi thaønh caùc tín hieäu ñieän. Caùc tín hieäu naøy seõ qua boä khueách ñaïi, roài tôùi vi xöû lyù seõ ñeám thôøi gian ñeå xaùc ñònh khoaûng caùch vaät. Caùc ñaàu phaùt vaø ñaàu thu cuûa caûm bieán coù theå ôû daïng rôøi hay keát hôïp chung laïi thaønh moät. Thoâng thöôøng caùc thieát bò daïng naøy, ñaõ nghieân cöùu vaø söû duïng, duøng loaïi caûm bieán coù ñaàu thu vaø phaùt rieâng bieät. 3.2.3 – Taàm queùt cuûa caûm bieán sieâu aâm : Soùng sieâu aâm phaùt ra vaø thu veà caûm bieán, moät caùch giaùn tieáp noù cho ta bieát vò trí caùc chöôùng ngaïi vaät theo höôùng queùt cuûa caûm bieán. Khi ñoù, döôøng nhö treân ñoaïn ñöôøng ñi töø caûm bieán ñeán chöôùng nga ïi vaät, soùng sieâu aâm khoâng gaëp baát kyø vaät caûn naøo, vaø ñaâu ñoù xung quanh vò trí maø thoâng soá traû veà caûm bieán ghi nhaän ñöôïc coù moät chöôùng ngaïi vaät. Vì theá taàm queùt cuûa caûm bieán sieâu aâm coù theå ñöôïc moâ hình hoaù thaønh hì nh quaït. Trong ñoù, caùc ñieåm ôû giöõa thì döôøng nhö khoâng coù chöôùng ngaïi vaät, coø n caùc ñieåm treân bieân thì döôø ng nhö coù chöôùng ngaïi vaät naèm ñaâu ñoù. Hình 3.8 - Taàm queùt cuûa caûm bieán sieâu aâm Khoaûng caùch R ñöôïc xaùc ñònh bôûi coâng thöùc sau : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 27- 2 ctR  (3.10) Trong ñoù: t laø thôøi gian töø khi phaùt soùng ñeán khi nhaän soùng phaûn hoài c laø vaän toác truyeàn soùng trong khoâ ng khí ôû oC Giaù trò giôùi haïn döôùi Rmin ñöôïc xaùc ñònh baèng khoaûng thôøi gian caàn thieát cho boä chuyeån ñoåi phaùt vaø thu tín hieäu, ngoaøi ra noù coøn phuï thuoäc khoaûng caùch ngaén nhaát mong muoán coøn phaân bieät ñöôïc 2 vaät gaàn nhau. Giaù trò giôùi haïn treân Rmax, thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng giôùi haïn maø taïi ñ où bieân ñoä tín hieäu phaûn hoài coù giaù trò lôùn nhaát giaûm xuoáng döôùi giaù trò ngöôõng, nghóa laø khoaûng caùch xa nhaát coøn nhaän bieát ñöôïc vaät. 3.2.4 - Haïn cheá cuûa caûm bieán : Sai soùt trong quaù trình thu nhaän döõ lieäu cuûa caûm bieán l aø moät vaán ñeà coá höõu, noù xuaát phaùt töø vieäc cheá taïo caûm bieán vaø baûn chaát cuûa chính caûm bieán sieâu aâm.  Haïn cheá do maïch ñònh thì bò sai.  Söï thay ñoåi toác ñoä truyeàn, ñaëc bieät trong nhöõng heä thoáng aâm thanh.  Ñoä nhaïy cuûa caûm bieán bò thay ñoåi phuï thuoäc vaøo goùc giöõa vaät phaûn hoài tín hieäu vaø truïc giöõa cuûa taàm ñoïc.  Khoaûng caùch ñoïc veà bò sai do caùc tia phaûn hoài khoâng trung thöïc.  AÛnh höôûng cuûa nhieãu. 3.2.5 – Caûm bieán sieâu aâm MA40B8R/S [8]: 3.2.5.1 - Hình daùng vaø kích thöôùc : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 28- Hình 3.9 – Hình daïng vaø kích thöôùc caûm bieán sieâu aâm MA40B8R/S 3.2.5.2 - Caùc thoâng soá kyõ thuaät : Baûng 3.1 3.2.5.3 - Taàm phaùt hieän cuûa caûm bieán : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 29- Hình 3.10 – Taàm phaùt hieän cuûa caûm bieán sieâu aâm MA40B8R/S Döïa vaøo taàm phaùt hieän cuûa caûm bieán, ta thaáy soùng aâm phaùt ñi maïnh nhaát ôû vuøng gaàn truïc chính, vaø cöôøng ñoä giaûm daàn khi ra xa truïc chính. Noùi caùch khaùc khaû naêng soùng aâm doäi veà khi gaëp vaät caûn phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá trong ñoù yeáu toá quan trong ñoù laø: goùc hôïp giöõa vaät caûn vaø truïc chínhø, khoaûng caùch giöõa vaät caû n vôùi caûm bieán vaø ñoä nhaün cuûa vaät caûn.Vì vaäy neáu vaät caûn nhaün ñaët vuoâng goùc vôùi truïc chính thì khaû naê ng phaûn hoài cao nhöng ñaët nghieâng moät goùc naøo ñoù thì soùng aâm seõ phaûn xaï ñi nôi khaùc maø khoâng veà caûm bieán, vaø goùc nghieâng caøng lôùn thì khaû naêng phaûn hoài veà caøng nhoû. Theo baûng thoâng soá kyõ thuaät vaø hình 3.10 thì khaû naêng phaûn hoài cuûa caûm bieán sieâu aâm coù goùc laø hôn 500 nhöng coù nhieàu tröôøng hôïp thì trong vuøng 500 khoâng phaùt hieän ra vaät caûn. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 30- 3.2.5.4 - Phoå taàn soá cuûa caûm bieán : Phoå taàn soá cuûa caûm bieán khaù roäng. Ñoái vôùi ñaàu phaùt, phaùt maïnh nhaát ôû taàn soá 40kHz, caùc taàn soá khaùc cuõng ñöôïc phaùt ñoàng thôøi, nhöng tín hieäu yeáu hôn. Ñoái vôùi ñaàu thu, phoå taàn soá roäng hôn vaø ñoä suy giaûm cuûa caùc taàn soá laân caän 40kHz khoâng nhieàu laém, seõ laøm aûnh höôûng tín hieäu nhaän veà, coù laãn nhieàu tín hieäu nhieãu. Hình 3.11 – Phoå taàn soá cuûa caûm bieán sieâu aâm MA40B8R/S 3.3 – CAÙC SAI SOÁ NHIEÃU PHOÅ BIEÁN ÑOÁI VÔÙI CAÛM BIEÁN SIEÂU AÂM : Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 31- 3.3.1– Hieän töôïng phaûn xaï khuyeách taùn : Hieän töôïng phaûn khueách taùn hay coøn goïi laø hieän töôïng forecasting. Theo lyù thuyeát, ñeå coù khoaûng caùch ñuùng caûm bieán sieâu aâm phaûi höôùng vuoâng goùc vôùi beà maët caàn ño. Nhöng treân thöïc teá, caùc chöôùng ngaïi vaät khoâng bao giôø laø phaúng mòn, hoaëc goùc cuû a caûm bieán höôùng ñeán beà maët vaät caûn khoâng chaéc seõ luoân vuoâng goùc, neân tia phaûn xaï khoâng töông öùng vôùi goùc tôùi. Nhö ñaõ trình baøy ôû treân, hieän töôïng naøy seõ laøm cho chuøm tia phaûn xaï coù naêng löôïng phaûn xaï thaáp hôn. Tuy nhieân, ôû moät khoaûng caùch naøo ñoù, caûm bieán sieâu aâm vaãn coù theå ghi nhaän ñöôïc nhöõng tín hieäu phaûn xaï naøy. Keát quaû laø thoâng soá ñoïc veà cuûa caûm bieán sieâu aâm bò leäch do goùc môû cuûa caûm bieán sieáu aâm lôùn. Ngoaøøi ra, vì goùc môû roäng, neân khoâng chæ sai veà nhaän daïng vò trí chöôùng ngaïi vaät, maø khoaûng caùch ghi nhaän cuõng bò sai leäch. Hình 3.12 – Hieän töôïng phaûn xaï khueách taùn. 3.3.2 – Hieän töôïng ñoïc cheùo : Hieän töôïng ñoïc cheùo (crosstalk) laø hieän töô ïng caûm bieán sieâu aâm naøy ghi nhaän tín hieäu phaûn xaï hoaëc tröïc tieáp töø caùc caûm bieán sieâu aâm khaùc, hoaëc sau quaù trình soùng sieâu aâm truyeàn ñi vaø phaûn xaï qua caùc beà maët vaø quay laïi caûm bieán moät caùch khoâng mong muoán. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 32- Hình 3.13 – Hieän töôïng ñoïc cheùo Hình 3.14 – Hieän töôïng ñoïc cheùo 3.3.3 – Aûnh höôûng cuûa tröôøng gaàn vaø tröôøng xa : Muïc tieâu chung cuûa haàu heát caùc thieát bò sieâu aâm laø taïo ra chuøm ñôn höôùng coù cöôøng ñoä ñoàng nhaát vaø giôùi haïn vaä t lyù ñeå ñaït ñöôïc ñoä phaân giaûi khoâng gian toát. Tuy nhieân moät nguoàn soùng troøn vôùi ñöôøng kính baèng moät böôùc soùng taïo ra maët soùng caàu xuaát phaùt töø beà maët tinh theå, sau ñoù chuøm tia phaân höôùng nhanh choùng, caùc maët soùng gia o Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 33- thoa taêng cöôøng vaø trieät tieâu, keát quaû taïo ra soùng cöïc kyù phöùc taïp. Beân caïnh ñoù caùc vuøng loaõng vaø neùn taïo ra chuøm tia khoâng ñoàng nhaát. Hình 3.15 – Caùc maët soùng ñöôïc taïo ra töø nguoàn aâm. Cöôøng ñoä chuøm tia khoâng ñoàng nhaát toàn taïi ôû vuøng tröôøng gaàn (vuøng khoâng phaân kyø) vaø chuøm ñoàng nhaát ôû tröôøng xa (vuøng phaân kyø). Tröôøng xa goïi laø vuøng Fraunhofer vaø tröôøng gaàn laø vuøng Fresnel. [1] Hình 3.16 –Phaàn chuøm tia chæ ra tröôøng gaàn vaø tröôøng xa. Khoaûng caùch D chæ ñoä saâu tröôøng gaàn. Goùc  ñaëc tröng cho söï phaân taùn tröôøng xa. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 34- Trong luaän vaên naøy, thieát bò ñöôïc tính toaùn phaân giaûi trong vuøng tröôøng xa coù ñoä ñoàng nhaát ñeå ñaït ñöôïc ñoâ phaân giaûi khoâng gian toát. Hôn n öõa taàm queùt cuûa thieát bò ñoøi hoûi queùt trong vuøng khaù roäng, neân thieát bò chæ coù theå hoaït ñoäng trong vuøng tröôøng xa. 3.4 – KEÁT LUAÄN : Chöông naøy ñöa ra lyù thuyeát cô sôû veà sieâu aâm, töông taùc cuûa sieâu aâm ñoái vôùi moâi tröôøng maø ta caàn quan taâm, lyù thuyeát veà caûm bieán sieâu aâm, caùc thoâng soá cuûa caûm bieán seõ söû duïng vaø caùc sai soá nhieãu thöôøng gaëp ôû caûm bieán sieâu aâm. Nhöõng lyù thuyeát naøy seõ ñöa ra caùi nhìn toaøn dieän veà ñeà taøi, cuõng nhö moät so á vaán ñeà caàn giaûi quyeát vaø vaän duïng. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 35- Chöông 4 THÖÏC HIEÄN VAØ KEÁT QUAÛ Chöông seõ trình baøy phöông phaùp thöïc hieän ñeà taøi baèng phaàn cöùng, ñöa ra sô ñoà khoái chính cuûa maïch ñieàu khieån phaùt vaø thu cuûa caûm bieán sieâu aâm, tính t oaùn vaø ñöa ra giaûi thuaät xöû lyù phaân giaûi doïc cho caûm bieán. Töø ñoù, tieán tôùi hình thaønh moâ hình cô baûn veà thieát bò sieâu aâm doø ñöôøng cho ngöôøi khieám thò. 4.1 – THÖÏC HIEÄN MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN : Hình 4.1 – Sô ñoà khoái Yeâu caàu ñaàu tieân cuûa thieát bò laø soùng sieâu aâm phaùt ra coù cöôøng ñoä ñuû maïnh ñeå truyeàn ñi trong khoâng khí vaø neáu gaëp vaät caûn seõ phaûn hoài trôû veà neân caàn khueách ñaïi coâng suaát cho tín hieäu ra. Beân caïnh ñoù theo lyù thuyeát veà tính chaát aùp ñieän cuûa caûm bieán sieâu aâm, khi ñaët moät ñieän aùp vaøo 2 cöïc cuûa tinh theå aùp ñieän, seõ gaây neùn vaø giaõn tinh theå, nghóa laø taïo ra chuyeån Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 36- ñoäng cô. Ñieàu ñoù taïo ra moät chuøm sieâu aâm töø caûm bieán. Neân ôû ñaây ta seõ kích vaøo ñaàu phaùt moät xung vuoâng coù chu kyø öùng vôùi taàn soá phaùt cuûa caûm bieán, T = 25 s. Hình 4.2 – Xung kích cho ñaàu phaùt tín hieäu. Tín hieäu truyeàn ñi vaø quay veà ñöôïc ñaàu thu nhaän laïi. Vì trong quaù trình truyeàn trong khoâng khí, tín hie äu bò suy giaûm ñaùng keå, neân tín hieäu nhaän veà coù cöôøng ñoä khaù nhoû caàn ñöôïc khueách ñaïi tröôùc khi ñöôïc xöû lyù. Tín hieäu seõ qua hai taàng tieàn khueách ñaïi vaø khueách ñaïi, ôû ñaây con TL082 seõ giöõ nhieäm vuï khueách ñaïi tín hieäu nha än veà. Tín hieäu nhaän veà coù daïng sin, neân seõ ñöôïc naén thaønh daïng xung vuoâng qua con LM311 tröôùc khi ñöa vaøo vi xöû lyù. Vi xöû lyù ñoùng vai troø laø boä ñieàu khieån thu -phaùt ñoàng boä cho ñaàu thu vaø phaùt. Caùc chaân S-port vaø R-port cuûa maïch seõ ñöôïc noái vôùi vi xöû lyù 89C51. Chaân S -port noái vaøo chaân P3.4 vaø chaân R-port noái vaøo chaân P3.2. Ngoaøi ra, vi xöû lyù seõ nhaän vaø ñeám thôøi gian treã cuûa tín hieäu phaûn hoài veà töø ñaàu thu, döïa treân xung tín hieäu nhaän tö ø chaân P3.2 so vôùi thôøi gian baét ñaàu phaùt xung kích ñöôïc ñieàu khieån ôû chaân P3.4. Roài tieán haønh so saùnh caùc moác thôøi gian theo nhö tính toaùn ban ñaàu vaø chuyeån ñoåi thaønh tín hieäu caûnh baùo töông öùng. Roài xuaát tín hieäu ra loa hoa ëc tai nghe ñeå ngöôøi khieám thò coù theå nhaän bieát. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 37- Hình 4.3 – Sô ñoà maïch thu vaø phaùt tín hieäu thöïc hieän. Trong phaïm vi luaän vaên naøy chæ tieán haønh so saùnh ôû 3 moác :  1 m öùng vôùi t = c R2 = 5882 s  1,8m öùng vôùi t = c R2 = 10588 s  2,6m öùng vôùi t = c R2 = 15294 s Theo ñoù giaûi thuaät so saùnh ñöôïc ñöa ra nhö sau: So saùnh laàn löôït vôùi caû 3 möùc töø gaàn ñeán xa. Moãi so saùnh cho keát quaû ñuùng seõ kích xung ra loa thoâng qua chaân P3.1 cuûa vi xöû lyù, loa seõ phaùt tín hieäu caûnh baùo “beep” trong voøng 5ms. Theo ñoù neáu vaät caûn ôû gaàn nhaát (trong taàm 1m) loa seõ phaùt 3 tieáng “beep”, neáu vaät caûn ôû khoaûng trung bình (trong taàm 1,8m) loa seõ phaùt 2 tieáng “beep”, vaø neáu vaät caûn ôû xa (trong taàm 2,6m) loa seõ phaùt 1 tieáng “beep”. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 38- Hình 4.4 – Giaûi thuaät so saùnh Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 39- Chöông trình vieát cho vi xöû lyù : //************************************************************ CHUONG TRINH DO KHOANG CACH BANG SONG AM //************************************************************ #include /*#include #define BYTELOW(v) (*(((unsigned char *) (&v) + 1))) #define BYTEHIGH(v) (*((unsigned char *) (&v))) void test1 (void) { BYTELOW(x) = BYTEHIGH(x); BYTEHIGH (x) = 5; } //============================================================ //Khai bao cac chan su dung trong chuong trinh //============================================================ ;Transceive pins TransPort BIT P3.4 ;Khai bao chan xuat tin hieu ReceiPort BIT P3.2 ;Khai bao chan nhan tin hieu BeepPort BIT P3.1 ;Khai bao chan nhan bao //============================================================ //Khai bao cac bien toan cuc //============================================================ unsigned long gBT=100; //Thoi gian phat tieng beep (5mS) unsigned long gBTC=0; //Dem thoi gian phat tieng beep unsigned long gRRC=0; //Dem khoang thoi gian thu unsigned long gCMP=5000; //Timeout bit gRF=0; //Co bao hieu dang thu bit gOTF=0; //Co bao tran timeout bit gBF=0; //Co cho phep bao chuong //============================================================ Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 40- // NGAT NGOAI 0 //============================================================ void int_ext0 (void) interrupt 0 using 3 {return;} //============================================================ // NGAT TIMER0 //============================================================ void int_tmr0 (void) interrupt 1 using 1 { if(gRF) { if(++gRRC>gCMP) { gOTF=1; gRRC=0; } } if(gBF) { if (--gBTC==0) { P3_1=!P3_1; } } else { gBTC=gBT; } return; } //============================================================ // NGAT NGOAI 1 //============================================================ void int_ext1 (void) interrupt 2 using 3 {return;} //============================================================ // NGAT TIMER1 //============================================================ void int_tmr1 (void) interrupt 3 using 2 { return; Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 41- } //============================================================ // NGAT PORT NOI TIEP //============================================================ void int_srl (void) interrupt 4 using 3 {return;} //============================================================ //******************* CHUONG TRINH CHINH ********************* //============================================================ void main(void) { unsigned long mC=0; EA=0; //Khong cho phep ngat toan cuc. IE=0x00; //Cam tat cac cac ngat TMOD= 0x02; //Timer0 che do 2 (8 bits tu nap), Timer1 che do 16 bit TH0=205; //Timer0 ngat sau 50uS. TL0=205; //Timer0 ngat sau 50uS. ET0=1; //Cho phep ngat bo dinh thoi 0. TR0=1; //Khoi dong Timer0. EA=1; //Cho phep ngat toan cuc. P0=0xFF; P1=0xFF; P2=0xFF; P3=0xFF; gCMP=10000; while(1) { P3_4=0; gRF=1; Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 42- gOTF=0; gRRC=0; for(mC=0; mC<20; mC++) {;} P3_4=1; while(!gOTF) { if(P3_2==0) { gOTF=1; gRF=0; if(gRRC<100) { gBT=200; gBF=1; } else if(gRRC<210) { gBT=400; gBF=1; } else if(gRRC<310) { gBT=600; gBF=1; } else gBF=0; } else if(gRRC>310) { gBF=0; gOTF=1; gRF=0; } } } } Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 43- 4.2 – KEÁT QUAÛ THÖÏC TEÁ : Maïch thöïc teá : Hình 4.5 – Maïch thöïc hieän Hình 4.7 – Maïch ôû cheá ñoä hoaït ñoäng Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 44- Hình 4.8 – Khoái maïch xöû lyù thu phaùt Xung kích cho ñaàu phaùt (ño baèng dao ñoäng kyù choïn taàm 2V/div): Hình 4.9 – Xung kích Tín hieäu nhaän veà trong khoaûng R min = 20cm vaø chöa qua khueách ñaïi (thu baèng dao ñoäng kyù choïn taàm 10mV/div): Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 45- Hình 4.10 – Tín hieäu phaûn hoài trong taàm R min Tín hieäu nhaän veà trong khoaûng R = 40cm – 70cm vaø chöa qua khueách ñaïi (thu baèng dao ñoäng kyù choïn taàm 10mV/div): R = 40 cm Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 46- R = 50cm R = 60cm Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 47- R = 70 cm Hình 4.11 – Caùc tín hieäu phaûn hoài trong caùc taàm R khaùc nhau Tín hieäu bò suy giaûm khi khoaûng caùch xa do maát maùt naêng löôïng, do quaù trình haáp thuï aâm cuûa moâi tröôøng, nghóa laø naêng löôïng aâm bò tieâu taùn trong moâi tröôøng . Khi khoaûng caùch caøng xa thì maát maùt caøng lôùn do quaù trình taùn xaï xaûy ra caøng taêng vaø do söï môû roäng chuøm tia, caùc tia töø truïc chính thì ít bò aûnh höôûng, nhöng ôû vuøng laân caän (goùc 25 o) thì baét ñaàu bò suy giaûm. Vì vaäy, ñeå ñaùnh giaù vaø xöû lyù ñöôïc tín hieäu thì caàn cho tín hieäu qua boä khueách ñaïi. tín hieäu thöïc teá chöa qua khueách ñaïi chæ töø vaøi mV ñeán 35mV. Do caùc tín hieäu ñöôïc phaùt vaø thu gaàn lieân tuïc neân caùc tín hieäu phaûn hoài ghi nhaän baèng dao ñoäng kyù coù söï leäch pha. Tuy nhieân, ôû ñaây ta chæ quan taâm thôøi gian tín hieäu truyeàn ñi trong khoâng khí, nhaän bieát baèng thôøi ñieåm vi xöû lyù kích baét ñaàu phaùt xung cho ñeán khi tín hieäu vöøa quay trôû veà vi xöû lyù. Tuøy vaøo caùc giaù trò Rmin vaø Rmax maø ta choïn trong taàm caûm bieán, töø ñoù tính toaùn thôøi gian phaùt xung vaø chu kyø phaùt -thu cho moãi laàân ñoïc cuûa caûm bieán : Vaän toác truyeàn aâm trong khoâng khí ôû 28 oC : smc /2,348)286,0(4,331)6,0(4,331   Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 48- Thôøi gian phaùt xung : ms c RSPL 15,1 2,348 2,022 min  Thôøi gian nhaän xung phaûn hoài : ms c RT echo 172,348 322 max  Tuy nhieân, tín hieäu trôû veà coù daïng sin, ñeå vi xöû lyù coù theå nhaän bieát thì caàn naén tín hieäu sang daïng xung vuoâng roài môùi ñöa vaøo vi xöû lyù. Tín hieäu sau khi xöû lyù, ñaõ ñeám thôøi gian vaø so saùnh seõ chuyeån sang tín hieäu caûnh baùo. Coù theå ñaùnh giaù vaät caûn trong 3 phaïm vi sau :  Taàm 1 m öùng vôùi 3 tieáng “beep”  Taàm 1,8m öùng vôùi 2 tieáng “beep”  Taàm 2,6m öùng vôùi 1 tieáng “beep” 4.3 – KEÁT LUAÄN : Chöông naøy trình baøy veà quaù trình thöïc hieän luaän vaên, giaûi thuaät xöû lyù vaø caùc keát quaû ñaït ñöôïc. Hoaøn thaønh phaân giaûi doïc cho caûm bieán. Tuy nhieân ñaây khoâng phaûi laø giaûi phaùp toái öu, nhöng töø keát quaû ñaït ñöôïc seõ ñöa ra nhöõ ng höôùng caûi tieán sau naøy. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 49- Chöông 5 KEÁT LUAÄN – HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN So vôùi muïc tieâu ban ñaàu ñaõ ñeà ra, trong luaän vaên naøy ñaõ tieán hoaøn thaønh ñöôïc caùc noäi dung sau:  Tìm hieåu lyù thuyeát sieâu aâm, caûm bieán sieâu aâm.  Tìm hieåu moät soá ñeà taøi ñaõ ñöôïc thöïc hieän ôû nöôùc ngoaøi.  Ñöa ra giaûi thuaät phaân giaûi doïc cho moâ hình thieát bò, tính toaùn phaân giaûi doïc vaø xöû lyù baèng maïch ñieän töû.  Ñaùnh giaù keát quaû nhaän ñöôïc. Cuï theå laø töø vieäc tham khaûo ñeà taøi ñaõ ñöôïc thöïc hieän ôû nöôùc ngoaøi löïa choïn ra caùch thöùc tieán haønh thöïc hieän moâ hình thieát bò theo nhö yù töôûng ñeà ra ban ñaàu, löïa choïn caùch thöùc phaân giaûi doïc cho thieát bò, caùch thöùc chuyeån thaønh tín hieäu giao tieáp vôùi ngöôøi s öû duïng. Tuy nhieân, do thôøi gian tieán haønh ñ eà taøi coù giôùi haïn, neân chæ môùi tieán haønh ñöôïc phaàn phaân giaûi doïc cho thieát bò, chöa ñöa ra ñöôïc moâ hình thieát bò. Thuaät toaùn xöû lyù cuõng chæ cho pheùp caûnh baùo chöôùng ngaïi vaät ôû 3 moác cuï theå ñaõ tính toaùn tröôùc. Veà taàm queùt cuûa thieát bò, ban ñaàu döï tính laø 4m, nhöng do caûm bieán khoâng oån ñònh vaø maïch khoâng theå khueách ñaïi lôùn hôn, se õ bò nhieãu, neân taàm queùt ñöôïc giôùi haïn laïi coøn 2,6m. Nhöng haàu heát caùc ñeà taøi ñaõ tham khaûo tröôùc ñoù cuõng chæ môùi cho pheùp nhaän dieän vaät caûn trong taàm 4m trôû laïi. Beân caïnh ñoù coù moät haïn cheá cuûa soùng sieâu aâm laø ñeå ñaùnh giaù chính xaùc khoaûng caùch vaät caûn, thì xung phaùt caàn ñi phöông vuoâ ng goùc vôùi beà maët vaät caûn vaø quay trôû veà theo phöông Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 50- ñoù, gaàn truïc chính taàm queùt cuûa caûm bieán cho keát quaû chính xaùc. Vì vaäy, vaán ñeà ñaët ra laø boá trí caûm bieán. Caàn ñaët caûm bieán ôû vò trí queùt ñöôïc haàu heát vaät caûn. Vì va äy moâ hình thieát bò döï kieán neân boá trí caûm bieán treân moät caây gaäy caàm tay, vì :  Ñaây laø vò trí coù theå queùt ñöôïc vuøng coù nhieàu vaät caûn (gaàn maët ñaát).  Caûm bieán chæ môùi ñöôïc xöû lyù phaân giaûi doïc, neáu thieát keá moâ hình caàm ôû tay thì seõ coù phaân giaûi ngang nhôø tính chuû ñoäng cuûa ngöôøi khieám thò.  Döïa treân thoùi quen cuõ cuûa ngöôøi khieám thò laø thöôøng caàm gaäy trong di chuyeån. Höôùng phaùt trieån cho ñeà taøi :  Phaân giaûi ngang cho ñeà taøi: baèng caùch duøn g 2 caëp caûm bieán trôû leân vaø boá trí khoái caûm bieán, roài duøng thuaät toaùn tính toaùn phaân giaûi cho caùc caûm bieán. Töø ñoù seõ ñònh vò vò trí chöôùng ngaïi vaät chính xaùc hôn. Giaûi thuaät phaân giaûi ngang ñeà nghò coù theå söû duïng laø phöông phaùp xaùc suaát phaân boá hay duøng coâng thöùc Bayes.  Aùp duïng hieäu öùng Doppler cuûa sieâu aâm ñeå nhaän bieát vaät caûn chuyeån ñoäng. Luaän vaên toát nghieäp www.bme.vn - 51- Taøi lieäu tham khaûo : [1] Ts.Nguyeãn Ñöùc Thuaän, Ts.Nguyeãn Vuõ Sôn, Ks.Traàn Anh Vuõ (2003). Cô sôû kyõ thuaät sieâu aâm. Nhaø xuaát baûn khoa hoïc vaø kyõ thuaät Haø Noäi. [2] David T.Batarseh (1997). An ultrasonic ranging system for the blind . Department of Agricultural and Biological Engineering, Mississippi State University. [3] Timothy S.Lane and Martyn J.C.Berry (1997). Anti collision system. Mechanical and Aerospase Engineering Department, State University of New York at Buffalo. [4] Buøi Taán Anh, Voõ Vaên Beù, Phaïm Thò Nga. Sinh lyù I – AÂm thanh vaø sieâu aâm trong y hoïc . Tröôøng Ñaïi hoïc Caàn Thô. [5] Alan Howarth, M.P. Dòch vuï thö vieän cho ngöôøi khieám thò – Caåm nang thöïc haønh toát nhaát . Thö vieän Khoa hoïc toång hôïp tp.Hoà Chí Minh /c am_nang_thuc_hanh_tot_nhat/ [6] K.Sonar. Seeing theworld with sound – the Bat K.Sonar. Bay Advanced Technologies Ltd. [7]Fabio Piana. The PSoC RangeFi

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfSieu am do duong cho nguoi khiem thi.pdf
Tài liệu liên quan