Menjelajahi lingkungan yang tidak diketahui dengan ultrasound
Electronics

Menjelajahi lingkungan yang tidak diketahui dengan ultrasound


Kredit: Bart van Overbeeke

Banyak lingkungan berisi cairan bawah tanah yang sulit diakses oleh manusia — pikirkan sumur minyak bawah tanah yang dalam atau sistem distribusi air. Bahkan dengan teknologi mutakhir modern, sulit untuk memetakan area ini. Proyek PHOENIX mengembangkan sekumpulan node sensor untuk menjelajahi lingkungan yang tidak diketahui ini. Ph.D. kandidat Gönenç Berkol bekerja pada komunikasi ultrasound antara node ini, cara cerdik untuk memetakan jarak dan lokasi tanpa menggunakan GPS. Berkol akan mempertahankan tesisnya pada tanggal 24 Februari di jurusan Teknik Elektro.

Node sensor yang dikembangkan adalah bola kecil dengan kabel kecil dan chip kecil di dalamnya. Mereka mengalir melalui pipa yang berisi cairan untuk mendeteksi penghalang dan kebocoran, atau untuk memetakan jaringan pipa. Bola dilepaskan secara manual ke dalam cairan pada awal sistem pipa. Mereka kemudian mengapung secara pasif dengan arus sampai keluar dan diekstraksi sehingga peneliti dapat membaca datanya. Bola melakukan pengukuran untuk parameter yang diinginkan di sepanjang jalan, yang disimpan secara internal.

Untuk merekonstruksi peta topologi lingkungan yang dieksplorasi oleh node sensor, Anda perlu melokalkan node selama pergerakannya di dalam lingkungan. GPS tidak berfungsi di lingkungan bawah tanah yang dipenuhi cairan ini. Berkol mengatakan, “Saat mengambang di dalam, node harus bekerja sepenuhnya secara otonom karena tidak ada kontak yang mungkin dengan stasiun pangkalan. Oleh karena itu, komunikasi di antara node dan melacak jarak bersama mereka adalah tugas penting. Kami memanfaatkan lingkungan cair, dengan menggunakan sinyal ultrasound untuk berkomunikasi. “

Ruang terbatas

Tetapi pengukuran jarak antar node masih, bahkan dengan ultrasound, sangat kompleks. Bola beroperasi dalam volume air tertutup, mereka mengalami benturan ke dinding pipa dan satu sama lain dan sistem pipa bercabang sesekali. Ini semua mempengaruhi gema yang terdeteksi melalui ultrasound. Selain itu, mencapai sinkronisasi di antara node sensor miniatur — sehingga terbatas sumber daya — sangat menantang.

Untuk mengatasi masalah ini, Ph.D. Karya Gönenç Berkol berfokus pada sistem dan desain perangkat keras dari kumpulan node. Untuk tujuan ini, ia mengembangkan apa yang disebut metode pengintai jarak ultrasonik berbasis Frekuensi-Division Duplexing (FDD) dan Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW). Berdasarkan pendekatan ini, node menggunakan dua transceiver ultrasound berbeda yang disetel untuk pita frekuensi terisolasi selama eksplorasi mereka. Berkol: “Oleh karena itu, node dapat memisahkan gema dari node lain dari node mereka sendiri. Sistem pengintai berbasis FDD-FMCW ini mengatasi tantangan yang terkait dengan fenomena tabrakan dan multipath tanpa memerlukan sinkronisasi global di antara elemen swarm.”

Berkol merancang, menerapkan, dan mengkarakterisasi tiga chip secara eksperimental. Chip pertama mencapai sensitivitas canggih (-81.6dBm) dan energi-per-bit (51.18nJ / b) untuk transceiver ultrasound. Chip kedua terdiri dari penerima berdaya sangat rendah, yang beroperasi hanya pada konsumsi daya total 23.6nW sambil mencapai Figure-of-Merit (FoM) terbaik di negara-of-the-art saat ini. Chip ketiga membangun pemancar ultrasonik (TX) hemat energi yang menghemat lebih dari 30% energi pada kapasitansi besar transduser ultrasonik. Menggabungkan tiga chip, Berkol mendemonstrasikan secara eksperimental bahwa sistem pengintai ultrasound yang berbeda dapat bekerja bersama.


Pasien kanker payudara mana yang membutuhkan pengangkatan kelenjar getah bening? Ultrasonografi mempersempitnya


Informasi lebih lanjut:
Arsitektur dan Implementasi IC Sistem Komunikasi Ultrasound dan Rangefinder untuk Kawanan Sensor. research.tue.nl/en/publication… und-communication-an

Disediakan oleh Universitas Teknologi Eindhoven

Kutipan: Menjelajahi lingkungan yang tidak diketahui dengan ultrasound (2021, 12 Februari) diambil 12 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-exploring-unknown-environments-ultrasound.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel Hongkong