Электронные системы эхолокации.

АННОТАЦИЯ 3
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1 ЭХОЛОКАЦИЯ 7
1.1 История возникновения и обнаружения 7
1.2 Эхолокация в природе 8
1.3. Применение эхолокации в технических устройствах 9
ГЛАВА 2 УЛЬТРАЗВУК 11
2.1 Открытие ультразвуковых волн 11
2.2 Основные параметры и разновидности ультразвуковых волн 12
2.3 Применение ультразвуковой эхолокации в медицине 15
ГЛАВА 3 ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЦИИ 16
3.1 Актуальность электронных систем эхолокации 16
3.2 Принцип работы 17
3.3 Виды ультразвуковых датчиков для измерения дальности 18
ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 21
4.1 Выбор электронной системы эхолокации 21
4.2 Подбор деталей для реализации системы 23
4.3 Построение и программирование устройства. 26
4.4 Проверка работоспособности проекта. Описание опыта. 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 36
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 38

Весь текст будет доступен после покупки

В быстро развивающемся современном мире технологический прогресс не стоит на месте. Поэтому для уменьшения рисков и более быстрого и точного получения результатов человек был вынужден прибегнуть к автоматизации технических систем не только в различных сферах промышленности, но и в повседневной деятельности. Одним из способов решения данной проблемы стала роботизация.
Для правильной ориентации роботов в пространстве их оснащают многими датчиками, в число которых и входят электронные сенсоры. Такие измерительные устройства служат аналогом человеческого зрения для приборов, то есть позволяют им определять геометрию пространства и расстояние до объектов. Для описания такого средства ориентации был введен термин «машинное зрение» [1].
Машинное зрение – это подающая большие надежды технология, совмещающая в себе компьютерные методы получения и обработки информации поступающей из окружающей среды, которая позволяет оборудованию наглядно воспринимать действительную реальность [2].

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1 ЭХОЛОКАЦИЯ
1.1 История возникновения и обнаружения
Эхолокация – это способ, позволяющий определять положение объектов в пространстве по времени задержки отраженной волны [4].
Возникновению данного метода пространственной ориентации поспособствовал эволюционный процесс. Изменения мест обитания в зависимости от различных внешних факторов вынудило животных искать более надежные и далекие от поверхности укрытия, что в свою очередь привело к появлению у них нового способа восприятия окружающего мира, взамен обычному зрению. Таким образом, обстоятельства вынудили некоторые виды живых существ адаптироваться к меняющимся условиям обитания наилучшим образом.
Изучением этого интересного явления занялся итальянский ученый Лазаро Спалланцани. В 1793 году ему удалось обнаружить, что летучие мыши способны свободно перемещаться в темной комнате и своевременно обнаруживать предметы, появляющиеся на их пути [5]. В дальнейшем, учеными было установлено, что летучие мыши, издавая ультразвук, улавливают обратно отраженные от препятствий волны. Это означало, что способ их пространственного ориентирования основан на методе ультразвуковой эхолокации (Рисунок 1).

Рис. 1 – Отражение от мухи ультразвуковой волны, посылаемой мышью [6]
1.2 Эхолокация в природе
В природе наблюдается не так много живых существ, использующих в той или иной степени методы эхолокации. Помимо вышеупомянутых летучих мышей, эхолокационная способность которых находится на высоком уровне, существуют также дельфины, у которых эта система еще сложнее.
В исключительной темноте дельфин может определить предметы малых размеров на достаточно большом расстоянии от него. Также эти млекопитающие способны менять продолжительность посылаемых сигналов и интервал между их подачей, что помогает точнейшим образом определять положение цели. Используя эхолокацию, дельфины могут определить не только форму и размеры отражающего тела, но и различить материал из которого он сделан.
Наиболее примитивная форма звуковой локации используется среди некоторых видов насекомых. Так, например, у водяного жука-водолюба ориентация происходит посредством поверхностных волн, которые улавливаются особыми ворсинками, располагающихся у начала антенн [6].
В той или иной степени, человек тоже может использовать методы эхолокации для определения своего положения в пространстве. В отличии от представителей животного мира, это свойство у человека является не врожденным, а приобретенным, которое возможно развить тренировкой слуха. Для людей, освоивших эхолокацию, характерно создание, с помощью языка, резких звуков. Далее, они слушают отраженный звук и по изменению его громкости и тональности определяют наличие объектов вокруг, их положение, а также их форму.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Тептюк А. Д., Катков В. В., Дмитриев И. О. Эхолокация в области машинного зрения / А.Д. Тептюк, В. В. Катков, И. О. Дмитриев // Сборник трудов XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (г. Томск, 9-13 ноября 2015 г.) – Томск, 2016. – T. 1. – С. 247-248.
2. Машинное зрение: обзор технологии [Электронный ресурс] // Официальный сайт компании Robodem. 2020. – URL: https://robodem.com/machinevision. (Дата обращения 31.05.2021).
3. Машинное зрение [Электронный ресурс] // Википедия. Свободная энциклопедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Машинное_зрение. (Дата обращения 31.05.2021).
4. Физическая энциклопедия: в 5 т. Т. 1: Ааронова – Бома эффект – Длинные линии. – М.: Советская энциклопедия, 1988. – С. 468-469.
5. Аирапетьянц, Э. Ш. Эхолокация в природе / Э. Ш. Аирапетьянц, А. И. Константинов – Л: Наука, 1974. – 512 с.
6. Йовчев, Н. Удивительное поведение животных / Н. Йовчев, К. Старчев – М: Лесная промышленность, 1978. – 182 с.
7. Бадретдинов, Р. А. Эхолокация и ее применение / Р. А. Бадретдинов, С.В. Никифирова – Казань: КНИТУ им. А. Н. Туполева - КАИ, 2015 – С. 503-506.
8. Леонов А. И. Радиолокация в противоракетной обороне / А. И. Леонов – М.: Воениздат, 1967. – 136 с.

Весь текст будет доступен после покупки