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Projet Radar à ultra-sons

  1. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    518

    Projet Radar à ultra-sons

    Bonjour à tous,

    Je suis étudiant ingénieur, actuellement à l'étranger (Suède) et je travaille dans un petit labo de R&D. Ma mission est de mettre au point un radar, ou plutôt un scanner de forme, à ultra-sons. Plusieurs applications sont possibles, la principale étant de vérifier des profils et états de surface de pneus neige. Je vais donc commencer par essayer de faire des scans en 1D de profils assez grossiers. On affinera tout doucement.

    Je suis à bac+4 issu d'une école d'ingénierie généraliste. Je me suis spécialisé en mécanique numérique via mes stages et projets mais ce nouveau projet R&D, bien que très différent, me botte énormément.
    Je n'ai presque jamais fait de traitement du signal et je suis loin d'être une foudre avec les oscilloscopes, mais le projet me passionne et je vais m'investir.

    Mon matos: des émetteurs-récepteurs qui travaillent en sinus à 40 Hz, 20V d'amplitude. Je peux leur envoyer des dirac de 60 à 100V, apparemment.

    J'ai un bon gros oscilloscope bien cher avec PC intégré (marque LECROY). Je peux envoyer les signaux via les logiciels Scope Explorer et Active DSO à mon PC portable où je peux traiter le signal avec Matlab/Simulink.

    Voilà voilà, si vous le voulez bien, j'aurai sûrement plein de questions à vous poser cet été

    Pour l'instant j'ai un couple émetteur-récepteur tout proches qui balance une salve de sinus devant un profil. Je visualise émission et réception, puis calcul du temps de parcours, tout ça. On commence simple ^^

    Je rappelle que j'ai jamais vraiment fait de traitement du signal.

    Je me lance avec du simple: mes signaux sont assez crades, et je voudrai déjà commencer par filtrer le 50 Hz. Je suppose que je peux utiliser un filtre rejecteur de bande, aussi appelé coupe-bande je crois. C'est un truc qui se fait, je veux dire: c'est un classique? Ca se fait matériellement ou avec un logiciel (ce sera Matlab/Simulink ici)?

    Merci de votre lecture!!


     


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  2. Chimimic

    Date d'inscription
    décembre 2006
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    78
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    48
    Messages
    846

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    des émetteurs-récepteurs qui travaillent en sinus à 40 Hz, 20V d'amplitude
    40 KHz, peut-être ?
    Ou alors trains d'impulsions 40 KHz à la fréquence de 40 Hz ?
     

  3. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    29
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    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Oui 4O KILO Hertz, en effet, désolé pour la coquille ^^
    Je balance des rafales de 1 à 30 sinus, ces sinus étant à 40 kHz
    Alors? Concernant le filtrage?
     

  4. ordepedro

    Date d'inscription
    octobre 2006
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    Messages
    48

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Bonjour,

    Souvent les transducteurs US ont une bande passante suffisament étroite pour ne pas avoir à se préocuper du filtrage.

    En pièce jointe le schémas d'un radar US fait l'an passé et qui fonctionne.
    On emmet une quinzaine de carrés à 40KHz (sans filtrage) et à la récéption juste une amplification sans filtrage non plus.

    Une image au format GIF aurait été de même qualité et bien plus facile à consulter. Pour les images, utilisez un format image !
    JPL, modérateur
    Fichiers attachés
    Dernière modification par JPL ; 19/06/2007 à 14h54.
     

  5. m'enfin

    Date d'inscription
    février 2006
    Localisation
    Var
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    Messages
    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Citation Envoyé par Koranten Voir le message
    Voilà voilà, si vous le voulez bien, j'aurai sûrement plein de questions à vous poser cet été
    C'est avec plaisir qu'on y répondra (si on peut !)

    Citation Envoyé par Koranten Voir le message

    Je me lance avec du simple: mes signaux sont assez crades, et je voudrai déjà commencer par filtrer le 50 Hz. Je suppose que je peux utiliser un filtre rejecteur de bande, aussi appelé coupe-bande je crois. C'est un truc qui se fait, je veux dire: c'est un classique? Ca se fait matériellement ou avec un logiciel (ce sera Matlab/Simulink ici)?

    Merci de votre lecture!!
    Tout d'abord, il est toujours préférable de veiller à la qualité du signal à la source plutôt que d'en filtrer les défauts. Pour cela, la réalisation doit être très soignée: blindage, alimentation, réjection de mode commun, etc... pour essayer d'avoir le signal le plus pur possible. C'est un peu comme les fondations d'une maison, si cette partie est négligée, c'est tout l'édifice qui sera branlant quoi qu'on fasse.
    Pour le filtrage, tu peux avoir recours à un réjecteur, mais cette solution est à mon avis insuffisante: le secteur présente de nombreuses harmoniques qu'il faut filtrer aussi. ton signal utile est à 40kHz, peut-être vaut-il mieux utiliser un passe bande à cette fréquence, tout le reste sera éliminé.
    Pour la suite du traitement, je te conseillerais de numériser le plus tôt possible et de faire un traitement numérique via un DSP.

    A+
     


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  6. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    29
    Messages
    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Merci pour ces réponses, je vais donc m'orienter vers un passe-bande pour ne laisser passer que 40 kHz.

    "Réjection de mode commun" ?

    Et puis avoir un signal bien pur, ça s'annonce chaud. J'ai des câbles blindés (je crois) mais mon prof/boss m'a dit que pour faire les raccords la "procédure" était la suivante: pince coupante et vieux fer à souder

    Mais bon, avant tout, je dois récupérer le driver qui me manque pour communiquer avec l'oscillo. J'ai le logiciel, le câble, tout... mais mon boss a paumé le CD avec le driver ><

    Quant à numériser... à partir du moment où je communique avec le PC, le signal a forcément DEJA été numérisé, non? Et puis Matlab, c'est du numérique pur (ou presque, y a quand même une 'symbolic tool boox' ^^)

    DSP? Ce sont des processeurs ultra spécialisés, c'est ça? Multiplication & Addition à mach 12 pour les calculs de corrélation/convolution c'est bien ça?
     

  7. polo974

    Date d'inscription
    février 2007
    Messages
    6 981

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Question bête, en gros, tu veux réaliser un système que s'apparente plus de l'échographe (genre maternité) que du détecteur d'obstacle à l'arrière de la voiture, si j'ai bien compris.

    La longueur d'onde dans l'air (340m/s) à 40kHz est de 8.5mm, ce qui est beaucoup à mon avis.

    La fréquence utilisée en échographie est de l'ordre du MHz de mémoire (voir plus maintenant, je n'ai plus fréquenté ces lieux depuis longtemps)...

    Sans monter si haut, il va falloir réfléchir à la fréquence.

    Par ailleurs, la directivité est impérative pour faire des mesures dans une direction précise (Lapalisse n'aurait pas mieux dit...), et comme c'est au final une image qui est attendue, il va falloir un balayage du faisceau (gestion des phases de plusieurs transducteurs par ex)...

    Bref, les transducteurs sont la clé du système, ensuite, un bon DSP ou 2 et sa roule. (la fin, c'est une boutade...)

    En fouillant un peu le web,
    L’une des techniques de ce 2nd type d’échographie est le balayage électronique linéaire. Dans ce type d’échographie, la sonde est constituée par un grand nombre de capteurs ultrasonores de petites dimensions placés côte à côte (barrette linéaire). Un dispositif électronique permet d’activer les transducteurs à tour de rôle ce qui permet d’obtenir une image en environ 1 / 100 de seconde.
     

  8. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    29
    Messages
    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Oui, on peut voir ça comme de l'échographie et, oui, je sais bien que ça fait un peu long comme longueur d'onde... A méditer.

    L'idée est de déplacer un capteur/récepteur pour balayer la surface. Je pense détecter la distance à l'obstacle en continu, et comme le truc va se déplacer latéralement, ça devrait me révéler le profil.

    Donc, oui, ça va "balayer". Mais que veux-tu dire par "gestion des phases"?

    Je vais déjà voir ce que ça donne ainsi, et on sophistiquera le système au fur et à mesure.

    Merci!
     

  9. m'enfin

    Date d'inscription
    février 2006
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    Var
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    52
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    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Citation Envoyé par Koranten Voir le message
    "Réjection de mode commun" ?
    Ne t'inquiète pas pour ça (du moins pour le moment), je n'ai fait que nommer quelques possibilités d'amélioration d'un signal sans présager de l'application dans ton cas.

    Citation Envoyé par Koranten Voir le message
    Et puis avoir un signal bien pur, ça s'annonce chaud. J'ai des câbles blindés (je crois) mais mon prof/boss m'a dit que pour faire les raccords la "procédure" était la suivante: pince coupante et vieux fer à souder
    il vaut mieux être sûr que le câble est blindé, c'est indispensable car le rapport signal/bruit est très important sur les premiers étages. Ensuite quel cable blindé, 1 ou 2 conducteurs + masse? Le mieux, 2 conducteurs+masse et entrée sur ampli différentiel (ici retour du mode commun!).
    Pour la pince et le fer, c'est une très bonne méthode si c'est bien fait.

    Par contre, réfléchis bien au problème soulevé par polo974, il a raison et tu risques de partir dans une voie sans issue avec tes transducteurs. Le contrôle de profil de pneus nécessite, je suppose, une résolution du millimètre.
    Citation Envoyé par Koranten Voir le message
    Quant à numériser... à partir du moment où je communique avec le PC, le signal a forcément DEJA été numérisé, non? Et puis Matlab, c'est du numérique pur (ou presque, y a quand même une 'symbolic tool boox' ^^)

    DSP? Ce sont des processeurs ultra spécialisés, c'est ça? Multiplication & Addition à mach 12 pour les calculs de corrélation/convolution c'est bien ça?
    C'est l'oscillo qui a numérisé, mais s'il ne fait pas partie intégrante du système final, il faudra numériser à un moment ou un autre.
    Pour le DSP (Digital Signal Processor) c'est bien ça.

    A+
     

  10. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Merci M'enfin. Mais comment numériser? Si je traite mon signal avec Matlab, lui, il ne voit le signal que comme un vecteur, un tableau de points, donc discret. Ca suffit pas ? Matlab, c'EST du traitement numérique! Je suis justement en train de faire l'algorithme de filtre passe-bande...
     

  11. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
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    29
    Messages
    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Je suis en train d'essayer de faire le filtre passe-bande avec Matlab. Je galère pas mal. J'utilise la fonction cheby1, mais c'est pas très évident. Avec la fonction fdesign.bandpass, j'arrive à faire le filtre, mais pas à l'utiliser... L'aide de Matlab est des plus nébuleuses... Il semble y avoir 1000 façons de faire! Alors si quelqu'un sait comment faire un passe-bande simplement et pourrait me dire quelle fonction utiliser? Merci!
     

  12. polo974

    Date d'inscription
    février 2007
    Messages
    6 981

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    J'ai parlé gestion de phase au cas où tu utiliserais une ligne de plusieurs transducteurs. En gérant la phase d'émission, tu peux cibler la direction d'émission (dit très vite, avec de grosses zones non développées).
    Mais comme il semble que tu vas gérer le balayage de façon mécanique, un seul émetteur/récepteur suffit.
    Ton but est donc de faire une suite de revelés de distances pour retrouver un profil.
    Il te faut donc un moyen de focaliser ton (ultra)son afin d'avoir une bonne définition.
    Il faut aussi que l'objet que tu mesure te renvoie un echo direct, ce qui peut poser problème: exemple pneu de tracteur, les sculptures ne sont pas verticales ou horizontales, il y a des pans inclinés, qui vont réfléchir ton onde dans une direction où tu ne les attendras pas et risquent même de revenir par un chemin détourné. Bref mesure impossible (ou pire erronée).

    Maintenant, si ce sont des pneus de voitures classiques, le problème viendra plus de la résolution nécessaire pour "voir" les fines sculptures que des pentes pouvant dévier l'onde.

    En gros, imagine ton pneu peint en "imitation chrome" bien brillant, une photo (très) floue de ça et tu verras ce que pourrait "voir" ton système...

    Je crois qu'il est important de se visualiser la chose afin d'en appréhender la difficulté qui à mon avis ne se trouve pas du coté électronique, mais plutôt entre le transducteur et le pneu.
     

  13. Koranten

    Date d'inscription
    mars 2007
    Âge
    29
    Messages
    518

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Oui Polo je me rends bien compte que ça risque d'être balèze et que le scanner risque de pas voir grand chose. Genre perdu dans la nuit et le brouillard ^^

    Comment focaliser le faisceau ultrason? Parce que c'est clair que, contrairement à un laser, ce n'est pas franchement unididirectionnel... et ça pose problème.

    Bon, j'ai réussi à faire mon filtre passe-bande. Mais quand j'essaie de dépolluer un signal caché dans un bruit aléatoire, c'est quand même pas grandiose. Si je faisais une corrélation plutôt?

    En tous les cas, il faut d'abord que j'arrive à communiquer avec mon oscillo ><
     

  14. F4DXU

    Date d'inscription
    avril 2007
    Localisation
    Vienne
    Messages
    731

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    Bonjour à tous et la liste,

    Post #6 :
    "Réjection de mode commun" ?
    Vu le schéma il n'y aura pas de réjection du mode commun sur les entrées car le câblage des capteurs sur les entrées des AOP n'est pas en mode différentiel. La seule réjection du mode commun se fera sur l'ondulation des alimentations qui elles sont symétriques. La réjection du mode commun permet d'éliminer les parasites qui eux se propagent en mode commun.

    Post #7 :
    La longueur d'onde dans l'air (340m/s) à 40kHz est de 8.5mm, ce qui est beaucoup à mon avis.
    Cela signifie que que la résolution de l'objet sera limité à 8.5mm.
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)
     

  15. F4DXU

    Date d'inscription
    avril 2007
    Localisation
    Vienne
    Messages
    731

    Re : Projet Radar à ultra-sons

    L'idéal serait de pouvoir diminuer fortement le diamètre du faisceau et de le rendre parallèle. Cela ce fait dans une matière appropriée taillée de manière appropriée (optique pour les ultrasons), les capteurs dont tu disposent ne seront, eux, pas appropriés. Il y a peut être une piste, l'interférométrie qui te permettra d'augmenter considérablement la résolution mais c'est complexe à mettre en oeuvre.
    Pour faire simple, il faut éclairer l'objet avec une source et le regarder avec 2 yeux.
    Dernière modification par F4DXU ; 20/06/2007 à 14h12.
    Cordialement, Jean-Marc de F4DXU (station radioamateur & pages web)
     


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