Предполагается разработать ультразвуковой локатор для сканирования скрытых внутри стен предметов (электрической проводки, водопроводных труб и т.д.).

С помощью ультразвуковых волн можно сканировать окружающее пространство. При частоте 40 кГц длина звуковой волны в воздухе при температуре 20 градусов Цельсия составит 0.86 см (скорость звука при таких условиях составляет 343 м/с). Это означает, что в воздухе при нормальных условиях можно обнаруживать объекты размером до 4.3 мм. В бетоне скорость звука равна 4800 м/с, что даёт длину волны 12 см и такие параметры работы позволяют обнаруживать отражения от предметов размерами до 6 см. Если необходимо обнаруживать более мелкие предметы можно применить ультразвуковой приемопередатчик с более высокой частотой колебаний. Датчик на 1.7 МГц можно недорого приобрести на Али. Такой датчик позволит обнаруживать отражения от неоднородностей в бетоне размером 1.4мм.

Диаграмма направленности ультразвукового датчика TCT40 представлена на Рис.1. Из диаграммы направленности можно сделать вывод что рабочий сектор углов составляет 60 градусов. Данных по датчику на 1.7МГц не представленно а инете, поэтому их придётся измерить самостоятельно.

Исходя из ширины диаграммы направленности датчика можно сделать вывод, что минимальная дистанция на которой возможно обнаружение сигналов равна габаритному размеру приёмной антенны, см. Рис. 2.

Расчёт диаграммы направленности фазированной антенной решётки с синтезированной апертурой полученной вращением приёмника ультразвука F=40 КГц по окружности радиусом R=12 см представлен на рис. 3. Расчёт даёт ширину диаграммы направленности в Q=2(deg). Что хорошо согласуется с данными моделирования показанными на Рис. 3. При рассчёте использовалось весовое окно Дольфа-Чебышева с уровнем боковых лепестков -40db. Окно Дольфа-Чебышева даёт минимальную ширину диаграммы направленности аненны при заданном уровен боковых лепестков. Повышенный на 10-15db и неравномерный уровень боковых лепестков при моделировании вызван неравномерным расположением точек приема сигнала при движении приемника ультразвука по окружности.

Полученный расчёт позволяет сделать вывод о возможности создания ультразвукового радара с раблочей частотой F=40КГц и с разрешением 2 градуса, что позволит получить изображение в секторе углов 60 градусов. Другими словами получить изображение с разрешением 30x30 пикселей. Для улучшения разрешения можно будет применять датчик на более высокую частоту генерации сигнала.

На aliexpress были заказаны шаговый двигатель с драйвером, латунный вал Ф=5мм, передатчик и приёмник ультразвука. Управлять и оцифровывать сигнал будем с помощью платы APM32F407, затем данные передаются в хостовый компьютер, который и считает картинку.