骨质疏松症定量超声诊断传感器配套电路的设计

利用Pspice软件进行电路仿真设计,研制了满足骨质疏松症定量超声诊断的传感器配套发射接收电路.实验表明设计的电路能够满足超声波传感器的测量需要.该电路的设计为研制具有完全自主知识产权的定量超声测量仪奠定了坚实的基础.     

多普勒超声波传感探测器的制作

电路原理图如图1,整个电路分为:超声波稳频发射;超声接收放大;多普勒拍频放大和双脉冲检测输出四个部分。 1.超声波稳频发射:由非门电路U_1,晶振XTL,超声发射传感器T_(40-16)等组成。U_(1-b)U_(1-c)和XTL等构成40kHz精密振荡器,输出信号经U_(1-a)整形,推动超声发射传感器,向空间发射40kHz超声波。 2.超生接收放大:由超声接收传感器R_(40-16),TR1,TR2等组成。R_(40-16)是配对接收器,将空间40kHz超声波转变为40kHz脉冲电压,经TR1,TR2两级线性放大器后有     

嵌入式智能排泄系统的设计

介绍了一种基于AT89C52单片机嵌入式智能人工肛门的设计方案.这种智能人工肛门主要包括单片机控制模块、压力检测模块、超声检测模块和报警模块四部分.压力检测模块不断检测人工肛门肠腔内部的压力变化,并将信号传递给单片机.单片机处理来自压力检测模块的压力信号,当压力超出一定数值时,单片机启动超声检测模块.超声波发射模块发射超声波,并被肠壁另一侧的超声接收模块接收.超声波穿过肠腔内容物,将会产生一定的衰减,速度会发生变化.通过测量超声波经过肠腔内容物的时间,能够得到超声波通过肠腔内容物的平均速度,而超声波通过不同物体的速度是不同的,从而大致判断肠腔内容物的物理性质,为患者提供不同级别的警告信息.     

骨质疏松症定量超声诊断的传感器配套电路的设计

利用Pspice软件进行电路仿真设计,研制了满足骨质疏松症定量超声诊断的传感器配套发射接收电路。实验表明设计的电路能够满足超声波传感器的测量需要。该电路的设计为研制具有完全自主知识产权的定量超声测量仪奠定了坚实的基础。     

基于LabVIEW的电磁超声热态金属在线缺陷检测系统

基于LabVIEW软件开发了针对高温等极端环境下的电磁超声在线缺陷检测系统.软件重点开发集成了高温下判定缺陷当量的AVG曲线、超声波信号的定位、温度实时监控及滤波处理算法等功能模块.硬件主要开发基于自制耐高温陶瓷线圈及水循环冷却系统的可持续长时间接触高温的超声SV波激发/接收传感器,并配置了高功率脉冲RPR-4000主机和阻抗匹配网络为其提供高功率.系统运行试验表明:在500℃高温环境下,软件开发的AVG曲线能够精确地检测出缺陷的当量大小,并可通过超声波飞行时间和超声波测速确定缺陷的位置.另外,自主开发的电磁超声传感器在500℃高温环境下可持续检测达2h以上.     

一种多通道超声波测厚系统的研究

本文主要对超声波多通道实时在线测厚系统进行了以下几个方面的研究:超声波的传播特性、超声波传感器测厚原理、多通道测厚模型的建立、超声波多通道测量探头的分布及其触发方式、数据的微机化处理方法.系统将被测参数经超声传感器换成模拟信号,再由模拟输入通道进行信号调理和数据采集,转换成微机要求的数字形式送人微机进行必要的处理.介绍...     

超声波功率驱动与测量装置设计

在超声波法测量的理论基础上开发设计了一次风煤粉浓度测量系统.测量系统的硬件部分主要包括超声波传感器驱动电路、超声波接收电路和控制电路部分.驱动电路的主要拓扑结构为单相全桥逆变电路,接收电路主要由两级放大电路和滤波电路实现.控制芯片选择TI公司的TMS320F2812型号的DSP芯片,其内部程序在CCS3.3环境下编写.     

超声波传感器接收信号强度非对称性分析及对策

针对采用时差法测量流速时,超声波传感器顺、逆两向接收信号强度存在的非对称性、非均匀性问题,提出了一种改善超声波传感器性能的方法。根据超声波传感器的波束角、发声传感器与受声传感器的间距,分别计算出超声波沿着波束角中心线和外线到达受声传感器表面的时间,进而通过改进压电元件模块提出一种缩短信号分别沿着中心线和外线到达受声传感器表面时间差的超声波传感器设计方法。理论分析可知,该方法可以有效地改善接收信号强度非均匀、非对称性问题,提高了流量测量精度。     

眼角膜超声测厚及眼压测量复合传感器设计

眼角膜厚度和眼压是眼球的两个重要生理参量,是诊断屈光不正、青光眼等眼科疾病的重要指标.新型复合传感器能一次性完成两个参量的测量.使用这种传感器,可以提高眼科医学诊断的便利性,同时可以根据角膜厚度修正眼压值.通过超声传感器和使用电磁驱动的压力控制系统相结合,实现两种测量的同步完成.超声传感器采用PZT系列压电复合材料,角膜厚度采用超声波脉冲回波法测量.电磁压力控制根据眼压测量的需求,通过计算得到电磁驱动系统的结构参数和电磁参数.由实验测量结果可知,角膜厚度测量精度在±10μm范围内;电磁压力控制系统的压力范围为0~0.490 N,精度为0.0006 N.该复合传感器测量精度和范围符合传统角膜测厚和眼压计的标准,为二合一眼科仪器研制打下基础.     

基于超声衍射时差法的缺陷检测技术仿真分析

采用有限元方法对超声衍射时差(TOFD)检测技术进行分析.首先使用COMSOL有限元分析软件对超声TOFD检测技术建模;而后基于该模型分析超声波的产生、传播和接收过程;最后通过改变模型参数,研究缺陷几何尺寸对超声TOFD检测信号的影响.研究结果表明:超声TOFD信号中直通波、上端衍射波、下端衍射波、底面反射波信号的相位依次变化180°;当缺陷位于工件上表面或下表面时,探头只能接收到四种基本超声信号中的一部分.     

基于GMRES的超声过程层析成像算法研究

当前超声气固两相流层析成像的难点在于难以获得有效的信号和图像重建算法精度不高。鉴于此,作者以超声衰减理论为基础,提出一种基于广义最小残差(GMRES)迭代的超声层析成像重建算法：首先利用广义极小残差迭代算法获取初始物体浓度分布信息,然后采用均值滤波并设定灰度门槛的方法对其进行修正以提高图像精度。为验证该算法的可行性,利用数值仿真在较少有效信息条件下,求解欠定稀疏线性方程,将结果与现有几种图像重建算法比较发现该方法成像精度高,之后进行的超声气固两相流层析成像实验结果表明：采用该算法的成像系统能够反映管道内气固两相流截面固相浓度分布特征。     

提高超声波流量计量精度的方法

时差法超声波流量计通过检测换能器发射和接收的超声波信号的传播时间信号,实现流量的计量。超声波换能器的谐振频率及超声波信号传播过程中相位和幅值的变化等因素,会影响对超声波信号到达时间的准确计量,从而影响流量测量的精度。准确计量超声波信号的到达时刻是提升时差法超生波流量计的计量精度的关键之一。针对换能器发射和接收超声波信号的处理和获取电路进行了设计和分析,得出了实验结果和实验数据,对实验结果给出了实验分析和结论,并通过软件算法给出了进一步提高测量精度的方法。     

一种高精度超声波热量表的研制

热计量收费是供热供暖行业一个亟待解决的问题,超声波热量表提供了一种可行的技术手段。介绍了一种基于时差法的高精度超声波热量表设计方案。根据理论分析,把计算热量的两个关键参数:流量和温度的测量转换成对时间的测量。选用低功耗单片机作为微控制器,利用高精度时间测量芯片TDC-GP21完成对时间的测量,实现了数据的采集、计算、显示和传输功能。为保证测量精度,设计了超声波换能器性能检测装置,提出了一种换能器测试原理,并对换能器和热量表的测试结果进行了分析。测试结果表明该超声波热量表运行稳定可靠,具有良好的应用前景。     

基于RBF网络的固相质量流量检测

气固两相流流动的复杂性和多样性直接影响了固相质量流量的测量精度,严重限制了其在工业生产中的应用。在双弯管法检测固相质量流量原理的基础上,利用人工神经网络优良的非线性映射能力,以两弯管处的压力差为输入,建立了一种基于径向基(RBF)网络的软测量模型,实现了对固相质量流量的在线测量。实验结果表明:该模型测量误差在3%以内,能够有效解决固相质量流量在线检测的问题,并且具有测量快速、精度高的优点。     

RBF神经网络在油水两相流含率超声测量中的应用

介绍了一种油水两相流含率测量新方法——超声散射法．该方法利用超声波散射效应测量流体中的分相含率，通过非集流方式，在基本不改变流体流动状态的情况下实现油水两相含水率的测量．动态实验结果表明，该方法在油水两相条件下，可以实现分相的测量．但由于受流型、油泡直径及吸收系数等因素的非线性影响，使得测量模型难于建立．文章通过构建RBF神经网络，对含水率进行预测，提高了含水率测量精度．     

基于自干涉驱动技术的超声波飞行时间测量系统优化设计

超声波飞行时间测量极易受到噪声的干扰而影响检测精度.针对这一难点,利用幅值、相位调节技术驱动超声波换能器产生白干涉发射波形,通过相位检测预判接收信号到达时间,结合双阈值拟合算法计算飞行时间.该系统以信号处理器DSP为核心,采用CPLD完成高精度数字相位检测.与传统的超声波飞行时间阈值检测方法相比,该系统具有测量精度高、抑制噪声干扰等优点.     

基于超声波时差法的管道流量测定仪设计

煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。     

Optimal design of an ultrasonic transducer

An ultrasonic transducer, consisting of two piezoelectric ceramic disks and two resonance rods, is optimized with respect to the shape of the two resonance rods in order to maximize the amplitude of the vibrating tip. The mathematical model is presented and a finite element model of the transducer is set up. Harmonic analysis (forced vibration) is used for calculation of resonance frequency, vibration mode, amplitude and phase. The resulting optimal shape is presented. The numerical analysis shows that the new design improves the amplitude 4.0 times. The improved transducer has been tested against the standard transducer and experiments show good agreement with theoretical results. A special design of the ultrasonic transducer for sonar applications has also been investigated. Applications of the improved ultrasonic transducer are more efficient transducers in high energy applications such as ultrasonic welding, drilling, disruption, cleaning, and sonar and underwater communication.     

基于聚焦式超声波传感器的悬移质浓度测量研究

液体中悬移质含量是表征液固两相流的重要参数之一,其准确测量具有重要意义.基于超声波在悬移质中传播的衰减效应,提出了一种新型聚焦式传感器对悬移质的浓度进行测量.以不同悬移质浓度和粒径的水-泥沙混合物作为测量介质,利用数据采集卡获取衰减反馈波形,经过小波去噪和快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transformation)得到衰减信号的频谱图,根据浓度与衰减系数对应关系建立悬移质浓度模型.实验数据表明,混合粒径和单一粒径下衰减系数与浓度分别呈现三次函数关系和良好的幂函数关系,在实验范围内,3种不同平均粒径下的模型平均相对误差基本在3%以内,均方根误差在10%以内,证明了所建立的模型有一定的可行性.     

神经网络在小管径超声波流量测试中的应用

介绍了一种基于神经网络的改进型超声波流量测量系统的研制,该系统针对时差法超声波流量计在小管径应用上时差难以测量的不足,采用动量BP算法,实现了对各种非线性影响因素的补偿,通过参数修正有效地提高了系统的测量精度。与传统时差法超声波流量计相比,该系统稳定性好,精度高,具有良好的应用价值和推广价值。