基于混沌脉冲位置调制的实时超声测距系统串扰抑制

 超声测距系统中各换能器之间存在的干扰(即串扰)会严重制约测距的准确性;为消除串扰,采用混沌脉冲位置调制构造每个超声换能器的短发射序列;相关分析法被用于识别回声序列.分析了超声串扰产生原因,并给出了脉冲占空比与各次谐波能量的对应关系.为获得最佳的相关效果,采用遗传算法对Logistic混沌满映射调制的短序列脉冲间隔做了优化.所提方法在DC-DC(直流－直流)激励的静电型超声测距系统中获得了验证.结果表明,在合理配置脉冲间隔的情况下,混沌脉冲位置调制可用于消除实时超声测距系统的串扰.     

超声扩频测距系统数学建模

对超声扩频测距系统的数学建模问题进行了研究.首先,利用直流-直流(DC-DC)升压模块构造了超声换能器的发射与回声接收电路;其次,利用自回归滑动平均(ARMA)模型建立了此超声测距电路的输入-输出传递函数,并通过实验验证了传递函数的准确性.此模型的建立可便于超声扩频测距系统对脉冲编码和调制方式的选择,省去了繁琐的硬件验证.     

耐强酸腐蚀超声波换能器

设计并制作了一种用于强酸性输液系统除垢的超声波换能器。利用聚丙烯管道组装的静态流体超声场强测试系统研究了影响超声传播的因素。结果表明,使用陶瓷超声发射头有利于超声能量向液相传输,随导波棒粗端与陶瓷发射头接触面积增大,超声波能量传输效率提高。结合有限元分析软件确定了换能器的振动节点,优化换能器结构设计。在硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸酸体系中测试了换能器陶瓷超声头的耐酸腐蚀性能。实验结果显示,主晶相w(Al2O3)>75%、碱金属和碱土金属氧化物总含量小于5%的氧化铝陶瓷超声发射头可以耐受酸度为1.0mol/L硫酸的腐蚀。w(Al2O3)>99%的刚玉陶瓷可用抵御0.5mol/L氢氟酸、或大于1mol/L硫酸的腐蚀。用主晶相w(Al2O3)>75%的氧化铝陶瓷超声发射头,在模拟某锌业公司的实际生产的酸性体系中测试3个月,超声发射头无明显腐蚀。     

伪随机码超声测距电路的设计

为了解决单脉冲回波方式超声测距中存在的问题,借鉴雷达中的脉冲压缩技术,文章把扩频技术加入到超声测距中,利用伪随机码的特性和FPGA本身的高速和可靠性,通过对静电超声换能器性能的研究,设计了伪随机码超声发射和接收电路,并且在FPGA上利用数字匹配滤波器实现了渡越时间的捕获。     

超声换能器频率特性及匹配研究

超声换能器是一种强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗等特性差别很大.在超声换能器的应用中需要对超声换能器进行频率特性分析及阻抗匹配,以达到最高的传输效率和最佳的波形效果.详细分析了超声换能器的频率特性及匹配方式,并对超声换换能器参数进行了测试,根据测试参数设计了阻抗匹配电路.理论分析和实验测试表明,良好的频率及阻抗匹配电路有利于优化超声波发射波形,提高电声转化效率.     

一种基于WG序列的测距新方法

应用具有良好相关特性的伪随机序列可以提高雷达测距信噪比，有助于实现高效率低功率的目标探测。二相发射态结合雷达的非发射状态可以定义三态序列。文中介绍了三态序列的一些概念及其主要性质；讨论了Wolfmann-Goutelard(WG)序列的近完美周期自相关性；并基于三态序列相关函数的定义，应用WG序列生成的三态码^3WG,构造了一种适用于测距雷达的，具有良好性质的码序列测距方法。该方法可以替代m序列在测距中的作用。     

CS-2型超声波回声测深仪

上海超声波仪器厂最近试制成功CS-2型超声波回声测深仪.这种仪器采用国产中规模集成电路和晶体管电路结构.当仪器工作时,装在船底的超声发射换能器垂直向水底发射超声波,显示器就会用数字显示出水的深度.它的测量范围最浅为0.5米,最深可     

参量阵扬声器系统的超声发射阵指向性研究

在参量阵扬声器系统中,需采用若干个压电陶瓷超声换能器单元组成换能器发射阵,换能器单元的数目和排列位置会对发射阵的指向性产生影响。通过改变换能器数目及之间的相对距离,模拟了超声发射阵的空间指向性。与实测结果进行了比较,验证了在设计超声发射阵列时,此模拟方法的可靠性和实用性。     

编码激励技术在医学超声内窥镜中的实现

为了提高医学超声内窥镜系统的探测深度和成像质量,将广泛应用于雷达系统的编码激励技术引入到超声成像系统中,采用编码脉冲信号激励超声换能器,以增加超声发射功率,提高回波信号信噪比.在分析编码激励原理和超声换能器暂态工作特性的基础上,设计并实现了超声信号的4 bit Barker编码脉冲发射.实验中,激发电路输出的编码激励信号与超声换能器的暂态工作特性吻合;玻璃杯壁的反射超声回波信号,具备编码特征,与Matlab仿真结果相同,且幅度较强.     

时域展宽特性对相关检测性能的影响分析

时域展宽是激光回波脉冲的重要特性,也是影响激光雷达相关检测性能的重要因素。建立了考虑时域展宽特性的激光回波脉冲数学模型,以此模型和相关检测原理为基础分析了时域展宽特性对相关检测测距误差、信噪比的影响,从激光发射脉冲的近高斯能量时间分布模型出发,推导了时域展宽系数的计算公式,并对理论分析和计算结果进行了仿真论证。仿真结果表明:回波脉冲时域展宽系数与其衰减系数成反比,与发射脉冲上升时间成正比,随着时域展宽系数的增大,激光雷达相关检测系统测距误差增大,信噪比降低。