基于超声探测的自动报警装置的设计

我们所设计的超声波安全防控自动报警装置分为3个部分．第一部分是超声波探测系统．它负责对超声波探头前方的障碍物进行探测．根据障碍物的距离发出不同的警报声音;第二部分是单片机控制系统．负责对接收到的超声波信号进行处理，并输出自动报警控制信号;第三部分是自动拨号报警系统．负责接受单片机输出的自动报警控制信号．并自动拨号报警。本装置原理简单，效果显著．能够实现大范围的监控．并且能通过调整来适应不同的环境．抗干扰和隐蔽性都不错。     

超声波测距系统设计

设计一种对行进中的汽车前方的障碍物进行实时测距的超声波测距系统,包括超声波测距原理,硬件设计,使系统能及时进行障碍物距离的显示及声光报警处理;重点突出利用数字传感器DS18B20对温度进行测量,利用声速与温度之间的校正公式对声速进行校正,提高了距离的测量准确度。     

基于微控制器超声波技术的倒车障碍检测系统

一倒车障碍检测系统对盲区内障碍物的探测倒车障碍检测 系统所采用的超声波传感器技术可探测到附近的障碍物，为驾驶员提供倒车警告和辅助泊车功能，其原理是利用超声波探测倒车路径上或附近存在的任何障碍物，并及时发出警告。所设计的检测系统可同时提供声光并茂的听觉和视觉警告，     

一种用于动态障碍物探测的超声波系统的研制

为满足机器人探测动态障碍物的需要,系统设计了包括四路超声波发射和五路接收电路。通过对五路接收信号的信息融合,可获得障碍物相对机器人的方位及相对距离,并通过对相邻两次扫描结果的处理可得到障碍物与机器人之间相对运动速度及障碍物相对机器人运动的大体方向。测距范围:0.05～5m;精度:±4cm,测速精度:±1cm/s.     

基于无线传感节点的自卸车车斗防挂预警器设计

设计了一种基于nRF24L01的无线超声波传感节点,通过防水型超声波传感器节点采集自卸车车斗斜前方、上方及斜后方的障碍物距离,实现自卸车在行驶和卸货过程中,对自卸车顶部的障碍物距车顶的距离进行监测,将采集的信息传给总节点进行处理,判断障碍物能否影响自卸车车斗的举升,将障碍物的距离实时显示在液晶屏上,并进行声光报警,为驾驶员提供信息,达到车斗顶部预警防挂的目的。     

矿井移动机器人的超声波避障系统设计

以矿井移动机器人为实验平台,应用超声测距原理,以AT89S52单片机为核心设计硬件电路,利用超声波传感器探测障碍物信息,并对所测得的障碍物信息进行处理,最终实现移动机器人的实时自主避障,并通过实验调试验证.     

基于多传感器的移动机器人安全区域研究

针对移动机器人导航中因障碍物信息复杂的不确定性,为了成功实现自主导航,应用一种多超声波传感器对障碍物进行信息采集,并通过BP神经网络对超声波传感器采集的信息进行处理。根据BP神经网络输出层的结果可确定机器人移动的安全区域。通过实验证明了多传感器信息处理法获得的移动机器人安全区域的可行性,为今后移动机器人避障提供了新的思路。     

一种泊车系统超声波障碍物检测方法

超声波障碍物检测是智能泊车系统的基础模块,为了精确计算障碍物距离,采用两点定位法,即利用同一个超声波探头不同时刻的2个点,分别测量得到障碍物距离发波点的距离信息,通过三角函数计算出车辆周围的障碍物坐标及距离车辆最近的障碍物距离。并采用多个传感器的计算数据进行校对,从而可以计算出更加精确的、可靠的障碍物距离,形成了完整的、精确的超声传感器障碍物检测方法,为轨迹规划模块、车位搜寻模块及车辆控制模块提供了决策的依据。     

基于加权卡尔曼滤波法障碍物距离信息融合方法研究

针对移动机器人采用单一种类的传感器，具有环境探测不足、采集的信息不可靠等缺点，采用超声波传感器与红外线传感器相互结合的障碍物检测方法。为了提高这两种传感器在静态测量环境中障碍物距离信息的精度，提出一种加权卡尔曼滤波信息融合方法，首先利用加权平均法先进行初步融合选出两种传感器合适分配权值，再利用卡尔曼滤波法进行二次融合，将融合后的精确信息作为最后测量结果。通过分别利用这两种传感器采集障碍物信息后，采用加权卡尔曼滤波法融合得出障碍物距离值平均误差值为0.22，平均误差率为0.45%，融合值相比于单独使用超声波传感器和红外线传感器更加平稳，并且能够更好地应用于实际环境。     

PIC单片机在超声波测距系统中的应用

介绍了一种基于PIC单片机的避障机器人超声波测距系统，该系统通过测量输出脉冲宽度（即发射与接收超声波的时间间隔）来测量障碍物与避障机器人之间的距离，从而控制机器人电机的停、转，达到对机器人的自动控制。并对实验结果进行了分析，基本可以达到实际应用的目的。该系统包括门控电路、放大电路及信号筛选、整形电路，具有硬件简单、工作可靠、测距误差小等特点。     

平面全向超声波测距模块优化设计

为了解决超声波换能器在室内定位系统中不利摆放的问题,利用超声波良好的方向性及其易于放射的特点,通过在其上方加装具有确定角度的超声波反射锥,反射超声波而得到水平面内环状传播区域,从而达到平面内全向测距定位的效果。结果表明,模块测距效果提升明显,可组网进行定位,对平面全向定位系统的研制有工程实际意义。     

基于激光测振仪的兰姆波离面和面内位移检测

激励模态和频响特性是超声导波传感器性能评估的两个重要指标,而传统的传感器,如压电传感器和电磁声传感器(Electromagnetic acoustic transducer,EMAT)等,受自身带宽和模态选择性的影响,无法有效地实现这两个参数的评估。激光测振仪可以测量结构中弹性波原始的离面和面内位移,且测量不受带宽的限制,因而是进行超声导波传感器激励模态测定和频响特性测量的理想方法之一。采用此种方法对一种周向一致激励兰姆波的EMAT进行测试,结果表明,此传感器在150～210 kHz的范围内能激励产生出单一S0模态兰姆波,在50～150 kHz范围内,A0模态与S0模态共存。利用激光测振仪检测离面和面内位移的方法,是进行传感器评估和兰姆波接收的有效方法,在超声导波的非接触测量、高温波导体检测及弹性波传播3D可视化方面也有广阔的应用前景。     

纵向压电式换能器模态分析及实验研究

超声换能器是超声加工乃至超声学的核心部件,在研究功率超声换能器基本理论的基础上,进行大功率纵向压电式复合换能器的研制,得出了适应超声加工的大功率纵向压电式换能器的合理结构形式和设计参数,确定了所用压电换能器结构参数及前后盖板振速比,并采用有限元法对换能器进行振动模态分析,确定换能器辐射端面的最佳振动模态及其纵向谐振频率,并通过实验研究加以验证.研究表明,换能器辐射端面振幅在谐振点处最大;当频率一定时,振幅随着功率的增大而增大,当频率离开谐振点频率越远,振幅逐渐减小.     

高频超声换能器技术研究进展与展望

高频超声是超声技术前沿研究领域,可以提供更高的空间分辨率、更精准的检测诊断信息,在生物医学临床与基础研究、先进装备制造无损检测等领域具有重要的应用价值,但其核心器件高频超声换能器的研制一直是高频超声技术发展的瓶颈。首先,介绍了超声换能器基本理论;然后,论述了高频超声换能器技术发展现状、面临技术难题及解决途径,并结合高频超声换能器研制实例予以说明;最后,对高频超声换能器技术进行了讨论与展望。     

带有1/4波长指数形复合变幅杆的超声换能器设计

介绍了适合于旋转超声加工的纵向复合式超声换能器的设计.对其进行了理论分析,详细阐述了结构特点、振动方程、振速分布及应力分布等,并获得了换能器振子振幅放大系数、位移节点及应力极大点等参数.然后采用有限元软件ANSYS对其进行模态和谐振分析,得到的结果与理论结果比较.满足工程设计的需要,表明采用有限元法进行分析能够获得较高的精度.     

超声波骨密度传感器的关键技术研究

超声波骨密度传感器背衬块中钨粉比例和匹配层厚度是影响传感器性能的关键参数,它与传感器性能之间的关系研究尤为重要。在分析脉冲宽度与峰-峰值对分辨力和灵敏度影响的基础上,确定较合理的钨粉配比和匹配层厚度,并成功研制定量超声传感器及其配套收发电路,经实验表明,自主研制的超声波骨密度传感器达到预期的效果。     

复合管功率超声压电换能器的径向振动特性

在纵向复合压电超声换能器基础上,提出并研究带预应力外壳的径向复合管压电超声换能器的径向振动特性。换能器由径向极化薄壁压电陶瓷圆管与预应力金属圆管外壳径向复合而成。依据机电类比原理,建立起复合系统的径向振动等效电路,并给出其径向振动共振频率方程。结合数值计算例,探讨换能器的共振和反共振频率以及有效机电耦合系数与预应力圆管半径比之间的关系。设计制作4个径向复合管压电超声换能器样品,通过试验测量换能器径向振动共振和反共振频率。结果表明,换能器径向共振频率的理论值与测量结果符合较好,误差小于5%。     

超声换能器过固有谐振区匹配理论

超声压电换能器是一个能量转换系统,在超声波振动加工中将超声波电源输出的电能转换为机械振动,由于超声压电换能器是一个容性负载,为保证超声电源输出的电能有效地转换为超声压电换能器的机械振动,需要在超声电源和超声压电换能器之间加一个适当大小的电感进行匹配,但超声压电换能器又是一个强非线性时变系统,在不同的工作频率下其阻抗特性以及机械振动特性差别显著,因此如何将超声压电换能器匹配在一个恰当的工作频率,是提高振动加工质量的关键.通过正确选取超声压电换能器的等效电路模型,并对由此推导出的阻抗圆进行深入分析、研究,可以得出:如将换能器工作频率匹配在大于其内部固有谐振频率的某一频段,可以使换能器振幅最大,振动波形质量也最好,是换能器的最佳工作频段,从而提出超声压电换能器"过固有谐振区"匹配理论.试验结果证明该理论正确.     

功率超声技术的研究现状及其应用进展

对功率超声的研究现状进行概述，介绍功率超声技术的有关应用；重点分析功率超声的超声换能器和变幅杆、超声发生器、换能器材料等的研究进展及在超声加工、超声清洗、超声马达、声空化和声化学、超声治疗、超声雾化等方面的新应用及其发展。     

复合结构研齿换能器的动力学特性与设计

利用4段复合式变幅杆及夹心式压电陶瓷换能器的结构,研制了一种用于超声辅助研磨弧齿锥齿轮的新型换能器。首先,根据牛顿定律和超声波传输线理论,推导得到了超声研齿换能器的频率方程,依据压电陶瓷的谐振频率、振动模式和输入功率,确定了复合式超声研齿换能器的结构参数;其次,运用等效声学参数修正法和质量互易法,对设计的换能器进行了声学和结构参数的修正;然后,利用ANSYS分析软件进行了模态分析和谐响应分析,对换能器的谐振频率、振动幅度、振动速度比和导纳等动力参数进行了研究;最后,进行了阻抗特性测试和振动特性实验和通过5对弧齿锥齿轮的超声研磨实验,进一步证实了复合结构研齿换能器的超声研磨性能。