基于SPCE061A单片机的小车避障系统设计

自动避障小车在行使过程中,必须实时检测与障碍物间的距离信息。为了解决小车在单一传感器测距时,出现盲区的问题,系统采用红外与超声波2种传感器,在小车不同方位安装了3组传感器检测障碍物信息,红外传感器对0~30cm近距离障碍物检测,超声波传感器对30~200cm远距离障碍物检测,并且以SPCE061A单片机为控制核心,液晶HS12864-1为显示结果,设计了一种自动避障小车。测试表明:小车可检测出0~200cm内的障碍物距离,测量误差小于1%。     

基于STM32的智能探测小车控制系统设计

在生产、生活等多种领域中,环境探测的需求越来越大,但有很多空间不适合人类活动或者存在一定危险性.针对上述特殊环境的探测工作,需要设计一些智能探测小车来完成.本设计采用上-下位机结构,下位机以STM32为核心,完成小车运动控制、环境探测、自动避障、以及与上位机的WiFi通信等4大控制功能.综合利用超声波和红外传感器的特点来检测障碍物,改善探测小车避障功能的稳定性.在实验室环境下,利用PC机上的VC++开发界面作为上位机设置小车运行与控制参数,本设计测试结果满足预期设计要求.     

基于视频的路况能见度检测系统的设计与实现

能见度涉及高速公路的安全行车,现有气象能见度仪本身样本空间受限,且价格十分昂贵而难以沿途布设,不能真实反映路段的能见度及其分布。为此,提出了基于路况监控视频的能见度检测系统的设计方案,阐述了视频能见度检测的基本原理,给出系统的总体框架,重点研究了能见度检测模块的实现：通过带有距离信息的目标图像块的选取、图像块的匹配、边缘特征的提取,空间亮度对比的计算、曲线拟合得到能见度信息。系统已在江苏省高速公路宁通、宁常路段试用,系统运行良好,检测结果与人眼观察误差符合国际规定（＋10％）,并具有较好的鲁棒性。     

变压器局部放电超声法检测中超声传感器的应用

随着超声检测技术在变压器局部放电检测系统中的广泛应用,如何选择一个适合应用的超声传感器成为一个亟待解决的问题。通过对目前国内外变压器局部放电检测系统中超声传感器的应用现状及适用条件,以及各种传感器的灵敏度及工作频带等的实验和对比分析,指出了各种超声传感器的应用特点并预测了变压器局部放电检测系统中超声传感器的发展方向。     

超声相控阵传感器阵元间串扰源分析及其隔离方法

通过研究超声相控阵探头阵元间串扰机理及串扰隔离方法提高近表面检测能力。 基于数值仿真技术分析了安装楔块 前后阵元间超声波串扰对检测信号及检测声场的影响,分析探头楔块对于隔离阵元间超声波串扰与近表面缺陷检测信号的作 用。 提出楔块优化方案,并通过试验方法对其进行验证。 结果显示,数值模型可直观显示阵元间的超声波串扰,提出的楔块优 化方案可将时域上的阵元间串扰信号与近表面检测信号相互隔离。 优化楔块后的相控阵探头可对深度 2 mm、直径 0. 3 mm 平 底孔进行成像检测,近表面缺陷检测能力显著提高。     

Improvement of Abnormality Detection System for Bathers Using Ultrasonic Sensors

This paper proposes a new method for improving an existing abnormality detection system for a person who soaks in a bathtub. As the number of aged people increases year by year in Japan, bathing accidents among the aged are growing at a rapid rate, especially in‐bathtub drowning accidents. Therefore, prompt detection of a bather's abnormality, such as dizziness and fainting, is important to prevent in‐bathtub drowning. In order to detect a bather's abnormality promptly, an abnormality detection system using seven ultrasonic sensors has been proposed. The system uses two methods—posture detection and motion detection—to detect a difference in a bather's state compared to normal before an accident occurs, and improves the delay in detection considered heretofore to be a serious problem. There was, however, plenty of room for improvement. In order to improve the detection rate of the system, we propose a new detection method in this paper. The method uses two ultrasonic sensors to scan a bather's head and neck, and detects the head height and swing speed of the head. Experimental results are superior to the accuracy of the existing system, which enables us to detect an abnormality in a bather more precisely. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 179(3): 57–67, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21133     

Ultrasonic distance sensors-An overview and trends

Nowadays ultrasonic distance sensors are widely used in automobiles,robotics and in industrial automation.Some functional principles of usable transducers for airborne ultrasonic distance measurements are shown.As every sensor principle,ultrasonic distance sensors have pros and cons which lead to some problems and challenges de-scribed below.For the main challenges(crosstalk and blind zone) some trends and solutions are presented.     

基于正交试验理论的接地扁钢缺陷检测电磁超声换能器优化设计

接地网是保障电力系统运行的重要设施,需要及时地开展接地扁钢的缺陷检测。然而,目前的检测方法在准确性、效率等方面依然存在不足。电磁超声导波检测方法可以在不开挖的条件下,利用非接触的优势实现地网的检测,具有一定的优势。本文针对接地扁钢,设计简易有效的电磁超声SH导波换能器,并分析换能过程中的多物理场耦合机理,在COMSOL Multiphysics中开展有限元建模和仿真。为了优化换能器,根据正交试验理论,进行多因素多水平分析,获得5个参数对导波激励的影响规律以及最优参数组合。进一步,搭建扁钢检测系统,开展SH导波实验,结果表明：相比于正交试验表中的效果最好的前两个参数组合,最优参数组合的换能器性能在导波幅度上分别提升了14.0%和28.6%。     

电机局部放电超声特性

为探索电机局部放电检测新方法,分析电机局部放电机理和国内外对电机局部放电监测研究状况,提出利用超声法对电机局部放电进行监测.为此,构建电机定子绕组存在的几种典型局部放电模型和实验硬件系统,并进行放电实验.在局部放电实验室,采用一种窄带超声传感器对几种典型局部放电超声信号进行采集.对相同条件下采集到的各种模型局部放电超声...     

智能轮椅避障系统的研究

研究基于超声波测距的智能轮椅避障系统的硬件和软件设计.采用多个超声波传感器,将其测得的数据根据障碍物类型,进行相应的处理,以得到较精确的障碍物的距离信息.在实验的基础上,对不同障碍物类型分析、归纳,提出了智能轮椅的避障策略.实验证明:设计的避障系统具有较高的精度,可以满足智能轮椅在室内环境的避障要求.     

Ultrasonic vehicle detector for side-fire implementation andextensive results including harsh conditions

Concerns vehicle detectors, which collect passing vehicle information and traffic condition in real time. This paper develops an ultrasonic vehicle detector (UVD) system that can be implemented in a side-fire configuration. Conventionally, UVD systems are installed in overhead configurations. If these sensors can be mounted from the side of a road, the installation cost can be reduced. In addition, the aesthetic integrity of roadways will not be affected very much. However, this side-fire configuration has not been used, because of the fact that vehicles generally do not have sufficiently large oblique-angled surfaces to reflect the emitted ultrasonic wave back to the sensor for detection. This paper reports on the feasibility of a side-fire UVD system. A new low-cost instrumentation and control system for side-fire implementation was developed, and comprehensive experiments were performed at highway and downtown test sites. Experimental conditions included various traffic conditions as well as various weather conditions, including daylight, dusk, night, heavy rain, and heavy snow. Traffic data were generated for every five minutes. For the highway location, the vehicle counting error was less than 1%. For the downtown location, the error was approximately 3% during normal weather conditions and approximately 5% during a snow storm. The larger error in downtown is mainly attributed to vehicles changing lane. We believe that these side-fire implementation results are adequate for implementing advanced traveler information systems (ATIS)     

基于组态软件的棚车车体自动检测系统

详细介绍了棚车车体自动检测装置的结构和工作原理,阐述了自动检测系统的软、硬件设计。通过超声波传感器和涡电流传感器检测车体的相关尺寸,并将实时数据上传给上位机进行计算、分析后与基准数据进行对比,再根据比较结果对车体进行整改,从而确保产品质量。采用车体自动检测装置后,不仅提高了工作效率,保证了产品的质量,而且提升了检测手段,实现了棚车车体检测的规范化和标准化。     

超声换能器时频域特性校准系统研究与实现

针对我国超声探伤仪换能器校准数字化程度较低的现状,深入分析国内外校准规范后,提出基于数字信号处理技术,实现换能器时域及频域性能自动校准的方法。设计并构建了超声换能器自动校准系统;对超声回波信号的分析,时域上利用了经验模态分解算法进行预处理去趋势项,同时提出从一列多次超声回波中获取首次回波的提取方法;频域上,利用数字频谱分析技术及加窗方法,对超声换能器首次回波进行频域特性分析;通过实际校准实验,整理并分析了若干提高检测可靠性的关键因素。实验结果表明,超声回波分析方法的实时性及可靠性较高,硬件结构的设计较为合理。     

管道电磁超声传感器阵列检测技术研究

采用电磁超声传感器阵列对管道进行缺陷检测,不仅能够提高电磁超声检测信号的信噪比、灵敏度与分辨能力,同时也能增强电磁超声检测的直观性与灵活性。本文详细阐述了基于洛伦兹力的周期永磁铁阵列式电磁超声传感器(PPM-EMAT)激励超声导波的工作原理,及利用全聚焦算法结合极性一致性算法对缺陷进行定位与成像的工作机理。建立了有限元仿真模型,验证了准T(0,1)模态导波在管道结构中的传播过程。利用研制的多通道电磁超声检测系统,对含缺陷的不锈钢管道进行了检测实验,实验结果表明,研制的系统能够检测出管道试样中的多个通孔缺陷,纵向定位误差可控制在1.5%以下,实现了基于阵列电磁超声传感器的管道缺陷成像与定位。     

车辆排队事件的检测方法及系统

基于GPS数据并结合大数据分析的专利算法,实现了一个完整的智能交通系统。系统功能包括:检测识别道路上的车辆拥堵排队事件,区分道路上车辆排队的位置(路口或者道路中央),计算车辆队列长度和队列的行进方向(包含左转车队)。提出用于计算队列长度及识别排队事件和队列起始位置的数据分析算法,基此建立了一种实时交通监测系统的框架,用于发布车辆队列的实时动态。本检测方法能用于指导交通管理部门合理设置交通信号灯,实时全面地掌控关键路口的车辆通行情况和更加及时高效地疏导交通。     

新型医用超声波氧气流量计

以PIC16F886单片机为处理器和超声波检测技术为核心,以MPLAB编写系统软件,设计医用超声波氧气流量计。本系统主要由PIC单片机模块、信号切换电路、模拟放大电路、滤波电路和电压比较电路组成。将氧气通过定长的管道,单片机给超声换能器发送激励信号,测出超声波顺逆流的渡越时间和氧气温度。基于最小二乘法曲面拟合算法,构建氧气流量与温度和时间差的函数关系式,完成对氧气流量的测量。测量结果表明该系统稳定可靠,精度高,具有很高的工程使用价值。     

超声波电源的改进频率跟踪方法

针对传统超声波电源频率跟踪方法计算周期数多、过渡时间长的缺点,提出了一种基于谐振频率自动识别的改进型超声波电源变步长频率跟踪控制方法。该方法通过2次采样,计算得到负载的谐振频率,进而利用变步长控制对换能器谐振状态进行保持。实验证明,基于该控制方法的系统可以提升频率跟踪速度,减少系统过渡时间,改善动态响应特性,能更好地满足超声电源的性能要求。     

基于m序列的无串扰超声波测距系统

超声波测距是机器人较为常用的避障方法,但是当多个超声波测距系统同时使用时容易产生串扰的问题。将伪随机码m序列应用在超声波测距系统中,为发射的每一路超声波进行编码,使得发射端所发射的超声波具有可识别性。回波中的编码与本地所发射的超声波编码进行自相关运算,利用m序列良好的自相关特性,判断此回波是有效回波还是干扰回波。系统能有效地识别干扰回波并将其舍弃,从而避免多个超声波测距系统之间发生串扰。实验结果表明,该系统的测距误差小于1.9%。     

全自动洗衣机模糊控制系统设计

文中介绍了一种同时采用布质布量传感器，水位传感器以及光传感器的全自动模糊控制系统，该系统通过检测被洗衣物的布质、布量、污浊性质，脏污程度，利用模糊逻辑推理方法自动选择洗涤参数。为了克服传感器的不一致性以及电动机特性的分散性对洗衣过程的影响，设计了一个传感器参数自检功能单元。提出了一种新的布质布量检测接口电路设计方法，它可以全面采集到与布质布量有关的脉冲个数、脉冲宽度、脉冲周期、有助于提高对负荷的分     

基于超声波的溶液浓度测量系统设计

在超声波时差法检测溶液浓度系统中,时间参量的检测精度只能达到微秒级,从而影响系统精度,为了提高溶液浓度检测精度,提出了超声波相位差法检测溶液浓度.在建立超声波相位差法模型的基础上,以单片机MSP430F2272作为处理器,采用双超声波收发为检测装置,设计了一种超声波的溶液浓度测量系统,选用数字鉴相器AD9901检测超声波通过标准样液与待测溶液相位差对应,经转换由单片机计算得到溶液浓度.实验表明,系统误差小于1％,并且装置性能稳定,结构简单,符合预期设计要求.