基于小波变换的超声到达时刻检测

针对目前超声到达时刻的测量精度不高,提出了一种基于小波变换的超声到达时刻的检测方法。采用DSP技术,以TMS320VC5402作为控制芯片简化硬件设计,提高数据处理能力;进行信号有效范围检验,A/D采集超声回波数据,利用小波变换方法对超声波回波信号进行去噪处理;提出了基于能量阈值法的基峰确定的过零检测方法,精确计算超声波传输时间。实验表明,该方法能够实现ns级精度的检测,为超声测距、气体流量及浓度检测、压力检测等超声检测提供一种高精度的实时性的检测方法。     

一种高精度超声波到达时刻的检测方法

针对超声波到达时刻精密测量的要求,提出一种超声波达到时刻精确检测算法.采用数字处理技术,利用A/D转换数据,根据超声信号达到最大值经过的周期数,确定超声到达判断的门限电平,通过直线拟合方法计算出超声波到达时刻.该方法采用动态阈值,克服了采用固定门限电平受信号幅度影响的缺点.该方法仅通过简单搜索和数学运算,在较低信号采样率条件下,能够实现ns级精度的检测,为测距、目标跟踪定位、流量检测等高精度超声波检测提供一种计算量低、精度高的检测方法.试验与仿真结果验证了该方法具有较高的精度和实时性.     

基于新型超声测距的精准对靶测控仪

提出了一种基于新型分离式直射超声测距的精准对靶测控仪设计方案.方案中运用分离式超声发射和接收传感器实现快速测距,采用单片机实现测距精度的提高和对靶控制.在软件设计中采用了嵌入式C语言代码与汇编的混合编程技术,进一步增强了测距测控仪的稳定性.测试结果表明:分离式直射超声测距法有效提高了测距速度和自动对靶精度,系统能够很好地满足实用要求.     

用于移动机器人避障的超声测距系统

本文介绍了一种用于移动机器人避障的超声测距系统 ,具体设计了基于单片机控制的 8路超声测距系统的软件和硬件 ,并介绍了该系统的构成和工作原理。本测距系统在室内环境下移动机器人避障系统中使用 ,测距范围 0 .2～ 5m ,精度± 4cm。     

利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力

提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。     

相位法激光测距接收系统

相位法激光测距作为一种高精度的测距方法,在很多领域中得到广泛应用,在激光调制频率一定的情况下,测距速度和精度取决于相位差测量的速度和精度,并受信号串扰等因素的影响。基于此,提出了一种新的相位差放大测量的方法,在不增加测量时间的同时将测相精度提高1/N倍,并结合欠采样技术避免了混频器和其他多余器件的使用,减小了串扰对系统的影响;高频弱光信号入射到雪崩光电二极管上,会在输出信号上产生相位延迟导致测距误差,我们提出灵活控制加在雪崩光电二极管上的反向偏压的方法减小该相位延迟,对于调制频率为18.5MHz波长为650nm的激光,当入射光强度为0.5uW时,可将相位延迟从1.4度 压缩到0.03度 之内;建立了信号串扰产生测相误差的数学模型,并通过实验给出了采取不同屏蔽措施时串扰对测相误差的影响。实验结果证明,当调制频率为18.5MHz时,测相精度为0.014度 ,相应测距精度可达0.3mm 。     

基于AT89C51的倒车防撞预警系统的设计

介绍了一种以AT89C51单片机为主控芯片,基于超声波测距原理,能实现倒车防撞报警功能的系统,并提出了系统硬件和软件的设计方法.各功能电路采用集成芯片,减小了信号的相互干扰,提高了精度.该系统的最大测距误差不超过1 cm,测距范围为10 cm～300 cm,满足了倒车雷达的要求.     

车用防撞测距仪鉴频算法的研究

作为车用防撞测距技术中一个比较重要的环节-鉴频算法决定了测距的精度和实时性。通过对测距原理的剖析,提出了在鉴频算法之前,对信号进行加窗处理,通过分析各种窗口函数对鉴频效果的影响,提出了使用Chebyshev窗函数提高分辨精度和实时性的一种方案,并得到了较好的仿真结果。     

一种高精度解包络超声波测距方法

基于超声波渡越时间法的测距原理,提出一种新的渡越时间处理方法。采用三段式正反向交替的瞬态脉冲激励方式,得到具有振动反向的过渡谷点特征的超声接收信号。对该信号进行移动正弦拟合,提取出包络曲线,并通过包络曲线上找过渡谷点,根据过渡谷点的位置与实际距离之间的线性关系,计算测量距离。介绍了以单片机实现该方法的超声测距系统。结果表明:采用这种测距处理方法可以明显提升测量精度,在3～800 mm范围内测量精度优于1 mm。     

用于微地形探测的超声波测距系统

介绍了一种基于超声波测距原理的微地形探测系统,重点阐述了超声测距系统的硬件电路设计和软件设计思路.在误差消除及盲区消隐方面,提出了有效的改进措施,提高了系统检测的精度及灵敏度.     

基于伪随机序列自相关的多传感器测距系统

针对单脉冲回拨方式的超声测距方法存在抗干扰能力差和不能全方位检测环境信息等缺陷,开发了一种多传感器测距系统。该多传感器超声测距系统基于伪随机序列自相关原理,通过对发射信号和回波信号进行相关运算精确的捕捉其相位差来计算渡越时间。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心器件,结合超声回波的特点设计了能抑制和隔离电路中噪声的回波微弱信号接收电路、多路模数转换电路和相应的软件系统;提出了适用于该系统的误差校正方法。FPGA仿真结果表明,在误码存在的情况下,设计的基于自相关的回波信号识别系统可以很准确的消除超声串扰和计算出渡越时间。     

基于超声测距的智能车辆防追尾安全测控仪

针对机动车辆行驶中的防追尾问题,提出了一种基于超声测距原理的新型智能防追尾安全测控仪研制方案。设计了超声发射和接收传感电路实现车距的快速测量,采用单片机实现测距精度的提高和车距变化率的计算,设计了油门节气门开度的步进电机控制电路实现车速的自动辅助调节。在软件设计中采用了嵌入式C语言和汇编语言代码的混合编程技术,进一步增强了测控仪的鲁棒性。试验结果表明:该方案测控精度高、可靠性强,能够有效降低行驶车辆追尾事故的发生。     

超声定位中测距角度引入误差的补偿方法

为了解决超声测距角度引入的误差难以有效补偿的问题,基于函数逼近理论和方法,提出了一种超声测距角度引入误差的补偿方法。首先对超声脉冲的传播和入射过程进行了仿真,仿真结果说明不同测距角度下的超声脉冲的传播速度不同,成为引入误差的媒介。然后通过实验分析了此媒介作用下的测距角度与误差的相关关系,采用基函数模型组合的方法构建了超声测距角误差模型。最后,针对模型自变量(测量距离和测距角度)必须是已知值,不能在实际中实现误差补偿的问题,将测距的测量值作为迭代运算的变量,将模型作为迭代运算的关系式,设计了一种超声测距角度引入误差的补偿算法。经实测验证,该算法在测距角度变化时,可以使测距误差的均值小于1.1 mm,有效地补偿了测距角度引入的误差,提高了超声定位的精度。     

工业超声显微镜高速信号采集系统的研制

高频检测信号的采集复原决定了工业超声显微镜检测探伤所能达到的精度。文中介绍了一种基于PCI的8位400MHz采样率高速信号采集系统的设计。其应用AD830构成的差动电路提高了系统共模噪声抑制比和信号的垂直线性;异步并行A/D转换技术采用200MHz采样率A/D转换器件,实现400MHz实时采样率;CPLD编程完成了信号滤波、数据压缩等处理,构成了超声时域信号处理NDT平台。采用该系统的工业超声显微镜可实现50MHz以内高频信号的高精度采集还原,从而满足高精度实时检测探伤的需要。     

基于峰值校准超声波测距的研究

为了消除超声回波的起伏误差,提高超声测距的准确度.在分析了超声测距系统的信号放大相移误差和幅度起伏误差的基础上,提出了采用固定放大器的闭环增益和回波峰值校准技术消除了信号放大的相移误差和幅度起伏误差的方法,并采用数字电位器实现系统的自动增益控制,改善了回波信号的质量.结果表明:该方法提高了系统测距的稳定性和准确度.     

基于LoRa技术的矿用顶底板测距传感器设计

针对传统煤矿顶底板测距手段存在无法实时监测、检测精度低、实用性差、通信易断线等问题,该文创新性设计了一种基于LoRa无线通信技术的顶底板测距传感器,以集成相位法测距原理的激光测距模块作为距离测量核心模块,显著提高了顶底板距离测量的检测精度和实时性。从电路设计、逻辑控制机制两方面详细介绍了电压转换、5位数码管显示、光控接收、激光测距模块接口、声光报警、LoRa模块接口六部分电路设计方案,以及传感器的软件执行逻辑流程。现场试验结果表明,该传感器检测精度高、煤矿顶底板测距实用性强、安装方便,满足设计需求。     

超声波测距系统的研究及其硬件设计

基于对现有超声波测距技术的分析比较,文中提出一种具有较高测距精度的测距方法和硬件实现。通过超声波信号包络线上2个阈值点拟合出的直线求得回波前沿时间。由于测距精度同时受限于硬件电路的稳定与处理效果,在此基础上设计了一种基于单电源的信号处理电路。该电路由INA826前级处理电路、Fliege滤波电路、PGA116程控放大电路、包络线检测电路以及双阈值电路构成。实验结果表明该电路的波形处理效果好,且相比双电源系统更加节能。     

一种新型深海采矿船升沉信号采集系统设计

基于零波面理论，利用超声测距原理，介绍了3点定面测量船舶升沉位移的方法，设计了一种新型深海采矿船升沉信号采集系统。该采集系统采用8051单片机控制超声波的发射与接收，采用RS232与上位微机通讯。提出了提高测量精度的有效措施：合理选择超声波工作方式及工作频率；采用波头检测与零交叉检测技术；提高计数频率，减少计时误差；设计温度补偿电路；用软件补偿电路的时间延迟。     

磁感应断层成像中的一种高精度同步相位测量方法

磁感应断层成像(magnetic induction tomography, MIT)是一种新兴的非接触医学成像方法, 在脑部病变连续动态检测方面具有良好的应用前景.测量过程中的相位漂移是影响MIT系统检测精度的主要因素.为了提高检测精度, 实现了一种实用的MIT相位测量方法, 可以快速进行相位测量而且可以长时间保持稳定, 具有很低的相位漂移水平.该方法实现了激励信号、检测信号、参考信号、本振信号以及采样时钟之间的完全同步, 并引入了正交序列解调算法, 提高了解调的速度.实验结果表明: 单次相位测量时间小于1 ms,1 min内的最大相位漂移小于0.005°, 1 h内的最大相位漂移小于0.008°.基于该相位测量方法建立了一个16通道MIT系统, 并获得了初步的低电导率(0.84 S/m和1.26 S/m)物理模型成像结果.     

基于互相关法的超声波高精度回波定位方法研究

为了解决传统的互相关算法没有自适应特性且运算量较大的问题,以提高超声波测距的精度,分析了不同距离下的超声波回波信号的强度和持续时间,并结合了换能器的振动特性和声波的衰减特性,提出了一种精确定位超声波回波位置的算法。首先,采用改进的互相关算法,确定了回波起始位置的范围,再进一步比较了回波信号各个周期的方差特性,最终得到了回波信号前沿的起始位置;通过模拟仿真验证了该定位算法在低信噪比环境下的适应性,通过实际的测量实验验证了该算法的测量精度。研究结果表明:在3 000 mm实测范围内,采用了该算法的超声波测距系统,其绝对误差1.3 mm,标准偏差≤0.097 mm,可满足大部分工业测量需求。