高精度分体式超声波温度测量仪研究

传统的温度测量仪在较宽的测量范围内无法保证稳定的高精度测量,针对此种不足,设计了一种高精度分体式多声道超声波温度测量仪.该温度测量仪利用超声波测温技术,以被测物体作为传播媒介,在传播距离确定的条件下,通过测得超声波在介质中的传播时间间接测得介质的温度.分体式多声道的结构设计使温度测量准确有效,同时降低了传感器材质在耐高温、耐腐蚀方面的限制要求.基于FPGA的快速处理电路以及细分插补算法,使传播时间的测量分辨率优于纳秒级,确保实现分辨率优于0.001℃的高精度温度测量.     

基于SOPC的高精度超声波温度计设计

根据在介质中超声波的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以基于Nios II处理器软核的可编程系统级芯片(SOPC)为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在SOPC上同时实现了高频信号发生器模块、高速信号电路控制模块、信号自动采集控制模块以及Nios II软核处理器模块,缩小了体积,并降低了成本。传播时间的精确测量采用软件细分插补算法,经过理论分析和实验验证,该方法能够达到ns级超声波传播时间的测量,使设计的超声波温度计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

基于FPGA的高精度超声波温度计设计

以超声波在介质中的传播速度随温度变化而变化的特点为设计原理,以FPGA为控制核心,设计了高精度超声波温度计。在FPGA上同时实现了高速信号控制模块、高频信号发生器模块、信号自动采集控制模块以及NIOS II软核处理器模块,解决了设计的关键性技术问题,并通过处理器实现了特殊的软件细分插补算法来对采集的数据进行分析处理。通过理论分析和实验,验证了该方法能够达到纳秒级超声波传播时间的测量,从而使设计能够实现分辨率优于0.001℃的温度测量。     

基于回波包络上升沿拟合的超声波飞行时间测量方法

超声波飞行时间是超声波检测技术应用中一个重要的参数,直接影响甚至决定其检测效果。针对超声波飞行时间高精度测量的要求,在分析超声波传感器响应模型的基础上,提出了一种基于回波包络上升沿拟合的超声波飞行时间测量方法。该方法在双激励条件下,将周期数少的激励信号的停止时刻作为测量起点,通过粒子群优化算法进行回波包络上升沿拟合,以确定两个上升沿分离时刻所在周期,最终确定超声波飞行时间的测量终点时刻。与阀值法和互相关法的对比实验表明,该方法具有较高的测量精度和实用性。     

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。     

一种测量超声波传播时间的装置

基于超声波技术的检测方法，通常需要精确地测量超声波在介质中的传播时间。针对超声波无损压力检测技术，开发了一种采用回振法测量超声波传播时间的装置。测量时，装置中接收探头检测到的信号通过门电路输出并再次触发发射探头。为提高测量的稳定性和灵敏度，装置采用了稳定性好的电路。实验结果表明，使用该装置可以探测到0．5ns的超声波传播时间变化量。     

液位测量中的信号采集与处理

在超声波探头上施加一电脉冲信号,探头发出超声波,在遇到不同介质界面时被反射,超声波探头接收回波并将之变为电脉冲信号。利用P89LPC935的捕捉功能测量发射波和回波之间的时间间隔,通过环境温度测量准确测量出超声波传播速度,进而测量出超声波的传输距离,通过这种方法测量出液位高度。     

可编程放大器在超声测距中的应用

超声测距是目前普遍使用的测量技术之一。超声测距的原理是利用超声波在介质中传播损耗小、速度快等特点，以电声换能器自发声点向被测物体发射超声波，超声波到达被测物体产生的反射回波信号被电声换能器接收，则可测得超声波在该介质中的传播时间。根据超声波在介质中的传播速度和传播时间，就可计算出被测物体上声波反射点与声源所在点间的距离。设V为超声波在介质中的传播速度，令t为超声波在发射和反射路径上的传播总平间，则被测物体声波反射点与声源所在点间的距离D由下式确定：D＝V会一’2当测量距离较小时，超声回波信号较强；而…     

适用于窄带超声波传感器的测距算法研究

针对传统超声波测距算法不能够在窄带超声波传感器上实现高精度、低成本测距的问题,提出了基于数字信号处理技术的多频测距算法。该算法使用超声波信号的多个频率分量的相位信息来测量距离,在低成本的凌阳单片机以及少量外围电路的支持下,达到了0.1mm的测量精度。     

超前采样时间迭代学习的下肢康复机器人轨迹跟踪控制

为了实现下肢康复机器人在康复训练过程中高精度的末端轨迹跟踪控制,提出了一种利用超前采样时间的鲁棒自适应迭代学习控制方法。所述超前采样时间迭代算法,是指利用之前运行批次在t+Δ采样时刻的髋膝关节力矩输出,优化调整下一次运行时刻t处的关节力矩给定。仿真结果表明,采用超前采样时间迭代控制,末端轨迹误差具有更快的收敛速度和跟踪精度,并且具有较好的抗干扰性能。     

相关性算法在超声波形分析中的应用

相关的概念是为研究随机信号的统计特性而引入的,相关性可以用来描述为两组信号的相似程度,超声在介质中传播会产生多次反射波,通过计算各次波的相关系数,可以获得超声在介质中的传输时间,从而得到介质的厚度.     

基于嵌入式系统STM32的超声波介质传输速度测试系统的设计

本测试系统由微控制器(STM32F103ZET6)、测温系统、超声波发射电路、超声波接收电路、显示系统等部分组成。先产生40KHZ的方波信号,再通过信号调整电路送到超声波发射探头。再通过对超声波接收探头采集到的回波信号进行整形并送入MCU控制器进行处理得到所需数据,并通过显示模块显示。通过温度传感器采集环境温度,并通过STM32F103ZET6控制器对采集温度传感器的信号进行处理分析,得到环境温度,并通过显示模块显示。并在不同温度下,实现了超声波在空气和水中传播速度的测量。     

分裂基算法在管道腐蚀超声内检测中的应用

管道腐蚀内检测中超声回波信号具有周期性特点,功率谱估计是重要的数据处理方法之一。基于分裂基的FFT算法具有较小的乘法次数和加法次数,且算法结构较好。采用频率抽取分裂基2／4 FFT算法对管道腐蚀超声内检测回波信号进行了处理．得到管道壁厚数据,经分裂基FFT算法和基2 FFT算法比较,分裂基FFT算法明显减少了数据处理时间,提高了检测速度。理论分析和实验结果表明,该分裂基算法精度高,数据处理速度快,满足管道腐蚀内检测的实时性要求。     

气体超声流量计回波信号的自适应阈值法研究

时差法超声波流量计常采用双阈值法确定特征点,测量到达特征点时间,从而计算渡越时间。相比于单阈值法,双阈值法一定程度上提高了流量计的准确性,然而超声回波信号在传播时易受到温度、压力以及换能器特性的影响,导致双阈值法在一定工况下特征点产生错误判断。针对此问题,本文提出了一种自适应的双阈值方法并设计硬件电路。该方法可在较低的采样频率下获得回波信号各个波峰幅值,实时更新第一阈值,判断特征点是否一致并进行自动补偿,从而提高渡越时间的测量精度。最终实验结果表明,与传统双阈值法相比该方法具有较好的适应性和计量特性。     

在线超声波流量监测系统设计及其应用

为解决地源热泵系统中的进出水流量测量,设计研究基于超声波时差法原理的非接触式在线流量监测装置。系统以STM32F407 ZE为主控制器,定时采集流量、完成数据封包、加密和远端服务器交互任务;以MSP430F2618为流量测量控制器,采用时差法以TDC-GP22精准测量超声波在介质中传播时间,实现管道流体流速、流量实时监测。系统测试结果实现流量数据测量及上传存储到远端服务器,满足地源热泵系统流量监测需求。