超声波传输时间精密测量方法及应用研究

根据超声波回波信号是一个变幅周期性信号这一特点,提出一种用数字细分来精密测量超声波传输时间的方法,阐明了超声波换能器驱动电路原理及利用FPGA电路和高分辨率A/D电路通过高频采样来实现这一方法的原理,并采用该方法和电路设计了超声波流量计。指出超声波传输时间测量的分辨率取决于超声波信号的频率和A/D电路的分辨率,为保证测量精度,应尽可能采用较高的采样频率。超声波传输时间的测量综合了全部回波信号采样数据,有很好的可靠性和很强的抗干扰能力。     

基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统

针对风速风向对悬索桥的安全性影响,为了实现对悬索桥风速风向的精确监测,设计了基于时差法的高精度超声波风速风向测量系统.系统采用STM32为控制单元,超声波换能器为敏感单元,实现发送和接收超声波信号,MS1022高精度时间测量模块为测试单元,实现超声波飞行时间的计量,LoRa无线模块为数据传输单元,实现风速风向数据上传至...     

TDC-GP21在超声波传播时间测量中的应用

在超声波应用中,超声波传播时间的测量精度非常关键.提出了基于STM32F103单片机和TDC-GP21芯片的超声波传播时间测量方案和一种提高过零点检测精度的测量原理及高信噪比过零点选择比较电路.系统实现的时间检测精度为10 ns量级.     

时差式超声波气体流量计的研制

介绍了一种利用超声波在顺程和逆程传播的时间差原理来测量气体流速的流量仪表。该仪表采用分体式设计，分为测量和显示两大模块。超声波换能器利用压电陶瓷的压电特性设计而成。测量模块计算的流速通过D／A转换成标准4—20mA的电流输出。仪器的显示模块负责流速、温度、压力的采样和结果的计算、显示，各种参数通过键盘功能修改。该仪表通过RS-485串行通信接口与计算机连接进行数据传输，计算机可以实时地读取测量数据。     

超声波换能器测风阵列的优化设计

为了减弱风场在超声波换能器测风阵列中产生湍流,降低湍流对信号采集精度的影响,分析了换能器阵列影响流场的因素,采用6个收发一体的超声波换能器,设置独立的3条测风路径,根据不同来流方向,建立了风速计算模型,结合换能器晶片的工作特性,改进测风阵列的设计,降低了阴影效应的影响。利用FLUENT软件,通过设置不同的雷诺数、来流风速和风向参数,仿真了流场在阵列中分布特性,得到阵列速度云图和测风路径速度变化图,验证了改进后的测风阵列性能有效提升,说明了所设计阵列能满足测风精度提高的要求。     

微机化的超声液体浓度在线检测仪

本文介绍了一种超声波液体溶液浓度的在线检测方法,并研制了相应的以单片机和计算机为核心的在线检测仪,计算机中的溶液成份数据库中存贮了多种溶液的声时,温度及浓度关系曲线,检测时可根据存贮的曲线反演出浓度;溶液成份数据库为开放系统,用户可自己添加数据库中没有的关系曲线,从而可检测该溶液浓度;仪器采用了声时、声幅衰减及数字处理技术联合排除气泡干扰方法,增强了仪器的稳定性;仪器采用了主精度测声时方法,以提高浓度测量精度,计算机提供了数据查询及图形处理等功能,极大地方便了用户生产管理。     

基于虚拟仪器的超声波高精度测时系统

提出了一种基于相位法测量超声波信号时间延迟的测量技术,建立了超声波信号飞行时间测量的数学模型。针对超声波测量要求响应速度快、单次测量精度高的要求,依据信号相位匹配原理对超声波信号时延估计的理论和方法进行了理论推导与仿真,得出基于相位法的时间测量精度受接收信号信噪比的影响。通过虚拟仪器平台的实验,表明该测量系统的信号传播时间测量具有ns级的测量精度。     

飞行试验中的发动机叶尖间隙测量方法

对飞行试验中的航空发动机叶尖间隙测量方法进行探讨,分析了实际飞行中影响发动机叶尖间隙的因素,在此基础上对叶尖间隙测量的试飞方法进行了探讨。     

一种高精度的曲轴凸轮轴非接触测量方法

为了提高曲轴及凸轮轴测量的精度与效率,提出了一种新型的高精度非接触的测量方法.采用旋转平晶的方法得到扫描红外LED光束对被测件测量,PIN管进行光电转换,精密计时电路则计算出光束经过被测件边缘的时刻,换算出被测尺寸.分析结果表明:入射光束倾斜角、计时电路满足一定的要求时可以达到极高的精度.     

时差法在超声波气体流量计中的应用研究

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件.以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测.利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量.实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度.     

油膜厚度超声测量电路及实验

为解决工业设备中润滑油膜厚度不易测量的问题,以谐振模型和弹簧模型为理论依据,设计并制作了油膜厚度超声测量电路,其中包括脉冲发生与控制电路、超声激励电路和反射波接收电路。利用所设计的超声测量系统进行实验,完成了对油膜厚度的测量。测量结果的相对误差在5%以内,证明了所设计的测量电路和测量方法是可行的。     

选带细化超声流量计试验分析

文中研究一种用于工业密闭管道流体流量测量的新型超声波多普勒流量计。采用中频调制为基础提取流体流速的方向信息，引入选带细化频谱分析技术（Z00M—FFT）对解调后的超声波多普勒信号进行频谱估计，并以此为基础计算管道流量。该方法能判断流速的方向；降低流速测量下限；提高了流速测量的动态响应速度、实时性以及稳定性。实验表明选通细化超声流量计准确度等级为1．5级。     

承压设备的超声检测技术

系统介绍了承压设备的超声检测技术的发展概况。较全面地展示了传统超声检测技术的应用领域,综述了超声衍射时差技术、空气耦合技术和超声导波技术等超声检测新技术的最新研究成果。最后,讨论了承压设备的超声检测技术的发展方向。     

Measurement of Attenuation of Ultrasonic Propagating through the Thin Layer Media with Time Delay Spectrum

The ultrasonic attenuation coefficient is one of the most important acoustic parameters to character the performance of a thin layer media, but it can not be measured due to mutual superposition of multiple reflected waves at the same interface in ultrasonic testing. Ultrasonic pulse echo and lamb wave to evaluate the thin layer media can not obtain attenuation coefficient at present. In this paper, analytical method was used to study the acoustics characteristic of thin layer media with the ultrasonic echo testing. Meanwhile, the process of ultrasonic attenuation measurement was presented. Simulation and experimental investigation is focused on a thin layer of rubber. Attenuation coefficient was introduced and evaluation mathematics model was established by the two echoes cross-correlation with and without the thin layer media based on the time delay spectrum. It involved the parameters related to the acoustic properties of the thin layer media. Through calculating the sound velocity and acoustic impedance with the evaluation model, it can deduce the relation between the attenuation coefficient and the frequency. Through analyzing the simulation results, it indicated that the attenuation coefficients were invariable with the varying of the frequency. However, the attenuation coefficients increased with the frequency increasing by ultrasonic testing the thin layer of rubber. The reason was that the attenuation factor was not taken into account during the simulation. This method overcomes shortcomings that the traditional ultrasonic testing can not evaluate the thin layer media whose thickness is less than motivation wavelength. It is a new solution to study the attenuation characteristic and on-line nondestructive evaluation in the thin layer media.     

辉光放电飞行时间质谱仪离子光学系统的改进及其性能的初步测试

本文介绍一种经过改进的离子光学系统，并用于垂直引出式辉光放电飞行时间质谱仪。初步研究了它的性能，包括吸引锥、透镜、直流四极杆、狭缝电位变化时对仪器灵敏度与分辨率的影响，并检测了黄铜样品谱图。结果表明，该系统不仅能有效地提高离子的传输效率，提高灵敏度，而且能减少高手的空间分散，改善分辨本领，同时对于质谱仪的真空系统性能的提高也有很大的作用。     

采用椭圆算法和Canny算子的超声TOF估计方法

椭圆算法被用于测量超声回波信号的渡越时间(TOF),以便估计目标的距离.然而,椭圆算法是将估计出的椭圆长轴位置对应的时间点作为TOF值,估计的目标距离值与实际距离值仍有一定误差.为了进一步提高椭圆算法的TOF估计精确度,将Canny边缘检测引入到椭圆算法中,结合回波脉冲包络的特征形成一种新的超声TOF估计方法.首先利用边缘检测算子提取出近似椭圆形的回波脉冲包络的边界,然后根据边界上点对应的信号幅度用差分方法搜索除起始点以外的梯度最大值位置对应的时间确定为TOF值.实验结果表明:改进后的椭圆算法测量绝对误差可以控制在1.5 mm以内,较传统方法相比至少提高0.5 mm.而相对误差达到0.2％,较传统方法提高了30％.改进后的椭圆算法的应用使得测量的准确性和可靠性均得到了明显提升.     

时间分割圆弧插补的新算法

针对直流或交流伺服系统常用的时间分割插补算法,提出了圆弧插补的新算法。在内接弦线逼近圆弧的各种算法中,此算法通过解析几何准确推导出了插补计算公式,避免了以往插补算法中的近似计算,并保证粗插补点都在圆弧上,最终的计算公式简单准确,此算法为插补软件的实现提供了依据,采用此算法可以很大程度上提高插补精度及插补速度。     

基于ARM7+FPGA的磁致伸缩超声波位移测量系统

铁磁晶体在外磁场中被磁化时,其长度尺寸及体积大小均发生变化,这一现象称为磁致伸缩现象.随着嵌入式系统和现场可编程器件应用的不断普及,利用磁致伸缩及其逆效应产生或接收超声波的技术用于位移（距离）的测量正在国内逐步推广.基于ARM7＋FPGA的磁致伸缩超声波位移测量系统,在传统设计的基础上利用FPGA的特点,通过增加数字峰值检测和增益调整电路,使系统可以方便的实现多点测量和量程拓展,同时充分发挥FPGA快速准确测量时间、编程方便灵活和ARM7快速、计算能力强的优势,并且采用实时校正法保证系统的测量准确度.     

基于EPP和计数器8254相位差的高精度测量

论述交流信号的周期、时间差及相位差的高精度测量方法,给出了信号检测电路、EPP与计数器8254的接口电路和主程序流程图。