基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法技术

技术编号:10015635 阅读:179 留言:0更新日期:2014-05-08 11:09
本发明专利技术公开了一种基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法,该方法具体为:正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波,该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波,同时超声波接收器开始接收超声波,计时器开始计时,个正弦波输出完成后,正弦波发生器输出的标识信号S从低电平变为高电平;同时,正弦波发生器输出个波形完整但相位倒相的正弦波;再判断超声波接收器是受迫振动还是有阻尼自由振动,超声波接收器处于受迫振动的所有时间就是超声波的踱越时间,由踱越时间通过计算可以得到待测距离。本发明专利技术充分利用了超声波振子的有阻尼自由振动特性,可以准确、有效地测量超声波的踱越时间,提高超声波测距的精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种,该方法具体为:正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波,该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波,同时超声波接收器开始接收超声波,计时器开始计时,个正弦波输出完成后,正弦波发生器输出的标识信号S从低电平变为高电平;同时,正弦波发生器输出个波形完整但相位倒相的正弦波;再判断超声波接收器是受迫振动还是有阻尼自由振动,超声波接收器处于受迫振动的所有时间就是超声波的踱越时间,由踱越时间通过计算可以得到待测距离。本专利技术充分利用了超声波振子的有阻尼自由振动特性,可以准确、有效地测量超声波的踱越时间,提高超声波测距的精度。【专利说明】
本专利技术涉及一种测量方法,尤其涉及一种。
技术介绍
频率在20kHz以上的声波,其振动频率已经超出人耳所能感知的最高频率上限,因而称为超声波。超声波遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律,其特点是沿直线传播,具有良好的成束性,方向性好,在介质的分界面处会发生反射和折射现象,在进入介质后其振动幅度会因介质吸收而发生衰减。超声波的频率可以非常高,达到兆赫级。超声波在同一介质中的传播速度基本恒定,因此利用测量超声波在该介质中经过一段距离所用的时间,可以实现非接触式测距。为了提高测距的精确度,必须精确测量超声波在介质中传播时所经过的时间(即踱越时间)。对于不同的介质,超声波传播的速度不同,利用这一特性,也可以测定介质的特性,如测定酒精的浓度,测量锅炉中空气的温度等等。如果测定了不同介质的超声波传播特性,则可以测定不同物质的类型,如蔗糖溶液、酒精溶液、各种酒类的品质特性等等。极化后的压电材料在外加电场作用下会发生机械形变,称为逆压电效应,反之,压电材料的机械形变也会产生电压,称为正压电效应。利用逆压电效应,可以把高频电信号转换为高频机械振动,从而产生超声波,此时换能器称作发射器;同样,利用正压电效应可以将高频机械振动转换为电信号,此时换能器称作接收器。发射器在激励电信号(f(t)=umCOS(on))的作用下作受迫振动,由于同时受到弹性力的阻力的作用,发射振子作有阻尼的受迫振动,其振动状态为:【权利要求】1.一种,其特征在于,该方法具体包括以下步骤: (1)正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波,该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波,计时器开始计时,同时超声波接收器开始接收超声波,在超声波接收器输出电信号的每一个正向过零时刻,过零检测电路输出正向锁存脉冲Z7为自然数 【文档编号】G01S15/08GK103777202SQ201310690400【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日 【专利技术者】朱金刚, 王效灵, 蔡领, 周聪敏 申请人:浙江工商大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有阻尼自由振动的超声波测量距离的方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:(1)正弦波发生器输出个波形完整且连续的正弦波,该正弦波通过功率放大电路放大后激励超声波发射器发出超声波,计时器开始计时,同时超声波接收器开始接收超声波,在超声波接收器输出电信号的每一个正向过零时刻,过零检测电路输出正向锁存脉冲P,为自然数,,为超声波的踱越时间,为正弦波发生器输出电信号的角频率;(2)个正弦波输出完成后,正弦波发生器输出的标识信号S从低电平变为高电平;同时,正弦波发生器输出个波形完整但相位倒相的正弦波,此波形输出完成后,正弦波发生器不再输出信号;为自然数;(3)标识信号S的上升沿将计时器的值捕获并存贮到数据存贮器中,同时此标识信号S的上升沿设置锁存脉冲P 的上升沿有效;(4)锁存脉冲P的上升沿依次捕获计时器的值、......并存贮到数据存贮器中,为自然数,,为超声波接收器振子有阻尼自由振动的周期数,为正弦波发生器输出正弦波的数目;(5)从数据存贮器中读取、、......,并计算、、、......;(6)根据、......的值判断超声波接收器是受迫振动还是有阻尼自由振动,当()时,接收器处于受迫振动状态,为正弦波发生器输出电信号的角频率;当()时,接收器处于有阻尼自由振动状态,为有阻尼自由振动的频率,受迫振动周期记为、......,为超声波接收器受迫振动次数,为自然数,;(7)计算=+++......+‑,为发射器输出的超声波信号与正弦波发生器输出的电信号之间的相移时间,为定值;(8)若为反射式测距,根据计算待测距离;若为直射式测距,根据计算待测距离,其中:是超声波在介质中的传播速度,单位是,是超声波从发射到接收所经过的时间,单位是秒。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:朱金刚王效灵蔡领周聪敏
申请(专利权)人:浙江工商大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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