本文關(guān)鍵詞：超聲波大尺寸測量的雙相位數(shù)字檢測方法

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展,科技自動化水平不斷提高,各類工業(yè)控制、智能避障、智能機器人、工業(yè)自動化等領(lǐng)域?qū)Ω呔葴y距提出了嚴格的要求。本文采用的是利用超聲波進行測距的方法。超聲波測距適用范圍廣泛,對外界光線和電磁場不敏感,適合較惡劣的環(huán)境,超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn)小型化和集成化。本文旨在在傳統(tǒng)的超聲波測距的基礎(chǔ)上提高其測量精度和測量范圍,研究了一種基于A/D采樣法的超聲波相位差檢測方法。這種方法是利用相鄰采樣數(shù)據(jù)之差,從而消除了超聲波信號中的直流成分對相位差檢測的影響,再通過不同相鄰采樣數(shù)據(jù)之差的比值建立起相位差檢測的數(shù)學(xué)模型,并由此獲取到很高的相位差檢測精度。其采樣電路簡單,不需要高倍數(shù)超聲波信號采樣率,僅需在一個超聲波信號周期里采樣十幾個數(shù)據(jù),就可以獲得亞微米級的位移測量分辨率。通過實驗和仿真結(jié)果均驗證了上述基于A/D采樣法的超聲波相位差檢測方法的有效性,基于該方法研制了超聲波位移測量平臺,若選用的超聲波頻率為40kHz,則位移測量分辨率小于1μm。在大尺寸測量方面,采用了一種雙相位的位移測量方法。利用信號調(diào)制的方式,以超聲波信號作為載波信號,加入低頻信號對其進行調(diào)制,利用相位檢測算法對調(diào)制解調(diào)后的低頻調(diào)制波的相位差進行測量,得到大尺寸測量中位移的粗測值,然后利用超聲波相位差進行精確測量,通過精測值對調(diào)制信號的粗測值進行修正,來提高大尺寸測距中位移測量精度。
【關(guān)鍵詞】：超聲波測距 相位差 低頻調(diào)制 大尺寸
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH822;TB559
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第1章 緒論15-23
• 1.1 大尺寸測距方法15-19
• 1.2 超聲波測距的國內(nèi)外現(xiàn)狀19-21
• 1.3 課題研究意義21
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 雙相位超聲波大尺寸測距系統(tǒng)構(gòu)建23-39
• 2.1 超聲波基礎(chǔ)理論23-29
• 2.1.1 超聲波的基本參數(shù)23-26
• 2.1.2 超聲波的波形26-27
• 2.1.3 超聲波的衰減27-28
• 2.1.4 超聲波傳感器28-29
• 2.2 超聲波測距方法29-33
• 2.2.1 渡越時間法30
• 2.2.2 幅值檢測法30-31
• 2.2.3 雙相位超聲波大尺寸測距方法31-33
• 2.3 系統(tǒng)構(gòu)建33-38
• 2.3.1 超聲波發(fā)射電路33
• 2.3.2 A/D信號采樣33-34
• 2.3.3 超聲波接收電路模塊34-35
• 2.3.4 波長補償裝置35-36
• 2.3.5 計算機編程36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 雙相位超聲波測距的算法研究39-49
• 3.1 超聲波相位測量算法39-43
• 3.1.1 移相相關(guān)法39
• 3.1.2 數(shù)據(jù)延拓法39-40
• 3.1.3 多重互相關(guān)法40
• 3.1.4 雙相關(guān)法40
• 3.1.5 A/D采樣法的超聲波相位測量算法40-43
• 3.2 大尺寸測距的實現(xiàn)方法43-46
• 3.3 雙相位的超聲波信號采樣方法46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 實驗及結(jié)果分析49-61
• 4.1 超聲波相位差測量算法仿真實驗49-52
• 4.1.1 整周期和非整周期采樣對比實驗49-51
• 4.1.2 信號幅值對相位差計算的影響51
• 4.1.3 信噪比對相位差計算的影響51-52
• 4.2 超聲波相位差測量算法應(yīng)用實驗52-55
• 4.2.1 不同超聲波頻率下的超聲波測距實驗53-54
• 4.2.2 最小位移分辨率實驗54-55
• 4.3 波長補償裝置驗證實驗55-57
• 4.4 大尺寸測距實驗57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第5章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況66

【參考文獻】

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本文編號：678718