基于DSP的超声波明渠液位测量系统

基于超声波测距的基本原理,设计并实现了一种基于DSP芯片的超声波明渠液位测量系统,改进了目前超声波明渠液位测量精度偏低的问题。采用了一种高效的超声波发射和回波信号采集电路,利用TMS320C5509A DSP芯片为系统核心,通过数字信号处理的方法提高了回波信号的信噪比。利用声速修正提高了测量的精度。经实验验证,系统量程为0.4~10 m,测量误差小于5 mm,满足了明渠液位测量的实际需要。     

基于气介式超声波传感器的雨量液位测量系统设计

在分析传统雨量液位测量系统的基础上,使用气介式超声波传感器和AT89S52单片机设计了一种新型的雨量液位测量系统。采用超声波测距方法,实现雨量的高精度实时测量;利用固定挡板反射回波进行声速校正,解决了温度补偿精度的问题;采用外围保护装置,使该系统在恶劣环境中能正常使用。该系统还具有与PC机通信的功能,可实现低成本、远距离的控制和监测。     

提高超声波测距精度方法的研究

在分析超声波测距系统回波信号处理存在问题的基础上,提出了两种提高测量精度的回波信号处理方法。采用时间增益补偿技术,补偿超声波在空气中的衰减,减少回波信号的起伏;由有源全波整流电路和微分电路等组成峰值时间检测电路,可正确检测回波的峰值到达时间。两种方法的采用,提高了超声波测距系统的测量精度。     

P89LPC935在雨量探测中的应用

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CCU部件测量发射波和回波之间的时间间隔,通过准确测量环境温度计算出超声波传播速度,进而测量出超声波的传输距离,从而获知液位高度和降雨量.     

基于无味卡尔曼滤波的超声回波精确定位研究

超声波测距技术是一种原理简单、易于实现的非接触测量技术,在现代工业生产中应用极其广泛。传统的超声波测距仪由于采用固定阈值的比较器比较输出,测量精度偏低。文章提出一种基于无味卡尔曼滤波、适用于双回波重叠情况的检测超声回波到达时刻算法。根据对单回波信号经验模型的验证以及超声波回波曲线特性的分析导出了适用于双回波重叠情况下的理论模型,并在不同时间差和相位差条件下,对回波包络峰值的到达时刻进行仿真检测。与传统的测量精度对比表明,该方法能够准确地检测回波到达时刻,提高测量精度,并能有效抑制噪声。     

超声波液位计的误差分析与校正

介绍了超声波液位计工作原理,讨论了超声波液位计在液位测量中,影响测量精度的各种因素。并对参考声速值误差、渡越时间误差和系统时延误差的成因及影响进行了分析,提出了各种误差的校正方法。     

基于单片机的超声波测距系统的设计

基于超声波实现无接触式测距原理,介绍了一种基于单片机控制的超声波测距系统的设计方法。由单片机软件产生40 kHz超声波,并测量回波时间,可精确到us级。为提高测距精度,采取了温度补偿、角度补偿措施。实验表明系统具有较高的测量精度和实用价值。     

超声波液位计在化工生产应用中的常见故障分析

在石油化工生产过程中应用超声波液位计进行液位测量,经常会因为一些故障原因导致测量不准确,本文简介了超声波液位计的原理和使用优点,对超声波常见故障问题进行了分析,并提出了使用过程中的注意事项。     

超声测距的反射波首识别算法

超声测距因其高精度、低成本而被广泛应用于汽车、智能机器人以及水位检测等各行各业中,为了提高测量精度,对其反射信号的准确识别进行了大量的研究。文中分析了包络峰值法和相关检测法的优缺点,并在此基础上提出了一种相关包络检测的改进算法,克服了超声回波的包络信号存在多个幅度相近的峰值而无法检索准确峰值位置的缺点,从而对超声波到达时刻进行精确识别。实验结果表明:与常规方法相比较,该方法不仅保证了超声波测距的准确性和稳定性,同时也提高了测量精度。     

超声波雪深测量回波信号的卡尔曼滤波建模方法

本文提出一种基于卡尔曼滤波的超声波雪深测量的回波信号的建模方法,以便为不同降雪粒子的雪深测量、分类或减小测量误差带来方便。该方法首先采集真实雪深的回波信号,然后对解调后的信号用卡尔曼滤波方法拟合,其中利用了状态方程递推算法,拟合后的解调信号经希尔伯特变换同频率调制后获得回波信号,最后将原信号与数字拟合信号进行对比分析,证明该方法能够合成积雪回波信号,达到提高测量准确性的目的。     

无合作目标激光检测气体回波功率增强研究

为提高无合作目标遥测气体回波功率的检测性能,建立了无合作目标表面激光辐射传输模型和菲涅尔透镜汇聚点偏移模型。利用TracePro光学软件分析了漫反射回波传输特性。研究了不同检测距离下激光回波辐射强度的变化。对比单菲涅尔透镜光接收机(SFL-OR)和菲涅尔透镜阵列光接收机(FLA-OR)的回波功率检测特性并分析其存在差异的原因。结果表明,无合作目标表面扩散反射回波功率与检测距离呈幂函数关系。在10~20 m检测距离范围内,FLA-OR相对于SFL-OR几何尺寸缩小了90%,光学效率达到92%,而SFL-OR由于汇聚点偏移导致其平均光学效率仅为38.56%。     

大动态范围激光雷达时刻鉴别电路设计

在激光雷达系统中,受限于被测目标距离及反射特性的变化,回波信号的峰值动态范围大,导致由恒比定时鉴别电路确定的回波到达时刻波动较大,产生的行走误差影响了系统的测距精度和测量范围。设计了一种带自适应增益控制的恒比定时鉴别电路,基于回波信号水平快速自动调节放大电路的增益,可适应较大动态范围下的目标测量。实验结果表明,采用自动增益与恒比鉴别电路相结合的方法设计的激光雷达时刻鉴别电路,可以基于回波信号水平在25ns的时间范围内实现放大电路增益的自适应调节;当输入信号上升时间为3ns、电压动态范围为29dB时,利用增益的自动控制可以将回波信号的动态范围降低至9dB,将回波时刻鉴别误差控制在0.42ns内,有效减小了测距系统的行走误差。     

应用于雷达水位计的等效采样扩时测距方法

雷达水位计是一种非接触式的水位测量仪器,以电磁波为载波方式测量传感器到水面的距离,再通过计算得出实际的水位值。由于电磁波传播速度接近光速,近距离传输时相应的时间间隔很短,要达到cm 级的距离测量精度,时间测量的精度需要达到ps。常用的高精度时间测量方法存在价格昂贵或实现方式复杂等问题。文中介绍了一种等效采样扩时测距方式,实现在雷达水位计的测量范围内达到cm 级测量精度,并已在产品中实现了具体应用。     

基于COMSOL的激光超声裂纹检测数值模拟研究

为了利用激光超声技术检测裂纹信息,本文基于有限元分析软件(COMSOL)的热-固耦合物理场,建立激光超声无损检测模型,从激光的功率密度、空间分布、时间分布将激光等效成表面力源,采用完美匹配层、低反射边界、热绝缘边界消除边界回波。通过固定激励源与探针的距离,对探针信号的分析,进行了不同位置裂纹对脉冲回波峰值及到达时间影响规律的仿真,与实验相比较,此模型具有很高的正确性。结果表明:固定激励源与探针的距离,脉冲回波的峰值会随着裂纹与探针距离的减少而增大,脉冲回波的到达时间会逐渐提前;透射波的幅值会衰减,到达时间会稍有延迟。     

基于超声回波声压特性的外感式液位测量系统的设计

针对传统液位测量系统在复杂环境下对密闭容器内液位进行测量时测量精度低、可靠性差等问题。设计了一种外感式液位测量系统。该系统通过比较容器内液体液面上下方超声回波声压的不同,实现液位的测量。硬件电路采用增益可控的仪表放大器AD603辅以高速运算放大器AD818组成超声波驱动电路,实现了不同幅值的激励信号的输出;利用峰值检波电路对回波信号进行检波处理。通过实验验证,该系统能有效的测量密闭容器内的液位,测量误差小于3mm。     

Liquid-level Measurement with Fiber-optic Low Coherence Interferometer. Micrometer-resolution Approach

According to the fact that the surface of liquid with low viscosity coefficient is a good reflection plane for a broadband light beam, liquid-level measurement in micrometer resolution is designed based on a fiber-optic low coherence interferometer in Michelson configuration. The wave front of the reflected light beam is well enough to form an interferogram with a beam reflected from an optic mirror mounted on a stepping scanning-motor. The central peak of the interferogram is read as a measure of the liquid level. Experimental results show that this noncontact method can reach a resolution of ±1.25 μm in the measurement range of 86 mm.     

一种小型一体化小管径超声波管外测压装置

 针对当前超声波管外测压设备体积较大、能耗高、使用不方便、不能测量小管径内流体压力的难题,研制了一种小型一体化小管径超声波管外测压装置.该装置通过发射电路、高速采集与存储电路的超低功耗设计,大幅降低了设备功耗;设计了一种新型探头夹具提高了回波信号的稳定性;通过锂电池供电、EMD(Empirical Mode Decomposition)去噪等方式增强了回波信号的质量;建立了较为精确的测压模型,实现小管径内流体的压力测量.对多种不同尺寸的小管径内流体进行了压力测量精度验证试验,试验结果表明:该装置体积小巧、功耗低、使用方便,以内径14mm的小管径内流体压力测量为例,最大测量误差不超过8%.     

A sub-millimeter accurate microwave multilevel gauging system forliquids in tanks

A microwave multilevel gauging system employing a frequency-stepped continuous-wave radar measurement technique is described in this paper. A conventional frequency-modulated continuous-wave radar technique is normally employed only to find the level of the liquid surface in storage tanks. The system described here also detects a second level, e.g., the tank floor or an impurity level. If this second reflection dominates, distance measurement with the inverse Fourier transform (IFT) results in poor resolution and shows a very high range error for small gaps between these two scatterers. For estimating the exact time delay and amplitude of the reflection from each scatterer, an optimal signal-processing algorithm is derived, based on a reference model. Performance of the multiple target-detection reference model is illustrated using measured data obtained with an HP-8510 network analyzer. It is demonstrated that the reference model offers a significant enhancement of resolution over the standard processing IFT algorithm and is insensitive to noise and clutter signals. The described system achieves a time-delay accuracy with a bandwidth of Δf=1 GHz, which corresponds to a range error of ±0.2 mm