高精度超聲波測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).pdf

1、本論文研究的是使用高精度超聲波系統(tǒng)來(lái)測(cè)量距離和溫度。
　　 首先,利用不同頻率的超聲波信號(hào)在超聲波傳播同一距離后,產(chǎn)生不同的相位差的原理,設(shè)計(jì)了多頻率相位差法的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。在空氣中使用多個(gè)連續(xù)發(fā)射的超聲波來(lái)精確的測(cè)量距離,主要使用三個(gè)不同但很接近的超聲波頻率,在超聲波發(fā)射器與接收器是同一個(gè)距離的條件下,分別得到三個(gè)不同的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距。系統(tǒng)利用單片機(jī),設(shè)計(jì)多頻率連續(xù)波的發(fā)生器和相位檢測(cè)器,通過(guò)記錄并計(jì)算相位差的信息和距離,

2、再將數(shù)據(jù)送到LCD(液晶屏幕)或PC。PC用于校正系統(tǒng),校正后的多頻率相位差法的超聲波系統(tǒng)可獨(dú)立操作并在LCD上顯示距離。使用該系統(tǒng)進(jìn)行了距離檢測(cè)測(cè)試,距離范圍超過(guò)1500mm,可測(cè)量的解析度高達(dá)0.05mm。測(cè)試表明,此超聲波測(cè)距系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是解析度高、使用低成本的窄頻超聲波發(fā)射器并且容易實(shí)現(xiàn)和操作。
　　 其次,利用在一對(duì)超聲波發(fā)射器和接收器之間的空氣中,其平均溫度與音速有高度聯(lián)系的原理,設(shè)計(jì)了超聲波測(cè)量溫度的新方法。將兩

3、個(gè)低成本的40khz超聲波轉(zhuǎn)換器放置在保溫箱中。使用面對(duì)面的方式來(lái)連續(xù)發(fā)射和接收超聲波,兩個(gè)頻率按順序發(fā)射出去就可以得到個(gè)別的相位差,當(dāng)超聲波發(fā)射器和接收器的距離固定時(shí),比較兩個(gè)頻率的相位差來(lái)得到超聲波速度的精確值。超聲波的測(cè)音速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)保溫箱快速精確的溫度監(jiān)控,利用單片機(jī)設(shè)計(jì)兩個(gè)頻率連續(xù)波的發(fā)射器和相位檢測(cè)器,記錄和計(jì)算相位差的信息來(lái)重建溫度,然后再送到PC。PC主要用來(lái)校正系統(tǒng)并對(duì)保溫箱的溫度記錄和控制。根據(jù)理論推導(dǎo),當(dāng)超聲波發(fā)射