基于超声波传感器新技术的应用

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。数年前,在传感器技术领域,超声波传感器一直是备用的选择。新技术使得今天的超声波传感器非常坚固耐用并有着精确的感应能力,这些新增强的特性拓展了新的应用领域,完全超越了传统的超声波传感器的应用。     

聚焦超声作用下SnO2气体传感器响应特性研究

针对金属氧化物半导体气体传感器相对于电化学、光学等气体传感器灵敏度较低的问题,提出利用聚焦超声波驱动金属氧化物半导体气体传感器敏感层附近的目标气体分子与敏感材料接触,促进目标气体与敏感材料之间的氧化还原反应,从而提高气体传感器的灵敏度.试验表明,聚焦超声波能大幅提高氧化物半导体气体传感器的灵敏度,在一定强度的聚焦超声波作用下,SnO₂气体传感器的灵敏度最大可提高4倍.     

连续窄带调频超声波测距方法

传统的连续调频超声波系统尽管具有平均输出功率高的优点,却需要使用宽带超声波传感器.本文提出了一种连续窄带调频的超声波测距方法.此方法的一个重要特点是,通过窄带调频技术,可用普通的超声波传感器取代宽带超声波传感器应用于传统的连续调频超声波系统中.     

基于超声波传感器与红外传感器的移动机器人感测系统研制

文章利用超声波传感器与红外传感器各自的优点,设计了基于超声波传感器和红外传感器的移动机器人感测系统,该系统采用红外传感器补偿了超声波传感器的检测盲区,使移动机器人具有更大的感测范围,文章完成了感测系统软硬件设计,并进行了详细的理论和实验研究,实验结果表明本文设计的感测系统结构简单、精度高、重复性好、成本低,具有普遍的应用意义和广泛的应用价值。     

用于电力变压器局部放电定位的超声波相控阵传感器的研制

针对电力变压器中局部放电的准确定位问题,将超声波相控阵技术引入局部放电定位中.基于超声波相控阵理论,考虑在运行变压器中的应用环境,在对传感器各个组成部分的材料及特性进行综合分析的基础上,研制成功了16×16阵元的平面超声波相控阵传感器.该传感器具有阵元数多、尺寸小、定位精度高及可适用于高温液体中的优点,适合于放入变压器内部进行信号的接收,传感器单个阵元中心频率为150kHz,带宽为100kHz.使用压电声源和油间隙放电等模拟实验对阵元的性能进行了实测,结果表明,该传感器能够对局部放电产生的超声波信号进行灵敏接收.实验室中的模拟定位实验结果表明,该传感器适用于对变压器中局部放电的定位.     

超声波在流量测量技术中的应用

1　前言超声波是一种机械波 ,它方向性好 ,穿透力强 ,遇到杂质或分界面会产生显著的反射。利用这些物理性质 ,可把一些非电学量参数转换成声学参数 ,通过压电元件转换成电量 ,这样就可以通过超声波传感器进行无损探伤、测量厚度、流速、流量、密度及液位等。本文仅对超声波在流量测量技术方面的应用作以介绍。2　超声波的激发与接收超声波换能器也称为超声波探头 ,即超声波传感器。可以利用压电材料的逆压电效应制成超声波发射头 ,利用压电效应制成超声波接收头。由于压电效应的可逆性 ,在实际使用中 ,有时用一个换能器兼作发射头和接收头。…     

用于油中局部放电定位的超声相控接收阵传感器的研究

基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法,研制了16×16阵元的相控超声波接收平面阵传感器.使用相控阵理论对该传感器的特性进行了理论分析,模拟实验表明,在变压器中能接收到局部放电产生的超声波频带内,阵元的接收性能是良好的.以触发压电超声波源的电脉冲信号作为时间基准,对单一的和2个同时发射的、用以模拟油中局部放电的压电超声波源进行了定位实验.结果表明,利用该传感器对压电源的定位在传感器正法线处的系统误差小于2%,且能在一次检测中实现多超声波源的定位,故该传感器可以用于变压器中局部放电的定位.     

未知环境表面的超声波探测实验研究

针对机器人未知工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法.建立了探测系统的结构模型,阐述了系统的工作原理,并分别对平面、圆弧曲面、斜面以及竖直面等未知环境基本组成面的探测进行了实验研究.实验结果表明,超声波测距仪不适合曲率半径小的圆弧曲面探测.对于其他三类环境表面的探测,给出了各自的探测策略和数据处理方法,主要包括:斜面探测需要用三个超声波传感器,竖直面探测需要补偿由于开角引起的误差,平面探测需要补偿由传感器运动引起的动态测量误差等.     

浅析超声波位置传感器的原理及应用

超声波是频率超过人耳听觉频率极限机械波的总称,它可以在气体、液体、固体中传播。超声波位置传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。本论述以检测技术中主要采用的压电式液位计为例,详细分析和阐述了它的结构特点、详细工作原理和应用。     

汉-Ⅰ型智能机器人自律行走控制

本文讨论小车式机器人利用超声波传感器实现自律行走的问题.文中建立机器人行走运动的数学模型.讨论了两种利用超声波传感器和其它传感器确定器人空间位置、速度及姿势的方法.提出了一种分段最优控制方案.     

高精度水下测距研究

超声波传感器是典型的非接触式传感,由于传播的距离远,抗干扰性强,因而经常用于距离的测量,特别是恶劣环境下的距离检测。在介绍超声波传感器测距原理的基础上,利用AD9832产生脉冲信号,通过单片机对信号进行分析和处理,详细介绍了电路的组成,给出了程序设计思路,为超声波传感器在水下高精度的距离测量打下基础。     

触觉传感阵列信号的信息融合处理

在智能机器人服装中,压力传感器阵列输出性能易受环境温度、电压扰动等非目标参量因素的影响,其间存在的交叉干扰常导致测量精度显著降低。针对上述问题,提出了一种新的用于测量分布压力的压电传感阵列及其信号处理的方法。设计了传感信号的处理流程;析取并有效地处理了置信距离矩阵和关系矩阵融合中的有用数据;提出了用概率最大值法和极大似然法对多传感器信息作有效融合处理的方法。实验结果表明,该方法可消除温度对压力传感器的影响,减小了单个传感器不确定性的误差影响,提高了压力分布测量数据的稳定性和测量精度,可显著改进压力图像重构精度。     

基于贝叶斯估计的超声红外复合测距系统

针对单一传感器在复杂环境中测量数据可靠性差以及同一类型多传感器测距盲区无法补偿的问题,提出了一种基于贝叶斯估计的不同类型多传感器复合测距方法。该方法综合了超声与红外2种传感器的优点,利用红外传感器对超声传感器的测距盲区进行补偿,解决了单一类型传感器存在的测距盲区问题。对同一类型多个传感器同时获取的数据动态建立置信距离矩阵,应用椭圆曲线表示的支持程度关系矩阵确定各传感器测量结果中的有效值,并对其应用贝叶斯估计的方法进行数据融合,使测距准确度进一步提高。基于超声红外复合测距移动机器人的仿真实验表明,采用贝叶斯估计方法在保证实时性的前提下提高了测距的准确度,误差为±1 mm,达到了设计要求,为移动机器人的研究提供了参考。     

改进的Sage-Husa算法在提高激光位移传感器精度中的应用

激光三角法测距位移传感器因其具有非接触测量、测量速度快等特点,所以在测量与检测领域有广泛的应用。为了提高激光位移传感器的测量精度,从传感器测距原理入手分析影响系统测量精度的诸多因素,提出一种避免死循环的Sage-Husa滤波算法提高测量精度。最后结合LS—100CP型激光位移传感器与MATLAB进行实验仿真,同时与常规的Kalman滤波算法相比较,得出改进的Sage-Husa滤波算法精度较高且在激光三角法测量中的应用切实可行,有较好的实用价值。     

无线传感器网络环境感知的节点定位方法

 节点定位是无线传感器网络的关键技术之一,许多应用都跟节点位置息息相关。针对基于RSSI的定位算法测距误差通常较大的问题,提出了一种环境感知的节点定位方法,该方法首先根据导标节点之间的相互关系,将网络覆盖区域划分为若干子区域,然后再通过他们之间的相互协作,分别确定出无线信号在不同子区域环境下具体的传播损耗模型,从而提高测距精度和定位精度。仿真结果表明,该方法能提高测距精度约15%~30%。     

一种基于Quasi-UDG模型的无线传感器网络非测距定位算法

针对Quasi-UDG模型下无线传感器网络随机部署的拓扑特征,提出了一种非测距基于权重的定位算法EWLS(Enhanced Weighted Least Square).首先,设计出一种节点跳数和距离关系估计的方法,然后依据跳数值与距离关系的概率表达式,给出EWLS定位算法中节点测量距离信息的权重.仿真实验表明,在不同的锚节点密度、Quasi-UDG模型因子和平均邻居节点数的参数下,EWLS算法定位误差较小,同最小均方误差相比,有效地提高了节点定位的精度.     

一种新超声波测距系统的设计

介绍了一种合作式超声波测距系统，实现超声波点对点的测量，并采用DS18820测温，减小了温度对超声波传播速度的影响。     

基于三角法的激光位移传感器的设计及实现

三角法属于主动视觉测量方法,是非接触光学测量的一个重要形式。本文介绍了激光三角法测距的基本原理,对比不同类型的激光三角测量系统,并比较了其优缺点。利用三角法测量原理,通过线阵CCD、电子信号分析电路和单片机信号处理,设计并实现了一种高分辨率测距传感器,并对不同条件下的测试结果进行了分析,同时提出了改进方案。     

油气水三相流产出剖面光纤持气率计的设计与理论研究

采用手工研磨的方法制作双纤锥形结构光纤探头,通过硬件电路实现用于油气水三相流持气率测量的光纤探针传感器的设计。室内实验结果表明,双纤结构的光纤探针持气率计具有光路简单、易于检测、稳定性好等优点。