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。     

基于超声波测距自动泊车演示验证实验系统设计

自动泊车系统对于提高泊车安全性具有重要意义。本演示验证实验系统以智能车为平台,设计并实现超声波测距。通过超声波探测器组对不同角度测量,来检测周围环境数据;摄像头与超声波探测器协同工作,改进了泊车方法;转台带动超声波传感器旋转,从而实现传感器对周围状态扫描。     

基于超声波的汽车防撞系统

在现有的汽车防撞系统中,主要都是使用雷达进行测距,这类系统的价格较高,不能大面积推广.在现有的汽车防撞系统上优化测距算法,采用超声波传感器进行测距,建立相关的防撞模型,根据不同的测量距离发出不同的报警信息.实验结果表明,在一定范围内报警信息准确.     

基于拉伸处理的宽带宽角波束形成技术

为了抑制宽带干扰信号,提出了一种宽带大扫描角接收波束形成新方法.该方法对接收线性调频信号做拉伸处理和窄带滤波,然后把宽带相位补偿权和窄带权相结合形成最优权.最优权在目标方向形成主瓣的同时在干扰方向形成宽、深的凹口,从而提高了输出信干比.经拉伸处理和窄带滤波的目标信号带宽大大降低,数据采样率也大大降低,因此计算量减小,利于工程实现.仿真结果表明,该算法可有效抑制宽带干扰信号,并具有较好的稳健性.     

基于超声波传感器的测距报警系统设计

超声波具有指向性强、传播距离远、检测迅速方便等特点。超声波传感器常用于与距离有关的测控方面,如工业现场的位置监控、液位测量等。本文利用超声波传感器设计了一种测距报警系统并对其测试分析。     

机器人多传感器测距系统的数据融合

针对机器人工作环境的特点,提出了采用超声波与红外线传感器共同测距的方法,弥补了单一使用超声波传感器带来的缺陷.应用自适应加权数据融合技术,实现两种传感器在功能上的互补.实验结果表明,系统提高了整体测距精度,得到了被测距离更加准确的估计.     

倒车雷达预警系统设计

设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物体的距离而设计的．本系统运用单片机技术、超声波测距技术和传感器技术进行设计,通过液晶屏汽车图像尾部不同条数的黑线显示障碍物与汽车的距离远近,黑线的位置表示障碍物在车后的位置,并根据其距离远近实时发出不同等级即不同频率的声音报警．     

基于AT89C2051的超声波测距系统

介绍了利用超声波传感器实现的非接触式距离检测系统．该系统可以用于汽车倒车时的报警、液位和物位的非接触式测量，介绍了超声波传感器原理及系统各单元的设计．系统中采用了AT89C2051型单片机作为主控制器．把一种直流电机PWM调速芯片应用到此系统中，使得控制方法简便，应用范围增强，同时可以利用单片机设定距离值和输出控制信号．最终距离用串行方法在数码管上显示出来，可以直观地查看距离值，以实现测距、显示、输出控制信号的功能．     

超声波非接触式距离检测系统

介绍了利用超声波传感器实现的非接触式距离检测系统。该系统可以用于制药设备的液位和物位的非接触式测量。介绍了超声波传感器原理及系统各单元的设计。系统采用了AT89C51型单片机作为主控制器,单片机发出的超声波,通过换能器发射出去,遇到被测物体后反射回来,计算此超声波从发射出到接收的时间差从而得出被测物体到测距仪的距离。利用单片机设定距离值和输出控制信号。最终距离用串行的方法在数码管上显示出来,可以直观地查看距离值,以实现测距、显示、输出控制信号的功能。并介绍了其硬件设计与软件流程。     

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。     

新型宽带匹配网络在双路宽光谱AOTF成像技术中的应用

基于双路AOTF的宽光谱成像技术在偏振成像光谱仪中得到应用,其成像质量受AOTF衍射效率、光谱带宽等影响。其核心部件超声换能器阻抗失配时导致驱动功率无法最大限度的传递给换能器,使AOTF光谱衍射效率降低,3dB光谱带宽变窄,影响光谱图像有用信息的获取。采用压缩回波损耗技术,设计了一种基于LC拓扑结构及组合臂的宽频带、光谱衍射效率高的新型匹配网络。最终测得AOTF的光谱衍射效率最高达94％,光谱带宽小于5nm,提高了在420~1150nm波段范围内的光谱衍射效率及分辨率,实测目标的成像质量得到明显改善。     

静电式超声检测换能器的设计

采用镀有铜膜的聚酯薄膜和刻有网状槽的背电极,制作了一种频率为42.08kHz的空气静电换能器,并通过实验,检测了该换能器的发射和接收响应。结果表明,该换能器的共振频率为42.8kHz,带宽约为换能器共振频率的50％.     

超声脉冲法测量固体材料切变模量

研究利用扭转超声脉冲测量固体材料切变模量的动力学新方法与新技术.用磁致伸缩式集成超声传感器激发和接收扭转超声脉冲,测量其在被测材料试样中的传播时间,根据试样长度及材料密度计算出材料切变模量.讨论该方法的测量原理,测量系统构成和磁致伸缩式扭转超声脉冲激发与接收集成传感器设计原理;对影响测量不确定度的因素进行了分析.采用基于Wiedemann效应的磁致伸缩式超声传感器及通用电子仪器对3种不同材料的切变模量进行了测量,实验结果证明了该方法的实用性.     

纵弯复合模式超声换能器设计

设计了一种夹心式纵弯复合振动模式超声换能器,该换能器由纵向夹心式压电超声换能器与弯曲正六边形薄板组成.采用有限元方法,对一定几何尺寸边界自由的正六边形薄板进行模态分析,得到中心位移最大的某一模态,设计以该模态的频率作为共振频率的纵弯复合模式换能器.实验结果表明,换能器的共振频率测试值与设计值基本吻合,达到预期设计目标,这种六边形辐射板换能器可应用于特殊环境的超声测量,或应用于超声生物处理和声化学反应设备中,对该换能器的设计和理论模拟有利于更好掌握其振动特性及其产生的声场分布,对实际应用有指导意义.     

一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法

针对移动机器人超声定位中超声收发传感器角度偏向造成的测距精度下降,本文提出了一种基于归一化波形参数特征修正的超声测距系统.传统的增益控制、可变阈值等抗起伏措施对抑制传播过程中的幅度起伏造成的测距误差效果较好,但如果传感器角度偏向使波形发生畸变,此类方法仍将造成较大误差.本文通过对传感器角度偏向造成接收信号波形畸变及测距精度下降的理论分析及实验研究,建立了超声接收信号归一化波形特征脉宽与前沿变化的关系,设计了基于单片机实现误差校正的大偏向角高精度超声波测距系统.测距实验结果表明本系统显著减小了传感器角度偏向引起的测距误差,在不同的距离上使测距精度平均提高了1.6%,同时具有成本低、使用简单、方便的特点.     

基于声学参量阵理论的超声波防录音屏蔽研究与实现

随着智能设备的快速发展,利用一些录音设备诸如智能手机、录音笔等窃取信息的手段显得更为方便和隐蔽,这对于个人、企业和政府都存在着不小的隐患.传统的对抗方式有背景噪声屏蔽和电磁波屏蔽,但都有其局限性.前者通过播放大音量噪声覆盖对话声音,但这会影响对话的正常进行;后者发射大功率电磁波屏蔽录音设备,但其屏蔽距离与效果都十分有限.针对上述问题,本文提出一种基于声学参量阵理论的超声波防录音屏的方案,可以对录音窃听进行有效屏蔽,同时不妨碍正常对话.根据声学参量阵理论,多个高频的超声波经过非线性系统,会因为非线性作用产生低频声音信号.根据这一原理,首先生成低频宽带噪声信号,然后进行BASK调制将其调制到高频载波上,进行功率放大后由换能器发射向目标录音设备.实验测试结果表明对iPhone6S、华为P10、P20、荣耀9等智能手机的录音功能都可以实现有效屏蔽,最大屏蔽距离1~3 m不等.由于屏蔽原理的普适性,本文的方案可以屏蔽目前大多数型号的智能手机、录音笔等带录音功能的终端.      

锚杆锚固质量的超声导波检测技术研究

采用低频超声纵向导波检测了锚杆的锚固质量.首先研究了调制波类型及激励信号周期数对信号频谱的影响,优选出汉宁窗调制的正弦波信号作为检测信号,然后数值模拟研究了20~100 kHz纵向导波在锚杆锚固段上界面的反射情况,进行了纵向导波在锚杆底端与锚固段上界面反射回波的时间差确定锚固锚杆的脱锚长度,进而确定锚杆的粘结密实度的理论与试验研究,结果表明:随着频率的增大,锚固段上界面的反射回波系数逐渐减小.锚固段上界面反射回波系数的试验与数值模拟结果变化趋势差异较大,原因为传感器具有谐振频率及传感器与锚杆接触面耦合存在能量损失.粘结密实度测定的试验与理论结果吻合较好.      

超声电缆与探头的最佳匹配方法

超声波采油和管道清洗施工均需要特殊的长距离电缆．为使激励源产生的高频电能量能够有效地经电缆长距离传输到探头上,必须首先解决电缆与探头间的匹配问题．利用探头的集总参数和电缆的分布参数模型研究了电缆输入阻抗随频率和电缆长度的变化规律．在探头的谐振频率处,电缆的特征阻抗与探头的动态阻抗相等时,电缆与探头是最佳匹配;不相等时,电缆的输入阻抗或导纳均随频率变化,具有一系列的峰值．导纳的峰值对应1／2波长,阻抗的峰值对应1／4波长．用4294A阻抗分析仪测量到了这些峰值,频率越高其峰值越小．电缆接探头后,这些峰值向低频移动．考虑到大功率超声电源内阻较小,电缆与探头匹配时,应使电缆长度为1／2波长附近,导纳的极大值位于探头的谐振频率处．并联匹配电感用于抵消探头导纳的虚部．     

压电换能器锁相环频率跟踪的失效分析与解决

为提高碳纤维复合材料超声振动钻孔过程中压电换能器频率跟踪的精度及可靠性,以压电换能器等效电路为基础,分析了目前锁相环频率跟踪系统存在的失锁、误跟踪、死锁和跟踪误差大等4种失效形式的原因,指出抵消静态电容是解决跟踪失效的必由之路.据此提出一种基于静态电容补偿法的锁相环频率跟踪技术,该技术可使换能器对锁相环呈现理想的LCR串联谐振特性,有效解决了跟踪失效问题.实验表明:通过该技术,换能器机械谐振频率的跟踪精度可优于-20~10Hz,避免了误跟踪和死锁,跟踪带宽可达6 kHz.     

具有连续相位调制特性的甚小线性调频键控信号分析

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)调制方式具有超窄带特性.采用连续相位调制的一般分析方法,选用线性信号作为积分脉冲,给出VMCK的连续相位调制表达式,并构造出一种新型的发射机结构.推导VMCK信号的归一化功率谱密度公式,以功率百分比带宽为考核准则,证明在正交二元信号下,VM...