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1、第50卷第9期电讯技术V01.5ONo.92010年9月TelecommunicationEn~neefingSep.2010文章编号:1001—893X(2010)09—0132—05提高超声波测距精度方法综述韩丽茹(浙江水利水电专科学校,杭州310018)摘要:随着超声波测距的广泛应用,对超声波测距精度的要求也越来越高,如何提高超声波测距的精度成为研究人员比较关注的焦点。总结了目前被应用或者认可的一些提高超声波测距精度的方法,并根据影响精度因素的不同进行了简单分类。关键词:超声波测距;回波包络;小波变换;温度补偿;标杆测量法中图分类号:TB551文
2、献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1001—893x.2010.09.029ASurveyofMethodsforImprovingUltrasonicRangingPrecisionHANLi—ru(ZhejiangWaterConservancyandHydropowerCollege,Hangzhou310018,China)Abstract:Withthewideapplicationofultrasonicranging,requirementfortherangingprecisionishigherandhigher.Ho
3、wtoimprovetheprecisionofultrasonicranginghasbecomethereseal"chfocus.Thispaperslnlnla—rizesthemethodsofimprovingultrasonicrangingprecisionthathavebeenappliedorrecognized,andclassifiesthemethodsaccordingtothefactorsinfluencingtheultrasonicrangingprecision.Keywords:ultrasonicrangin
4、g;envelopeofecho;wavelettransform;temperaturecompensate;benchmarkingmethod超声波测距系统以其结构简单、造价低、电路易到障碍物时立即返回来,超声波接收器收到超声波实现等优势在各个领域得到了广泛应用。但在实际就立即停止计时。设超声波在空气中的传播速度为应用中,系统本身的局限性对超声波测距精度的影C,计时器记录的时间为t,发射点到障碍物的距离响很大,因此改进或者减小系统本身的局限性,以提为,则超声波测距公式为高超声波测距的精度,是广大研究人员关注的课题。1目前,国内出现了许多提高超声波
5、测距精度的方法,=c(1)根据测距系统应用具体环境的不同提高精度的方法根据式(1)可知,测距的误差主要是由超声波的略有迥异,但基本都是围绕着减小测量渡越时问的传播速度误差和测定传播时间的误差引起的,因此误差和减小环境温度的影响两个方面提出的。因提高超声波测距精度的解决方案基本是围绕减小这此,本文分别从这两个方面分类总结了减小误差、提两个方面的误差展开的。高精度的方法。1超声波测距原理与误差分析2提高超声波测距精度的方法2.1减dx,~J量渡越时间误差目前,利用超声波测距大都是利用压电方式产2.1.1归一化回波包络信号的方法[]生超声波,由超声波发射器向
6、某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在空气中传播,当遇由超声波测距原理可知,如果忽略环境变化对*收稿日期:2010—05—21;修回日期:2010—07—27·132·第9期韩丽茹:提高超声波测距精度方法综述总第262期声波传播的影响,那么如果能够测得精确的传播时衰减的回波进行增益补偿来减小声强的变化,从而避间,就可以得到比较准确的传播距离,此方法是从减免随距离的增加导致回波幅度起伏。回波起伏减小小渡越时间误差的角度提出的。通过跟踪分析声波了,时间误差减小了,那么测量精度就提高了。的传播过程,可以发现起伏是引起超声波测距误差由图2可见,经过
7、时间增益补偿,不同距离的回的主要原因之一,所以有必要对起伏条件下回波曲波幅度不再起伏,若补偿精确,可使回波幅度基本保线的特性进行分析。通过分析理想条件下起伏信道持常数。的输入、输出信号,可知起伏反映在输出信号上的效信号强度回声振幅果有两个方面,一是造成了信号幅度的起伏;二是造成了回波信号在时域上的漂移。将理想条件下的回1.距离1△△△咂离波包络信号曲线与起伏条件下回波信号进行标准化(a)信号强度随距离衰减曲线(b)不同距离的回波幅度处理,从而消去幅度起伏。然后,由泰勒公式进行近似处理,得到回波包络信号的直线方程。I二。距离I△△△.距离(c)距离补偿增
8、益曲线(d)相应补偿后的波形图2时间增益补偿Fig.2Timegaincompensation
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