高精度超声波测距方法的研究.pdf

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1、《电气自动化)2015年第37卷第3期测量与检测技术Measurement＆DetectingTechnics高精度超声波测距方法的研究赵浪涛。赵永花，柴清(兰州工业学院，甘肃兰州730050)摘要：在超声波测距中，通常因温度和时间检测的误差，使得测距的精度不高。为提高超声波测距的精度，对传统超声测距在结构上进行了改进，实现温度补偿校正。同时，根据超声波回波信号的特征，利用Morlet复小波信号处理方法，实现回波包络峰值检测方法，准确测定传输时间，达到精确测定距离的目的，可以显著提高超声测距的精度，增强超声检测应用的可靠性。关键词：超声波测距；温度补偿；Morlet小

2、波；信号处理；峰值检测DOI：10．3969／j·issn．1000—3886．2015．03．037[中图分类号]TB472；TP274+．53[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2015)03-0112-03AResearchOnHigh—precisionUItrasonicDistanceMeasurementZHA0Lang-tao，ZHAOYong—hua，CHAIQing(LanzhouInstituteofTechnology，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Intheultrasonicdistance

3、measurement，errorsintemperatureandtimedetectionresultinlowaccuracyofdistancemeasurement．Toachieveahigh—precisionultrasonicdistancemeasurement，thetraditionalultrasonicdistancemeasurementisimprovedinitsstructuretorealizetemperaturecompensation．Atthesametime，accordingtothecharacteristicsof

4、uhrasonicechosignal，Morletwaveletsignalprocessingmethodisadoptedtorealizeechoenvelopepeakdetection，SOastodeterminetransmissiontimeaccuratelyandattainthepurposeofaccuratedistancemeasurement．Thetechnologycansignificantlyimprovetheprecisionofultrasonicdistancemeasurementandenhancethereliab

5、ilityoftheapplicationofultrasonicdetection．Keywords：ultrasonicdistancemeasurement；temperaturecompensation；Morletwavelet；signalprocessing；peakdetection0引言2超声波测距温度补偿校正超声测距是一种非接触式的测量方法，与红外线、激光等测常规超声波测距中，受到空气中环境温、湿度以及大气压的距方法比较，具有灵敏度高，抗声波和电磁干扰能力强，在实现上影响，声波的传输速度跟着变化，特别是环境温度的变化引起声简单、成本低、可靠性高、便

6、于安装维护等优点，因此在液位测量、波传输速度的影响，为了提高测量的精度，使测量具有实际工程机器人定位和避障、短距离无障碍长度测量、计算机视觉辅助识应用前景，加装温度补偿校正装置很有必要。别等方面具有广泛的应用前景。但常规的超声波测距普遍测量因超声波也是声波，根据声速的计算公式有：精度较低，为实现测量精度的要求，对常规测距方法进行结构改c=造、应用先进的Modet复小波信号处理方式，提高超声波测距的式中为气体的绝热体积系数(空气为1．4)，P为气体的气压精度，达到工业控制所容许误差范围。(海平面为1．013X10Pa)，P。为气体密度(空气为1．29kg／m)。1常规超

7、声波测距的原理及系统组成对于1mol空气，假定质量为m，体积为，密度P。为m／V，则常规超声波测距的原理⋯是利用超声波发射器连续地发射c==~／—TpV—／m出40kHz声波信号，一旦遇到障碍物，超声波就会被反射回来，对于理想的气体，有pV=RT，则c=~／TRT／m，式中R、T分别然后利用超声波接收器接收接受回波信号，利用微处理器测量出为摩尔气体常数和绝对温度。从发射超声波到接收到超声波的时间差t，根据声波在空气中的上式可以看出，R、m都为常数，超声波的传输速度c只与传播速度c，通过微处理器就可以计算机出从发射点障碍物的距绝度温度有关，当温度保持不