基于自干涉驱动技术的超声波飞行时间测量系统优化设计.pdf

《基于自干涉驱动技术的超声波飞行时间测量系统优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第l0期传感技术学报V01．23No．102010年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．2010OptimizationonUltrasonicTime·of-FlightMeasurementSystemBasedonSelf-InterferenceDrivingTechnologyWANGXuefeng，TANGZhenan(DepartmentofElectronicScienceandTechnology，DalianUniversityofTechnology，DalianLiao

2、ning116023，China)Abstract：Determinationaccuracyofultrasonictime—of-flightcanbeeasilyaffectedbynoisesinpracticalmeasure—ments．Focusingonthisproblem，thispapercombineswiththreeadvancedtechniquestoachievetheaccuratetime-of-flightmeasurement．Firstly，self-interferencedrivinguharsoni

3、cwavesayestimulatedfromthepiezoelectrictrans—ducerbyamplitudeandphasemodulationtechniques．Secondly，phasemonitorisdesignedforroughlypre—detectingthereceivedultrasonicwavearrivaltime．Finally，double—thresholdalgorithmisemployedforthefinaltime—of-flightdetermination．Thesystemisint

4、egratedinasinglePCBboardthatismadeupofdigitalsignalprocessor，complexprogrammablelogicdeviceandsomefunctionalmodules．Comparingwiththetraditionalultrasonictime—of-flightthresholdcrossingmethod，thesystenhassomeadvantagessuchashighresolutionandhighnosiesuppression．Keywords：ultraso

5、nicwave；serf-interference；numericalsimulation；time-of-flightEEACC：7820：7110doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．10．016基于白干涉驱动技术的超声波飞行时间测量系统优化设计王雪峰，唐祯安(大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连116023)摘要：超声波飞行时间测量极易受到噪声的干扰而影响检测精度。针对这一难点，利用幅值、相位调节技术驱动超声波换能器产生白干涉发射波形，通过相位检测预判接收信号到达时间，结合双阈值拟合算法计算飞行时间。该系统以

6、信号处理器DSP为核心，采用CPLD完成高精度数字相位检测。与传统的超声波飞行时间阈值检测方法相比，该系统具有测量精度高、抑制噪声干扰等优点。关键词：超声波；白干涉；数值拟合；飞行时间中图分类号：TB553文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)10—1439—05作为超声波测距、超声波流量计量中的关键技信号电压幅值超过预先设定的电压阈值时，通过计术，超声波飞行时间测量技术越来越受到人们的重算信号到达时间与发射脉冲的时间间隔即可得到超视¨。为提高检测精度，包括阈值检测在内的很声波飞行时间。实际测量中，压电换能器、工况条件多方法已成功应

7、用到工业测量的各个领域J。然及换能器间的相对距离都会改变接收信号迟滞时而，随着检测精度要求的逐步提高，超声波换能器与间，影响超声波飞行时间的检测精度。流场之间的阻抗不匹配、测量环境复杂多变、换能器激发迟滞等问题，严重地阻碍了传统测量方法的继发射信曼⋯l』1J1删Ⅷ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯续推广与应用。接收信图1所示为超声波换能器接收信号压电转换迟滞现象示意图。脉冲信号经流场由发射换能器向接收换能器传播。超声波信号到达接收端，接收换能图1超声波换能器接收信号压电转换迟滞示意图器经压电转换将传播信号转化为电压信号。当接收收稿日期：2010—0

8、3—27修改日期：2010—05—07传感技术学报第23卷此外，在实际测量中受环境噪音的干扰，超声波个脉冲(脉冲}}2)。