基于时间互相关的超声测距信号获取方法.pdf

《基于时间互相关的超声测距信号获取方法.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、2014定仪表技术与传感器2014第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6基于时间互相关的超声测距信号获取方法彭映成，钱海，黎小毛。，朱宝良(1．清华大学精密仪器与机械学系，北京100084；2．西北核技术研究所，陕西西安710024)摘要：为了解决基于超声脉冲走时法首波难以获取的问题，提出了一种基于时间互相关算法的超声走时获取方法。根据标准信号的自相关和另一同频延迟信号的互相关之间的时延，得到超声发射与接收信号间的时差。该方法无需判断超声接收信号首波位置和获取该环境下的声速，实现了较高精度的超声测距。关键词：

2、超声波；时间互相关；声速；峰值；高精度中图分类号：TB551文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)06—0126—02MethodAcquiringUltrasonicDistanceMeasuringSignalBasedonTimeCross．correlationAlgorithmPENGYing—cheng’，QIANHai，LIXiao—mao。，ZHUBao·liang(1．DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechanology，TsinghuaUniversity，Beij

3、ing100084，China；2．InstituteofNorthwestNucleartechnology，Xi’all710024，China)Abstract：Tosolvetheproblemwhichthefirstwaveisdifficulttoobtaininthemethodofultrasonicpulsetraveltime，amethodbasedontimecross—correlationwasproposedtoacquiretheultrasonicsignaltraveltime．Accordingtot

4、hetimedelayofthestandardsignalautocorelationandthecross—corelationwithanotherdelaysignedofthesame~equency，wegetthetimedifferencebetweenthetransmittingandreceivingultrasonicsignals．Themethodachievesultrasonicdistancemeasuringofhigheraccuracywithoutboththedecisionofthefirstw

5、avepositionofultrasonicreceivingsignalandtheacquisitionofthesoundvelocityunderthecondition．Keywords：ultrasonic；timecross—corelation；soundvelocity；peakvalue；higheraccuracy0引言为了解决这个问题，提出了许多解决方法，如提取回波包在超声测距中，常用的方法是超声走时法。即用超声频脉络线的算法⋯，该方法采用提取回波包络前沿的计算方法；可冲激励超声波换能器，使之向外界发射超声波，并接

6、收从被测变阈值鉴幅法通过使阈值随射程时间的延长而呈指数形物体反射回来的超声波(简称回波)，测量原理如图1所示。通式递减；时间一增益可变的接收电路法，该方法设计的接收过检测从发射超声波至接收回波所经历的时间段(射程时间)，电路的放大倍数随射程时间的延长呈指数形式递增。第一种即可计算超声波换能器与被测物体之间的距离。即：方法测量精度不高，后两种可以较准确测出目标距离，但需要1设计较复杂的接收电路。为了简化设计，提高测距精度，文中d=÷c×F(1)二提出一种基于时间互相关算法的超声测距信号获取方法，以满式中：d为超声波换能器与被测物体之间的距离；

7、C为空气中的足较高精度的超声距离测量。声速；To为射程时间。1时间互相关测距原理互相关描述了两个随机过程在某个时刻状态间的线性依被从关系。测距用的超声信号是一个频率固定信号，在空气中，测虽然随发射距离的变化，超声信号幅值会产生变化，但频率基物体本不变。根据相关算法的特性，周期信号只与同频率的周期信号相关，并且若两同周期信号时问差为r，其相关信号峰值出现在r时刻。同时非周期信号或随机信号的相关信号将快速衰图1超声测距原理图减，这将有利于抑制干扰对信号的影响。为了准确得到被测目标的距离，关键在于获得超声信号的被测信号可以表示成如下形式：准确走时

8、和被测环境的声速。获取超声信号走时一般采用首(t)=。(t+7)+N(t)(2)波到达时间法。式中：(t)为第n次测量信号；(f)为信号的形式；7-为不同距在这种方法中，由于超声