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基于单接收头的超声波多目标测距机实现方案

时间:2021-06-25 02:41
本文摘要:摘要:为了使超声波传感器能在动态环境下定位,拒绝单超声波管接头可以测量多个目标。首先分析了超声波发射头产生的超声波的特征,在此基础上推定了有交接信号的波形表现式。接着,根据交接信号的特征,系统标定时将交接信号的正弦峰值的0.5倍作为阈值,测量时为了避免距离信息的丢失,使用小阈值。 最后用C8051F021单片机设计了单管道头多目标测距系统。2如果目标和管口的距离之差在30cm以上,则可以更准确地测量两个距离。

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摘要:为了使超声波传感器能在动态环境下定位,拒绝单超声波管接头可以测量多个目标。首先分析了超声波发射头产生的超声波的特征,在此基础上推定了有交接信号的波形表现式。接着,根据交接信号的特征,系统标定时将交接信号的正弦峰值的0.5倍作为阈值,测量时为了避免距离信息的丢失,使用小阈值。

最后用C8051F021单片机设计了单管道头多目标测距系统。2如果目标和管口的距离之差在30cm以上,则可以更准确地测量两个距离。超声波测距传感器由于其测量精度高、号召慢、价格便宜,被广泛应用于产业现场测距、移动机器人导航系统、定位等。超声波测距传感器一般采用一个发射头对应一个交接头,多个发射头对应一个交接头的方式。

这些共同点是,各管子头只测量了一个方位,该方位除了发射到死角内的超声波旁瓣产生的管子信号的超声波正弦峰以外,是与第一个管子信号的超声波正弦峰对应的距离。机器人自主导航系统避免故障时,机器人必须只关心最近的障碍物距离,完成自主的故障避免。但是,在机器人定位的情况下,特别是在动态环境下,一个管子头需要同时测量多个距离,更好地记述环境信息,对机器人用超声波定位具有最重要的意义。

1超声波1.1超声波测距原理超声波测距原理比较简单,一般使用时差法。即,通过检测发射的超声波和碰撞障碍物产生脉冲之前的时间差t,求出障碍物的某一距离d的计算式为d=ct/2,其中,c为超声波波速,T1为环境摄氏温度。1.2发射信号的超声波正弦是发射头两端特别是40kHZ的矩形脉冲电压,压电晶体将电能转换为机械能,在此基础上产生振动板的运动,听图1,振动板的固有频率为40kHZ,通过共振振动板如果振动板仅次于振幅状态,即振动板的追加能量及其损失能量大,则产生的超声波能量变大,不利于提高信噪比,但管接头信号的超声波正弦从振荡到峰值的时间变大(放大器增益小振动板振动时,空气和压电晶体(振荡时为激励)等消耗振动板的能量,其中空气电阻不消耗的能量被发射转换成超声波。

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压电晶体被激励解除后,振动板的振动不会衰减,而是以圆形指数的关系变动。如果将振动板修正为弹簧振子,振动板在1正弦周期(T=25s )内为标准正弦波,则在发射头振动板的运动周期数n为发射头激励脉冲数n时,发射头振动板的运动为x=A(n)sint(1)式中的t[] k是常数,E(n )是第n周期振动板的机械能。a是与波动相关的常系数,是振动板在Ef(n )的第n个循环中损失的机械能。

e是压电晶片每次产生的能量。nN时,发射头振动板的动能是,继承1.3信号的超声波正弦发射头产生的超声波不会因介质而产生脉冲。

交接头把脉冲转换成电能,产生交接信号。现在,分析超声波向壁面横向入射光时的管接头信号,管接头信号的超声波正弦由振荡阶段和波动阶段两部分构成,如图1所示。交接信号和脉冲成像正弦的各正弦波振幅关系是式中WR为交接信号正弦峰值、WEcho为脉冲正弦峰值、h为脉冲的单位冲击呼吁。

图1的实际交接信号(N=5),从接收拒绝信号的正弦振荡到峰值的时间比从峰值变动到噪声振幅的时间大。实际总长类似于1。


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