基于超聲波的管道障礙物檢測(cè)與定位.pdf

1、超聲波能在氣體、液體和固體介質(zhì)中以不同形式傳播，并且適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，故其在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、生物科學(xué)、軍事等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。超聲波測(cè)距作為一種典型的非接觸式測(cè)量方法，適用于很多場(chǎng)合，比如車輛倒車防撞、移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航、物位測(cè)量等等。本文將超聲波測(cè)距應(yīng)用到管道障礙物檢測(cè)定位中，解決了某些特殊環(huán)境中的管道障礙物檢測(cè)問題，由于其體積小，成本低，原理簡(jiǎn)單，所以適合廣泛應(yīng)用與推廣。
　　 本文應(yīng)用超聲波測(cè)距的原理來檢測(cè)管道障礙物，采用渡越時(shí)

2、間法估算障礙物位置，主要衡量標(biāo)準(zhǔn)有測(cè)距精度和最大測(cè)量距離。最大測(cè)量距離取決于超聲波發(fā)射信號(hào)所攜帶能量的大小;而測(cè)量精度則取決于渡越時(shí)間的估算精度。所以選擇合適的發(fā)射信號(hào)，以及合理的時(shí)延估計(jì)算法，使得回波信號(hào)在經(jīng)過放大、濾波、整形等處理之后，能夠有較大的測(cè)距范圍和較高的測(cè)量精度。
　　 本文主要做了如下工作:
　　 1.將超聲波測(cè)距應(yīng)用到管道障礙物檢測(cè)中，由于管道壁對(duì)超聲波的約束，相對(duì)于普通環(huán)境，其在管道中的衰減速度相對(duì)較

3、慢，傳播距離更遠(yuǎn)，從理論上分析超聲波測(cè)距應(yīng)用到管道障礙物檢測(cè)定位系統(tǒng)的可行性。
　　 2.給出了本課題超聲波產(chǎn)生、發(fā)射以及回波信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)，為本課題提供了良好的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中，發(fā)射電路由信號(hào)產(chǎn)生電路和信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路兩部分組成，回波接收電路主要由放大電路和濾波電路兩部分組成。
　　 3.為了提高測(cè)量精度，給出了四種不同的編碼方式，包括m序列、Gold序列、平衡Gold序列以及L序列，三種不同的調(diào)制方式，包括二進(jìn)制振幅

4、鍵控、二進(jìn)制頻移鍵控和二進(jìn)制相移鍵控，將上述四種編碼方式和三種調(diào)制方式兩兩組合，脈沖波作為載波，構(gòu)造超聲波激勵(lì)序列，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較檢測(cè)結(jié)果，尋找最優(yōu)組合。分析誤差產(chǎn)生的主要原因，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差修正，盡量減小測(cè)量誤差，并選擇不同大小和形狀的障礙物分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較測(cè)量結(jié)果，分析其對(duì)測(cè)量誤差的影響。
　　 本論文研究了利用超聲波檢測(cè)管道障礙物的方法，并通過MATLAB對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明只要選擇合