普及一下超声波、红外线身高测量仪的原理

一、理论基础

该方法主要是采用了声波测量系统与特定的空穴数学模型的相结合的方法，其主要的技术特点是所采用的测量系统是由声源和声波接收换能器构成，并设置于待测量的井筒之中，将待测量井筒中的出砂空洞设定为特定的空穴数学模型，通过测量声源和接收器之间所存在的空洞口处液体的共振现象，并利用接收信号频谱的极小值来确定出空洞的体积。前方金属网罩看起来有点音箱影子的就是超声波传感器，这是用来对付透明的玻璃的，模仿蝙蝠超声波,整颗传感器由负责发射超声和负责接收超声两部分组成，声波在空气中传播的速度是 340m / s，根据发射和接收的时间差可以计算并得到我与障碍物距离，从而避免碰撞，透明物体也能正确感应提前减速。测点到仪表的引线较长，引线误差较大 连线多，环节多，结构复杂 需定期标定，工作量大，传感器的互换性差 传输弱小的模拟信号，抗干扰能力弱，测量结果的稳定性和可靠性差 地面红外线机车轴温检测仪 只能在机车通过监测点时监测轴箱轴承——无法全程监测 不能监测牵引电机轴承和抱轴承温度 3、高速机车轴温测试系统 数字式温度传感器（ds1820温度传感器芯片） 无需外围器件，用9位二进制数字量形式输出温度值 温度测量范围：-55-125℃，分辨率为0.5℃ 将温度转换为数字量的时间小于200ms 采用串行单总线结构传输数据，即仅用一根数据线接收命令和传送数据 测温误差：＜1℃ 用户可自定义永久的报警温度设置 可用于恒温控制、工业系统、消费品、温度表和其他热敏系统。

设计思路：

超声波测量仪有2个子模块：测距、显示数据。其中显示数据模块有3部分构成：计数、显示、信号处理。

测量主要由超声波传感器完成。将发射和接收的时间差转换为电信号，再有A/D转换器得到数字信号，然后将数字信号送入到计算部分，再到显示。

二、系统构成

超声波身高测量仪是由单片机组成的单片机中央控制系统超、声波发射电路和超声波接收电路组成。超声波测距仪和红外线超声波发射电路由发射驱动电路和设于该驱动电路输出端的超声波换能器构成。超声波接收电路由超声波接收换能器、限位电路和超声波接收集成块电路构成。

超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。以超声波做为检测手段，必须产生和接收超声波，完成这种功能的装置就是超声波传感器。超声波传感器主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。

超声波传感器的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。超声波传感器的主要性能指标是工作频率、工作温度、灵敏度。超声波测距仪和红外线

三、超声波发射器

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。目前较为常用的是压电式超声波发生器。

3．动态法的实现功率函数信号发生器作为激励振动的电源，采用压电换能器实现试样的振动和振动状态的接收，通过数字存储示波器观测共振状态，鉴定基频共振，测量共振频率。当声波的频率与洞口流体的谐振频率相同时，空洞口处的流体发生共振而强烈吸收声波能量，则接收探头接收到的这种频率成分的信号相对于其它频率成分信号而言是一个极小值。1.一种用声波共振法测量油井出砂空穴体积的方法，它主要是采用了声波测量系统与特定的空穴数学模型的相结合的方法，其特征在于所采用的测量系统是由声源和声波接收换能器构成，并设置于待测量的井筒之中，将待测量井筒中的出砂空洞设定为特定的空穴数学模型，通过测量声源和接收器之间所存在的空洞口处液体的共振现象，并利用接收信号频谱的极小值来确定出空洞的体积。

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