一、大量程超声波回波测距系统的研究（论文文献综述）
马彦亮[1]（2021）在《投入式超声波泥位测量技术研究》文中指出水资源的回收再利用能够有效解决水资源短缺的问题,水资源再利用包括很多复杂工序,其中利用沉淀效应去除水中杂质是必不可少的一环。但这也会造成沉淀池中淤泥的堆积,为保证水资源再利用的持续进行需对沉淀池中的淤泥进行定期清理,因此需要有一种设备能够实时监测沉淀池中淤泥的高度。针对上述问题,本课题设计了一种投入式超声波泥位测量系统以实现沉淀池泥水界面的检测工作。为适应工业生产现场的复杂环境,该系统应具有较高的精度、较强的环境适应性和稳定性。论文首先介绍了泥水界面测量的研究背景和现状,对比了现行的几种泥水界面测量技术,确定了超声波泥水界面测量的方法。然后对超声波界面检测原理进行了详细介绍,并根据具体功能需求,提出了超声波测泥位测量系统总体设计方案。投入式超声波泥位测量系统主要由硬件电路和软件算法组成,硬件电路包括中央处理单元电路、电源转换电路、超声波收发电路、通讯电路、显示电路和温度补偿电路。软件算法包括系统初始化配置、发波、输入捕获、回波信号采集、回波信号处理、温度补偿、数字滤波、显示、串口通信等程序。在完成了系统的硬件和软件设计以后,搭建了实验平台,进行了温度、精度和稳定性实验。实验结果表明:该系统在恒定温度下,其重复性标准差为1.5mm,有较高的稳定性;该系统在0℃～40℃变温条件下,其绝对精度≤4mm,有较高的温度适应性。该系统在实际测量过程中绝对误差≤5mm,相对误差≤0.25%,有较高的精度。同时该系统在长时间上电工作过程中和上电瞬间都有较高的稳定性。综上,超声波泥位测量系统具有较高的环境适应性、精度和稳定性,符合设计要求。
胡海杰[2]（2021）在《超声波随钻测井仪的研究》文中进行了进一步梳理近几十年,为了解决大斜度井、水平井测井问题,准确地获取原始地层信息,及时地指导钻进工作,随钻测井技术在油气勘探中得到了越来越多的应用。在诸多测井参数中,井径信息是一个重要的决策参数。采用随钻仪器测量井径时,除了要求仪器耐高温高压、抗振动外,还要求仪器具有无接触式测量、实时性高和抗干扰性强等特点。本文根据超声反射测距原理,利用其无接触、无损伤、实时准确的特点,设计制作了超声波随钻测井仪原理样机,并对其中的若干问题进行了研究。本文的主要工作和创新点如下:1.针对小井眼井（直径小于216mm）测井环境的空间约束,本文设计了电路板宽度为26mm的数据采集电路板。主要包括系统控制电路、激励信号的产生电路、回波信号的接收电路、换能器的切换控制电路、信号的放大电路以及信号的采样存储电路,并通过实验验证了系统电路设计的可行性。2.为了克服回波信号在不同环境下的回波幅值过大或过小的问题,本文设计了回波信号的自动增益控制算法,保证了回波信号处于合理范围内。同时基于互相关算法,实现了超声测井仪中井径的检测,基于该算法进行了渡越时间测量实验,并和另一种渡越时间测量算法阈值法进行了对比,结果表明互相关算法的误差更小,均在2%以内。3.为了克服近距离下超声波一次回波的信号部分丢失导致无法使用一次回波进行渡越时间测量的情况,本文利用超声波二次回波的信号进行了距离测量,结果表明,在超声波换能器距离井壁较近时,均可以测量出距离,从而提高了仪器的测量范围。4.搭建了超声波随钻测井仪原理样机。在该样机的基础上进行了井径测量实验,实验结果表明,不论是在大井径还是在小井径井眼下,对于钻铤处于不同的偏心位置,该样机均能得到较准确的井径,且误差均在3%以内,验证了所搭建的超声波随钻测井仪样机的可行性和有效性。
朱宁[3]（2020）在《基于数字信号处理的超声波测距定位方法研究》文中研究说明超声波测距作为一种典型的非接触式测量方法,具有环境适应能力强、价格低廉等优点,广泛应用于移动机器人的避障系统中。然而超声波测距方法存在有效作用距离和测量精度间的矛盾,并且单一超声换能器无法对障碍物进行精确定位,在复杂环境中无法满足移动机器人的探测需求。论文以移动机器人避障作为应用背景,立足于这两个问题,从超声回波信号的数字信号处理角度出发,深入研究了基于单换能器的超声波测距方法和基于多换能器的超声波定位方法。针对超声波测距中有效作用距离和测量精度间的矛盾,研究了以互相关法为核心的超声波测距方法。首先利用提升小波变换对回波信号进行二次消噪以提高信噪比,详细讨论了小波基、分解尺度、阈值函数的选取方法。其次,针对参考信号获取困难的问题,论文基于遗传算法和Levenberg-Marquardt算法,利用超声波信号的混合指数模型对不同距离下的回波信号进行拟合以获得最优参数估计,并将模型重构信号作为参考信号。最后,为解决互相关法运算量大的问题,提出了在小波域粗略互相关、时域精确互相关的新型两步相关法,并利用Hilbert变换获取互相关函数包络以精确搜索峰值。针对超声换能器波束角较大导致的障碍物定位模糊问题,论文基于多元线形超声换能器阵列,研究了以相交定位法为核心的超声波定位方法。首先根据障碍物对超声波信号的反射情况将障碍物分为点型和平面型两类,并分别介绍了相应的定位模型。其次分别采用线性最小二乘法和基于泰勒级数展开的最小二乘法对多换能器数据进行融合。最后,针对单探测周期下多障碍物回波信号关联数据量大的问题,提出了基于假设-检验法的多障碍物定位算法。在上述研究的基础上,开发了基于五元线形超声换能器阵列的测距定位实验系统。系统以Xilinx公司的FPGA作为主控芯片,采用Verilog硬件描述语言编写了全局控制、时钟管理、回波信号处理、温度采集、串口通信等功能模块,实现了五通道的超声波测距算法。在PC上利用MATLAB GUI设计了上位机控制显示界面,实现了多障碍物定位算法和数据显示功能。最后对系统进行了测距定位实验,验证了算法在嵌入式系统中的可行性。
王浩光[4]（2020）在《导波雷达液位计的蒸汽补偿算法及回波信号处理研究》文中认为随着现代化工业生产的飞速发展,各种监测仪表得到了越来越广泛的应用,同时也对监测仪表的精度和可靠性提出了更高的要求。导波雷达液位计作为新型的液位测量仪表,由于其高精度和高可靠性而得到了越来越广泛的应用,具有广阔的市场前景。福岛核事故后,国家安全局编制了一系列指导性文件,对于核电厂的液位、温度和压力等监测设备提出了更高的要求,以利于获取事故后的乏燃料池的关键信息。导波雷达液位计作为一种可以应用于乏燃料水池液位监测的液位仪表,提高导波雷达液位计在复杂严酷环境中的精度和可靠性具有重要意义。在一些极端高温高压、高饱和蒸汽工况下,蒸汽的介电常数会发生不可忽略的增大,减缓电磁波的传播速度,使导波雷达液位计产生较高的测量误差。国外有部分厂商推出适用于该工况的导波雷达液位计,但并未披露具体算法。本论文针对在高温高压、高饱和蒸汽工况下,导波雷达液位计有较高的测量误差的情况,在理论分析的基础上,结合模拟工况实验,研究了导波雷达液位计在蒸汽工况下的“蒸汽补偿算法”,对其中蒸汽补偿参数的计算过程进行了优化,并通过实验验证了该算法的有效性。论文的主要研究工作如下:（1）回波信号处理的研究。回波信号处理直接关系着导波雷达液位计的测量精度。在回波信号的预处理中,为了在滤除信号的高频噪声的同时降低信号的畸变,通过实验对比分析优化了滤波器的参数设计;在液位值的标定中,为了提高液位计在非线性区的测量精度,结合一阶拉格朗日插值法和最小二乘法分区间对液位计的标定方法进行了改良;在计算结果的后处理中,采用中值滤波加一阶低通滤波的方法,平滑液位计的输出。（2）蒸汽补偿算法研究。从时域反射原理出发,分析了导波雷达液位计在模拟蒸汽工况下产生测量误差的原因;分析了模拟蒸汽工况下导波雷达液位计的回波信号,设计了基于参考反射回波的蒸汽补偿算法的流程;设计模拟蒸汽工况实验,通过在导波杆上设置参考反射点来产生参考反射回波,对蒸汽补偿算法进行验证和完善,并针对设置参考反射点后无法直接计算蒸汽补偿参数的情况,通过标定处理对蒸汽补偿算法进行优化;最后,进行正常工况实验和模拟蒸汽工况实验,实验结果表明,在模拟蒸汽工况下,蒸汽补偿算法可以使测量误差由70%降低至2%,证实了蒸汽补偿算法可以有效提高导波雷达液位计在模拟蒸汽工况的测量精度。
李弘[5]（2019）在《面向明渠灌溉的封闭式超声波液体计的开发》文中指出远程计量闸门控制系统具有远程测控、流量计量与分水控制等功能,是实现灌区全流域高效和科学调水的关键组成部分,能有效地解决人工分水、调水效率低下等问题。远程计量闸门控制系统通过闸门前后的水位监测和闸门开度的控制来实现灌区水资源的科学调度。其中,液位测量传感器是闸门控制系统中的重要元器件,也是实现精确测量的基础。为适应复杂的野外环境,超声波液位计应便于野外环境中的安装与调试,使之具有较强的抗干扰能力,从而能够达到较高的测量精度和较强的稳定性能。论文主要分析了多种明渠液位的测量原理和方法,并总结其优缺点;提出了一种于封闭管道中测量明渠液位的新型测量方案,并详细地分析了超声波在封闭管道中的传播方式,验证了该方案的可行性。封闭式超声波液位计的总体设计主要由硬件电路与软件算法组成,其中硬件电路部分主要进行了电源供电电路、主控芯片最小系统电路、超声波收发电路、温度采集电路和串口通信电路的设计;软件算法部分主要编写了回波信号采集程序、液面回波识别程序、回波前沿判断程序、温度采集子程序、平均滤波算法和串口通讯程序,以实现封闭式超声波液位计的测量与通信功能。完成硬件设计和软件算法的编写后,搭建室内测试平台和实际灌区测试平台,通过室内静水实验、水质泥沙含量影响实验、高低温环境实验和实际灌渠中的测量实验对封闭式超声波液位计进行性能测试。其测试结果表明:封闭式超声波液位计能有效隔绝外界干扰,在0.2m～2.5m的测量范围内,实际灌渠中绝对误差值在3mm以内,相对误差值为1.2‰,其重复性标准差为0.9mm,并且其外形尺寸较小,便于野外环境下的使用和安装,能够很好地实现与现有远程计量闸门系统集成,对环境具有较高的适应能力,达到了预期的设计目标。
汪群,许高斌,陈兴,马渊明,金传恩,欧耿洲[6]（2017）在《超声波测距自动增益控制电路的设计》文中指出针对在测距过程中超声波的能量损耗和回波信号微弱的问题,在分析问题产生的基础上,利用可变增益放大器AD8338设计了超声波自动增益控制（AGC）接收补偿电路,动态范围达到80 d B。实验结果表明:该自动增益补偿电路结构简单,不需要额外的控制器件,可以使不同距离的超声波回波信号维持在合适的幅度范围内,有效地解决了回波信号衰减等问题,提高测距精度。
汪群[7]（2017）在《超声波测距系统硬件电路的研究与设计》文中认为超声波测距是一种非接触式的检测方式。与其它传统的光学检测或者电磁学检测方法相比较,超声波测距不受光线、被测对象颜色等因素的干扰,尤其适用于被测物在烟雾、大量粉尘、电磁干扰或致毒等极端恶劣环境下的测量。本文基于超声波测距在倒车雷达中的应用,对超声波测距硬件系统进行了细致地研究和设计。本文首先阐述了超声波测距在倒车雷达应用中的意义以及超声波测距的现状和发展,并介绍了超声波的基本特性和超声波测距的工作原理,同时分析了超声波在空气中传播的衰减特性,着重研究了自动增益控制技术的分类和基本原理,利用可变增益放大器与D/A转换器构成了自动增益控制电路,根据传播距离的远近程控设置不同的增益。其次介绍了超声波测距的整体框架,设计了超声波测距的发射电路和接收电路。其中,发射电路利用中周变压器提高超声波发射功率,驱动收发一体式超声波传感器发射出超声波信号;接收电路根据超声波回波极其微弱的特点设计了放大滤波电路,包括第一级低噪声放大电路、带通滤波电路、自动增益控制电路、A/D转换等模块,给出了每个模块的设计电路。超声波测距受温度影响较大,系统设计了温度补偿模块,实时补偿超声波传播速度,提高测距精度。根据版图设计原则,设计了硬件系统版图。最后,对超声波测距板进行测试和调试,实验表明,本文设计的超声波测距硬件系统测距范围为20cm～5m,测距精度为3mm。本文提出的自动增益控制技术提高了系统的测距精度,能够实现精确测距。
左保收[8]（2017）在《数字化超声波液位计的设计与实现》文中认为超声波测距作为一种新型的非接触式测量方法,对烟雾、有毒有害气体、黑暗、潮湿等恶劣工作环境具有很好的适应能力,又由于其性能高、价格低廉、操作简单等诸多特点,超声测距技术被广泛应用于车辆安全行驶辅助系统、工业场合液位和料位检测系统、机器人定位系统、水声工程等诸多领域。因此,深入研究超声波测距的理论和算法具有重要的现实意义。近年来,伴随着电子技术的不断发展,对超声波测距的精度、量程和抗干扰性能提出了更为严格的要求。传统的超声波测距系统采用的是简单的门限阈值检测方法,在复杂应用场合,特别是复杂工业场合,整个系统的抗干扰性能明显不足。针对这一问题本文主要从互相关算法等方面增加整个系统的抗干扰性能,与传统阈值检测方法相比具有更好的抗干扰性能,同时在测量量程、精度等方面也有明显的改观。本文提出了一种基于STM32处理器的大量程测距方案。系统的硬件电路主要由超声波发射驱动电路、回波信号接收处理电路、温度补偿电路、液晶显示电路和通信电路等构成。由于超声波在空气介质中具有衰减特性,因此在回波接收处理电路中加入了时间增益补偿电路（TGC）,使得回波信号更加趋于稳定。在系统的软件设计当中,成功地把互相关算法运用到了测距算法当中,并取得了良好的实验效果。此外为了减小温度对于超声波传播速度的影响,还加入了温度补偿电路。
孟凡达[9]（2017）在《区域封锁子弹药超声波周向扫描探测技术研究》文中提出区域封锁子弹药是一种常用的反坦克群攻击手段,可以通过机载布撒器、制导火箭和炮射等手段实现远距离快速部署,形成自组织网络,用于阻滞对方的机械化部队。区域封锁子弹药的探测系统一般是复合探测系统,为声/红外复合体制和声/毫米波复合体制,研究声/超声复合探测系统的很少;声复合探测模式是以被动声信号作为预警,用超声波测距技术进行目标方位与距离识别。本文研究内容是基于网络化区域封锁子弹药系统的超声波主动防御式周向扫描探测技术,可以实现对子弹药节点周围大视场的探测。建立单声束超声波周向扫描探测的方案,针对周向扫描探测系统存在的重点问题和关键技术进行了研究。本文首先对区域封锁子弹药复合探测系统的被动声探测和超声波探测等关键技术进行研究;在分析超声测距算法的基础上,运用互相关算法分析对回波信号进行处理,确定了超声波周向扫描探测系统的总体方案。其次,对普通型超声波换能器进行模态分析以及声场的频域特性分析,确定了换能器的最佳工作频率;设计了增强型超声波换能器,得到更强的声场声压和更远的测距范围;基于增强型超声波换能器,建立了单发单收的超声波周向探测模型,确定了信号脉冲频率与电机扫描转速的最佳匹配参数。最后,设计了超声波周向扫描探测系统的机构、电路软硬件系统,制作了原理样机并进行实验,实验验证了增强型超声波换能器结构设计合理及周向扫描探测数学模型的正确性,确定探测系统在超声脉冲频率为f≥27Hz,周向扫描转速范围233rpm≤n≤253rpm条件下,能捕获6m范围内速度低于70 km/h的目标车辆。
王巍[10]（2016）在《基于多模干涉技术的光纤声发射技术用于桥梁挠度监测的研究》文中研究表明随着经济的发展,面对当前方兴未艾的桥梁工程建设,国家对基础交通设施的工程安全问题重视程度不断提高,桥梁结构健康监测也提到了一个新的高度。桥梁挠度监测作为桥梁健康监测的重要组成部分,是对桥梁进行安全评估的重要指标。由于原有挠度监测技术的瓶颈以及桥梁挠度长期在线监测的难度,目前仍然缺乏对桥梁挠度长期在线监测行之有效的方法,亟需突破原有测量技术的局限性,研究新型的桥梁挠度监测技术。本论文首先介绍分析了桥梁挠度监测的重要意义以及现有的挠度监测技术手段,通过分析这些技术的原理、性能及优缺点,总结了桥梁挠度监测的难点和现有技术的局限性,为本论文研究新型的桥梁挠度监测技术提供理论参考。在系统调研超声波测距技术基础上,针对桥梁挠度监测长期稳定性、分布式、精度高等要求,本论文首次提出采用基于多模干涉技术的光纤超声波传感系统用于桥梁挠度在线监测,并深入研究了该系统的传感原理、传感系统的设计与搭建、位移传感方案的设计与优化、非接触式位移传感实验和桥梁挠度模拟测试,主要的研究内容包括：1、系统分析了超声波的特性、超声波非接触式测距技术的原理以及现有超声波测距技术在桥梁挠度监测方面的优势和局限性。2、分析了光纤传感器在桥梁挠度监测领域的优势和局限性,通过与超声波测距技术优势互补,提出基于多模干涉技术的光纤超声波传感器用于桥梁挠度监测的方法。3、研究了多模干涉光纤传感器的传感原理,并通过实验验证了其对25kHz的超声波脉冲信号的有效探测。为了减小因超声波脉冲信号畸变以及外界环境温度、湿度等干扰因素对测量结果的影响,本文提出双传感器参考分析的位移传感方案,通过同步测量双传感器的超声波脉冲信号包络时延差,大幅提升了传感系统的稳定性。4、理论研究了基于多模干涉技术的光纤超声波位移传感系统的测量原理,设计并搭建了非接触式位移传感系统。通过实验,对超声波脉冲探测法和脉冲内准连续波相位探测法的测量精度分别进行了测试。针对脉冲探测法量程大、精度低和准连续波相位探测法精度高、量程小的问题,首次提出一种新型的基于脉冲-相位探测法的位移传感方案,并通过实验,对其可行性进行了验证。其测量分辨率可以达到0.3mm,最大测量误差为0.37mmm,测量量程理论上可以达到传感器对超声波脉冲的最大探测距离,达5米以上,基本满足一般桥梁挠度监测高精度、大量程的要求。5、在实验室内搭建桥梁挠度模拟实验系统,通过模拟桥梁挠度的一般变化规律,进行了挠度模拟监测实验,实现并验证了所设计的传感系统对桥梁工后各类挠度变化的非接触式探测,其位移测量的分辨率保持在0.3mm。通过对桥梁挠度监测的模拟探索实验,验证了该系统在桥梁结构健康监测领域的可行性及其性能指标,为最终应用于桥梁挠度长期在线监测提供了一定的理论依据和技术支持。
二、大量程超声波回波测距系统的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大量程超声波回波测距系统的研究（论文提纲范文）
（1）投入式超声波泥位测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 泥水界面检测技术发展现状 |
| 1.2.2 超声波回波检测技术发展现状 |
| 1.3 课题的来源与研究内容 |
| 第二章 超声波界面检测原理 |
| 2.1 超声波概述 |
| 2.1.1 超声波的特性 |
| 2.1.2 超声波的特征量 |
| 2.1.3 超声波的反射和折射 |
| 2.1.4 超声波传播速度及矫正 |
| 2.1.5 超声波衰减 |
| 2.2 投入式超声波泥水界面测量设计方案 |
| 2.2.1 投入式超声波泥水界面测量原理 |
| 2.2.2 总体设计方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 超声波泥水界面测量系统硬件设计 |
| 3.1 硬件电路总体设计 |
| 3.2 电源模块设计 |
| 3.3 中央处理单元电路设计 |
| 3.3.1 主控芯片选择 |
| 3.3.2 最小系统搭建 |
| 3.4 超声波发射电路设计 |
| 3.4.1 换能器的选型 |
| 3.4.2 超声波发射电路设计 |
| 3.5 回波信号处理电路设计 |
| 3.5.1 限幅电路 |
| 3.5.2 回波放大电路 |
| 3.5.3 带通滤波电路 |
| 3.5.4 次级放大电路 |
| 3.5.5 比较电路 |
| 3.6 通信模块电路设计 |
| 3.7 温度采集模块电路设计 |
| 3.8 显示模块电路设计 |
| 3.9 PCB板设计 |
| 3.10 本章小结 |
| 第四章 超声波泥水界面测量系统软件设计 |
| 4.1 系统软件总体设计 |
| 4.2 系统初始化配置 |
| 4.3 回波信号处理 |
| 4.4 温度补偿模块 |
| 4.5 OLED显示模块 |
| 4.6 串口通信模块 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 样机测试与结果分析 |
| 5.1 温度测试 |
| 5.2 性能测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）超声波随钻测井仪的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 超声波渡越时间测量方法研究现状 |
| 1.2.2 超声测井研究现状 |
| 1.2.3 井径测井研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容和章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 研究方案和技术路线 |
| 2.1 研究方案 |
| 2.2 技术路线 |
| 2.2.1 硬件系统设计技术路线 |
| 2.2.2 超声信号处理技术路线 |
| 2.3 井径计算原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 系统硬件设计与软件设计 |
| 3.1 系统硬件设计 |
| 3.1.1 超声波换能器 |
| 3.1.2 数据采集单元 |
| 3.2 系统软件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 超声测井回波信号检测与处理算法 |
| 4.1 自动增益控制 |
| 4.1.1 超声波的衰减 |
| 4.1.2 回波信号的自动增益控制 |
| 4.2 信号滤波 |
| 4.2.1 巴特沃斯滤波器 |
| 4.2.2 基于巴特沃斯滤波器的信号滤波 |
| 4.3 渡越时间测量算法 |
| 4.3.1 互相关算法 |
| 4.3.2 基于互相关算法的渡越时间测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超声波随钻测井仪实验数据采集与分析 |
| 5.1 超声波换能器激励方式实验 |
| 5.2 近距离下的回波测量实验 |
| 5.3 不同偏心位置井径测量实验 |
| 5.3.1 直径216mm井壁井径测量实验 |
| 5.3.2 直径255mm井壁井径测量实验 |
| 5.3.3 实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所得科研成果 |
（3）基于数字信号处理的超声波测距定位方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 超声波测距及其数字信号处理方法现状 |
| 1.3 超声波定位技术现状 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 第二章 超声波测距技术综述及硬件平台设计 |
| 2.1 超声波特性 |
| 2.2 超声回波信号模型 |
| 2.2.1 高斯经验模型 |
| 2.2.2 混合指数经验模型 |
| 2.3 互相关时延估计理论 |
| 2.4 总体方案设计 |
| 2.5 硬件平台设计 |
| 2.5.1 超声换能器选型 |
| 2.5.2 超声波发射电路 |
| 2.5.3 超声波接收电路 |
| 2.5.4 温度测量模块 |
| 2.5.5 电源模块 |
| 2.5.6 主控制器 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于单换能器的超声波测距方法研究 |
| 3.1 小波去噪 |
| 3.1.1 小波变换理论 |
| 3.1.2 小波基选取 |
| 3.1.3 分解层数选取 |
| 3.1.4 阈值及阈值函数选取 |
| 3.1.5 数值仿真 |
| 3.2 参考信号选取 |
| 3.2.1 遗传算法原理 |
| 3.2.2 Levenberg-Marquardt算法原理 |
| 3.2.3 GA-LM联合寻优算法 |
| 3.2.4 数值仿真 |
| 3.3 两步相关法 |
| 3.4 Hilbert包络提取 |
| 3.5 测距算法仿真 |
| 3.6 实验分析 |
| 3.6.1 小波去噪实验 |
| 3.6.2 参考信号获取实验 |
| 3.6.3 测距实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于多换能器的超声波定位方法研究 |
| 4.1 相交定位法 |
| 4.2 单障碍物定位 |
| 4.2.1 定位模型的建立 |
| 4.2.2 多换能器数据融合 |
| 4.2.3 单一障碍物定位算法 |
| 4.3 多障碍物定位 |
| 4.3.1 基于多探测周期的多障碍物定位算法 |
| 4.3.2 基于单探测周期的多障碍物定位算法 |
| 4.4 实验分析 |
| 4.4.1 换能器间距对定位精度的影响 |
| 4.4.2 多障碍物定位实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 系统开发与实验 |
| 5.1 系统总体方案设计 |
| 5.2 FPGA开发 |
| 5.2.1 顶层模块 |
| 5.2.2 全局控制模块 |
| 5.2.3 时钟管理模块 |
| 5.2.4 回波信号处理模块 |
| 5.2.5 温度采集模块 |
| 5.2.6 串口通信模块 |
| 5.3 上位机软件开发 |
| 5.4 实验和误差分析 |
| 5.4.1 测距定位实验 |
| 5.4.2 误差分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 实验测量数据 |
| 作者攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）导波雷达液位计的蒸汽补偿算法及回波信号处理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.1.1 核电监测仪表改进要求 |
| 1.1.2 导波雷达液位计在严酷环境下的应用 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.2.1 液位计简介 |
| 1.2.2 液位计分类及应用 |
| 1.2.3 导波雷达液位计分类及应用 |
| 1.2.4 导波雷达液位计特点 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 严重事故后导波雷达液位计设计难点 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 理论基础分析 |
| 2.1 导波雷达液位计的关键原理 |
| 2.1.1 时域反射原理 |
| 2.1.2 等效时间采样原理 |
| 2.2 蒸汽补偿算法的原理 |
| 第3章 软件流程设计 |
| 3.1 总体方案 |
| 3.2 回波信号处理算法模块 |
| 3.3 回波信号的预处理 |
| 3.4 回波信号的识别 |
| 3.5 回波信号的定位点的选择 |
| 3.6 液位-传播时间关系的确定 |
| 3.7 液位值的标定 |
| 3.8 计算结果的后处理 |
| 第4章 蒸汽补偿算法研究 |
| 4.1 蒸汽补偿实验平台简介 |
| 4.1.1 参考反射点位置的选取 |
| 4.1.2 参考反射点实验 |
| 4.2 回波信号的特征分析 |
| 4.2.1 正常工况实验 |
| 4.2.2 模拟蒸汽工况实验 |
| 4.2.3 实验结论 |
| 4.3 蒸汽补偿算法模块 |
| 4.3.1 蒸汽补偿算法的流程设计 |
| 4.3.2 正常工况下的标定实验 |
| 4.3.3 模拟蒸汽工况下的标定实验 |
| 4.3.4 蒸汽补偿算法的参数确定 |
| 4.3.5 蒸汽补偿算法的具体流程 |
| 第5章 液位测量实验 |
| 5.1 正常工况测量结果 |
| 5.2 模拟饱和蒸汽工况测量结果 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）面向明渠灌溉的封闭式超声波液体计的开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 液位测量技术发展现状 |
| 1.2.2 超声波测量技术发展现状 |
| 1.3 课题的来源与研究内容 |
| 第二章 超声波在封闭管道中的测量原理及特性分析 |
| 2.1 超声波概述 |
| 2.1.1 超声波的特征量 |
| 2.1.2 超声波的反射和折射 |
| 2.1.3 超声波传播速度及校正 |
| 2.1.4 超声波衰减 |
| 2.2 超声波换能器的选择 |
| 2.2.1 超声波换能器的工作原理 |
| 2.2.2 超声波换能器的性能参数 |
| 2.3 封闭式超声波测液位设计方案 |
| 2.3.1 封闭管道中超声波测液位原理 |
| 2.3.2 明渠液位测量的新方案 |
| 2.3.3 液位计总体方案设计 |
| 2.3.4 超声波信号数据处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 封闭式超声波液位计电路设计 |
| 3.1 电源电路设计 |
| 3.2 最小系统及其外围电路的设计 |
| 3.2.1 最小系统的搭建 |
| 3.2.2 通讯电路的设计 |
| 3.2.3 温度采集电路设计 |
| 3.3 超声波信号发射电路 |
| 3.3.1 激励信号的产生 |
| 3.3.2 功率放大模块 |
| 3.4 超声波回波信号处理电路设计 |
| 3.4.1 前置放大电路 |
| 3.4.2 带通滤波电路 |
| 3.4.3 二级放大电路 |
| 3.4.4 比较电路 |
| 3.5 硬件电路板设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 封闭式超声波液位计的软件 |
| 4.1 液位计软件总体设计 |
| 4.1.1 传统的液位测量方法 |
| 4.1.2 封闭管道中的液位测量方法 |
| 4.2 系统各模块的程序设计 |
| 4.2.1 系统程序的初始化 |
| 4.2.2 死区时间的设定 |
| 4.2.3 数据采集区间的确定 |
| 4.2.4 回波信号识别及前沿确定 |
| 4.2.5 温度采集与补偿模块 |
| 4.2.6 液位信号数字滤波处理 |
| 4.2.7 串口通信模块 |
| 4.2.8 液位计数据输出协议 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 液位计测试与应用 |
| 5.1 系统功能测试 |
| 5.1.1 测试环境的介绍 |
| 5.1.2 各功能模块测试 |
| 5.2 测试实验及结果分析 |
| 5.2.1 室内测试及结果分析 |
| 5.2.2 水质泥沙含量测试及结果分析 |
| 5.2.3 高低温测量实验及结果分析 |
| 5.2.4 灌区环境测试及结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在校期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）超声波测距自动增益控制电路的设计（论文提纲范文）
| 1 系统整体方案设计 |
| 2 AGC电路设计与实现 |
| 2.1 AGC原理 |
| 2.2 AGC电路的设计 |
| 3 实验结果及分析 |
| 4 结论 |
（7）超声波测距系统硬件电路的研究与设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景和意义 |
| 1.2 超声波测距的现状和发展 |
| 1.3 主要研究工作及内容安排 |
| 第二章 超声波测距技术综述 |
| 2.1 超声波及超声波特性 |
| 2.1.1 波长与辐射 |
| 2.1.2 超声波的反射 |
| 2.1.3 超声波的温度效应 |
| 2.1.4 超声波的声压与衰减 |
| 2.1.5 超声波的灵敏度与方向性 |
| 2.2 超声波传感器 |
| 2.2.1 超声波传感器的分类 |
| 2.2.2 超声波传感器工作原理 |
| 2.2.3 超声波传感器等效电路 |
| 2.3 超声波测距工作原理 |
| 2.4 自动增益控制(AGC)理论 |
| 2.4.1 AGC系统分类 |
| 2.4.2 数字AGC系统实现方案 |
| 2.4.3 典型数字AGC系统基本结构 |
| 2.4.4 超声波回波补偿 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超声波测距系统硬件电路设计 |
| 3.1 系统整体设计 |
| 3.2 系统主要硬件选型 |
| 3.2.1 主控芯片选型 |
| 3.2.2 超声波传感器选型 |
| 3.2.3 中周变压器选型 |
| 3.2.4 可变增益放大器选型 |
| 3.2.5 温度传感器选型 |
| 3.3 发射电路设计 |
| 3.3.1 发射电路工作原理 |
| 3.3.2 盲区 |
| 3.4 接收电路设计 |
| 3.4.1 低噪声放大电路 |
| 3.4.2 带通滤波电路 |
| 3.4.3 自动增益控制(AGC)电路 |
| 3.4.4 A/D转换电路 |
| 3.4.5 温度补偿电路 |
| 3.5 主控芯片最小系统电路 |
| 3.6 电源模块 |
| 3.7 硬件版图设计 |
| 3.7.1 版图设计原则 |
| 3.7.2 超声波测距硬件系统的版图 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 实验结果测试及分析 |
| 4.1 系统测试及调试 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的学术活动及成果情况 |
（8）数字化超声波液位计的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 超声波测距技术的发展历史以及国内外研究现状 |
| 1.3 超声波测距技术的主要问题 |
| 1.4 课题研究内容以及论文章节安排 |
| 第2章 超声波测距综述 |
| 2.1 超声波定义 |
| 2.2 超声波特性 |
| 2.2.1 超声波的传输特性 |
| 2.2.2 超声波衰减特性 |
| 2.3 几种常见的超声波测距原理简介 |
| 2.3.1 相位检测法测距原理 |
| 2.3.2 阈值检测法测距原理 |
| 2.3.3 互相关算法测距原理 |
| 2.4 超声波测距系统概述 |
| 第3章 超声波液位计系统的硬件设计 |
| 3.1 电源电路 |
| 3.1.1 +24V转+12V电源电路设计 |
| 3.1.2 +24V转+5V电源电路设计 |
| 3.1.3 +5V转+3.3V电源电路设计 |
| 3.1.4 +5V转-5V电源电路设计 |
| 3.2 超声波发射驱动电路 |
| 3.3 回波信号接收处理电路 |
| 3.3.1 基本共射极三极管放大电路 |
| 3.3.2 射极跟随器 |
| 3.3.3 一阶有源RC低通滤波电路 |
| 3.3.4 时间增益补偿电路 |
| 3.3.5 过零点调整电路 |
| 3.4 其他电路 |
| 3.4.1 COG1602液晶显示屏电路 |
| 3.4.2 RS-485 通信电路 |
| 3.4.3 4-20mA工业传输电路 |
| 3.4.4 温度补偿电路 |
| 3.4.5 独立式按键电路 |
| 3.4.6 继电器电路 |
| 第4章 超声波液位计系统的软件设计 |
| 4.1 整体软件设计 |
| 4.2 CPU的软件设计 |
| 4.2.1 具有DMA功能的A/D采样软件设计 |
| 4.2.2 互相关算法软件设计 |
| 4.2.3 COG1602液晶显示功能软件设计 |
| 4.2.4 菜单设置功能软件设计 |
| 4.3 通信协议软件设计 |
| 第5章 整体调试与实验结果 |
| 5.1 整体调试 |
| 5.1.1 超声波发射信号的调试 |
| 5.1.2 超声波回波信号的调试 |
| 5.2 实验结果与实验分析 |
| 5.2.1 实验结果 |
| 5.2.2 实验分析 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文情况 |
| 致谢 |
（9）区域封锁子弹药超声波周向扫描探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的来源和意义 |
| 1.2 相关技术的研究进展 |
| 1.2.1 无线传感器网络技术 |
| 1.2.2 超声波换能器技术 |
| 1.2.3 超声波探测技术 |
| 1.3 区域封锁子弹药及其探测系统 |
| 1.4 论文的研究内容和行文安排 |
| 2 周向扫描探测系统总体方案及关键技术分析 |
| 2.1 复合探测关键技术 |
| 2.1.1 被动声探测技术研究 |
| 2.1.2 超声波主动探测技术研究 |
| 2.1.3 声/超声波复合探测技术研究 |
| 2.2 超声测距算法研究 |
| 2.3 超声波周向扫描探测系统总体方案的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于增强型超声换能器的周向扫描探测技术研究 |
| 3.1 超声波换能器技术研究 |
| 3.1.1 换能器的主要性能指标 |
| 3.1.2 压电换能器的频域特性 |
| 3.1.3 压电换能器的模态分析 |
| 3.2 增强型超声波换能器技术研究 |
| 3.2.1 增强型压电换能器技术研究 |
| 3.2.2 增强型压电换能器的声场分析 |
| 3.2.3 增强型压电换能器结构参数的优化设计 |
| 3.3 单声束周向扫描车辆探测技术研究 |
| 3.3.1 单声束探测目标模型分析 |
| 3.3.2 超声回波信号特性分析 |
| 3.3.3 脉冲频率和扫描转速的匹配 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超声波周向扫描探测系统设计 |
| 4.1 系统的结构设计 |
| 4.2 扫描探测系统的机械结构设计 |
| 4.2.1 机械结构的设计 |
| 4.2.2 电机的选择与控制 |
| 4.3 超声探测节点硬件设计 |
| 4.3.1 控制模块的设计 |
| 4.3.2 电源模块设计 |
| 4.3.3 收发一体的换能器的设计 |
| 4.3.4 无线通讯模块的设计 |
| 4.4 系统的软件设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 超声波周向扫描探测系统实验与分析 |
| 5.1 实验测试平台 |
| 5.2 压电换能器的静态范围实验 |
| 5.3 超声波探测环境实验 |
| 5.3.1 超声波探测草地实验 |
| 5.3.2 超声波探测雨场实验 |
| 5.4 超声波周向探测实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）基于多模干涉技术的光纤声发射技术用于桥梁挠度监测的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.3 本文研究内容,可能遇到的问题及解决方法 |
| 1.3.1 本文的研究内容及方法 |
| 1.3.2 可能遇到的问题及解决方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 现有桥梁挠度监测技术原理、现状与难点 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 现有挠度监测技术原理研究与分析 |
| 2.2.1 全站仪法 |
| 2.2.2 倾角仪法 |
| 2.2.3 水准测量法 |
| 2.2.4 全球定位系统(GPS)测量法 |
| 2.2.5 激光测量法 |
| 2.2.6 雷达干涉测量 |
| 2.2.7 加速度测量法 |
| 2.2.8 分布式应变测量法 |
| 2.3 桥梁挠度监测难点 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 超声波特性、超声波测距原理及在工程监测领域的应用 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 超声波介绍 |
| 3.3 超声波测距原理 |
| 3.4 超声波测距系统介绍 |
| 3.5 超声波测距技术的应用现状 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 非接触式光纤超声波位移传感技术与系统研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 光纤传感技术介绍 |
| 4.3 光纤超声波位移传感器原理分析与实验研究 |
| 4.3.1 多模干涉光纤超声波传感器原理 |
| 4.3.2 多模干涉光纤超声波传感器的设计与制作 |
| 4.3.3 多模干涉光纤传感器对超声波脉冲信号响应能力探测实验 |
| 4.4 非接触式光纤超声波位移传感系统设计、优化与实验研究 |
| 4.4.1 光纤超声波位移传感系统的搭建 |
| 4.4.2 基于双传感器脉冲探测法的位移传感方案及实验研究 |
| 4.4.3 基于超声脉冲内准连续波相位探测法的位移传感方案与实验研究 |
| 4.4.4 新型基于脉冲-相位法的高性能化位移传感方案设计、原理分析及实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 桥梁挠度模拟监测实验研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 桥梁挠度模拟监测实验 |
| 5.2.1 模拟实验方案设计 |
| 5.2.2 模拟实验结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 结论 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、大量程超声波回波测距系统的研究（论文参考文献）
- [1]投入式超声波泥位测量技术研究[D]. 马彦亮. 北方工业大学, 2021(01)
- [2]超声波随钻测井仪的研究[D]. 胡海杰. 浙江大学, 2021(01)
- [3]基于数字信号处理的超声波测距定位方法研究[D]. 朱宁. 东南大学, 2020(01)
- [4]导波雷达液位计的蒸汽补偿算法及回波信号处理研究[D]. 王浩光. 山东大学, 2020(10)
- [5]面向明渠灌溉的封闭式超声波液体计的开发[D]. 李弘. 北方工业大学, 2019(07)
- [6]超声波测距自动增益控制电路的设计[J]. 汪群,许高斌,陈兴,马渊明,金传恩,欧耿洲. 电子器件, 2017(03)
- [7]超声波测距系统硬件电路的研究与设计[D]. 汪群. 合肥工业大学, 2017(02)
- [8]数字化超声波液位计的设计与实现[D]. 左保收. 华北电力大学, 2017(03)
- [9]区域封锁子弹药超声波周向扫描探测技术研究[D]. 孟凡达. 南京理工大学, 2017(07)
- [10]基于多模干涉技术的光纤声发射技术用于桥梁挠度监测的研究[D]. 王巍. 东南大学, 2016(03)