声波测距仪

论文编号:CK027论文字数:19651,页数:46，有外文翻译

摘 要

声学距离测量技术通过测量声波信号在已知飞行速度下的飞行时间，为测量距离提供了一种十分有发展潜力的距离测量手段。本文论述了一种声学测距系统的设计，该系统以正弦信号为信号源，通过相关分析法确定声波在待测距离内的飞行时间，并通过声波的飞行时间和待测距离的函数关系间接求得距离。利用相关分析法确定声波传播时间的方法有效地提高这种测距仪的抗干扰性能，提高了它的实用性。

本文详细介绍了该声学测距系统的测量原理、系统组成以及该声学测距系统的各组成部分的原理和硬件设计，并对声学测距系统的软件设计进行了详细的说明。

关键词 声学测距系统 相关分析 正弦信号

Abstract

The technology of acoustic distance-measurement by measuring the flying-time of the sound wave by known flying-velocity, provides a good-potential method for measuring distance．The paper discusses a acoustic distance-measurement system．The system, whose signal source is sine-wave, determines fly-time of sound wave between distance to be measured known flying-velocity by correlation analysis，and calculates the distance indirectly by the function-relation between the fly-time and distance measured．The method of determining flying-time using correlation analysis improve the anti-jamming ability and practicability of the acoustics distance-measurement system．

In the paper, the measurement principle and the system constitutes are introduced in detail, and so are the principle diagram and hardware design of different parts．Furthermore the software design of the acoustics distance-measuring system is explained detail．

Keyword acoustic distance-measurement system correlation analysis sine-wave signal

目 录

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 声波的基础知识1

1.3 声学测距系统的研发现状3

1.4 本文的主要内容及意义3

第2章 声学测距系统的理论分析5

2.1 声学测距的基本原理5

2.2 算法分析5

2.2.1 相关分析理论6

2.2.2 相差法相关测量9

2.2.3 时差法相关测量10

2.2.4 相关分析的应用10

2.3 基于相差法相关分析声学测距的测量原理12

第3章 声学测距系统总体设计15

3.1 硬件方案设计15

3.2 软件方案设计16

3.2.1 LabVIEW简介16

3.2.2 软件方案设计17

3.3 声学测距系统的仿真17

3.3.1 正弦波产生电路的仿真18

3.3.2 音频功率放大电路的仿真19

3.3.3 软件部分的仿真19

3.3 经济效益分析22

第4章 声学测距系统硬件电路设计23

4.1 扬声器、传声器的选择23

4.1.1 扬声器的选择23

4.1.2 传声器的选择25

4.2 正弦波信号发生电路的设计26

4.2.1 正弦波振荡电路的振荡条件26

4.2.2 RC正弦波振荡电路27

4.3 音频功率放大电路的设计30

4.4 信号放大电路的设计32

第5章 声学测距系统软件设计33

5.1 接口设计33

5.2 软件设计34

5.2.1 数据采集程序的设计34

5.2.2 相关分析程序的设计35

5.2.3 数据处理程序的设计37

5.2.4 前面板的设计37

第6章 系统调试与结果分析39

6.1 硬件调试与分析39

6.2 软件调试与分析40

6.3 软硬联调与分析40

结论41

致谢42

参考文献43

附录1 声学测距系统的硬件电路图44

附录2 声学测距系统的软件程序图45

附录3 设备及元器件清单46