[發明專利]在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法

無效

• 申請號: 200910081637.7
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101713825A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 張智祥;段成明;楊勇
• 申請（專利權）人: 北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，在鐵路橋梁下表面安裝超聲水位測試裝置，通過超聲水位測試裝置的超聲發射裝置向水面發射超聲信號，超聲信號傳遞到河流水平面，河流水平面對超聲波進行反射，形成超聲回波，由超聲接收裝置接收超聲回波，測量鐵路橋梁底面到水面的超聲回波與發射時間差，從而測得水位到鐵路橋梁底面的距離；在所述超聲水位測試裝置的中央處理器中安裝處理軟件，主要是完成對水位的定時監測，同時完成向上位機輸出測試結果以及本裝置的工作狀態，為判斷鐵路橋梁的安全提供判斷數據。

2.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述超聲水位測試裝置的電路構成為中央處理器分別與RS485接口電路、功率放大裝置、整流低通與遲滯比較器和溫度測試電路連接，壓電式超聲發射器與功率放大裝置連接，壓電式超聲接收裝置通過40KHz帶通濾波與放大電路和整流低通與遲滯比較器連接。

3.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述中央處理器是超聲水位測試裝置的處理核心，采用PIC30F3012處理器，主要完成超聲脈沖信號的發送、40KHz方波產生、回波時間差測量、環境溫度測試采集、超聲速度計算、水位計算以及與上位機通信，中央處理器單元電路由CPU編程輸入口、PWM輸出電路、晶振電路組成、PWM設置為40KHz輸出模式，通過設置PWM輸出允許輸出超聲振波。

4.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述壓電式超聲發射器采用常用的40KHz超聲器件，將40KHz的電壓信號轉換為超聲信號發射出去。

5.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述功率放大電路用于為中央處理器的PWM輸出40KHz方波進行電壓變換，選用常用三極管9012與9013組成對管模式，用于提高方波的反應速度，同時采用TL521光耦作為超聲驅動與CPU之間的隔離器件；這樣將超聲工作電壓提高到24V，增大發射功率，提高測試回波強度。

6.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述壓電式超聲接收裝置采用標準40KHz壓電式超聲接收器件，用于接收水面超聲回波，通過40KHz帶通濾波與放大電路將接收到的超聲回波信號進行放大，然后通過帶通濾波器濾掉噪聲。

7.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述遲滯比較電路用于將帶通濾波器輸出的正弦信號通過有源整流與低通濾波，通過遲滯比較器輸出穩定的IO接口TTL電平脈沖信號。

8.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述RS485接口采用光電隔離式485接口，將測試信號遠傳到上位機。

9.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述溫度測試電路用于測試環境溫度，為超聲在空氣中的傳輸速度漂移提供溫度補償。

10.根據權利要求1所述在鐵路橋梁防災中應用的超聲回聲定位方法，其特征在于，所述標準40KHz壓電式超聲接收器件選用為LS1，LS1在接收到超聲信號時，輸出微弱電流信號，當工作在40KHz，此頻率為器件的本振頻率，該器件具有很好的接收靈敏度，輸出的信號最強。