[發明專利]超聲波傳輸時間無模糊測量方法

無效

• 申請號: 200910167818.1
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101672693A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 黃勇;徐紅
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及超聲測量技術，特別涉及超聲波傳播時間的測量技術。

背景技術：

超聲測量技術廣泛用于醫療、測距、探傷、流量、氣體濃度測定等等方面。超聲測量的基本原理是通過超聲波在介質中傳播的不同的速度、不同介質交界面的反射等特性來完成特定的測量任務。這其中一個很重要的方面是對超聲波在特定的介質中傳播一定距離所用時間的測量。

現有技術中，對傳輸時間精確的測量包括多種測量方法，這里討論對發送與接收信號的相位差測量來獲得方法。設超聲波傳感器發送信號為：

a₀(t)＝Acos(2πf₀t+φ₀)＝Acos(θ_a0)?????????????????????????????????????(1)

其中A是發送信號幅度，f₀是發送頻率，相位θ_a0＝2πf₀t+φ₀

接收端收到的信號為：

b₀(t)＝Bcos[2πf₀(t+Δt)+φ₀]＝Bcos[2πf₀t+2πf₀Δt+φ₀]＝Bcos[θ_b0]???(2)

其中B是接收值號的幅度，相位θ_b0＝2πf₀t+2πf₀Δt+φ₀

利用相位差法，即

Δt=θb0-θa02πf0=2πf0Δt2πf0,---(3)]]>

上述方法在f₀Δt≤1時，或2πf₀Δt≤2π的情況下不存在任何問題，但是這里存在如下的情況，如在氣體濃度測量中，超聲波在不同濃度、溫度等情況下的傳輸速度不同，約在250m/s~343m/s左右，若將超聲波發送器與接收器距離設為S，則Δt=Sv,]]>其中v是超聲波的速度，設S＝30cm，v＝300m/s，t＝1ms，若超聲波的頻率為f₀＝40khz，則2πf₀Δt＝2π*40，由于相位存在以2π為模的特性，這樣我們能測得的相位為0或2π，利用式(3)并不能得到真實的傳輸時間Δt。

出現上述測量模糊的情況是由于相位θ_a0、θ_b0是0~2π取值，當然也可以-π~π，不失一般性這里取0~2π。因此當Δt較大即f₀Δt≥1時，或2πf₀Δt≥2π時，將出現對Δt估計的模糊，出現傳輸時間估計錯誤。

發明內容：