堡盟超声波传感器频率特性及其匹配分析

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【导读】堡盟超声波传感器是一种强非线性时变系统,在不同工作频率下其阻抗等特性会有很大差别,在电信号转换成超声波信号时,需要首先对传感器进行选频匹配。通过理论分析堡盟超声波传感器的频率特性并...

堡盟超声波传感器是一种强非线性时变系统,在不同工作频率下其阻抗等特性会有很大差别,在电信号转换成超声波信号时,需要首先对传感器进行选频匹配。通过理论分析堡盟超声波传感器的频率特性并进行实验测试堡盟超声波传感器主要频率特征参数及主要匹配方式。堡盟超声波传感器在农业环境的实际应用中,环境的多变会引起超声波传输误差,传感器自身的波束角效应会引起测距误差,运动机械的振动也容易引起测量误差。针对堡盟超声波传感器在农业环境中的应用,设计了超声波测距实验平台。根据堡盟超声波传感器的工作原理,研究了测量误差产生的原因.ZD研究了被测面和传感器波束角大小引起的测量误差,比较了不同条件下误差的大小,并探讨了补偿误差的方法,为提高基于堡盟超声波传感器的探测系统的测量精度提供了理论依据。针对采用时差法测量流速时,堡盟超声波传感器顺、逆两向接收信号强度存在的非对称性、非均匀性问题,提出了一种改善堡盟超声波传感器性能的方法。根据堡盟超声波传感器的波束角、发声传感器与受声传感器的间距,分别计算出超声波沿着波束角ZX线和外线到达受声传感器表面的时间,进而通过改进压电元件模块提出一种缩短信号分别沿着ZX线和外线到达受声传感器表面时间差的堡盟超声波传感器设计方法。理论分析可知,该方法可以有效地改善接收信号强度非均匀、非对称性问题,提高了流量测量精度。

实验使用串联电感匹配方式对堡盟超声波传感器进行匹配,通过实验检测,取得了良好的匹配效果。实验得出超声波发射设备在不同的工作频率下,其性能有明显的差别。为了使发射功率达到Zda,必须设计良好的匹配电路,且具有较大的有效机电耦合系数。

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2004-09-28 09:23:03

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