声波测距仪

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  

 

目    录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

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