一种基于超声波或声波连续声场鉴相原理的位移/距离测量方法及其装置

摘要

一种基于超声波或声波连续声场鉴相原理的位移/距离测量方法及其装置，可在超声或声呐传感器工作频率的周期内将接收器所接收到的声压波长按相位等分成至少是28～210细分数，并在此相位码的基础上经逻辑运算得到粗位码(波数)的增量计数脉冲。输出数据率可高达40kHz(即超声波传感器的工作频率)左右。信噪比高，重复度好，测量结果受环境影响小，可免去温度、气压、湿度等参量的修正。测量速度、分辨率、重复度及准确度与传统的回波法相比可提高1－2个数量级。可用于高速位移的实时测控，也可兼容静态或缓慢运动的位置测量，从而拓宽了超声波或声波的位移/距离测量的应用领域，具有广阔的市场前景。

主权项

1.一种基于超声波或声波连续声场鉴相原理的位移/距离测量方法，其特征在于包括以下步骤：1)由发射器在气体或液体介质内发射连续的超声波，在其声场测量范围内设置对射/反射接收器(包括反射物体)接收连续超声波即启动时刻首个回波以后的声场(以下略称连续声场)；2)采用分频器将所接收的连续超声波的每一波长按相位等分成至少是百位数的份数，并将接收器所在位置的低位码(精码)即相位码以相应的二进制编码值表示；3)将接收器(被测对象)所在位置接收到连续超声波在基频(超声波工作频率)鉴相时刻(规定信号从负向正穿越时间轴(反之亦可)的瞬间)不足一个整波长的波形信号以相位等分的份数作为波数的小数(相位码)表示，其波数(粗码)的增量由相位码进位或退位得到，则被测对象的全量位置绝对编码即为相位码+粗位增量码+启动时刻获取的粗码(波数)；4)以粗码加上相位码即形成全量位置绝对编码值，再乘以发射器波长(修正环境参量后)的方式，得到发射器(5)至接收器(6)(被测对象)之间的位移/距离数值，或者；5)先按步骤1)——步骤3)中的方法测量一标准量具长度的全量位置绝对编码值，将所测得的长度编码值(在这里是随环境因素变化着的)作为基准(分母)，再测量被测对象的全量位置绝对编码值(在同一测量环境中)并以此作为分子，将分子与分母相除所得到的比值再与标准量具长度的数值相乘，即为发射器至接收器(被测对象)之间的位移/距离数值。